纳米化学论文精选(九篇)

第1篇：纳米化学论文范文

一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

（1）发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

（2）新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。

（3）发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

二、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。

在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。

另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。

三、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。

（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。

在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。

（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。

（3）就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

四、纳米技术产业化步伐加快

目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

第2篇：纳米化学论文范文

纳米材料学研究作为纳米科技发展的基础其地位尤为重要。纳米科技在信息、国防、能源、医药、环境、材料、工程等众多领域都存在重要的应用前景。由于纳米材料对未来社会发展、经济振兴、国力增强有战略性影响力，为提高大学生的创新能力，近年来很多高校开始增设该课程为本科生和硕士生的专业课。

2005年起，笔者任教的内蒙古大学化学化工学院为本学院材料物理与化学专业的本科生及硕士研究生开设了该课程做为专业必修课。目的是让材料专业大学生掌握更多的纳米材料的基础理论知识，掌握纳米技术的前沿动态，拓宽他们的知识面，培养创新型人才。笔者在几年的纳米材料科学与技术课程教学工作中有以下几点体会。

一基础理论知识的透彻讲解

纳米材料是一种介观物质，其物理化学性质不同于宏观物体，也不同于微观原子和分子。众所周知，宏观材料的尺寸改变时其物理化学性质不会有大的改变，但当材料的尺寸减小到纳米级时，其物理化学性质会有很大的变化，显示出不同于宏观材料的物理化学特性，如量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应、巨磁阻效应等。这些特殊性质使得纳米材料在众多领域中有着重要的潜在应用前景，因而吸引着科研工作者的研究兴趣。

我学院为本科生开设这门课程是在大学四年级的第一学期，学生已经具有了一定的无机材料理论基础和实验经验，因此比较容易理解该课程内容。任课教师在讲解时注意引导学生对已学过的知识的运用。例如，介绍纳米微粒的制备方法时先讲解学生已经掌握的液相制备法如沉淀法和水热法，让学生认识到纳米材料不再神秘，又能触手可及，可以锻炼学生解决问题的能力。

在讲解量子隧穿效应时，运用量子力学的定态薛定谔方程来推导出一维势垒金属纳米粒子内部及外表面的电子运动状态波函数，结果金属纳米粒子外表面存在电子波函数，这种现象称为“隧道效应”。即金属纳米粒子表面处存在势垒，阻止内部电子向外逸出，但由于隧道效应，仍有一部分电子穿过表面势垒到达金属表面以外，并形成一层电子云。讲解量子隧道效应在扫描隧道显微镜纳米金属探针中的应用，使学生更容易理解和记忆枯燥的理论，进而达到活学活用的目的。

我院材料专业本科生在三年级时学习了X射线衍射技术。因此在讲解纳米颗粒粒径的表征方法时介绍了学生熟悉的X射线衍射技术中X射线衍射线线宽法（谢乐公式）测定一次颗粒晶粒度的方法。

碳纳米材料中多壁、单壁碳纳米管是大家关注的纳米材料。讲解单壁碳纳米管的结构时运用石墨片的模型。石墨片可以沿不同方向卷曲，得到各种螺旋度的纳米管，根据手性矢量Ch=na1+ma2的计算，可以将碳纳米管记为（n， m）。n和m的数值确定了纳米管的电学性质。例如当n=m时，纳米管为金属型，电子沿纳米管壁传输，因此金属型碳纳米管可用作纳米回路的导线等等。讲解单壁碳纳米管的表征方法时，采用透射电子显微镜的高分辨图片HRTEM和Raman光谱中的环呼吸振动峰等来进行表征。

二理论联系实际，激发学生积极性

纳米材料是一门实用性很强的学科，具有知识更新速度快的特点。大学四年级的学生面临着找工作、考研究生、考公务员等实际状况。如果任课老师此时一味地讲解基础理论知识，会使学生觉得枯燥无用，从而导致学生听课疲劳、厌学等现象，所以讲解时要注重理论联系实际。首先讲解与日常生活紧密相关的纳米材料，单臂碳纳米管阵列、磁性液体、钛酸钡纳米片及纳米纤维等。让学生了解这是一门有用的课程，激发他们深入学习的积极性，达到事半功倍的效果。

例如，讲解单臂碳纳米管阵列的合成及应用时，借助图像和动画，生动、直观地介绍了用微点阵技术将金属催化剂固定在硅基板上，然后采用化学气相沉积法在特定条件下使碳纳米管在硅片上垂直生长，形成单臂碳纳米管阵列。因为碳纳米管具有优异的场发射性质，单臂碳纳米管阵列可用于场发射高清晰度平板显示器等。

详细讲解磁性液体的多种用途，如用于旋转轴的动态密封、剂、增进扬声器功率、矿物浮选、传感器、阻尼器件等。

广泛应用于数码产品中的多层陶瓷电容器的发展方向趋于大容量和薄层化，其主要原料钛酸钡高纯超细粉体的制备工艺备受学术界关注。任课老师查阅最新的钛酸钡纳米片及纳米纤维的制备及表征的文献，介绍给学生并进行探讨，激发学生的学习兴趣。

三注重课程在研究课题中的应用

研究合成无机材料的同学很多会用到透射电子显微镜（TEM）技术进行晶体结构表征。讲解纳米材料的结构表征时，让本科学生了解透射电子显微镜（TEM）的结构的同时掌握支持膜法制备纳米粉末样品。而且该课程的内容可能在以后的研究生学习中起到重要的作用。

在为硕士生讲解时，要求他们掌握电子衍射原理和初等结晶学等内容，并选用立方晶系材料的选区电子衍射图片具体讲解了衍射斑点的指数标定方法，让学生认识到学习该课程的重要性。准备一些与课题有关的或最新的纳米材料英文文献，分组翻译，并进行讨论，将基础理论知识与研究课题相结合，提高他们的综合能力。

四营造和谐互动的课堂气氛

笔者是一位留学回国人员，在国外攻读硕博课程期间有很多的学习体会。例如每周举行一次组会。组会具体内容有基础理论学习、课题进展报告、文献研读等。与学生一起分享自己的研究和学习的经验，讨论学习方法、学习经验，从而可以使学生有计划、有目的地使用时间，获得事半功倍的学习效果。例如，利用关键词搜索大量文献，通过泛读找到与课题有关的研究背景，再进行精读，来了解课题进展情况等。根据自己的学习经历，参考部分国外的教学模式，例如组会模式，活跃课堂气氛，激发学生学习的积极主动性。

人类的每一次进步都和一种或多种新材料的开发密不可分。新技术的产生是以新材料为基础的。纳米材料对我们国家经济振兴及国力增强，实现中国梦具有战略性影响力。因此高校为本科生和硕士生开设纳米材料科学与技术的专业课程是有必要的。纳米科技具有发展迅速、知识更新速度快的特点，任课老师要针对课程特点不断地查阅最新文献，更新纳米材料科研成果的内容。讲解时要注重纳米科技理论知识和实际应用的联系，借助图像和动画等形式，激发学生的学习兴趣。营造和谐互动的课堂气氛，以学生为主体，帮助学生做好学习规划，有效利用时间，获得事半功倍的效果。

参考文献

[1]杨志伊.纳米科技[M].机械工业出版社，2004.

[2]汪信.纳米材料化学[M].化学工业出版社，2006.

[3]徐并社.纳米材料及应用技术[M].化学工业出版社，2004.1

[4]张全勤.纳米技术新进展[M].国防工业出版社，2005.

[5]朱永法.纳米材料的表征与测试技术[M].化学工业出版社，2006.

第3篇：纳米化学论文范文

摘要：

十四烷是工业中最常用的液态烷烃之一，常被用于有机溶剂，有重要的应用价值。相比于纯烷烃，烷烃基纳米流体具有许多优异的性质，特别是导热系数的增强。采用实验与理论模型对比的方法，对一些影响十四烷基纳米流体导热系数的因素进行研究，包括纳米颗粒种类、浓度、温度以及稳定性。结果表明，纳米流体的有效导热系数随纳米颗粒体积分数的增加而增加，随温度的升高而下降；在各种纳米颗粒中，碳纳米管对导热的增强最为显著，且碳纳米管流体具有最好稳定性。

关键词：

十四烷；纳米流体；相变材料；导热系数；稳定性

纳米流体作为一种新型工质广泛应用于电子冷却、吸收式制冷和热泵供热等方面。自Choi［1］于1995年报道了纳米流体的优异传热性能起，相关研究论文的数量不断增长。众多学者进行了纳米流体导热系数增强的实验。Xuan和Li［2］研究了变压器油－铜以及水－铜纳米流体在不同颗粒浓度下导热系数的增强，结果表明纳米流体的导热系数随颗粒浓度的增加而显著增强。Yu等研究了不同纳米流体的导热增强，包括Fe3O4－煤油［3］、铜－乙二醇［4］和铜－石蜡［5］体系，结果表明三种纳米流体导热都有明显增强。Sharma等［7］、Colla等［8］、Murshed等［9］以及Liu等［10］分别报道了银－乙二醇、Fe3O4－水、TiO2－水以及CuO－乙二醇纳米流体导热系数的增强。以上研究均表明纳米流体的导热系数随颗粒浓度的增加而增加。除了大量的实验研究之外，一些学者探讨了纳米流体导热的理论模型。贾涛等［11］在Kumar模型基础上建立了适用于碳纳米管水基纳米流体的导热系数模型，通过实验数据（分散剂为SDS的纳米流体导热系数）进行了确认。

Gupta和Kumar［12］利用蒙特卡洛方法研究了布朗运动对于导热增强的效果，发现相比于单纯的扩散机制，布朗运动能够通过粒子的随机迁移实现导热系数增强约6％。Nie等［13］探讨了几种纳米流体导热增强的机制，却发现布朗运动的作用几乎可以忽略。一些学者探究了温度对纳米流体导热的影响。Wen和Ding［14］考察了不同温度下碳纳米管－水纳米流体导热系数，结果表明：当温度低于30℃时，导热系数随温度升高线性增加；但当温度高于30℃时，导热系数不再随温度上升而增加。Ding等［15］也发现在碳纳米管－水分散体系中，导热系数随温度升高而增加。薛怀生［16］则是对多壁碳纳米管纳米流体的沸腾传热进行了探究。很多学者研究了纳米颗粒浓度对导热增强的影响，但多针对某一种颗粒，且由于不同工作中实验条件不尽相同，难以直接对比不同纳米颗粒导热系数增强的效果。另一方面，不同研究对温度的影响仍然存在争议。

Ding等［15］、Das等［17］以及Chon等［18］认为导热系数的增强程度随温度升高而增加；然而，Witharana等［19］发现TiO2－乙二醇纳米流体的导热增强和温度关系不大。Tesfai等［20］的研究表明Y2O3－乙二醇纳米流体的导热增强随温度升高而增加，但是温度对Cu－乙二醇纳米流体的导热增强没有影响。很多研究关注的是水基或者乙二醇基纳米流体的导热系数，很少关注于油基纳米流体，尤其是烷烃基纳米流体。烷烃相变过程具有可观的潜热，在储能方面有着很高的应用价值，有必要对烷烃基纳米流体的导热系数开展研究。本文研究采用十四烷作为基液，研究Cu、CuO、多壁碳纳米管（MWCNT）以及SiO2四种纳米颗粒的加入对于纳米流体导热的影响。针对铜－十四烷纳米流体，考察了颗粒浓度对导热系数的影响，并将不同颗粒、浓度的实验结果与理论模型结果进行对比；测量了纳米流体在不同温度下的导热系数，以考察温度对导热增强的影响。此外，在此前的一些研究中［4，19，21］，有证据表明纳米流体不稳定时导热性能会发生变化，本文研究针对纳米流体稳定性对导热的影响也进行了探究，常用的改变纳米流体稳定性的方法包括添加分散剂和纳米颗粒表面改性，二者均可通过增大颗粒间的位阻效应提高纳米流体的稳定性，故本研究对表面改性、两种加入不同分散剂以及未处理的纳米流体的导热性能进行了对比分析。

1实验部分

1．1实验材料Cu、CuO、SiO2以及MWCNT粉状纳米颗粒从北京德科岛金纳米技术有限公司购置。Cu纳米颗粒的平均粒径为50nm，CuO粒径为40nm，SiO2粒径为50nm，三种颗粒纯度均大于99．9％，MWCNT直径小于8nm，长度为10～30μm，纯度大于95％。图1以铜纳米颗粒为例给出了电镜照片。十四烷从阿拉丁化学试剂公司购置，纯度为99％（分析纯）。油酸、Span80用作分散剂，从国药化学试剂有限公司购置，油酸的纯度为99％（分析纯），Span80的纯度为97％（化学纯）。采用盐酸多巴胺（PDA）、三羟甲基氨基甲烷、氢氧化钠以及十八硫醇（NDM）进行颗粒表面改性，均购置于阿拉丁化学试剂公司，纯度均为99％。

1．2仪器和设备采用称量瓶以及烧杯制备纳米流体，精度为0．0001g的电子天平（型号ME204，梅特勒－托莱多公司）用来称量纳米颗粒、分散剂、表面改性的化学原料以及十四烷的质量。采用最大功率为500W的超声处理器（型号VCY500，上海研永超声仪器设备公司）分散基液中的纳米颗粒。采用磁力搅拌器（型号C－MAGHS4，IKA仪器公司）和高速离心机（型号TG－16WS，长沙湘仪离心设备有限公司）进行颗粒表面改性。采用真空干燥箱（型号DZF－6050，上海一恒科学仪器有限公司）对颗粒进行干燥。采用热线法（型号TC3010L，西安夏溪仪器设备公司）测量导热系数，精度为2．0％；利用水浴（型号THY－3010B，宁波天能仪器设备公司）控制温度。

1．3实验方法通过两步法制备纳米流体。首先，将十四烷加入称量瓶中，通过电子天平测得其质量。然后称量样品所需体积分数对应质量的纳米颗粒（以及分散剂），并加入基液中，通过超声处理器超声1h进行均质化处理。纳米颗粒的表面改性通过化学方法获得。首先，1．2g纳米铜粉加入120mL、0．01mol／L的三羟甲基氨基甲烷溶液中，对混合液进行20min、250W的超声处理，加入1．2g的PDA，磁力搅拌2h。然后，对分散体系进行离心30min，转速为8000r／min。离心得到的沉淀物通过过滤的方法得到，将这些沉淀物加入120mL、pH＝12的氢氧化钠溶液中，再加入0．8g的NDM，磁力搅拌12h，之后再次高速离心，并过滤分离沉淀物，将得到的沉淀物放入真空干燥箱中，在80℃的环境下干燥24h，即得到表面改性的Cu颗粒。

2结果与讨论

2．1颗粒种类对导热系数的影响本文测量了十四烷基Cu、CuO、SiO2以及MWCNT纳米流体的导热系数，这四种纳米流体中纳米颗粒的体积分数均为0．5％，测试温度均为35℃。结果表明，四种纳米流体导热系数均高于基液。在相同体积分数下，多壁碳纳米管－十四烷纳米流体具有最高的有效导热系数，而氧化铜－十四烷的导热系数最低。尽管二氧化硅粉末的导热系数远低于铜和氧化铜，但其导热系数增强效果与铜和氧化铜相当甚至略好，这可能是由于二氧化硅纳米颗粒相对更加稳定、均质。从理论模型中可以得到，纳米流体的有效导热系数随纳米颗粒的导热系数的增加而增加，然而当颗粒的导热系数相比基液高出很多的时候，纳米流体的导热系数并非同比例增加。另一方面可以看到氧化铜－十四烷纳米流体的导热系数与模型符合最好，而碳纳米管－十四烷导热系数与理论模型结果相差较大。

2．2颗粒体积分数对有效导热系数的影响研究了不同颗体积分数度对铜－十四烷纳米流体的导热系数的影响，铜的体积分数分别为0．05％、0．10％、0．50％以及1．00％。四种纳米流体导热系数均在35℃下测试。实验结果与Maxwell模型值［22］进行了对比。图2显示了不同体积分数下铜－十四烷纳米流体有效导热系数的实验值以及模型的理论预测值。从图2可以看出，在颗粒体积分数为0．05％、0．10％、0．50％时，有效导热系数实验测量值高于模型预测值，而当体积分数为1．00％时，理论预测值高于实验值。

2．3温度对有效导热系数的影响研究了体积分数为0．50％的铜－十四烷纳米流体在不同温度下的有效导热系数，测试温度分别为35、55、75和95℃。图3显示出纯十四烷以及铜－十四烷纳米流体在不同温度下的有效导热系数。

2．4稳定性对导热系数的影响测量了十四烷－铜纳米流体在不同的稳定性下的导热系数。稳定性控制包括添加油酸、Span80作分散剂以及对Cu进行表面改性。经实验测定分散剂及表面改性剂本身对纳米流体导热系数影响可以忽略，通过测量粒径分布得出稳定性排序：无特殊处理＜添加油酸＜添加Span80＜PDA－NDM表面改性。将采用这几种方法处理的纳米流体的有效导热系数与未进行处理的进行对比。表2显示了四种不同稳定性的纳米流体的有效导热系数。从表2中可以看出，有表面改性的纳米流体有最大的导热增强。

3结论

第4篇：纳米化学论文范文

关键词：纳米二氧化钛，气相法，液相法，光催化

 

纳米二氧化钛（TiO2）具有许多特殊性能，比如表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道四大效应[1]，从而使其与普通二氧化钛相比具有许多特殊性能。

纳米二氧化钛是无机纳米半导体材料TiO2中极其重要的一种纳米材料，是一种稳定的无毒紫外光吸收剂[2]，纳米TiO2还具有很好的光催化作用[3]，在光照条件下能够降解有机污染物、杀死细菌。纳米二氧化钛在水处理、催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、光电子器件等领域具有广泛的用途。目前纳米二氧化钛的制备方法主要分为液相法和气相法，本文对其制备方法及其应用发展进行了总结。

1 制备方法

1.1 气相法

气相法是直接利用气体，或者通过各种手段将物质转变为气体，使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。

1.1.1 四氯化钛气相氧化法 此法多是以四氯化钛为原料，以氮气为载气，以氧气为氧源，在高温条件下四氯化钛和氧气发生反应生成纳米二氧化钛。该工艺的优点是自动化程度高，可以制备出优质的二氧化钛粉体；缺点是二氧化钛粒子遇冷结疤的问题较难解决，对设备要求高，技术难度大，在生产过程中排出有害气体Cl2，对环境污染严重。

1.1.2 四氯化钛氢氧火焰法 以TiCl4为原料，将TiCl4气体导入高温的氢氧火焰中700～1000℃，进行高温气相水解备纳米二氧化钛。四氯化钛氢氧火焰法制得的纳米二氧化钛粒子晶型为锐钛矿和金红石的混合型，该工艺优点是产品纯度高达99.5%，粒径小、比表面积大、分散性好、团聚程度小，可用作电子化工材料，制备工艺成熟，生产过程较短，自动化程度高；缺点是反应过程温度较高，生成HCl使设备腐蚀严重，对材质要求高，需要精确控制工艺参数。

1.2 液相法

当今制备纳米粒子液相法居多，纳米二氧化钛的制备方法也是如此。主要有溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。

1.2.1 溶胶―凝胶法 溶胶―凝胶法(简称S―G法)，又名胶体化学法，是被广泛采用的一种制备纳米二氧化钛的方法。其原理是以钛醇盐或钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得溶胶，再进一步缩聚得凝胶，凝胶经干燥、煅烧得到纳米二氧化钛粒子。论文参考，液相法。与其它方法相比制品的均匀度高，尤其是多组分的制品，其均匀度可达分子或原子尺度；制品的纯度高，而且溶剂在处理过程中容易除去；反应易控制，副反应少；煅烧温度低，工艺操作简单。

1.2.2 水热法 水热反应过程是指在一定的温度和压力下，在水、水溶液或蒸汽等流体中所进行有关化学反应的总称。该法的原理是在高压、水热条件下加速离子反应和促进水解反应。论文参考，液相法。一些在常温下反应速度很慢的热力学反应，在水热条件下可以实现反应快速转化。

2 纳米TiO2催化性能的应用

2.1 杀菌功能

抗菌是指TiO2在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用。TiO2光催化剂对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有很强的杀菌能力。在紫外线作用下，以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准[5]；当细菌吸附于由纳米二氧化钛涂敷的光催化陶瓷表面时，TiO2被紫外光激发后产生的活性超氧离子自由基(O-)和羟基自由基(OH-)能穿透细菌的细胞壁,破坏细胞膜质，进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效地杀灭细菌，并抑制细菌分解有机物产生臭味物质如H2S、SO2、硫醇等[4]；在涂料中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌，防止感染。论文参考，液相法。论文参考，液相法。

2.2 防紫外线功能

纳米TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。与同样剂量的一些有机紫外线防护剂相比，纳米TiO2在紫外区的吸收峰更高，更可贵的是它还是广谱屏蔽剂，不象有机紫外线防护剂那样只单一对UVA或UVB有吸收[6]。它还能透过可见光，加入到化妆品使用时皮肤白度自然，不象颜料级TiO2，不能透过可见光，造成使用者脸上出现不自然的苍白颜色。论文参考，液相法。利用纳米TiO2的透明性和紫外线吸收能力还可用作食品包装膜、油墨、涂料和塑料填充剂，可以替代有机紫外线吸收剂，用于涂料中可提高涂料耐老化能力。论文参考，液相法。

2.3 防雾及自清洁涂层

TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性[7]，因此其具有防雾功能，如在汽车后视镜上涂覆一层氧化钛薄膜，即使空气中的水分或者水蒸气凝结，冷凝水也不会形成单个水滴，而是形成水膜均匀地铺展在表面，所以表面不会发生光散射的雾。当有雨水冲过，在表面附着的雨水也会迅速扩散成为均匀的水膜，这样就不会形成分散视线的水滴,使得后视镜表面保持原有的光亮，提高行车的安全性。如果把高层建筑的窗玻璃、陶瓷等这些建材表面涂覆一层氧化钛薄膜，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能[8]。

参考文献：

[1]卓长平,张雄.纳米涂料发展现状[J].上海化工2003 (11):33~ 36.

[2]徐国财,张立德.纳米复合材料[J].北京:化学工业出版社,2002,200(11):5~7.

[3]陈秋月.纳米二氧化钛改性的研究[M].内蒙古石油化工,1998,30 (1):51~53.

[4]Yu J.G.,Zhao X.J. Mater.Res. Bull[M].,2000,35,1293.

[5]WatanabeT.,FukayamaS.,MiyauchiM.,FujishimaA.,HashimotoK.J.Sol.Gel.Sci.Technol,2000,19(3).71-76.

[6]Zhu Y.F.,Zhang L.,WangL.,Tan R.Q.,Cao L.Li Sruf.Interf[M].Anal,2001.32(1).218-220.

[7]陈崧哲,张彭义,祝万鹏.钛、铝和玻璃上TiO2光催化膜的失活研究[M].无机化学学报,2004,20(11):12-65.

[8]陈锋,朱依萍,张金龙.TiO2复合纳米材料的合成和表征[M].物理化学学报,2004,20(11):93-98.

第5篇：纳米化学论文范文

【关键词】Cu纳米线；核壳结构；第一性原理

0 引言

Cu以其优异的电学和热学性能以及相对较低的价格，已成为传统电路中最常用的导线，广泛应用于大规模集成电路以及超大规模集成电路。随着纳米科技的飞速发展，自20世纪90年代，研究人员对准一维Cu纳米材料（包括纳米线、纳米棒和纳米管）进行了大量研究[1-2]。

在过去二十年里，研究者通过电化学沉积方法、机械可控裂结法、水热还原，模板辅助合成和气相外延生长工艺制备出了多种不同尺寸和形貌的Cu纳米线。近来，Gonalez等[3]已经采用透射电子显微镜从实验上成功制备了横截面为五边形的Cu的核壳纳米线结构。他们发现实验中形成的五边形结构的Cu纳米线具有高稳定性。因此，本文利用第一性原理计算方法研究了四种不同尺寸的五边形核壳Cu纳米线的结构和稳定性。研究结果表明，纳米线弛豫过程中出现“倒棱”现象和“褶皱”现象，尺寸较大的纳米线更容易合成且更稳定。

1 计算方法和模型

本文采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对不同尺寸的五边形核壳Cu纳米线进行了研究。图1以Cu20-15-10-5-1纳米线给出了计算中采用的Cu核壳纳米线模型。从侧面图上看，单胞内有两个原子层，我们分别用A层和B层表示。从截面图上看，A层和B层的原子都按照五边形结构排列成核壳结构。从最外层往内，每个五边形壳层的Cu原子数目分别为20，15，10，5和1。Cu20-15-10-5-1中Cu元素后面的数字就表示截面上从外往内每个五边形壳层上Cu原子数。本文研究了Cu5-1，Cu10-5-1，Cu15-10-5-1和Cu20-15-10-5-1纳米线的弛豫结构和电子性质。

2 计算结果和讨论

我们计算了每种尺寸Cu核壳纳米线在轴向上具有不同晶格常数c时的总能量，并从中找出能量最小值。能量最小值对应的结构即为该尺寸Cu纳米线的最稳定结构，对应的晶格常数即为平衡态晶格常数，结果见表1所示。四种不同尺寸的Cu核壳纳米线弛豫后在垂直于轴线的方向上仍保持着五重对称性。为讨论纳米线由于表面原子键的缺失而导致的表面效应，在图2中，以Cu20-15-10-5-1核壳纳米线为例给出了纳米线中A原子层（圆形）和B原子层（四边形）弛豫前（空心）和弛豫后（实心）的原子位置在截面上的投影。Cu20-15-10-5-1纳米线弛豫后，中心原子保持不动，顶角原子向内弛豫，而五边形边线上的原子向外弛豫。说明在纳米线弛豫过程中出现“倒棱”现象，说明纳米线弛豫后，棱柱结构会向圆柱结构过渡，并且尺寸越大越明显。González等人[3]利用高分辨透射电子显微镜也发现一维的棱柱结构会转化为圆柱结构，而零维的多面体结构易于转化为球体结构。可以预测五边形纳米线截面的弛豫形状将逐渐向圆形过渡。弛豫后发现距离中心原子越远的原子弛豫量越大。因此，各个壳层中原本在同一平面内的Cu原子弛豫后并不在同一平面内（尤其是表面原子），出现了明显的“褶皱”现象。以上现象也出现在Cu5-1，Cu10-5-1和Cu15-10-5-1纳米线的结构弛豫中。

其中，Eatom表示单个Cu原子的基态能量，Etot表示某尺寸Cu纳米线的总能量，n表示计算时选取的单胞中所包含的Cu原子的数目。根据定义，结合能为正值表明该纳米线相对于孤立Cu原子是稳定的。不同尺寸Cu纳米线的结合能见表1。从表1可得，随着纳米线直径的增加纳米线的结合能也逐渐增加，并越来越接近Cu块体结构的结合能，说明尺寸较大的纳米线更容易合成且更稳定。

3 结论

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对四种不同尺寸的Cu五边形核壳纳米线的结构和电子性质进行了研究。结果表明纳米线在优化过程中出现“倒棱”现象和“褶皱”现象，尺寸较大的纳米线更容易合成且更稳定。

【参考文献】

[1]Huang Y， Duan X， Wei Q， Lieber C M 2001 Science 291 630[Z].

第6篇：纳米化学论文范文

关键词：纳米技术，非致命武器，纳米武器

 

1.引言

当前，一场新的纳米技术革命正在悄然兴起。美国兰德公司认为，纳米技术将是“未来驱动军事作战领域革命”的关键技术，具有明显的军事应用潜力。纳米技术可实现非致命武器系统超微型化，使目前车载、机载的电子战系统浓缩至可单兵携带、隐蔽性更好、安全性更高的系统；纳米技术可实现非致命武器系统高智能化，使武器装备控制系统对信息获取的速度大大加快，射击精度大大提高；纳米技术可实现非致命武器系统高集成化，使武器装备成本降低、可靠性提高，同时使非致命武器装备研制、生产周期缩短。纳米技术作为可以大幅度提高未来武器装备性能的先进科学技术而倍受世人的广泛关注。

2.纳米技术的科学内涵

纳米是一种度量单位，一纳米为百万分之一毫米，即十亿分之一米。一纳米相当于数个原子的并列长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在这种水平上对物质和材料进行操作、控制和加工的技术称为纳米技术。纳米技术以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。纳米科学就是研究在这极其微小的范围内的原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。几十个原子、分子或成千个原子和分子“组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于宏观物质的性质。

3.纳米技术对非致命性武器性能影响的研究

（1）改变非致命武器的材料性能

纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度 (1nm~100nm) 调制的各种固体超细材料。纳米材料有4个基本效应，即小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应，由于这些效应，纳米材料具有常规材料所没有的特别性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性，可以在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息存储等领域得到广泛的应用。纳米材料的应用，可以增强非致命武器装备的耐腐蚀性、吸波性和隐蔽性。

目前装备的非致命武器，虽然部分使用了复合材料，但防暴枪械的金属机件的枪管、机匣、枪机、击发机构等仍占非致命武器的绝大部分质量，而如果把金属纳米颗粒粉体物质制作成块状金属材料，则会使其变得十分结实，强度比一般的金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富有弹性。论文格式。如果使用这种材料制造非致命武器的金属机件，会使它们的质量减少到原来的1/10。可以想象一支防暴枪的质量只有0.3kg左右。车载榴弹发射器也只有2kg左右，根本无需车载。利用纳米金属材料完全可以制造出坚固耐用、质量小，战斗性能好的新一代非致命武器。

运用纳米技术开发的润滑剂，能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生极好的润滑作用，将其应用于超级润滑剂，可有效的阻止飞机起降和列车、军车行进。除此之外，纳米润滑剂既能大大降低防暴车等主机工作时的噪声，又能延长非致命武器装备的使用寿命。

（2）提高非致命武器的攻击性能

运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料，或在产品表面形成一层特殊的材料，能产生出新的性能。现在已经制造出来的碳纳米管，硬度大约是钢的100倍。现装备的防暴枪械初速较低，如动能霰弹弹丸初速仅315m/s，催泪弹弹丸初速仅为65m/s，射程较近（小于150m）。可以想象，把纳米技术用于非致命武器制造，可解决非致命性弹药的弹头初速低的问题，要想提高防暴枪械的初速，目前的方法只有增加发射药量，但这势必会增加武器及弹药的质量，与当前武器轻型化的发展趋势是背道而驰的，如果枪弹的发射药采用纳米颗粒，那么枪弹的质量不但会大幅度减小，而且弹头的初速也会大幅度提高，同时单兵的携带量也将大幅度增加。

用纳米物质作发射药，还可以从根本上改变现有防暴枪械的发射机构。由于纳米发射药遇到空气就会反应，所以新的击发机构实际上就是一个控制发射弹药与空气接触的机构。纳米物质所做的发射药点火原理不同，可以想象在纳米技术不断发展的前提下，非常有可能制造出发射机理与现在所使用的防暴枪械完全不同的发射机构，使得防暴枪械变得更小、更轻、射击精度更高。

（3）改善非致命性弹药的各种性能

纳米颗粒可以大大提高非致命性弹药的推进剂和炸药的燃烧效率。纳米颗粒粒径小、比表面积大、表面原子多而具有体积效应和表面效应等，使其催化、吸附等物化性能比普通级材料更加优异。表面有效反应中心多，催化作用明显高于常用催化剂。论文格式。在非致命性弹药燃料中，加入镍纳米微粒作催化剂，燃烧效率提高100倍。论文格式。金属纳米微粒能位高，化学活性极强，在空气中会迅速氧化燃烧甚至发生爆炸。在高能量密度材料中加入纳米金属微粒(加纳米铝粉)制成的纳米炸药，能够超高速燃烧，迅速释放能量，性能提高数十至上百倍。将纳米颗粒应用于发烟弹的发烟剂中，是发烟剂点火容易，起烟速度快，发烟量大。纳米固色剂还可以提高染色弹的着色能力。

4.结束语

世界格局内纳米科技日新月异的发展对我们提出了严峻的挑战。纳米技术在非致命武器领域的应用有着广阔的前景,它将导致非致命武器装备变革,进而引发新的非致命技术革命。在一些发达国家，军方对纳米技术的投入和研究成果已经超过了其他领域。相对其他学科，我国对纳米技术的研究起步并不晚，迄今为止也投入了相当力量，但是对纳米技术在非致命武器上的应用研究还十分薄弱。我们应该把纳米技术在非致命领域的应用研究放在战略高度，把握契机，发挥特长，争取掌握高超的制敌之术，弥补现有非致命武器装备力量的不足。

参考文献

[1] 洪伟量,刘剑洪,赵凤起, 纳米Pb(II)-没食子酸配合物的合成及其燃烧催化性能, 化学学报，Vol.63,2005

[2] 纳米固色剂Tinokin VG帮您解决牢度难题 , 工艺实践,Vol.27, 2005.2

[3] 李毕忠,吴坤, 纳米PET树脂及其工程塑料应用 , 化工新型材料 , Vol. 33 .No. 1,2005.1

[4] André Gsponer , From the Lab to the Battlefield?Nanotechnology and Fourth-Generation Nuclear Weapons, Disarmament Diplomacy,IssueNo. 67, October - November 2002

第7篇：纳米化学论文范文

摘要：

开发出一种钼合金纳米喷雾掺杂工艺及其过程控制方法；采用传统固-液掺杂工艺和纳米喷雾掺杂工艺分别制备出Mo-La合金丝材和板材，并测试其室温力学性能和使用性能；采用透射电镜（TEM）和经典弥散强化理论，分析了纳米掺杂钼合金强韧化机制。结果表明，按照1:20的纳米粉末与去离子水的最大固液质量比、经过30min搅拌制备的纳米悬浮液在在线搅拌装置和空气压力作用下，通过适当结构的喷头喷淋到MoO2粉末中，可实现钼合金的纳米掺杂；液体介质中纳米粉末离散稳定性检测方法和钼合金粉末中掺杂元素微观均匀性检测方法可对纳米喷雾掺杂工艺的制备过程实现实时控制；在相同成分下，纳米喷雾掺杂工艺制备的Mo-La合金丝、板材的综合力学性能和使用寿命均比固-液掺杂工艺提高50%以上。TEM照片和Fisher理论分析结果表明，纳米喷雾掺杂工艺实现了第二相粒子以纳米尺度均匀分布，第二相粒子的尺寸、数量和分布均匀程度远优于固-液掺杂工艺，从而保证了其有效发挥弥散强化作用。

关键词：

纳米喷雾掺杂；弥散强化；微观均匀性；纳米粒子悬浮液；钼合金

钼金属固有的韧-脆转变、低温脆性和比强度不足的特性，是其深加工困难、韧性不足、使用寿命低、应用范围受限的本质原因[1-4]。热处理强韧化、合金强韧化和形变强韧化，一直是克服金属的脆性、提高其强度水平的主要手段。由于钼金属没有随温度变化而发生晶体学相变的性质，通过热处理进行强韧化的可行性不大[5]。同时，由于钼与大多数合金化元素难于真正形成合金相，在热变形过程中，不会出现其它金属所普遍存在的“固溶-过饱和-析出”的相变现象，仅仅只能依靠破碎晶粒产生的细晶强韧化，其形变强韧化的效果不大[6]。因此，钼金属的强韧化研究多集中在合金化方面（并辅之以适当的变形），从而出现了Mo-Ti、Mo-Zr、Mo-La、Mo-Y、Mo-Ce、Mo-Nb、TZM、TZC、Mo-Hf-C等大量的钼合金[7-9]。除了W、Ta、Re外，钼与大多数合金化元素难于真正形成“合金”[10]。W元素尽管与Mo可形成连续固溶体，但只有强化作用而毫无韧化效果，甚至有进一步脆化的趋势[11,12]。Ta元素的过饱和固溶仅提高耐腐蚀作用，对其强韧化作用甚微[12]。唯一可以同时实现强化和韧化的Re元素却受制于成本原因[13]。因此，钼金属的强韧化水平多依赖于钼“伪合金”中，非合金化元素产生的第二相弥散强化效果。

为了保证钼基体中的第二相尽可能地发挥弥散强化作用，钼金属生产和研究人员花费了很大的精力摸索提高掺杂物分布均匀性的方法，已经形成了固-固、固-液和液-液等三种掺杂方法[14,15]。这三种方法各有很大的局限性，因此在生产上很难获得大的推广。本文旨在以Mo-La合金为例，开发一种可以保证第二相微粒均匀分布的新型钼合金掺杂方法。

1实验

1.1原料本文采用高纯MoO2粉末为原料，含钼量为74.64%（质量分数），颗粒呈规则晶体（图1（a）），粒度分布基本呈正态分布，d0.1为13.039μm，d0.5为101.602μm，d0.9为300.855μm；费氏粒度为2.52μm，松装密度为0.92g•cm-3。掺杂用纳米La2O3粉末的平均颗粒尺寸为50nm（图1（b））。

1.2过程首先实验获得纳米粒子悬浮液的制备工艺。（1）称取100g纳米La2O3粉末，分别加入1000、1500、2000、2500ml去离子水，搅拌1h；（2）选择20、25、30、35、40min等不同搅拌时间；对这9种悬浮液进行离散性分析，获得纳米粉末与去离子水的最佳比例和最佳搅拌时间；（3）按照不同比例加入十二烷基硫酸钠（DBS）和聚乙二醇作为分散剂，确定其最佳加入量。然后将制备好的纳米La2O3悬浮液转入在线搅拌罐（图2）中，将纳米La2O3悬浮液喷淋到MoO2粉末中，获得掺杂MoO2粉末。在整个喷淋过程中悬浮液一直处于均匀的离散状态。随后选择适当的粘结剂，按照一定比例，将去离子水、粘结剂与掺杂MoO2粉末混合、压制成片并烘干，在扫描电镜（SEM）中进行能量弥散X射线谱法（EDS）检测，以判断这种纳米掺杂工艺获得的掺杂MoO2粉末中La2O3粒子的微观均匀性。最后经过粉末冶金和压力加工工艺，将掺杂MoO2粉末制成Mo-La合金板材（厚度为0.2mm）和丝材（Ø0.18mm），分别测量其室温力学性能，并对其显微组织进行SEM和透射电镜（TEM）观察。同时，以Cr12Mo材料为对象，对Ø0.18mm丝材进行线切割寿命实验。

2结果与讨论

2.1纳米掺杂物悬浮液配制由于纳米粒子的尺寸小，表面存在大量不饱和键，表面活性很大，再加上静电力等，分散在液体介质中的纳米粒子易于发生凝并、团聚，形成二次粒子，使粒径变大，最终喷淋到MoO2中将处于微米级颗粒团，第二相粒子就无法真正起到纳米弥散强韧化的作用。因此，配制纳米掺杂物悬浮液不是简单地将纳米粉末倒入去离子水中获得悬浮液即可，而是要保证悬浮液中纳米粒子真正离散为单个纳米粒子。判断纳米粒子在水剂中是否真正离散的判据很多，如分光光度法、Zeta电位计法、动力粘度法[16,17]。这些方法理论上很严谨，但操作起来非常困难。本文采用如下方法获得纳米掺杂物的离散状态：在图2中的喷嘴处放置一张滤纸，瞬间喷淋后，将滤纸缓慢干燥，然后通过SEM观察悬浮液在滤纸上粒子的分布情况，来判断纳米粒子是否真正离散。配制纳米掺杂物悬浮液涉及三个工艺要点。（1）纳米粉末与水的配比：通过分析纳米La2O3粉末与去离子水的质量比为1:10、1:15、1:20、1:25的悬浮液在滤纸上的离散状态（图3）可以看出，当固液比大于1:20时，无论怎样延长搅拌时间，纳米La2O3粒子依然团聚为牢固的颗粒团；当固液比小于1:20后，纳米La2O3粒子就离散为单个粒子；再加大去离子水的剂量，悬浮液中纳米粒子的离散效果与之相近。由此确定，纳米粉末与去离子水的最大配比为1:20。（2）纳米悬浮液搅拌时间：通过对比搅拌时间为20、25、30、35、40min时，悬浮液中纳米La2O3粒子的离散情况（与图3相似，不再列出）可判断出，当搅拌到30min以后，悬浮液可消除絮凝颗粒团，纳米粒子基本上呈单个纳米粒子。（3）纳米粉末分散剂的作用：由于纳米La2O3粒子密度较大，在悬浮液中尝试添加了几种配比的十二烷基硫酸钠（DBS）和聚乙二醇作为分散剂，其分散效果不明显，且不添加分散剂时悬浮液中纳米La2O3粒子也可以得到很好的离散。故不再添加分散剂。

2.2纳米掺杂物悬浮液喷淋过程控制纳米La2O3悬浮液的喷淋过程见图4。纳米悬浮液喷淋过程需要控制如下三点。（1）纳米粒子在液体介质中的离散稳定性：通过观察纳米La2O3悬浮液静置5、15、20、25min后的离散情况（与图3相似，不再列出），静置到20min后，悬浮液已经出现较为明显的凝聚，也就是说，纳米La2O3悬浮液的整个喷淋过程必须在20min内完成，而一般的钼合金掺杂过程所需时间远远超过20min，因此必须设计适当结构、功率和搅拌速度的在线搅拌罐（图2中8号件），使悬浮液在整个喷淋过程中一直处于均匀、无死角、稳定的悬浮状态。在本实验条件下，搅拌器功率为250kW，搅拌转速为250~350r•min-1。（2）喷头结构：喷头的结构应保证悬浮液既能顺利喷淋到MoO2粉末中，又不至于喷淋过程过快而造成纳米La2O3粒子在MoO2粉末中局部富集。（3）喷射压力：喷射压力决定了纳米La2O3悬浮液的流速，进而影响纳米La2O3粒子在MoO2粉末中的弥散程度，经过多次实验确定，在本实验条件下，0.4~0.8MPa的空气压力较为合适。

2.3纳米掺杂物的微观均匀性分析掺杂MoO2粉末中，掺杂物粒子的微观均匀性决定了第二相粒子是否能够真正起到有效的弥散强韧化作用。从理论上讲，采用SEM和TEM对钼合金进行显微组织分析，是判断掺杂物质微观均匀性的最直观和最准确的检测方法，但是这种检测方法需要在钼合金粉末经过整个粉末冶金甚至压力加工过程后才能进行，滞后性非常严重，无法及时有效地指导掺杂工艺。根据能量弥散X射线谱法（EDS）的分析原理[18,19]，本文探索出一种纳米掺杂粉末微观均匀性快速检测方法。首先，选择分子量为25000~35000的低聚合度聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，按照PVA：水=100g:500~800ml的比例，将适量的PVA粉末倒入50~80℃的去离子水中，搅拌至粘结剂胶体澄清为止；然后按照0.01:1的质量比，将粘结剂胶体与掺杂MoO2粉末混合并压制成片，最后将压片整体或切取压片一部分放入扫描电镜，进行EDS分析，获得掺杂MoO2粉末中纳米掺杂物粒子的分布状态。图5为纳米喷雾掺杂的MoO2-0.26La2O3粉末的EDS图谱，从中可以看出，这种掺杂工艺获得的混合粉末是均匀的。

2.4纳米掺杂Mo-La合金力学性能和使用性能表1和2分别给出了纳米喷雾掺杂工艺和传统固-液掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金Ø1.8mm丝材和厚度0.2mm板材的室温力学性能，其中，ASTMB387标准和Plansee等国内外厂家普遍采用固-液掺杂工艺。由此可见，纳米喷雾掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金的屈服强度、抗拉强度和塑性均远高于固-液掺杂工艺。线切割加工Cr12Mo工件时，固-液掺杂工艺制备的Mo-0.3La合金丝材工作100h后，丝径由0.18mm变为0.11~0.12mm而报废，而纳米掺杂Mo-0.3La合金丝工作128h后，丝径仅变为0.155mm。这种Mo-La合金的优异力学性能是纳米喷雾掺杂工艺所获均匀弥散的第二相粒子所致。在钼合金中，弥散分布的第二相粒子都是通过改变位错分布组态，使其分布趋于均匀，从而起到弥散强化作用[20-23]。这样，一方面使钼变形程度更加均匀，缩短了单个滑移面的运动长度，使晶界附近的位错塞集减轻；另一方面，大量的位错被粒子钉扎在晶内或强滑移带内，使晶界或强滑移带附近的位错密度降低，这种位错组态有利于延缓沿晶微裂纹的形成。图6为传统固-液掺杂、纳米掺杂工艺分别获得的Mo-0.3La合金的TEM照片。可以看出，这两种掺杂工艺生成的第二相粒子的数量、尺度和分布情况大不相同。采用固-液掺杂工艺时，镧元素以La(NO3)3溶液形式加入MoO2粉末后，需要通过后续反应将La(NO3)3转化为La2O3粒子，不但其在钼基体中的分散均匀性不理想，而且La2O3粒子的尺寸难以控制；在大量位错塞集的位置很难发现La2O3粒子（图6（a））；而一旦出现La2O3粒子又多处于微米级（图6（b）），这种大颗粒硬质相不但很难发挥改变钼基体的错位组态的作用，而且因容易成为裂纹源而导致钼基体脆化。纳米喷雾掺杂工艺获得的Mo-La合金中，La2O3粒子非常多，且均以纳米级尺度均匀分布在钼基体的晶内和晶界（图6（c）），这样就较好地保证了La2O3粒子发挥其弥散强化作用。掺杂工艺造成的强韧化效果差异可从Fisher理论[24]得到很好的解释。Fisher理论认为，对不可变形第二相而言，位错只能绕过这些粒子，由此增加的剪切应力。可见，在相同成分（即相同体积分数f）下，与固-液掺杂工艺相比，纳米喷雾掺杂工艺提供的钼合金中第二相粒子尺寸r更小（甚至小三个数量级），数量n更多，因此其强化作用显著增强。

3结论

1．开发出一种纳米喷雾掺杂工艺，包括纳米掺杂物悬浮液配制、纳米掺杂物悬浮液喷淋过程控制、纳米掺杂微观均匀性分析等工艺环节。2．采用分子量为25000~35000的低聚合度聚乙烯醇（PVA）作为粘结剂，按照100g:500~800ml的PVA/水比，获得澄清的胶体后，胶体与MoO2粉末按照0.01:1的质量比混合、压片，进而在扫描电镜中进行EDS分析，可快速判断出纳米掺杂粉末的微观均匀性。3．在相同成分下，纳米喷雾掺杂工艺获得的Mo-0.3La合金在保证强度的前提下，塑性和使用性能高于固-液掺杂工艺50%以上。4．纳米喷雾掺杂工艺使钼合金获得优异综合力学性能和使用性能的原因在于保证了第二相粒子以纳米尺度、均匀地弥散在钼基体的晶内和晶界，从而保证了其改变位错组态、延缓沿晶微裂纹的形成与扩展的作用。

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第8篇：纳米化学论文范文

摘要:介绍了几种纳米材料的物理和化学制备方法,并对不同方法的优劣进行了讨论。

关键词:纳米材料;物理方法;化学方法

中图分类号:TV504文献标识码:A文章编号:16723198(2009)15027402

1引言

纳米材料和纳米科技被广泛认为是二十一世纪最重要的新型材料和科技领域之一。早在二十世纪60年代,英国化学家Thomas就使用“胶体”来描述悬浮液中直径为1nm-100nm的颗粒物。1992年,《Nanostructured Materials》正式出版,标志着纳米材料学成为一门独立的科学。纳米材料是指任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当粒子尺寸小至纳米级时,其本身将具有表面与界面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应,这些效应使得纳米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制备了碳纳米管以来,一维纳米材料由于具有许多独特的性质和广阔的应用前景而引起了人们的广泛关注。纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而受到人们越来越多的重视。美国自1991年开始把纳米技术列入“政府关键技术”,我国的自然科学基金等各种项目和研究机构都把纳米材料和纳米技术列为重点研究项目。由于纳米材料的形貌和尺寸对其性能有着重要的影响,因此,纳米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作为高级纳米结构材料和纳米器件的基本构成单元(Bui1ding Blocks),纳米颗粒的合成与组装是纳米科技的重要组成部分和基础。本文简单综述了纳米材料合成与制备中常用的几种方法,并对其优劣进行了比较。

2纳米材料的合成与制备方法

2.1物理制备方法

2.1.1机械法

机械法有机械球磨法、机械粉碎法以及超重力技术。机械球磨法无需从外部供给热能,通过球磨让物质使材料之间发生界面反应,使大晶粒变为小晶粒,得到纳米材料。范景莲等采用球磨法制备了钨基合金的纳米粉末。xiao等利用金属羰基粉高能球磨法获得纳米级的Fe-18Cr-9W合金粉末。机械粉碎法是利用各种超微粉机械粉碎和电火花爆炸等方法将原料直接粉碎成超微粉,尤其适用于制备脆性材料的超微粉。超重力技术利用超重力旋转床高速旋转产生的相当于重力加速度上百倍的离心加速度,使相间传质和微观混合得到极大的加强,从而制备纳米材料。刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料,应用超重力技术制备粒径20nm―80nm、粒度分布均匀的ZnO纳米颗粒。

2.1.2气相法

气相法包括蒸发冷凝法、溶液蒸发法、深度塑性变形法等。蒸发冷凝法是在真空或惰性气体中通过电阻加热、高频感应、等离子体、激光、电子束、电弧感应等方法使原料气化或形成等离子体并使其达到过饱和状态,然后在气体介质中冷凝形成高纯度的纳米材料。Takaki等在惰性气体保护下,利用气相冷凝法制备了悬浮的纳米银粉。杜芳林等制备出了铜、铬、锰、铁、镍等纳米粉体,粒径在30nm―50 nm范围内可控。魏胜用蒸发冷凝法制备了纳米铝粉。溶液蒸发法是将溶剂制成小滴后进行快速蒸发,使组分偏析最小,一般可通过喷雾干燥法、喷雾热分解法或冷冻干燥法加以处理。深度塑性变形法是在准静态压力的作用下,材料极大程度地发生塑性变形,而使尺寸细化到纳米量级。有文献报道,Φ82mm的Ge在6GPa准静压力作用后,再经850℃热处理,纳米结构开始形成,材料由粒径100nm的等轴晶组成,而温度升至900℃时,晶粒尺寸迅速增大至400nm。

2.1.3磁控溅射法与等离子体法

溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子,交换能量或动量,使得靶材料表面的原子或分子从靶材料表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。在该法中靶材料无相变,化合物的成分不易发生变化。目前,溅射技术已经得到了较大的发展,常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。等离子体法是利用在惰性气氛或反应性气氛中通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,从而使原料溶液化合蒸发,蒸汽达到周围冷却形成超微粒。等离子体温度高,能制备难熔的金属或化合物,产物纯度高,在惰性气氛中,等离子法几乎可制备所有的金属纳米材料。

以上介绍了几种常用的纳米材料物理制备方法,这些制备方法基本不涉及复杂的化学反应,因此,在控制合成不同形貌结构的纳米材料时具有一定的局限性。

2.2化学制备方法

2.2.1溶胶―凝胶法

溶胶―凝胶法的化学过程首先是将原料分散在溶剂中,然后经过水解反应生成活性单体,活性单体进行聚合,开始成为溶胶,进而生成具有一定空间结构的凝胶。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金属和含N聚合物组成)在溶液中与H2S反应,生成的ZnS颗粒粒度分布窄,且被均匀包覆于聚合物基体中,粒径范围可控制在2nm-5nm之间。Marcus Jones等以CdO为原料,通过加入Zn(CH3)2和S[Si(CH3)3]2制得了ZnS包裹的CdSe量子点,颗粒平均粒径为3.3nm,量子产率(quantum yield,QY)为13.8%。

2.2.2离子液法

离子液作为一种特殊的有机溶剂,具有独特的物理化学性质,如粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好以及具有较宽的液态温度范围等。即使在较高的温度下,离子液仍具有低挥发性,不易造成环境污染,是一类绿色溶剂。因此,离子液是合成不同形貌纳米结构的一种良好介质。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺为原料,在室温下于离子液介质中合成出了大小均匀的、尺寸为3μm―5μm的Bi2S3纳米花。他们认为溶液的pH值、反应温度、反应时间等条件对纳米花的形貌和晶相结构有很重要的影响。他们证实,这些纳米花由直径60nm―80 nm的纳米线构成,随老化时间的增加,这些纳米线会从母花上坍塌,最终形成单根的纳米线。赵荣祥等采用硝酸铋和硫脲为先驱原料,以离子液为反应介质,合成了单晶Bi2S3纳米棒。

2.2.3溶剂热法

溶剂热法是指在密闭反应器(如高压釜)中,通过对各种溶剂组成相应的反应体系加热,使反应体系形成一个高温高压的环境,从而进行实现纳米材料的可控合成与制备的一种有效方法。Lou等采用单源前驱体Bi[S2P(OC8H17)2]3作反应物,用溶剂热法制得了高度均匀的正交晶系Bi2S3纳米棒,且该方法适于大规模生产。Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物为原料,甘油和水为溶剂,采用溶剂热法在高压釜中160℃反应24-72 h制得了长达数毫米的Bi2S3纳米带。

2.2.4微乳法

微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究领域,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单分散体系等优点。1943年Hoar等人首次报道了将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混合,可自发地形成一种热力学稳定体系,体系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圆柱形颗粒组成,并将这种体系定名微乳液。自那以后,微乳理论的应用研究得到了迅速发展。1982年,Boutonnet等人应用微乳法,制备出Pt、Pd等金属纳米粒子。微乳法制备纳米材料,由于它独特的工艺性能和较为简单的实验装置,在实际应用中受到了国内外研究者的广泛关注。

4结论

纳米材料由于具有特异的光、电、磁、催化等性能,可广泛应用于国防军事和民用工业的各个领域。它不仅在高科技领域有不可替代的作用,也为传统的产业带来生机和活力。随着纳米材料制备技术的不断开发及应用范围的拓展,工业化生产纳米材料必将对传统的化学工业和其它产业产生重大影响。但到目前为止,开发出来的产品较难实现工业化、商品化规模。主要问题是:对控制纳米粒子的形状、粒度及其分布、性能等的研究很不充分;纳米材料的收集、存放,尤其是纳米材料与纳米科技的生物安全性更是急待解决的问题。这些问题的研究和解决将不仅加速纳米材料和纳米科技的应用和开发,而且将极大地丰富和发展材料科学领域的基础理论。

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[29]张登松,施利毅,纳米材料制备的若干新进展[J].化学工业与工程技术,2003,24(5):3236.

第9篇：纳米化学论文范文

想要考研的你，提及纳米科学与技术专业，是否会列出“神秘”“高薪”“高就业率”“高科技”这一系列关键词呢？

真正的“高富帅”专业

如果一定要用一个词来形容纳米专业，那就是“高富帅”。

说它“高”，是因为它的的确确是高科技的产物。1纳米是1米的十亿分之一，20纳米也仅相当于1根头发丝的三千分之一。也正是这么小的尺寸，才能够用来做材料。不仅如此，纳米材料还都带着“特异功能”，具有奇异的化学物理特性。纳米虽小，用途却大，小尺寸成就大空间，真是高不可测。而研究生阶段需要学的课程也很“高”：纳米材料的结构、尺寸和形貌的表征技术、纳米粉体材料的制备与表面修饰、一维纳米材料的制备、纳米复合材料的制备、纳米结构材料的制备、纳米材料的物理特性与应用、纳米电子器件的基本原理和微加工技术、纳米材料与纳米技术的最新进展和发展趋势等都是该专业的主干课。是研究生的必修课，而新专业的科研空间更加广阔，所以发SCI的概率大大增加。想要写好论文，你就要了解纳米材料与技术的最新学科发展动向、理论前沿、应用前景等。而如果你打算游学海外，就更要在研究生阶段狂抓英语了。这一专业的专业英语词汇非常庞杂，有医学、化学、物理、材料学等诸多领域，需要系统地学习。笔者硕士一年级的时候大家每周都会用英报告，这样能有效提高英文水平，即使不打算出国，阅读国外文献也会非常流畅，开阔视野。纳米专业确实很“高”，但当你真正钻研进去，就会发现它的乐趣。

说它“富”，一点也不夸张。纳米技术、信息技术及生物技术被誉为本世纪社会经济发展的三大支柱。纳米从20世纪80年代末，90年代初开始起步，经历二十多年的发展，现在已经成为突飞猛进的前沿、交叉性新型学科。纳米技术作为朝阳产业，将在生物医学、航空航天、能源和环境等领域“大显身手”。美国国家科学基金会的纳米技术高级顾问米哈伊尔·罗科甚至预言：“由于纳米技术的出现，在今后30年中，人类文明所经历的变化将会比过去的整个20世纪都要多得多。”如此看来，纳米技术必将创造巨大的经济价值，同时也能为该专业的同学提供良好的职业发展平台。

说它“帅”，是因为它有独到魅力，吸引青年学子投其怀抱。其实，大部分工科生的研院生活都是相同的，读文献、做实验、组会、听报告，这些几乎就是我们读研生活的全部。想学好纳米专业，你首先要做个杂家。在研究生阶段，你要掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识，学习环境纳米材料的绿色制备及其规模化，面向环境检测的纳米结构与器件的构筑原理、方法，并且了解纳米材料与纳米结构性能与机理。而做到这些还远远不够，因为理工科专业的直接目标在于应用，因此还需要学习纳米材料在污染治理中的应用原理、技术与装置研发、纳米材料的环境效应与安全性评估、纳米材料在节能和清洁能源中的应用等，掌握材料学的工艺装备、测试手段与评价技术，具备相应的科研能力，具有从事科学研究和解决工程中局部问题的能力。运用纳米技术解决这些问题和一般的常规思路有着很大的不同，有着前路未知的期盼和发现时的狂喜，为此我们都成为典型的“技术宅”，大部分时间会宅在实验室里，在外人看来，可能是只顾科研无心生活的“苦行僧”，而只有我们才能体会到纳米的“帅”及给我们生活所带来的乐趣。

想要学好纳米专业，团结协作的能力必不可缺。其学习都是以课题组和实验室为单位，很多作业和项目都是大家集体完成，比如开发一种新型的纳米材料，大家都有不同的分工，这就需要我们能紧密地合作与沟通，分担辛苦分享成功。

同时，我们还需要有极强的表达能力和动手实践的能力。我们学校经常举办学术沙龙，需要大家上台演讲，不仅本专业的导师在场，其他专业的学生和老师也会来听，并从不同角度提出意见，所以我们要足够有气场才能HOLD住场面。而实践方面，我们都有做老师科研助理的机会，同时开展自己的课题研究，不仅要写得好论文，还要做好实验。想读纳米专业，要做的功课非常多，你只有都尝试了，才能体会到这个专业的巨大魅力，才会在科技的海洋里尽情遨游。

就业面窄是误区

对于纳米科学与技术专业，很多人对它的认识存在误区。很多人认为，纳米作为高精尖技术与日常生活相距太远，所以想当然地认为其就业难。

其实，纳米真实地存在于我们的日常生活中，而随着科技的发展，未来有一天我们的衣食住行都将离不开纳米技术。所以如果你能有幸就读该专业研究生，并在学术上有所造诣，愿意将所学学以致用，那么你的就业前景无限光明！

那么纳米技术到底是怎样和实际生活联系起来的呢，而我们工科生，又将以何种方式参与这种科技改变人们生活的进程呢？

衣：在纺织和化纤制品中添纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布结实耐磨，但会产生静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电，穿起来非常舒适。

食：利用纳米材料，冰箱的抗菌能力大大增强。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经进入市场。利用纳米粉末，可以使废水有效净化，完全达到饮用标准，纳米食品色香味俱全，还对健康大有裨益。

住：对于我们这代人而言，居家做家务、清理房间是一大愁事，纳米技术的应用可以省下我们很多力气。通过纳米技术，墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，完全不需要擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。既省时省力又对身体好。

行：在出行方面，纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，可以大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米球添加剂可以在机车发动机加入，起到节省燃油、修复磨损表面、增强机车动力、降低噪音、减少污染物排放、保护环境的作用。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

而这些，只是纳米科技应用在生活中的很小一部分，纳米技术兴起晚，发展态势迅猛，更多的核心技术需要我们这一代去发掘，以期使之更好地为民生服务。可见纳米技术在日常生活中无处不在，各行各业都需要拥有高技术高学历的纳米技术专业人才，所以就业前景广阔。

具体的就业方向，男生、女生之间相差很大。纳米专业的大部分女硕士，特别是女博士一般选择到大学或科研院所做研究。研究领域涵盖纳米材料、黏合剂、涂料、电镀、陶瓷等相关领域，从事相关产品开发、生产和检测等方面。大部分男生会去纳米材料行业企业或传统材料相关企业供职。可以从事纳米材料表征、石墨烯及碳纳米材料研发、纳米材料改性、纳米材料合成、无机纳米材料制备以及交叉学科纳米材料应用的相关工作。

跨专业报考受青睐

纳米科学与技术是一个技术性很强的专业，不过并不限制跨专业报考，纳米科学与技术专业不仅不是个排外的“高富帅”，反而非常欢迎跨专业的学生融入其中，共同搭建纳米专业的大舞台。纳米科学与技术专业在工科或理科门类招生，不同学校有所不同，但都非常欢迎与之类似的材料专业同学报考，因为都涉及材料学的基础知识，所以学起来会得心应手。同时，理工科专业背景如物理、化学甚至数学这类基础学科出身的学生，也很受该专业欢迎。

在报考纳米科学与技术专业的学生中，也有一部分医学生。未来纳米技术应用于医学领域是大势所趋。利用纳米技术制成的微型药物输送器，可将适当剂量的药物，通过体外电磁信号的引导准确送达病灶部位，有效地起到治疗作用，同时可以减轻药物的不良的反应。用纳米制造成的微型机器人，它的体积可是小于红细胞的，你能想象到吗？通过它向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓，清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。而随着纳米技术的发展，它与医学还会有更多的交叉。

院校介绍

对纳米科学与技术这种新兴学科来说，每个学校都有自己的特色和侧重，所以这里重点介绍一下。而通过这些不同院校的专业方向设置，我们也可以多角度地了解这一专业。

国家纳米科学中心

国家纳米科学中心是中国科学院与教育部共同建设并具有独立事业法人资格的全额拨款直属事业单位，自2005年开始招收研究生。现有博士学科专业点3个：凝聚态物理、物理化学和材料学；硕士学科专业点3个：生物物理、生物工程和材料工程。鉴于纳米科学与技术学科的前沿交叉特性，在招生阶段，现将该学科挂靠在物理学、化学、材料科学与工程和生物学4个一级学科下，并相应产生4个专业代码。涉及纳米科技系列进展、纳米检测系列讲、文献信息利用、人文系列讲座、纳米功能材料等课程。

国家纳米科学中心2013年在7个专业招收硕士研究生35人，专业包括纳米科学与技术、凝聚态物理、物理化学、材料学、生物物理学、材料工程和生物工程，研究方向涵盖高分子纳米功能材料、生物纳米结构、纳米医学、纳米复合材料、纳米电子学等几十个方向，方向非常细化，具有材料、半导体、物理、化学、微电子、生物、医药等专业背景的学生都可以报考。相信有志于纳米专业的学生，一定会在这里找到适合自己的研究方向。

国家纳米中心是比较典型的科研所，其吸引考生的除了实力，很重要的一点就是待遇优厚。该中心不需学生缴纳学费，如遇国家政策调整还会有高额的奖学金返还制度，硕士研究生根据不同年级，每个月可以拿到1300～2500元的奖学金，博士会拿到3100～4500元的奖学金。此外，还会有其他生活补助等。研究生公寓已经完全宾馆化管理，非常舒适。在国家纳米中心深造，没有经济上的后顾之忧，这样你才可以将全部精力投入到学习中去。

大连理工大学

大连理工大学的工程力学系开设生物与纳米力学专业，已然在行业内一枝独秀。该学科依托于工程力学系和工业装备结构分析国家重点实验室，软硬件条件优越，拥有先进的实验设备和仪器。学生有充足的动手实践机会，能在宏观、微观等不同层次上，进行跨学科的数值模拟和力学实验。同时，也有国家自然科学基金、重点基金、“863”“973”等众多项目和基金支持。

该专业现在有生物器官生物力学模型及新材料应用研究、分子模拟和计算机辅助药物分子设计、微纳米与多尺度力学研究、生物材料的力学行为及其多功能化4个研究方向，涉及到力学、医药、生物、机械、材料、电子、控制、测量、微纳科技等领域。

大连理工大学这个专业的直博生学制是4年，而一般的直博生需要学习5年时间，而分开读硕士和博士一般需要6至7年，这吸引了不少学生报考，因为可以节约1～3年时间。当然，在4年的时间里完成硕士和博士学业，是一件很具挑战的事情，需要最大限度地提升效率。

苏州大学

苏州大学纳米科学技术学院是苏州大学、苏州工业园区政府、加拿大滑铁卢大学携手共建的一所高起点、国际化的新型学院。该学院建立于2010年，由全球著名纳米与光电子材料学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士李述汤教授担任院长，教学科研实力雄厚，是国内高校中为数不多的专门的纳米科学学院。招生方向涵盖纳米生物化学、纳米技术工程、纳米材料、有机无机复合纳米材料等。有关纳米的专业在物理、化学、生物学、材料科学与工程4个学科下招收学术型研究生，相关专业学生都可以报考。

需要提醒大家的是，苏州大学纳米科学技术学院初试提供详细的辅导书和真题，有意报考的同学要多关注学院的网站，以获得第一手信息。

武汉大学

武汉大学的纳米科学与技术专业在物理科学与技术学院和化学与分子科学学院均有招生，各有侧重。前者分为纳米复合材料、纳米光催化材料与技术、纳米光电子学、纳米管线阵列及其智能传感器、纳米材料制备与表征和纳米尺度结构与性能关系6个方向。后者在纳米催化、纳米生物医学、纳米材料分离分析、微纳传感技术和高分子纳米药物载体。很多方向在国内上处于领先地位，每年也有大量学生报考，竞争力较强。

武汉大学与国外多所大学有合作关系，大家如果在武大读研，出国交流、学习的机会比较多。

华中科技大学

华中科技大学是典型的工科学校，其纳米专业当然也首屈一指。华科的纳米专业同样是热门，除去每年招收本校内推的学生，考研的竞争非常激烈。

在培养模式方面，华科非常重视学、研、产相结合，科研成果转化率非常高。在就业方面，很多硕士研究生在各科研机构及高校任职。如果你求学在华科，就不用愁生活保障的问题，学校的奖励机制非常完善。学院对每位研究生在校期间将发放生活津贴，并设立各类奖学金以奖励优秀的研究生，其奖励比例达80%。