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研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
1研究形状和趋势
纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。
纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米Cu的决体材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒为7urn的Pd，屈服应力比粗晶Pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望，纳米金属间化合物FqsAJZCr室成果的转化，到目前为止，已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业，睦次鹦米氧化硅。氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。
根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位，世界发达国家的政府都在部署本来10～15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会（NSF）1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标；美国DARPA（国家先进技术研究部）的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象；日本近匕年来制定了各种计划用于纳米科技的研究，例如Ogala计划、ERATO计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划，1997年，纳米科技投资1．28亿美元；德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划；英国政府出巨资资助纳米科技的研究；1997年西欧投资1．2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道，纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意；美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究，决定加大投资，今后3年经费资助从2．5亿美元增
加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。
2国际动态和发展战略
1999年7月8日《自然》（400卷）重要消息题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴起”。在这篇文章里，报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍，从2．5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究，白宫采取了临时紧急措施，把原1．97亿美元的资助强度提高到2．5亿美元。《美国商业周刊》8月19日报道，美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一，《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域（其它两个为生命科学和生物技术，从外星球获得能源）。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视，其原因有两个方面：一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到14400亿美元，美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说：纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流，在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一，纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。1999年7月，美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功100urn芯片，美国明尼苏达大学和普林
斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系，10－”bit／s尺寸的密度已达109bit／s，美国商家已组织有关人员迅速转化，预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。
最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。
面对这种挑战的形势，中国在这个领域的研究能不能继续保持第二阶梯的前列位置，能不能在下世纪前周年，在纳米材料和技术的市场中占有一定比例的份额，这是值得我们深思的重要问题。中国科学院在我国纳米材料研究占有极其重要的地位，在纳米粉体的合成、纳米金属和纳米陶瓷体材料的制备、纳米碳管定向生长和超长纳米碳管的合成、纳米同轴电缆的制备和合成、有序阵列纳米体系的设计和合成、新合成方法的创新等在国内外都做了有影响的工作。在《自然》上1篇，《科学》上4篇，影响因子在3以上的论文6篇，申请发明专利28项，已获发明专利7项，有5项专利获得实施，扶植了国内一些纳米产业，这些都为进一步工作奠定了基础。
为了使中国科学院在世纪之交乃至下一世纪在纳米材料和技术研究在国际上占有一席之地，在国际市场上占有一份额，从前瞻性、战略性、基础性来考虑应该成立中国科学院纳米材料和技术研究中心，建议北方成立一个以物质科学中心为基础的研究中心（包括金属研究所），在南方建立一个以合肥地区中国科学院固体物理所和中国科技大学为基础的研究中心，主要任务是以基础研究为主，做好基础研究与应用研究的衔接和成果的转化。
在富有挑战的对世纪，世界各国都对富有战略意义的纳米科技领域予以足够的重视，特别是发达国家都从战略的高度部署纳米材料和纳米科技的研究，目的是提高在未来10年乃至20年在国际中的竞争地位。从各国对纳米材料和纳米科技的部署来看，发展纳米材料和纳米科技的战略是：（）以未来的经济振兴和国家实力的需求为目标，牵引纳米材料的基础研究、应用开发研究；（2）组织多学科的科技人员交叉创新，做到基础研究、应用研究并举，纳米科学、纳米技术并举，重视基础研究和应用研究的衔接，重视技术集成；（3）重视发展纳米材料和技术改造传统产品，提高高技术含量，同时部署纳米材料和纳米技术在环境、能源和信息等重要领域的应用，实现跨越式的发展。
3国内研究进展
我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头，地方政府和部分企业家的介人，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。
目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学烹北大学、西安交通大学、天津大学。青岛化工学院、华东师范大学＼华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学
研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金（晶态、非晶态及纳米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体，建立了相应的设备，做到纳米微粒的尺寸可控，并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得了重大的进展，成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷；在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果；在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属Gd；设计和制备了纳米复合氧化物新体系，它们的中红外波段吸收率可达92％，在红外保暖纤维得到了应用；发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法；发现全致密纳米合金中的反常Hall－Petch效应。
近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到3mmX3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3～40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是唯一维纳米丝和纳米电缆：应用溶胶一凝胶与碳热还原相结合的新方法，首次合成了碳化或（TaC）纳米丝外包覆绝缘体SIOZ和TaC纳米丝外包覆石墨的纳米电缆，以及以S江纳米丝为芯的纳米电缆，当前在国际上仅少数研究组能合成这种材料。该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后，许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶；发现了非水溶剂热合成技术，首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬（CrN）、磷化钻（COZP）和硫化锑（Sb。S。）纳米微晶，在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石；在高压釜中用中温（70℃）催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉，在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金？从四氯化碳（CC14）制成金刚石”～文，予以高度评价。
我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才作出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。
在过去10年，我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料，研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导CVD、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置，发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法，研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来，根据国际纳米材料研究的发展趋势，建立和发展了制备纳米结构（如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、MCM－41等）组装体系的多种方法，特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际90年代末的先进水平。
纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景，现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术能在＜100nm的水平上合成、处理和表征物质，这是一个涉及多门学科的广阔领域，它包含有：纳米材料(nanomaterials)、纳米生物技术(nanobiotechn010gy)、纳米电子学(nanoelechonics)和纳米系统(nanosystem)，如纳米电子机械系统NEMS和分子机械(m01ecularmachine)等。而纳米技术在化学工业中的应用，主要是新型催化剂、涂料、润滑剂，过滤技术以及一些最终产品，诸如纳米多孔材料制品和树状聚合物制品已成为化学工业的创新点。
一、化学反应和催化方面应用
化学工业及其相关工业，特别是一些化学反应起着关键性作用的产业盛行用纳米技术来改进催化剂性能。纳米多孔材料中的沸石在原油炼制中的应用已有很长历史，纳米多孔结构新型催化剂的发展，为许多化学合成工艺的创新提供了机会，或者使化学反应能在较温和条件下进行，大幅度地降低工艺成本。例如用此类催化剂可以将甲烷有效地转化为液体燃料，作为柴油代用品，而现用的方法比较昂贵。
纳米粒子催化剂的优异性能取决于它的容积比表面率很高，同时，负载催化剂的基质对催化效率也有很大的影响，如果也由具有纳米结构材料组成，就可以进一步提高催化剂的效率。如将Si02纳米粒子作催化剂的基质，可以提高催化剂性能10倍。在某些情况下，用Si02纳米粒子作催化剂载体会因SiO2材料本身的脆性而受影响。为了解决此问题，可以将SiO2纳米粒子通过聚合而形成交联，将交联的纳米粒子用作催化剂载体。
在能源工业中，Shenhua集团公司、Hydrocarbon技术公司和美国能源部在中国进行煤液化项目建设，采用了纳米催化剂，取得了20亿美元效益。此工艺可以生产非常清洁的柴油，在中国许多地方它可与进口原油或柴油(以全球平均价格计)竞争。燃料电池也是纳米催化剂起重要作用的领域，当前工业样品应用的是铂催化剂，约2nm宽。
二、过滤和分离方面应用
在过滤工业中，纳米过滤(简称纳滤，nanofiltration)广泛应用于水和空气纯化以及其它工业过程中，包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。还可以从氮分子中去掉氧(氧与氮分子大小差别仅0.02nm)。应用此方法生产纯氧可不需要采用深冷工艺，因而可以降低成本。法国于2000年在GeneraledesEaMx建成世界上第一座用纳滤技术生产饮用水的装置，所用聚合物膜其孔径略＜lnm。与传统净化工艺相LL，虽然电能消耗较高，但带来一些其它的好处，如不需要用氯。
由于可以精确地控制孔径，所以具有可观的近期应用前景。美国PacificNorthwest国家试验室已经创制一类称之为SAMMS结构，为在介孔载体上自组装的单层结构，含有规整的1-50nm的圆柱形孔，孔上用自组装方法涂上活性基团单层，可用于不同领域。已经利用SAMMS成功地从水溶液和非水溶液中萃取出各种金属和有机化合物。
纳米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在环境治理方面应用的可能性，如去除重金属(如砷和汞等)。使用其他纳米材料的过滤技术也取得了长足进步。例如入rgomide纳米材料公司开发的用直径为2nm纤维制成的高产率系统，可以过滤病毒、砷和其它污染物。
一些聚合物—无机化合物复合材料也可用作气体过滤系统，而且效率也很高。如有一种用排列成行的碳纳米管(nanotLlLe)制成的膜，由于纳米管与气体分子间互不作用，可以高产率地分离出气体。此种材料可满足高流速低压气体的分离需要。此种膜可以从气流中去除CO2，或从CO中分离H2。这种技术可应用于新一电厂、煤液化工厂或气体液化厂。
由精密控制尺寸的纳米管组成的膜在分离生物化学品方面也具有很大潜力。
三、复合材料方面应用
在复合材料中使用纳米粒子可以提高材料强度，降低材料的重量，提高耐化学品、耐热和耐磨耗能力，而且还可赋于材料一些新的性能，诸如导电性，在光照和其他幅照下改变其反应性能等。
以粘土为基础的纳米复合材料在不久将来会有很大的市场。以碳纳米管为基础的新型结构复合材料的开发也为期不远，它的主要问题是成本较贵，要用好的填料(单壁纳米管)。大规模应用较大而不太完善的碳纳米纤维可望在2004年实现，此发展可能会给纳米粘土复合材料的应用形成冲击。
一些公司计划扩产纳米粘土也反映出其发展潜力。如Nanocor公司已转产纳米粘土，每年2万吨。许多主要聚合物公司也在开发纳米复合材料技术。RTP公司已将有机粘土／尼龙纳米复合材料制成薄膜和片材。Triton
System公司应用纳米二氧化硅与一种聚合物材料制成纳米复合材料，开发成一种涂装材料。其它HoneyWell，Ube工业和Unitika等公司已工业规模生产尼龙纳米复合材料用作包装HBP材料，Nanocor最近与三菱气体化学公司联合
制造并出售HBP包装材料。用于食品和饮料行业。Bayer打算用尼龙6纳米复合材料制造多层包装膜，此膜的氧穿透率减少l/2，透明度和韧性有提高。近期，人们关注的另一种纳米复合材料的填料物质，是一种较为复杂的分子多面齐聚物(polyl、cdral01ig(mericsilsc5quioXanes，POSS)。Hybrid塑料公司称其可以大量生产POSS，并与塑料生产厂商和用户进行合作。
四、涂料方面应用
在涂料行业CTJ。纳米粒子已经起着很大的作用，但是，类似于能生成抗刮痕和不粘表面的涂层的溶胶—凝胶单层(solgclmonlolaycr)还在研究。用树状聚合物可以弥补不足，并且可与纳米粒子技术结合应用。
以纳米粒子为基础的涂料具有各种优异的性能，比如：强度、耐磨耗、透明和导电。拜耳公司与Nanogntc公司合作开发导电和透明的涂层。纳米粉体是难以储运的，美国海洋部门采用微型凝聚(microscalengglomerate)方法，即在应用时用等离子(一种热的离子化气体)技术或热喷涂技术，使粉体被融熔，形成涂层。拜耳公司与HansaMetallWerke公司用纳米粒子进行抗水和抗灰尘涂料开发。据中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-)记者了解，2002年BASF公司推出一种用纳米粒子和聚合物制备的喷涂涂料，在干燥时自组装成一种纳米结构的表面，呈现出类似荷叶的效应，即当水落到表面上，由于与表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，并把灰尘带走。
Inframat公司用纳米涂料作为船壳防污涂料。以防止海藻、贝类附着生长。此种涂料很坚硬。但并不发脆。该公司的纳米氧化铅-氧化饮基陶瓷涂料已获得美海军部门400万美元订货，主要用于涂装潜水艇的潜望镜。应用纳米粒子技术可以制造氧化铝纳米粒子，用于地砖的抗划痕涂层。Nanogate公司为西班牙地砖制造商提供纳米粒子涂料，使之容易清洗，并还为眼镜工业提供抗划痕涂料。
用纳米粒子强化的涂料还可能在生物医用方面应用。例如铜的纳米粒子可以降低细胞在表面上生长，从而解决移植上的一个主要问题。
五、添加剂和树状聚台物的作用
在复合材料领域中，纳米粘土和POSS已经取得进展。在不远的将来，碳纳米管可能产生较大影响。但是，各种不同形状的树状分子结构以及它能易于功能化的性能，可以创制特殊结构的复合材料，使之具有各种性能。早在上世纪90年代中期，BertMeijer教授就阐明了树状聚合物的结构，它是一群小分子，或是小分子的容器。一个“树状聚合物箱”(I)endrimerbox)，如同有一个硬壳建于软性树状聚合物周围。如果一个小分子，如染料分子进入树状聚合物中，即可被封装在空穴中。通过对其末端基因的化学改性，全部或部分烷基化，树状聚合物就可以形成与线型聚合物可化学兼容的物质，以改进混合性能。在此情况下，树状聚合物的作用在于创建了分子微观环境，或是在塑料原料中形成“纳米观口袋”(nanoscopicpocket)来聚集染料分子。作为一种形态的、结构的或是界面改性剂，树状聚合物还可提高材料韧性，而对其加工性没有影响。在材料共混和复合中，它们还起着材料组分间的兼容剂和粘接剂的作用，因此可用于工程塑料添加剂。树状多支链聚合物已经被用作环氧树脂的增韧剂，加入重量比5％的树状聚合物可显著提高材料的坚韧性。通过可控相分离工艺，可以使树状聚合物良好地分散在树脂中，树状聚合物和树脂作用可以使接枝在树状结构上的环氧基团的化学键得到加强。杜邦公司制造和应用多支链结构物质作为聚合物共混中的添加剂，可以改善聚合物的加工性能。DSM公司已经将多支链的聚丙烯亚胺(PPl)聚合物工业化，主要用于廉价塑料和橡胶制造中作为添加剂，降低粘度。在涂料、油墨和粘合剂生产中也可应用。美国宇航局向DowCorning公司和MatcrialsElectrochemical
Research公司进行项目投资，开发等离子沉积树状聚合物涂料和树状聚合体富勒烯纳米复合材料，以用作微型和亚微型表面润滑。
六、树状聚台物及去污作用
树状聚合物特别适用于去污，它起着清道夫的作用，可以去掉金属离子，清洁环境。改变一种介质的酸度可以使树状聚合物释放出金属离子。而且树状聚合物可以通过超过滤进行回收和冉用。树状包覆催化剂可用此同样方法从反应产物中进行分离。回收再用。密西很大学的生物纳米技术中心计划开发树状聚合物加强超滤方法，作为新的水处理上艺．从水中去掉金属离子。树状聚合物可以在其分子小间或是在它们的经改性的终端基团上捕捉小分子。
使其能适用于吸收或吸附生物和化学污染物。美国军事部门对它的应用前景作了好的评价。
七、纳米保护(nano-protection)方面应用
树状聚合物在护肤膏中作为一种反应型的组分是很有效的。此应用可以扩展到保护衣服。固定的树状聚合物层可以抗洗和耐环境气候条件变化。有一种称之为“类似树状聚合物”(Amphilicdondrimcr)，它一半是树状聚合物，另一半具有末端结构，用以在保护膜中固定活性树状聚合物。
近年来，“一些部门在研究用纳米粒子来监测和防止化学武器袭击。Nanospherc公司不久前推出一个系统，可以用来监测生物武器，如炭疽菌。该系统采用美国西北大学开发的金纳米粒子传感器。Altair纳米技术公司和西密西根大学联合开发用二氧化钛钠米粒子为基础材料的传感器，可用来监测生物和化学武器。NanosPhere材料公司开发氧化镁纳米粒子用于口罩的过滤层，因为它能杀大细菌(包括炭疽杆菌)。深圳新华元具纳米材料公司和Nucrgst公司生产银纳米粒子用于抗菌服。NanoBio公司推出一种抗菌液，可以破坏细菌孢子、病毒粒子和霉菌，它的作用是让表面张力发生爆炸性释放，而这种产品对人体组织不起伤害，现在主要用户是美国军事部门。
八、燃料电池方面应用
随着对便携式电子产品电能需求不断增加。要求降低供电元器件的重量和尺寸，由此而开辟广纳米粒子的新市场。
AP材料公司与Millennium电池公司合作执行美国军方一份合问。开发纳米级二硼化钛用于高级电池组和其它储能系统。Altar公司最近宣布该公司高级固体氧化物燃料电池系列示范试验获得成功，包括联结器、电解质、阴极和阳极等都是由微米和纳米级材料构成。而且，还开发了纳米锂基电池电极材料，其充电和发电率都比当前所用锂离子电池材料快l倍。
有一些公司计划工业生产甲醇基燃料电池，在2004年前后应用于便携式电子设备。在这类电池中，所用催化剂是处在淤浆状态的铂纳米粒子。针对电池应用，Brookhaven国家试验室已制成锂-锡纳米晶体合金，用作高性能电极。用氢化锂与氧化锡反应，前者需过量使反应完全。生产的锂—锡合金中含有剩余氧化铿。重复用氢处理最后生成粒径为20～30nm纳米复合材料，形成稳定金属氢化物的其它元素也可用此法制造纳米复合材料，未来的应用不仅在电池领域，还可以用在催化方面。
自进入21世纪以来，随着科学技术的不断发展，新能源的开发与利用也得到了快速的发展，但由于受到各种条件的限制，现阶段新能源仍无法完全取代石油、天然气的作用，因此，采油行业在我国仍有着非常大的发展前景。本篇论文主要分析并探讨了采油工程技术的发展及其展望。
关键词：
采油；工程技术；发展现状；展望
随着社会经济的不断发展，人们的生活水平、生活质量的不断提高，对石油能源的需求量正在不断上升，我国石油行业得到了不断的发展。采油技术经过近几年的不断发展，化学驱油、注水开发技术得到了开发与应用，从而在一定程度上使原油采收率、油井产量得到了提升，但是现阶段还是比较低。因此，在油田的开发过程中，采油工程技术的发展以及应用非常重要。
1采油工程技术的发展
自进入21世纪以来，科学技术得到了不断的发展与进步，我国石油行业的采油工程技术经过不断研究与实验实践，也得到了不断发展。在进行发展的过程中，采油工程技术主要包括三个发展阶段，即分层采油技术的发展、采油工程技术的突破性发展以及采油工程体制的完善。
1.1分层采油技术的发展阶段
上世纪50到70年代，经过多方面的长期探索与实践，我国分层采油技术得到了有效的发展，主要成果包括实现了油田堵水、油田防砂等试验。分层采油技术的有效发展阶段主要包括以下四个方面：第一，分层采油，指的是有效地利用低渗透层潜力，分采自喷井，分层采油主要包括高压单管封隔器、油套管分采工艺、双管分采工艺。第二，分层测试，主要是对有杆泵抽油井实施环空测试以及对注水井的注入剖面、自喷采油井的产出剖面实施分层测试，第三，分层管理，通过在平面调整中实施注水结构，使注采系统得到完善，工程生产能力、细分注水能力得到提高，从而实现结构调整以及控液稳产的效果。第四，分层研究，以吸水刨面、产出剖面、密闭取心等资料为根据，结合油水井并进行改造，分析剩油分布情况、开发状态与油层动用情况，在油田的生产过程中掌握主动权。
1.2采油工程技术的突破性发展
上世纪70到90年代，我国采油工程技术得到了突破性发展，适合多种油藏类型、满足不同场地需要的采油工程技术得到开发与应用。主要有：首先，气顶砂岩采油技术，此种技术在大庆喇嘛甸油田的开采过程中得到了应用，并取得了良好的效果。其配套技术主要包括保障最优射孔井段、水锥与气锥保持稳定等。其次，稠油热力采油技术，上世纪80年代，在我国的许多油田中，稠油热力采油技术进行了大规模的实验以及应用，在克拉玛依、胜利等油田中完成了技术攻关。再次，潜山油藏开采技术，任丘油田中的一种典型油藏及时潜山油藏，与砂岩油藏不同的是，潜山油藏存在着是否适合开采、其大多数油气是否存在于孔隙、裂缝之中等问题。开采潜山油藏需要耐高温、大排量电潜泵技术以及完成裸眼测试。最后，断块采油技术，由于其油藏形状、油藏大小具有不确定性以及断层相互分割使油藏成为一个独立的单元等因素，在断块油藏的开采过程中，必须要采取滚动勘探的方法进行注水、油层改造，才能保证产油效率及产油数量。
1.3采油工程体制的完善
在采油工程技术进行不断发展的过程中，采油行业的采油工程体制进行了不断地发展以及完善，体现在以下几个方面：第一，蒸汽吞吐接替的发展，能够扭转稠油开采过程中的被动局面。第二，在采油过程中采取中长期发展规划，可以处理好近期应用技术以及基础研究之间的关系，及时地、有效地解决出现的问题，并对采油技术进行改进。第三，采用简化地面流程、加强注水等采油工程技术对低渗透油田进行开发，可以使单井产量得到有效提高，实现利益的最大化。
2采油工程技术的展望
2.1对采油工程进行全面了解
第一，应对石油开采过程的规律性有一个全面的了解，对以此为根据采取相应的采油工程技术。第二，在采油过程中，采取人工补充能量、保持地层压力的采油措施，能够在很大程度上延长稳产期，实现采油效果的有效提高。第三，应国际项目加强合作，了解在采油技术方面国际上的最新发展趋势，并进行研究借鉴，使我国的采油工程技术得到发展。
2.2加强对专业人才的培养
采油工程技术的有效发展，离不开一支具有高技术水平、高操作技能的技术队伍。因此，采油企业应加强对专业人才的培养，组建专业团队，充分发挥其自身的组织能力、管理能力，深入挖掘人才潜力，从而实现整体队伍专业素质的提高，有助于采油工程实现效益的最大化。
2.3合理应用先进技术
应在采油工程合理应用先进技术，例如纳米技术、微生物技术等，从而使采油工程技术得到进一步的发展与完善。第一，纳米技术，目前纳米采油工程技术在我国处于起步阶段，MD膜驱油技术正在应用。第二，微生物技术，微生物采油技术是正在进行发展的三采技术，在含水高的油田、枯竭老油田中具有比较强的活力。
3结语
综上所述，随着人们对能源需求量的不断提升，我国正在面临着是由能源短缺问题，在油藏开采过程中合理利用采油工程技术，能够使原油采收率、油井产量得到有效的提升。
作者：刘尧 单位：冷家油田开发公司
参考文献：
[1]杨晓梅，庞波，王利霞。探讨石油工程采油技术的现状及对未来的展望[J].石化技术，2015,01:74+95.
关键词：国际科学期刊；期刊封面；经典艺术；图像学；符号学
如今，国际科学期刊杂志不仅对科学知识有所研究，而且对大众所理解的具有严肃性、认真性、一丝不苟性的“科学”名词给予了另一种解释，科学也可以富有艺术气息。翻阅世界顶级科学期刊，每本期刊的封面都如同“工艺品”一般。赫伯特•斯宾塞曾指出：国际平面有时会被界定为一门研究符号学的学科，所以在理论层面，国际平面也是与符号学相关的一类。符号学当中的“能指”“所指”、信息交流方式及字面、语言和图像，在同样语言和图像的呈现当中不仅仅只代表了一种物体或观念，而是可以有着多种表达方式，此类表达并非消极，更多带有积极意义[1]。顶级科学期刊也以此为基础，通常只有专业人士才能解读的论文，通过图片或图片变形来呈现科学研究成果、传递科学知识使它们变得易于理解。现代图像艺术作为现代科技和艺术的完美结合，分享和传播必将带来更多的趣味性。顶级科学期刊很好地运用了这两大特性，在艺术与科学之间寻到了一个完美的契合点，从图像上的运用延伸至内涵之间的相互影响、借鉴。在探究世界科学期刊封面内容与艺术画作的内在联系时，笔者以封面期刊上所展示的图片、论文及所对比的艺术作品间存在的联系进行分析，品读图像与论文间的相互联系与互通内涵。钱学森先生曾在几十年前便强调过，国民不仅需要科学技术知识，更需要文化艺术修养[2]。回头看国内期刊，生硬的字体、简单的几何图形就是一期科学期刊的封面。
一、科学期刊封面图像示例
（一）悄然融入的浮世绘
1.凯风快晴
《GenestoCells》是一本由日本分子生物学会发行的细胞生物学学术期刊。此期刊是一本独具风格的杂志，能将浮世绘作品与生物学不露声色地融合其中。2014年2月期刊上的画作源自“三十六景”之一的《凯风快晴》。被称为“浮世绘之王”的《凯风快晴》，描绘的是“赤富士”时的景象。在夏日晴朗之时，太阳初升。此期刊封面中的细胞质所含有的器官都包含于改写版的《凯风快晴》之中。期刊中富士山被红日映照，山体通红。“凯风”则是指从南方吹来的风，将云朵的形状自上而下呈现出不同的纹理，鳞片状的云有的似光滑内质网、有的似糙面内质网、有的似运输囊泡。由于《凯风快晴》的作者葛饰北斋受印象派影响较大，而细胞器研究出现重大突破也是出现在这个时期。不论从科学或是艺术的领域都是中西方交流与互通的最好代表。
2.深川万年桥下
《GenestoCells》2011年6月期杂志上的画作源自“三十六景”之一的《深川万年桥下》，拱桥如虹，水平如镜，远眺富士，赏心悦目。万年桥建造地点位于日本小名木川和隅田川合流处，桥身是一个流畅的大圆弧，期刊封面则是以万年桥为基础，连续的桥梁同水中倒影连接形成了一个DNA双螺旋结构。这幅图以隅田川水面上的船只为视角，从斜上方看万年桥与水面倒影，而富士山则巧妙地出现在桥洞之中。通过原画中来往匆忙的人们表现DNA中所含有的各类元素，同时通过水中倒影表现复制的DNA双螺旋。
3.消防员
《GenestoCells》2013年6月期刊以噬菌体为封面，而噬菌体的出现为分子生物学的发展做出巨大贡献。在此期封面中，一位江户消防员扛着本应是消防队的队标，被更换成噬菌体形状的事物；背景中原本的红灯笼则被表现为细菌。由于细菌“火灾”的产生，消防员便代表噬菌体将其围攻扑灭。原画是丰原国周的《消防员》。画面中威武的日本古代消防员，举着画着噬菌体样子的旗子，代表的正是噬菌体，后面则是队员举起大肠杆菌的红色灯笼，预示着接下来将有一场硬仗。而噬菌体本身是病毒的一种，专以细菌为宿主，较为人知的噬菌体就是大肠杆菌为寄主的T2噬菌体。
（二）别有一番寓意的“蒙娜丽莎”
英国著名杂志《Nature》2017年11月期刊展示利用DNA自组装技术，创造8,704像素的《蒙娜丽莎》画像。使用二维DNA纳米结构产生具有纳米精度的表面图案，而此项技术并非新技术，但是此前的尺寸大小一直局限于0.05平方微米左右。科研人员钱璐璐及同事表明，假如在一个多级加工过程中递归应用简单的组装规则，就可以利用一个特别小组的DNA链创造出最大达0.5pm2的2D阵列。DNA纳米技术最早的人像结构选取的就是《蒙娜丽莎》，也如同蒙娜丽莎美丽而又神秘的微笑一般，DNA纳米技术也突破这些看似神秘的技术，科学家们一一攻破的同时也在不断地追求如同蒙娜丽莎一般神秘而又特别的更加深层次的科学。
（三）非洲文化与毕加索
美国杂志《Science》是全世界最权威的学术期刊之一。《Science》2009年3月封面非洲是所有现代人类的源头。此次研究在非洲确定了14个祖先人口群，这些群体与自我描述的种族和共享的文化或与语言属性相关。在大多数人群中观察到高水平的混合血统，反映了整个非洲大陆的历史迁徙事件。因此，此次期刊封面借鉴了毕加索立体主义。因为毕加索后期对非洲原始文化十分感兴趣。非洲传统的艺术审美方式与西方的审美方式是不同的。非洲传统造型艺术不像西方传统造型艺术那样，力求向观者表现或说明什么。所以在毕加索的画中，令人印象深刻的是大眼睛，包括他著名的画作《格尔尼卡》在内都能看到非洲传统艺术的身影。
（四）音符间的康定斯基
《nature》2016年4月的封面期刊，以癌症为主要内容。此期期刊封面图案的每一个节点都象征着神经细胞的节点，如同康定斯基的绘画一样。康定斯基的绘画有着一定的音乐性，而画面中的点象征着静止，线则象征着内在的张力，这些都源于运动。点、线这两种元素同时造就自己“语言”的交织、布局。删除了“虚饰”，掩盖并削弱语言的内在声音，赋予画面更为简洁和准确的体现，使纯粹的形式服务于丰富、生动的内涵。每幅画似乎如同一个个鼓点一般有着节点和交织的线条[3]，如同神经节点与肿瘤细胞相互制约、相互联系。
（五）蒙德里安空间中的红蓝黄构图
《nature》2017年6月的封面来自论文“Hi-C数据分析计算方法的比较”。封面制作是由ChiaraNicoletti创作的图像灵感，来自Hi-C地图和PietMondrian艺术。Hi-C是一种全基因组测序技术，用于研究细胞核内的3D染色质构象，结合生物信息分析方法，研究全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系，获得高分辨率的染色质调控元件相互作用图谱。颜色的拼接形成了蒙德里安的红黄蓝构图，粗重的黑色线条把画面格局形成几个不同大小的矩形形状，非常简洁。与Hi-C一样，《红黄蓝构图》是艺术领域中的先驱，而红黄蓝所对应的区域正好对应了上述研究中研究的突破点。
（六）记忆的永恒
《ANGEW》是德国化学类期刊。《ANGEW》上收录的文章以简讯类为主，封面论文为“通过可调谐FRET从镧系元素到量子点的单纳米颗粒细胞条形码”，纳米颗粒的荧光条形码为多参数成像提供了许多优点。然而，创建不同浓度无关的代码而不混合各种纳米颗粒并且通过使用单波长激发和发射用于多路复用细胞成像是极具挑战性的。受达利《记忆的永恒》的启发，图中的三个时钟完美地代表了这项研究的想法。其中三个时间光学检测窗口用于RGB（红色，绿色，蓝色）编码，显示的是左下方的单纳米粒子组件（原始蚂蚁覆盖的橙色时钟），中心（蓝色时钟下方）的显微镜物镜（原始中的“怪物”）和红色的显微镜载玻片，左上角的绿色和蓝色单元格（原始平台或池中）。
二、国内科学期刊与艺术融合
通过上述世界顶级科学期刊封面不难发现，科学不仅仅是一门独立的学科，可以涵盖的知识面甚至是影响力数不胜数，现如今生活的点点滴滴都会使科学与艺术相互联系，但国内科学期刊似乎因为过于严肃的出版方式，让我们对“科学”二字敬而远之。钱学森先生指出以思维科学角度来观察，科学工作是猜想开始的，然后才是科学论证。换言之，科学工作是源于形象思维，终于逻辑思维。形象思维源于艺术，所以科学工作是先艺术，后才是科学。相反，艺术工作必须对事物有个科学的认识，然后才是艺术创作，科学需要艺术，艺术也需要科学[4]。
（一）文化认同感
翻阅国际科学期刊，通过比对各自国家杂志为主的科学期刊，可以看到美国的现代主义、英国的古典主义、日本的浮世绘等，即使是面向全球的科学期刊，但从各国的期刊中，便可知晓它们国家的科学、文化、艺术等。然而相关数据分析，截止2013年我国图书馆馆藏2000多种科技期刊中，国内仅有695本科技期刊有可视化封面设计，可视化比例约30%左右。国内大多科技期刊还处于封面无图或者用图随意的状态，没有认识到插图、配色等对期刊封面设计的重要价值[5]。然而国际科学期刊《cell》封面也曾经出现以中国元素为主题的期刊封面。以2015年5月《CancerCell》封面为例，封面期刊发表了中国科学院季红斌研究组的最新研究成果“LKB1失活引发氧化还原不平衡以调节非小细胞肺癌可塑性和治疗反应”。封面应用了中国人熟知的孙悟空炼丹炉里练就火眼金睛的故事。八卦炉里练就孙悟空火眼金睛所代表的就是科研成果中缺失LKB1的肺腺癌。而炼丹炉有更强的可塑性，不仅可以解除更高的氧化应激，而且还可以进行系统重编程转分化为肺鳞癌产生耐药性。此番设计，在突出研究成果的同时也为传播中国神话故事、绘画、动画做到了一定的推动作用。
（二）创新不失本源
中国上下五千年，国画、书法、刺绣、木雕、榫卯等，无一不是我们的骄傲。现今，中国科技强大、技术先进，却似乎与中国古代技法失去了联系。我们是否可以在国内期刊设计中既做到创新又不失本质？
三、结语
（一）国内封面设计应对
国内科学期刊封面设计应该做到简洁明快、极具创意、和谐统一，在突出期刊特色的同时兼顾严肃性与活泼性[6]。可以借鉴日本期刊《GenestoCells》，采用名画变形的方式，使人不经会心一笑。例如，把研究中的元素以水墨画、刺绣的形式呈现。
（二）审美价值
如同钱学森先生所说的艺术与科技是相辅相成的，当艺术审美价值提升时，不论是科技还是人文艺术，都会以一个全新的面貌展示给世人。我们在提升科技硬实力的同时，是否也应该注意到人文艺术这一软实力的提升呢？相信科技与艺术之间能够碰撞出不可估量的火花，中国的实力也必将不可匹敌。
参考文献：
[1]斯潘塞。现代版式设计先驱[M].，译。上海：上海人民美术出版社，2006.
[2]钱学敏。试论钱学森的“大成智慧学”[J].首都师范大学学报（社会科学版），2001（3）：11-24.
[3]康定斯基。康定斯基论点线面[M].罗世平，等译。北京：中国人民大学出版社，2005.
[4]钱学森。科学的艺术与艺术的科学[M].北京：人民文学出版社，1994.
[5]王国燕，程曦，李清华。Nature及其子刊封面视觉艺术特征分析[J].科技与出版，2014（7）：63-68.
目前，国际医学行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法，随着健康科学的发展，人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用，提高药效，发展药物定向治疗，必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滚动，因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药，避免身体健康部位受损，可以大大减小药物的毒副作用，因而深受人们的欢迎。
2在涂料方面的应用；
纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术，再给涂料中添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射，耐大气侵害和抗降解等，在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。
在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射和热估递效果，产生隔热，阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同，这样可以通过复合控制涂料的颜色，克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变，而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面色彩多样化。
3在化工方面的应用；
化工业影响到人类生活的方方面面，如果在化工业中采用纳米技术，将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2,加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有利污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。4其他生活方面的应用：
纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽，但因摩擦容易产生静电，因而在生产时加入少量金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。不久前，关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、贮光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌，而采用了纳米材料，新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌，又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大，有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分，市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长墙壁就会变的班驳陆离，纳米技术应用之后，涂料的技术指标大大提高，外墙涂料的耐洗刷性提高很多，以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的，被称为黑色家电，这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类，进而可控制涂料的颜色，使黑色家电变成彩色家电。
总之，在未来生活中，纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚，使人类的生存的条件更加优越。
参考文献
[1]赵清荣：雷达与对抗[J]，2001，（3）：20-23。
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[4]刘列，张明雪，胡连成，宇航材料工艺[J]，1994，24。
论文关键词：纳米尺寸；性能
论文摘要：纳米尺寸开辟科学新领域，介绍纳米材料的神奇特性及在生活中的应用。
在工作阳极钛（钛基）表面涂上纳米级的贵金属［Pt（铂）、Pd（钯）、Os（锇）、Ir（铟）、Ru（钌）、Rh（铑）等］氧化物，在通电情况下于溶液中产生化学活性很强的自由基。如：在有Cl-存在时，阳极则生成新生态的氯（Cl•）；在水中则会产生新生态的氧（O•）。这些新生态的自由基能迅速地与溶液中的有机物（如COD）、有色物质、氨氮等起化学反应从而达到降低其浓度的目的，对病毒、细菌和藻类的孢子也具有强大的杀伤力。除了产生自由基外还能产生显著的协同效应，如酸碱效应、沉淀效应、气浮效应、诱导效应和吸附效应等，因此能大大提高水处理效果。
2纳米催化电解技术主要影响因素
2.1电极
20世纪70年展起来的化学修饰电极，通过对电极表面进行修饰，将具有特定功能的分子、聚合物、纳米材料等固定在电极表面，改变电极表面特性，使电极具有良好的电催化性能，并降低工作电位，促使有机物在发生电极析氧反应前氧化降解，并获得良好的电极反应速率和更高效的电流输出，减少副反应发生和降低运行能耗。在此基础上发展起来的纳米级催化剂涂层技术，是现阶段比较有效的电极材料工艺。其拥有更低的工作电位和更高效的电流输出，可减少副反应发生和降低运行能耗。
2.2电解质
电解质浓度增大，溶液导电能力增强，槽电压降低，电压效率提高；但浓度高到一定程度后，电压效率的提高趋于平缓，增加药剂成本，并会增大后续深度处理的难度。此外，部分电解质如Na2SO4等惰性电解质，电解过程中不参与反应，只起导电作用，电解效率的高低仅与其浓度有关；而类似NaCl等电解质，在电解过程中不仅起导电作用，更参与电极反应，氯离子在阳极氧化，进而转变成次氯酸。次氯酸是强氧化剂，不但可直接氧化有机物，而且还能阻止有机物（或中间产物）在电极表面吸附，从而避免降低电极活性。
2.3反应器结构
现在多采用三维电极结构来代替二维电极结构，以增加单元电解槽体积的电极面积，且由于每对阳极和阴极距离很小，传质非常容易，因此大大提高了电解效率和处理量。三维电极所用的填充材料主要有金属粒子、镀上金属的玻璃球或塑料球、金属氧化物、石墨和活性炭等。此外，溶液pH值、电解时间、电流密度、溶液的传质因素、待去除的有机污染物特性等其它条件也对电解效率有较大影响。因此，深入研究有机污染物在电极上的反应历程，开发高效电极材料，确定最佳降解条件，对提高电解效率和降低处理费用是非常必要的。
3纳米催化电解技术在厦门市政污水处理中的应用
根据NCE的特点，其应用主要有如下几方面：
1）将尾水处理达到或接近饮用水标准，直接回用到日常生活中，即实现水资源循环利用。该方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂。
2）将尾水处理到非饮用水标准，不与人体直接接触，如便器冲洗、地面和汽车清洗、绿化浇洒和消防用水等。该方式适用性好，易推广。
3）将达到外排标准的工业污水进行再处理后循环利用，一般需增加膜处理装置等使其达到软化水水平。
4）应用于污水处理厂剩余污泥的前处理，从源头减少污泥产量。目前，NCE在厦门市政污水处理中应用的典型案例有污水处理厂中水回用、尾水消毒和污泥减量处理等。
3.1中水回用作为道路冲洗水
1）现场场地较为狭小；
2）设施要求安全性高，运行维护简单，可自动化运行；
3）确保尾水经处理后含有一定余氯；
4）污染物浓度、色度进一步降低。对常见的尾水消毒工艺（紫外、加氯、二氧化氯、臭氧和电解消毒等）进行比选，结合尾水水质和处理后出水水质要求，确定采用纳米催化电解+砂、碳过滤的处理工艺，设计并建设处理水量为300t/d的中水回用工程。其中，纳米催化电解机外形尺寸H1485mm×W820mm×D530mm，采用三相交流380V供电，额定输出直流电压0~50V，额定输出电流0~1000A，实际有效占地约10m2。电解机每个电解槽的电解容积约7.2L，电解停留时间一般控制在4s左右（根据实际进水量可进行调整），极板间距根据来水杂质颗粒大小一般选择间距为4mm，极板交叉分布。
3.2小型污水处理站尾水消毒
因厦门市本岛机场北侧工业区部分企业排放污水问题，拟在机场北侧车辆拆检定损中心北侧建设临时污水处理站，主要处理附近约1km2范围内产生的约30t/d污水。污水处理主体工艺采用一体式氧化沟，将传统污水处理技术中的格栅、厌氧池、好氧池和沉淀池集成一体，大幅度减少用地面积；同时采用高效射流曝气机，实现曝气和推流；由于系统无内、外回流，无复杂自动化控制系统，对运行人员要求低。在消毒工艺的选择上，考虑到污水处理站无人值守或仅设置设备看守人员的现状，确定采用运行管理简单的纳米催化电解消毒工艺，在提供消毒功能的同时，可适当降低出水色度和浊度，也方便衔接后续中水回用工程。该处理站设计规模为100t/d，占地约120m2，总投资约60万元。污水处理工艺为一体式氧化沟+转盘过滤+纳米催化电解+超滤膜过滤，污水经沉砂、隔油后提升进入篮式格栅，除去大于15mm固体垃圾后，进入一体式氧化沟，经历生物降解、过滤、电解消毒等处理过程，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准，再根据去向选择外排或超滤后作为中水回用。该项目中利用NCE去除污水色度、产生微气泡去除浊度和产生强氧化性自由基实现消毒功能，相比常规加氯和紫外消毒工艺，无需补充化学药剂，设备简单易操作，运行稳定。2012年11月项目运行以来，出水水质指标中的粪大肠菌群值稳定低于10000个/L。该项目运行能耗约1.10kWh/t，其中电解机能耗约0.09kWh/t，因本项目处理水量较小，电解机采用单电解槽，且在电压、电流控制上进一步优化，能耗较低。电解机实际输出直流电压约3V，输出电流约150A。
3.3污水处理厂污泥处理减量
厦门前埔污水处理厂采用自主研发深度脱水工艺处理污泥，产生泥饼含水率<60%，泥质满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T23485-2009）标准，万吨污水产泥量从传统方法9.5t降至5.4t。为进一步降低污泥产量，拟利用纳米催化电解技术处理剩余污泥，减少进入后续工艺的污泥绝干量，从源头减少污泥产量。主要工艺流程与深度脱水工艺流程相似，区别在于剩余污泥先经纳米催化电解处理，利用电解产生的自由基和其他氧化性物质破坏污泥细胞结构，使污泥细胞内物质和结合水溶出并释放到溶液中，经提升进入重力浓缩池，随上清液溢流进入生化池补充碳源，从而减少进入化学调质池的绝干污泥量。经测算，污泥电解后，绝干污泥量减少16%；浓缩池上清液性质发生显著变化，但对污水处理工艺基本不产生影响，出水水质保持稳定。该项目电解质投加量相当于0.107kg/万t污水，约64元/万t污水，该指标可进一步降低，并通过余氯浓度指示。
4结语
纳米催化电解产生的氯、氧等自由基可使尾水脱色，有效杀灭水中病原菌，电絮凝效应可净化出水水质，产生的气泡可带走部分固体悬浮物，对后续可能增加的深度处理过滤组件也可起到有效保护作用。在厦门污水处理厂中水回用、尾水消毒和污泥减量处理中的应用结果表明，该技术具有经济实用、快速便捷、运行稳定和处理高效的优点，适合于城市发展对污水处理和节水技术的需求。虽然该技术的运行能耗较高，但相信随着化学修饰电极技术的进步和对反应器结构的不断优化，相应能耗会进一步降低，从而可以降低污水处理厂运行成本，为水资源可持续开发利用提供良好的技术支撑。
2012年8月，美国经济发展局奖给布法罗大学349，565美元（约2，171，672元），用于在纽约西部10个县扶植培养创新精神，创造工作岗位和鼓励私人投资。联邦基金将用于创造一个创新中心，这是一个为期两年的项目，推动从纽约大学各个分校产生的发明和创新。目的是加速创新和发明商业化的渠道，把企业家和大学及社区的资源紧密联系起来。这一创新中心将会为企业家、商业和经济开发商提供一个合作和信息交流的平台，为企业提供新的商业信息，提供开发技术公司在早期阶段的领导能力训练，提供新产品开发的工艺流程，帮助解决中小企业的技术难题。
二、建立大量的多学科研究中心
UB建立有大量的研究中心和研究所，共有158个。这些研究中心主要侧重于协作、多学科的工作，覆盖了从建筑和新生媒介到国家安全和妇女的健康等广泛的研究领域。例如布法罗大学的多学科地震工程研究中心（MCEER）是由来自整个美国许多学科和研究机构的多名研究人员和工业界的合作伙伴组成的科研团队。MCEER最初由美国自然科学基金委于1986年建立，作为第一个国家地震工程研究中心。1998年，更名为多学科地震工程研究中心。MCEER的使命已经从最初侧重于研究地震工程到研究各种各样的自然或人为的灾害对于关键的基础设施、结构和社会的技术和社会经济等方面的影响。MCEER通过一个多学科的、多种自然灾害研究，同教育和外界紧密联系的系统来完成研究工作。
三、制订长远和前瞻性的学校发展计划，强化优势学科
为了确保布法罗大学持续的繁荣和发展，保持长期的创新活力和世界一流研究型大学的地位，学校董事会制订了UB2020计划。UB2020计划旨在提供学生最好的大学教育，提供社会（社区）最前沿的科研和医疗。其中计划的主要内容之一是培养战略优势学科。其战略优势主要分布在如下的八个方面：（1）艺术和表演艺术；（2）公民参与公共政策；（3）文化和文本；（4）极端事件的减缓和应对；（5）整个生命周期的健康问题；（6）信息与计算技术；（7）集成纳米结构系统（INS）；（8）生物系统和生物分子识别。每一个方面都设定达到世界一流的目标。如在集成纳米结构系统方面，倡导纳米科学和纳米技术的合作研究，做出能改变世界的发明和创新成果。集成纳米结构系统的研究人员们主要集中在下面六个主要的研究区域：（1）自旋电子学。用电子的自旋来储存、处理和传播信息，从而开发出一些以前不可能实现的电子仪器设备，使未来计算机的体积更小效率更高。（2）纳米电子技术。纳米电子技术侧重在创造纳米尺度的仪器和电路元件，克服现在微电子电路的不足，并实现这些仪器的包装。UB的研究人员正在设计和制造纳米尺度的电路、芯片和包装技术，未来的电器元件能够承受很高的电流密度和温度梯度，从而能够提供更快、更小、功能更加强大的计算机。（3）纳米医学。纳米医学的进展在UB包括新的微创诊断方法，药物和基因的目标（靶向）递送系统，促进光动力癌症治疗的方法，新的医学成像模式和实时药物疗效监测方法。这些研究向着临床实践的方向发展，最终能够提高病人的生命周期和生活质量。（4）传感器和纳米技术在生物医学中的应用。UB在传感器领域的工作包括神经元网络、模式分析、低功率光探测器和光源、新的分析物的识别技术。确定复杂化学模式作为各种疾病的标志，例如糖尿病和各种不同类型的癌症，最终能够实现这些疾病的早期诊断和治疗。（5）太阳能。UB研究人员正在开发一种新的科技用于制造和组装无机纳米材料，用于创造造价低、更加经济有效的太能电池。研究活动包括在一个导电聚合物母体上基于无机纳米晶体组装纳米材料用于制造和测试完全混合无机/有机太阳能电池的工艺过程中所发生的光诱导表面电子转移反应的基本表征。（6）能量储存和转换。改进的能量储存对于许多新兴的技术从电动和混合动力汽车到植入式医疗设备是非常关键的。UB的研究人员正在开发（研发）纳米材料并将它们应用到电池中，与现在的技术相比，新材料的应用能产生更高的功率体积比、更高的电流密度和更长的工作时间。这些微型电源对于许多传感器技术来说是必不可少的。
INS的研究人员来自整个的UB校园，并且和许多系（共约18个系）和研究中心（4个研究中心）一起工作，INS是纳米科学的焦点。并且INS拥有一套集中调配的仪器支持（支撑）纳米科学和相关的物理、工程和材料的研究工作，所有的仪器对于UB的工作人员和外部的用户是开放的，收取适度的成本回收费用。其中的设备有高分辨率投射电子显微镜装置、聚焦离子束扫描电镜设施、洁净室设施、电子束普光设备和原子力显微镜设备等。这些高精的尖端科研设备有力地推动了研究工作的进展。通过合作基金、研讨会和学术会议，INS形成了一个良好的研究环境，已经获得了很多突破性的研究成果。比如化学系教授SarbajitBanerjee被麻省理工技术评论（MITTechnologyRe-view）评为世界上35岁以下最优秀的发明家之一。他最有名的发明之一即是“智能玻璃”。这种玻璃具有夏天隔热，冬天透热的温度调节功能。
四、研究生课程设置
以美国布法罗大学的土木工程博士学位为例，分析一下课程设置和有关的要求。有如下三个方面的要求：（1）完成研究生课程学习；（2）通过博士资格考试（书面考试和口试）；（3）毕业论文答辩和评审。具体来讲，博士学位必须包括除了本科学位之外的72个学分，包括12到24个学分来自论文，至少18个学分来自课程学习。论文是最为重要的工作，必须能够对所学习的领域做出有意义的贡献。课程通常是由导师和研究生共同选定，但是必须包括在数学方面的两门课程和力学（流体力学或固体力学）方面的两门课程。在专业课程的设置方面，既重视基础知识学习，同时注意学科交叉和最新知识进展的介绍。如开设有结构健康监测和无损测试、桥梁工程中的新兴技术、材料的力学行为，土木工程中的统计方法等课程。课程的设置为研究生的学习打下了良好的基础，并使研究生对最近的学科知识和技术有所了解，为他们进行创新性的研究工作打下了良好的基础。
五、从事具有突破性的创新发明工作
2012年，布法罗大学评出了7项最令人震惊的发明。（1）自生长血管。研究者们开发了一种可以特别为病人产生部分血管的方法。当移植入病人体内的时候这些分段的血管能够产生几乎正常的血管。发明小组是由医学、化学和生物工程以及生物物理学等科研人员组成的团队。（2）超级细菌毁灭者。医学人员发明了能够给予平均抗生素超级强度的方法。采用一种在乳汁中的脂质蛋白质复合物，在单独使用时具有很小的抗菌能力。当与存在的抗生素结合的时候，即可具有很强的药物敏感性。（3）生物膜去除剂。布法罗大学的工程师和医学研究人员合作开发了一种能够除去医用金属植入物上的感染生物膜的电化学方法。（4）蛋白质疗法的纳米保护壳。蛋白质基的药物能够治疗多种疾病，但是人体的免疫系统经常把蛋白质作为侵入异物而进行攻击。UB的药物科学家们利用lipid-based纳米颗粒（分子）训练整个免疫系统来接收这些蛋白质治疗分子。（5）肿瘤抑制基因。许多癌细胞在它们的表面有碳水化合物结构（也叫CD176抗原），在肿瘤的传播中起着重要的作用。UB科学家们发现一种小鼠抗体对这种抗原非常有效。KateRit-tenhouse-Oslon（发明人）教授已经开始注册了一个公司（For-Robin）来开发这种抗体应用于人体内。（6）发明了用作控制癌症的microRNA。UB科学家发现了可以恢复的microRNA水平能够对抑制某种类型的癌症肿瘤的生长。（7）新的显像剂。UB的科学家们已经开发了一系列的用于核磁共振的造影剂。这些智能的造影剂将来可能用于监视癌症治疗的整个过程，并且能够进一步决定具体的实施疗程（治疗措施）。这些新的发明成果对整个社会都产生了很大的影响。
六、总结
1纳米孔生物技术的改进
从嵌入溶血素蛋白通道对血脂的试验研究开始，研究者们在过去10年中开发和探索了多种类型的纳米孔。α-溶血素是一种能天然性地连接到细胞膜中继而导致细胞溶解的蛋白质，它第一个被用来做成生物纳米孔模型。模型中，一层生物膜将溶液分为2个区域，α-溶血素蛋白嵌入生物膜中形成纳米孔。当DNA分子穿过纳米孔时阻断电流会发生变化，这时灵敏电子元件就能检测电流的变化。但是，由于4种碱基的理化性质比较接近，所以读取序列实际上比想象的困难得多。此外，有效减少电子噪声仍旧是个挑战，通过降低DNA的位移速率可以部分减少噪声。最近出现了新形式的仿生纳米孔，其中包括丝蛋白毛孔[1]和仿生核孔复合物[2]。跨孔形成的侧电极使通过纳米孔转运的生物分子的电子检测成为可能[3]。采用等离子体减薄[4]和离子束雕刻技术[5]得到的超薄纳米孔也被开发出来。通过耦合到纳米孔上的扫描探针显微镜[6]和硅纳米线晶体管[7]，证实了这种使用静电效应和场效应的替代检测方式的可行性。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，目前已经成为制作超薄纳米孔膜材料[8]的首选。石墨烯的带电特性、韧度、原子厚度以及其电子抗渗性能，使得其成为纳米孔DNA序列测序的热点材料。石墨烯薄片膜[9]和自对准碳素电击[10]形成方面的新进展，促进了碳纳米结构与纳米孔技术的整合。对进入纳米孔分子的自动捕捉可实现分子结构和动力学的检测分析。这项改进技术已经应用于对孔泡附近的扩散现象研究，这也是未来生物研究的基础。对金属孔上离子转运的研究，例如金表面的纳米孔[11]，可以作为一种方法用于创建种选择性纳米孔系统[12]，这一系统也是研究者感兴趣的生物分子检测系统。
2纳米孔在生物技术上的应用
迄今为止，DNA是纳米孔研究中最常见的聚合物，脂质嵌入式离子通道检测DNA是这项研究开创性的示范。最近，固态纳米孔已用于检测核小体亚结构的不同[13]以及RNA聚合酶催化DNA转录的关键部分，为了解染色体的结构和转录研究创造了新机遇。生物纳米孔在富含鸟嘌呤的G-四链体检测方面的应用，对基因组学和表观遗传学的发展起着重要的推动作用[14]。脱碱基位点也可以用纳米孔动态检测，通过阻断含离子载体的电解质溶液，高压辅助下的蛋白质易位以及使用配体修饰纳米孔蛋白的不同都得到了论证[15]。某些蛋白质在转运时发生“解压”，转运过程便可用于成为测量解压动力学。许多这种蛋白质的解压行为已经得到了研究，纳米孔可作为无需标记的高效力谱仪[16]动态使用。重要的神经传导物也得到了动态实时区分，以期用于研究大脑对药物的化学反应[17]。与其检测技术相比，纳米孔更具发展前景，其高效、快速且价格低廉，准确度和检测性能良好。其他纳米孔结构为生物领域提供了多种新研究和技术。大型固态纳米孔可以用来动态地捕获释放的细菌，为动态捕获单细胞提供了更快速低廉的方法。使用脂肽包被的固态纳米孔，可以探测到DNA与邻近孔膜的相互作用[18]。热反应聚合物的提出推进了智能纳米孔的发展，智能纳米孔可以作为动态响应温度的装置，电解质刷组成的生物纳米孔可控制孔附近的盐电导。DNA测序纳米孔的研究也取得了进展，一项最新的分子动力学研究显示，运用DNA聚合酶作为棘轮，通过控制石墨烯纳米孔上DNA单链的转运，可获得核苷酸序列的高精读数。使用溶血素中的链霉亲和素可选择性固定DNA链，可高分辨率区分孔上不同几何位置的核酸。P-n半导体结可放慢DNA易位的速度，移位过程中这种半导体结可以动态控制电压。运用新型的基于CMSO的放大器，可实现亚微秒时间内的电流检测。关于DNA测序的理论研究，为解决上述提到的离子电流测定速度的限制问题提出了可行性的建议和方法。模拟显示，石墨烯碳纳米带上的纳米孔可以利用孔隙边缘的电流密度，从而产生较高的分辨率。垂直于纳米通道放置的石墨烯碳纳米带上的电导变化，也被建议作为DNA碱基易位测序设备。
3结语
[论文摘要]科技的发展，使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了，主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。
一、纳米的发展历史
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维。这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
二、纳米技术在防腐中的应用
纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。
纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。
纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。
我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。
三、纳米材料在涂料中应用展前景预测据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。
由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。
在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。
纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。
纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。
四、结语
由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。
参考文献：
[1]桥本和仁等［J］.现代化工。1996(8):25～28.