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納米材料生產(chǎn)技術(shù)精選(九篇)

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第1篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

論文摘要: 納米技術(shù)作為一種新興的科學(xué)技術(shù),隨著技術(shù)的發(fā)展,納米技術(shù)已經(jīng)被日趨應(yīng)用于生活領(lǐng)域的各個(gè)方面。本文回顧了納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展過程并對納米材料在食品安全的應(yīng)用進(jìn)行了介紹和論述。

納米技術(shù)是20世紀(jì)末興起并迅速發(fā)展的一項(xiàng)高科技技術(shù),隨著研究的深入和科學(xué)的發(fā)展,納米技術(shù)已經(jīng)日趨成熟并廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域,近年來納米技術(shù)在醫(yī)藥上的許多研究成果正逐步地應(yīng)用于食品行業(yè),在此技術(shù)上開發(fā)、生產(chǎn)了許多新型的食品以及具有更好的功效和特殊功能的保健食品,納米材料在食品安全上也發(fā)揮著越來越重要的作用。

納米是一種幾何尺寸的度量單位,l納米為百萬分之一毫米,即十億分之一米的長度。以納米為基礎(chǔ)的納米技術(shù)在20世紀(jì)90年代初起得到迅速發(fā)展并先后興起了一系列的像納米材料學(xué)、納米電子學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米生物技術(shù)和納米藥物學(xué),納米技術(shù)就是一種多學(xué)科的交叉技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)利用納米機(jī)構(gòu)所具有的功能制造出有特殊功能的產(chǎn)品和材料。因此,利用納米技術(shù)制造出來的材料就具有微觀性和一些普通材料所不具有的功能。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展,納米食品生產(chǎn)也取得了很大的成就。目前,納米食品產(chǎn)品超過300種,一些帶有納米級別添加劑的食品和維生素已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。據(jù)預(yù)測納米食品市場在2010年將達(dá)到204億美元,因此納米技術(shù)在食品上的研究有著很大的發(fā)展?jié)摿?。納米技術(shù)在食品上的研究和應(yīng)用主要包括納米食品加工、納米包裝材料和納米檢測技術(shù)等方面。

所謂納米食品是指在生產(chǎn)、加工或包裝過程中采用了納米技術(shù)手段或工具的食品。納米食品不僅僅是指利用了納米技術(shù)的食品,更大程度上指里喲個(gè)納米技術(shù)對食品進(jìn)行了改造從而改變食品性能的食品。尤其是利用納米技術(shù)改造過結(jié)構(gòu)的食品在營養(yǎng)方面會有一個(gè)很大的提高,在這方面應(yīng)用最廣泛主要有鈣、硒等礦物質(zhì)制劑、維生素制劑、添加營養(yǎng)素的鈣奶與豆奶、納米茶等。

然而納米食品也存在一些問題,首先由于對于納米食品的加工主要是球磨法這就使得在納米食品生產(chǎn)的過程中容易產(chǎn)生粉料污染,同時(shí)現(xiàn)有的納米技術(shù)也會產(chǎn)生成材料的功能性無法預(yù)測,納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不高等問題。納米食品還存在另外問題那就關(guān)于納米食品的安全檢測并沒有個(gè)一個(gè)同一的標(biāo)準(zhǔn)。目前,國際上尚未形成統(tǒng)一的針對納米食品的生物安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)是短期評價(jià)方法,短期的模型很難對納米食品的生物效應(yīng)有徹底的認(rèn)識。而部分納米食品存存在一些有害成分,并且經(jīng)過納米化后,這些物質(zhì)更加很容易進(jìn)入細(xì)胞甚至細(xì)胞核內(nèi),因此副作用也就越大,而這些由于安全檢測的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一可能在檢測的時(shí)候檢測不出來,因此納米食品的安全標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步統(tǒng)一。雖然納米食品存在一系列的問題但是納米技術(shù)在食品包裝和保險(xiǎn)技術(shù)中卻得到了很好的應(yīng)用。

首先,在已有的包裝材料中加入一定的納米微??梢栽黾影b材料的抗菌性從而產(chǎn)生殺菌功能。目前一些冰箱的生產(chǎn)技術(shù)中已經(jīng)應(yīng)用了這種技術(shù)生產(chǎn)出了一些抗菌性的冰箱。

其次,由于納米材料的特殊性質(zhì),加入一定的納米微粒還可以改變現(xiàn)有的包裝材料的性能,從而進(jìn)一步保證食品的安全。目前,部分學(xué)者已經(jīng)成功的將納米技術(shù)應(yīng)用玉改進(jìn)玻璃和陶瓷容器的性能,增加了其韌性。同時(shí),由于納米微粒對紫外線有吸收能力,因此在塑料包裝材料中加入一些納米微粒還可以防止塑料包裝的老化,增加使用壽命。從而為食品生產(chǎn)提供了性能更加優(yōu)越的包裝容器。

第三,由于納米材料的力磁電熱的性質(zhì),使得納米材料有著優(yōu)越的敏感性。一些學(xué)者已經(jīng)在研究將納米材料的敏感性應(yīng)用到防偽包裝上面并取得了一定的成就。新的防偽包裝的產(chǎn)生,無疑能夠進(jìn)一步加強(qiáng)普通食品和納米食品的安全。

第四,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)納米技術(shù)和納米材料的一些性能能夠很好的解決食品的保鮮問題。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的食品保鮮包轉(zhuǎn),在起到保鮮功能的同時(shí)還能夠產(chǎn)生乙烯,而乙烯又反過來加劇了食品的腐蝕,因此可以說傳統(tǒng)的食品保鮮包轉(zhuǎn)并沒有能夠很好的起到保鮮功能。在納米技術(shù)在研究過程中,發(fā)現(xiàn)納米Ag粉具有對乙烯進(jìn)行催化其氧化的作用。所以只要在現(xiàn)有的保鮮包轉(zhuǎn)材料中加入一些納米Ag粉,就可以加速傳統(tǒng)保鮮包轉(zhuǎn)材料產(chǎn)生的乙烯的氧化從而抑制乙烯的產(chǎn)生,進(jìn)而產(chǎn)生更好的保鮮效果。

綜上所述納米技術(shù)雖然還有一些不足和缺陷,但是經(jīng)過多年的研究和發(fā)展納米技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和發(fā)展,并且已經(jīng)開始應(yīng)用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。納米技術(shù)和納米材料以其特殊的性能不緊能夠生產(chǎn)出性質(zhì)更加優(yōu)越的納米食品同時(shí)通過改善包裝材料還可以進(jìn)一步提高食品的安全。

參考文獻(xiàn)

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第2篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:金屬材料;熱處理;應(yīng)用

中圖分類號:TG14-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001-828X(2014)011-000-01

金屬材料不僅在物理以及化學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)良的性質(zhì),而且在力學(xué)性質(zhì)中表現(xiàn)不俗,這也是金屬材料被廣泛利用的最為主要原因。尤其是工業(yè)生產(chǎn)中,由于金屬材料熱處理技術(shù)不斷的提高與進(jìn)步,使的原本傳統(tǒng)的金屬材料加工效率大大提高。金屬材料熱處理技術(shù)在我國古代就有記載,“水與火合為淬”,這也許就是最早的技術(shù)材料的熱處理。而在如今社會,社會生產(chǎn)技術(shù)在飛速的發(fā)展,金屬材料熱處理技術(shù)也在不斷的提高?;仡欉^去,展望未來,我國金屬材料熱處理正在穩(wěn)健發(fā)展。

一、金屬材料的應(yīng)用

1.納米金屬材料的應(yīng)用。納米這個(gè)名詞隨著科技的發(fā)展已慢慢被人們熟知,納米技術(shù)的產(chǎn)生,使得金屬材料的性能有進(jìn)一步的提高。納米技術(shù)為金屬材料帶來了其他技術(shù)不能比擬的效果。“零磨損、零能耗、高潔凈”等這些原本看起來不太實(shí)現(xiàn)的觀念被納米技術(shù)打破。由納米技術(shù)所生產(chǎn)的金屬產(chǎn)品有著耐磨、抗污、光滑等極高的優(yōu)良性能。因此,納米的絕佳的優(yōu)良性能和功能被廣泛的運(yùn)用于金屬材料中去。

2.鋁基納米復(fù)合材料的高強(qiáng)度。目前我們生活中所運(yùn)用的高強(qiáng)度鋁合金也就是采用了鋁基納米復(fù)合材料的高強(qiáng)度性質(zhì)。鋁基納米復(fù)合材料有著輕便但硬度極高的優(yōu)良特性,被廣泛的運(yùn)用于航空材料中。這種材料技術(shù)是繼納米技術(shù)產(chǎn)生的有一種改變?nèi)藗兩畹募夹g(shù),其結(jié)構(gòu)是非晶體上的阿爾法粒子,之所以成為納米復(fù)合材料,是因?yàn)檫@些粒子具有納米材料的性能,其性能更為納米材料一層。

3.多孔材料的應(yīng)用。多孔材料是當(dāng)今生活中被運(yùn)用最為廣泛的金屬材料應(yīng)用之一,當(dāng)今社會在不斷快速的發(fā)展著,這對如今的生活所需材料有更高一層的要求。而多孔材料的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了這一要求。多孔材料具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫、以及高強(qiáng)度等優(yōu)良特性,這些特性使得多孔材料出現(xiàn)在人們生活的各個(gè)方面,同時(shí)也被廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中。另外,多孔材料有良好的過濾性能,生活中氣體或液體過濾器則采用的是多孔材料,它可以將不同氣體或液體進(jìn)行分離、過濾,從而起到凈化作用。而且,多孔材料還有良好的滅火性能,滅火器中就有他的成分。因此,多孔材料是金屬材料在現(xiàn)實(shí)中被廣泛利用的代表。

二、熱處理技術(shù)研究

1.傳統(tǒng)熱處理技術(shù)。我國金屬材料熱處理技術(shù)歷史悠久,傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)叫現(xiàn)代化下的先進(jìn)熱處理技術(shù)顯的更為的落后和不完善。傳統(tǒng)的熱處理是將零件進(jìn)行加熱使其發(fā)生物理性質(zhì)的改變,然后對其進(jìn)行整體性能的改變。其過程也包括物理改變和化學(xué)改變,主要是經(jīng)過退火、正火、淬火以及回火這四個(gè)步驟,這也是對金屬材料進(jìn)行熱處理的最基本的步驟,通過以上四個(gè)步驟,就可以對金屬材料進(jìn)行簡單的熱處理,從而得到所需求的金屬材料性能。但這種傳統(tǒng)的金屬材料熱處理已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代社會人們生活的需求,因此,現(xiàn)代化新型熱處理技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。

2.現(xiàn)代化新型熱處理技術(shù)。隨著社會的不斷進(jìn)步發(fā)展和進(jìn)步,先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)也在不斷的涌現(xiàn),這為新型現(xiàn)代化熱處理技術(shù)的發(fā)展提供一定的基礎(chǔ)。現(xiàn)代化新型熱處理技術(shù)主要體現(xiàn)在熱處理的新材料和新型設(shè)備。自社會進(jìn)步發(fā)展以來,金屬材料熱處理設(shè)備也在不斷的更新?lián)Q代,與此同時(shí),新型的金屬材料也不斷的被人們所發(fā)掘,所以說,新型熱處理技術(shù)的出現(xiàn)是社會發(fā)展的必然趨勢。如今,在金屬材料熱處理成產(chǎn)領(lǐng)域中已出現(xiàn)了不少的現(xiàn)代化設(shè)備,例如,真空加熱高壓氣催器、密封滲碳高壓爐以及低壓滲碳雙室氣催爐的發(fā)明都是現(xiàn)代新型設(shè)備的代表。而在新型材料方面,以冷熱礦物油等新型材料為主,相信在未來,還會有不少的新型的熱處理設(shè)備以及熱處理材料的出現(xiàn)。這些無疑為熱處理技術(shù)的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

3.真空熱處理和感應(yīng)熱處理。真空熱處理以及感應(yīng)熱處理都為一種新型的熱處理技術(shù),所謂真空熱處理和感應(yīng)熱處理就是分別基于真空環(huán)境下和電磁感應(yīng)環(huán)境下的處理。真空熱處理是將金屬材料置于“真空環(huán)境”下作業(yè)的,在無氧環(huán)境下加入適量的惰性氣體熱處理金屬材料,這樣可以有效的避免金屬材料被氧化,也是減少資源能耗的最為重要的手段之一。這種技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、軍用設(shè)備等設(shè)備的建造中去。所謂的感應(yīng)熱處理就是將上述的真空環(huán)境換為電磁感應(yīng)環(huán)境下,在電磁感應(yīng)條件下,金屬具有加熱速度快、準(zhǔn)確度高等優(yōu)良特性。因此,大多數(shù)情況下要想保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率則采用感應(yīng)熱處理的方法。這兩中熱處理方法各有優(yōu)點(diǎn),但總的來說都是基于減少能耗、降低環(huán)境污染程度以及提高生產(chǎn)效率為目的。

三、結(jié)語

社會的快速的發(fā)展、生產(chǎn)水平的不斷提高。與此同時(shí),社會市場中經(jīng)濟(jì)競爭也在不斷的加大,金屬材料熱處理產(chǎn)業(yè)就顯的尤為的明顯。通過以上分析,只有擁有先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)以及科學(xué)發(fā)展觀念,才能在如今這個(gè)多變的社會經(jīng)濟(jì)市場中站住腳,一味的遵循傳統(tǒng)理念不懂變通,則必然會被時(shí)代淘汰。我國作為最早在金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的國家更應(yīng)去追求創(chuàng)新,爭取創(chuàng)造在金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域中更大的成就。

參考文獻(xiàn):

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第3篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】:人造石材;納米二氧化鈦;光催化;殺菌

一、 前言

隨著國內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展,室內(nèi)建筑裝飾材料已進(jìn)入高速發(fā)展期。天然大理石質(zhì)感柔和,美觀莊重,格調(diào)高雅,花色繁多,是裝飾豪華建筑的理想材料,使用石材進(jìn)行室內(nèi)裝修,已經(jīng)越來越被人所接受。但是天然石材同樣也有很多缺點(diǎn),譬如天然大理石內(nèi)部缺陷多,色差大,加工易破損,且?guī)в胁糠州椛涞?。由于天然石材屬于不可再生資源,隨著大規(guī)模的開采,優(yōu)質(zhì)天然石礦源越來越少,伴隨的是對自然環(huán)境的嚴(yán)重破壞。為改變這種局面,國外很早就開始人造石材的開發(fā)與利用,人造石材對原料的要求不高,各種天然石材開采之后的尾礦都可以作為人造石材的主要原料進(jìn)行使用。人造石材在吸收了天然石材優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也規(guī)避了天然石材的各種缺點(diǎn),比如內(nèi)部結(jié)構(gòu)無缺陷,無輻射,無色差,易加工等優(yōu)點(diǎn)。隨著人們對人造石材的認(rèn)識以及國內(nèi)各大廠家不斷加大新產(chǎn)品的開發(fā)力度,人們選擇人造石材進(jìn)行室內(nèi)裝飾的比例已經(jīng)越來越高。

隨著生活水平的提高,我們對健康的要求也越來越強(qiáng)烈,但是,生活中無所不在的細(xì)菌在不斷的危害著我們的健康,如果有一種材料能夠自動殺死細(xì)菌,保護(hù)我們的健康,無疑將會得到我們更多的青睞。針對市場的這種需求,我們公司進(jìn)行了這種殺菌人造石產(chǎn)品的研制,我的研究課題就是怎樣使人造石材具有這種自動殺菌功能,保護(hù)人們的健康。

二、 殺菌機(jī)理

目前抗殺菌材料按作用機(jī)理主要分為二類:第一類是重金屬離子的殺菌,在材料成分里添加可殺菌的重金屬材料如含銀、銅離子的化工原料等,利用重金屬離子的析出進(jìn)行殺菌,但因?yàn)槠鋵θ梭w也有一定的危害,現(xiàn)在很多國家都已經(jīng)不允許采用此方法來進(jìn)行殺菌;第二類是納米二氧化鈦光催化殺菌,在材料表面涂覆一層二氧化鈦薄膜,利用二氧化鈦在光照下能使空氣中的氧氣變成活性氧,使水產(chǎn)生活性氧自由基的特性,從而發(fā)揮抗殺菌的作用。本次研究使用納米二氧化鈦的光催化原理進(jìn)行殺菌人造石材的研制。

二氧化鈦的殺菌機(jī)理:當(dāng)二氧化鈦納米粒子受到不小于禁帶寬度能量光子照射后,電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,產(chǎn)生了電子-空穴對,電子具有還原性,空穴具有氧化性,空穴和二氧化鈦納米粒子表面吸附的水反應(yīng)生成氧化性很高的•OH自由基,活潑的•OH自由基可以將細(xì)菌等有機(jī)物氧化成CO2和H2O。這一系列反應(yīng)可以用下列反應(yīng)式表示為:

在光照下,二氧化鈦表面產(chǎn)生了非?;顫姷牧u基自由基,超氧離子自由基以及•OH自由基,這些氧化性很強(qiáng)的活潑自由基,能夠?qū)⒏鞣N有機(jī)物及細(xì)菌直接氧化成CO2和H2O。

有研究表明,納米粒子的光催化活性明顯優(yōu)于體相材料,一般認(rèn)為這主要是由以下原因造成的:納米半導(dǎo)體粒子所具有的量子尺寸效應(yīng)使其導(dǎo)帶與價(jià)帶能級變?yōu)榉至⒌哪芗?,能隙變寬,?dǎo)帶電位變得更負(fù),而價(jià)帶電位變得更正。這意味著納米半導(dǎo)體粒子獲得了更強(qiáng)的還原和氧化能力,從而提高其光催化活性。因此,雖然鈦白粉也有一定的光催化效果,且價(jià)格便宜,但因?yàn)榉从乘俣嚷?,效果不夠明顯。而納米二氧化鈦有很強(qiáng)的量子尺寸效應(yīng),一般選擇TiO2做為殺菌材料,都是使用TiO2納米粉體。

三、 超潔亮技術(shù)

納米二氧化鈦材料的殺菌特性如此優(yōu)秀,但是要怎樣將這種殺菌材料應(yīng)用到人造石殺菌產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)中呢,目前,我主要采用陶瓷行業(yè)相對比較成熟的“超潔亮”技術(shù)來進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

“超潔亮”技術(shù)通過一種簡單、經(jīng)濟(jì)的制膜工藝,在陶瓷拋光磚的表面形成一層不影響拋光磚表面花色的、透明、持久有效的親水性納米材料保護(hù)膜層,該納米保護(hù)膜不僅能完全填塞修補(bǔ)磚面的氣孔和微裂紋,使磚面具有極強(qiáng)的雙疏防污功能,同時(shí)可防水性和油性物質(zhì)污染,還可抗菌和防腐,達(dá)到自潔的效果。

保護(hù)膜層的材料是一種液體納米功能性材料,材料的粒度在5nm~1μm之間。陶瓷拋光磚表面的毛細(xì)氣孔和微裂紋一般在幾個(gè)μm到幾十個(gè)μm之間,防護(hù)膜材料的粒徑達(dá)到納米級.超潔亮生產(chǎn)線通過特殊的磨具,配以額定的磨具工作壓力、工作轉(zhuǎn)速和反應(yīng)溫度(由磨具摩擦熱提供),對磚面用納米材料進(jìn)行恰到好處的擠壓和拋刷。在此額定工作條件下,超細(xì)納米材料水劑被強(qiáng)制快速均勻地滲透和擠壓進(jìn)拋光磚表面的微孔和凹坑中,使拋光磚表面的微孔和微裂紋迅速得到填充,多余的材料同時(shí)被磨具刷掃清除。

涂覆到瓷磚表面的防護(hù)材料通過材料的物理、化學(xué)作用,在一定的時(shí)間內(nèi),形成高分子聚合物。聚合過程中體積發(fā)生一定程度的膨脹,加上微孔和微裂紋的壓迫作用,形成堅(jiān)固的分子鍵,成為與拋光磚表面結(jié)成一體的、緊密的、高強(qiáng)度、高硬度的致密防護(hù)膜,阻止各種污物向瓷磚內(nèi)滲透,達(dá)到保持磚面防污效果和極強(qiáng)的抗磨性。

四、 試驗(yàn)過程及效果

我用二氧化鈦納米粉體及超潔亮納米液,配制成全新的超潔亮納米液,進(jìn)行殺菌型人造石材的試制試驗(yàn),試驗(yàn)步驟如下:

1. 配料―根據(jù)人造石材配方將各種大理石顆粒、添加劑、色料、不飽和樹脂等原材料混合攪拌均勻;

2. 壓制―將配制好的原料注入特定的壓制容器中,在真空下加壓振動,使空氣盡量排出,壓制一定時(shí)間后拆模放置,讓方料自然固化;

3. 開介―根據(jù)需要,將人造石方料開介成所需要的規(guī)格,一般主要是加工成市場通用的標(biāo)準(zhǔn)厚度人造石板材;

4. 拋光―將開介好的人造石板材固定厚度,并進(jìn)行表面拋光處理;

5. 超潔亮―選擇兩塊人造石板材分別進(jìn)行超潔亮處理,一塊用全新配制的納米液處理,一塊采用普通納米液進(jìn)行處理;

6. 抗菌對比試驗(yàn)―超潔亮處理完的兩塊人造石板材自然放置一天,然后在顯微鏡下觀測板材表面的有機(jī)微生物數(shù)量;

7. 試驗(yàn)結(jié)論:通過觀測發(fā)現(xiàn),添加了二氧化鈦納米粒子進(jìn)行超潔亮的人造石板材表面有機(jī)微生物數(shù)量相比另外一塊產(chǎn)品有明顯減少。

另外我還做了鈦白粉與二氧化鈦納米粒子的對比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)添加鈦白粉處理的板材,其表面有機(jī)微生物數(shù)量也要少于普通處理板材,但和二氧化鈦納米粒子處理過的產(chǎn)品比較,還是存在一定差距。

五、 結(jié)束語

利用二氧化鈦的表面光催化殺菌效果及陶瓷行業(yè)的“超潔亮”技術(shù),我們成功開發(fā)出具有自殺菌效果的人造石材,這種石材具有以下優(yōu)點(diǎn):

1. 在光照的情況下自動清潔與殺菌,可保護(hù)人們身體健康,尤其是有小孩的家庭,減少小孩子因細(xì)菌污染而導(dǎo)致生??;

2. 生產(chǎn)技術(shù)難度小,成本低,“超潔亮”技術(shù)應(yīng)用在建材行業(yè)已經(jīng)非常普遍,納米二氧化鈦的生產(chǎn)已經(jīng)工業(yè)化,不存在任何的技術(shù)瓶頸;

第4篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

1引言

納米科技是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性),以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。納米科技成果擁有科技成果的特征和納米科技的特點(diǎn)。

2科技成果簡介

2.1成果定義和特征

科技成果是指對某一科學(xué)技術(shù)研究為內(nèi)容,通過試驗(yàn)研究、調(diào)查考察取得的具有一定實(shí)用價(jià)值或?qū)W術(shù)意義的結(jié)果,包括研究課題結(jié)束已取得的最后結(jié)果,研究課題雖未全部結(jié)束但已取得的可以獨(dú)立應(yīng)用或具有一定學(xué)術(shù)意義的階段性成果??萍汲晒哂行路f性與先進(jìn)性、實(shí)用性與重復(fù)性,有獨(dú)立、完整的內(nèi)容和存在形式,應(yīng)通過一定形式予以確認(rèn)等特征。

2.2科技成果轉(zhuǎn)化描述

科技成果轉(zhuǎn)化是指為了提高生產(chǎn)力水平,對科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)產(chǎn)生的具有實(shí)用價(jià)值的科技成果進(jìn)行的后續(xù)試驗(yàn)、開發(fā)、應(yīng)用、推廣,直至形成新產(chǎn)品、新工藝、新材料,發(fā)展新產(chǎn)業(yè)的相關(guān)活動。從宏觀上來看,科技成果轉(zhuǎn)化是一個(gè)由科技供給系統(tǒng)、科技轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、科技需求系統(tǒng)和科技環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成的大系統(tǒng)。在微觀方面,科技成果轉(zhuǎn)化一般包括實(shí)驗(yàn)室研究、中間試驗(yàn)、工業(yè)性實(shí)驗(yàn)、工廠化生產(chǎn)等諸多環(huán)節(jié)。

2.3科技成果轉(zhuǎn)化三個(gè)發(fā)展階段

科技成果產(chǎn)生階段:該階段主要從確定研究開發(fā)項(xiàng)目開始,到初步成果(產(chǎn)品)形成才基本完成。科技成果轉(zhuǎn)移階段:該階段主要包括成果(產(chǎn)品)進(jìn)入中試試驗(yàn)和工業(yè)化試驗(yàn)等。科技成果應(yīng)用階段;該階段主要包括成果(產(chǎn)品)進(jìn)入規(guī)?;a(chǎn),并進(jìn)入市場等。

2.4科技成果轉(zhuǎn)化基本要求

科技成果轉(zhuǎn)化作為一項(xiàng)復(fù)雜的社會系統(tǒng)工程,需具備多方面條件,滿足多方面要求,如科技成果自身的成熟程度、轉(zhuǎn)化環(huán)境,以及相應(yīng)的政策、社會服務(wù)與支持等都是重要的轉(zhuǎn)化條件,是順利轉(zhuǎn)化的基本要求。以下分別作說明。

2.4.1技術(shù)成熟度

技術(shù)成熟度,即科技成果適應(yīng)社會生產(chǎn)發(fā)展需要的實(shí)際水平,是科技成果轉(zhuǎn)化的最根本的條件。技術(shù)成熟度特征:完全成熟的科技成果,應(yīng)當(dāng)是可以立即生產(chǎn)的;不夠成熟的成果則還需再投入進(jìn)行二次開發(fā),才可能投入生產(chǎn),所需要投入量越大,表示成果就越不成熟。技術(shù)不成熟原因:技術(shù)認(rèn)識不同,科技投入不足,使科研條件和科研深度都較為缺乏;中試環(huán)節(jié)薄弱,中試的欠缺使得成果的先進(jìn)性、適應(yīng)性、配套性、可靠性達(dá)不到要求,難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。例如:長期以來,由于經(jīng)費(fèi)短缺,我國中試基地建立的數(shù)目較少。以上海為例,2005年從基礎(chǔ)研究到中試再到產(chǎn)業(yè)化,投資比例為1:1.03:10.55,而較為合理的比例是1:10:100。中試的欠缺使我國科技成果的轉(zhuǎn)化率低,已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)“瓶頸”。結(jié)論:科技成果要實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化,首先要求科技成果技術(shù)成熟。因而需加大投資力度,加強(qiáng)中試試驗(yàn)研究力度,形成成熟的、可靠的科技成果,促進(jìn)成果的推廣。

2.4.2轉(zhuǎn)化環(huán)境

轉(zhuǎn)化環(huán)境主要包括轉(zhuǎn)化的市場需求、政策和意識。第一,樹立以市場為導(dǎo)向的意識。要從科研源頭起與市場需求相結(jié)合,以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),針對現(xiàn)有和潛在市場,開發(fā)具有市場前景的科技成果,促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化;要避免科學(xué)研究與市場脫節(jié),造成成熟的技術(shù)也無法進(jìn)行推廣,致使大量的科技成果無法產(chǎn)業(yè)化。例如:美國儀器制造業(yè)對高科技成果的一項(xiàng)調(diào)查顯示:11項(xiàng)首次發(fā)明的新儀器,思路100%來自用戶;66項(xiàng)重大改進(jìn),85%來源自用戶;85項(xiàng)小改小革,67%來自用戶。結(jié)論:以市場為導(dǎo)向的研究,更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化,科研人員必須始終堅(jiān)持以市場需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿。第二,科技發(fā)展政策。科學(xué)技術(shù)與政策的關(guān)系日益密切??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越依賴國家的支持,國家的科技投入和政策引導(dǎo)成為影響科技發(fā)展的重要因素。需著眼于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、依靠科技進(jìn)步機(jī)制的形成和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位的建立來制定配套政策,加強(qiáng)政府以科技需求為導(dǎo)向的行為,強(qiáng)化政策的激勵(lì)引導(dǎo)作用。政策的制定要從科技成果轉(zhuǎn)化大系統(tǒng)和全過程出發(fā),在促進(jìn)科技成果供給的政策、促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化過程整體化的政策等方面,形成體系上的一體化,避免“頭疼醫(yī)頭”、“捉襟見肘”,形成不合力。例如:美國是獲諾貝爾自然科學(xué)獎最多的國家,一方面,美國較高的物質(zhì)生活待遇吸引了高級人才;另一方面是美國適宜的科技政策和社會文化氛圍,推動了科技的發(fā)展。在這個(gè)意義上說,比爾•蓋茨出現(xiàn)在美國決不是偶然的。結(jié)論:要有激勵(lì)的政策,更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。第三,科研成果轉(zhuǎn)化意識。成果轉(zhuǎn)化意識是一切成果轉(zhuǎn)化活動賴以發(fā)起的內(nèi)驅(qū)力,是貫穿于成果轉(zhuǎn)化過程的內(nèi)在動力;低科技成果轉(zhuǎn)化率的一個(gè)重要原因在于科技成果轉(zhuǎn)化意識的缺乏,如科技成果的價(jià)值意識、商品意識、社會科技開發(fā)意識不強(qiáng)??萍汲晒麚碛姓弑仨氂袕?qiáng)烈的轉(zhuǎn)化意識,才能從主觀上發(fā)揮其積極性,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。例如:不少科研單位和科研人員把科研成果的獲得作為科研工作的最終目標(biāo),不能主動把科研成果作為商品推向社會;同時(shí)企業(yè)對購買科技成果表現(xiàn)冷淡,因而造成了大量的科技成果的擱置,導(dǎo)致科技成果轉(zhuǎn)化率低。結(jié)論:科研人員具有強(qiáng)烈的成果轉(zhuǎn)化意識,更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。

2.4.3宣傳策略

科技成果的推廣必須注重市場宣傳和推廣,一方面加大宣傳力度,另一方面注重宣傳適度。主要宣傳策略如下:1.強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo),健全科技宣傳網(wǎng)絡(luò);2.明確目標(biāo)責(zé)任,強(qiáng)化考核督查力度;3.整合科技資源,拓寬科技宣傳渠道;4.加強(qiáng)媒體合作,搞好科技宣傳;5.開展科技培訓(xùn),促進(jìn)成果推廣;6.開展科技活動,豐富宣傳形式;7.加強(qiáng)技術(shù)交流,建立信息平臺;8.注重方式方法,宣傳適度確保質(zhì)量。

2.5科技成果應(yīng)用現(xiàn)狀分析

農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、軍事、材料、電子、生物、航天等領(lǐng)域的科研成果,大量的成果怎么處理呢?這些都需要進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化,這些新產(chǎn)品、新材料、新工藝,只有進(jìn)行科技成果的轉(zhuǎn)化才能有真正的作用,同時(shí)科技成果也有市場需求。突出表現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn):一方面大量科研成果生成,一方面有巨大的市場需求。

2.5.1科技成果轉(zhuǎn)化率低

我國每年有2萬余項(xiàng)比較重大的科學(xué)技術(shù)研究成果和5千多項(xiàng)專利,但是其中最終轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品的成果不足5%,而歐美發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)化率則為45%以上。我國科學(xué)技術(shù)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的比例為10%~15%,也遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的60%~80%。高新技術(shù)企業(yè)的產(chǎn)值在社會總產(chǎn)值的比例僅為2%,與歐美發(fā)達(dá)國家的25~30%相比,更是不可同日而語。結(jié)論:目前我國科技成果轉(zhuǎn)化率低。2.5.2科技成果轉(zhuǎn)化率低的原因我國科技成果轉(zhuǎn)化率低的原因主要有:科技成果本身存在先天不足,成熟度低;科技成果系統(tǒng)配套不夠;科技成果對企業(yè)缺乏吸納和轉(zhuǎn)化的動力與活力;科技成果轉(zhuǎn)化缺乏資金支持,相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)投資基金匱乏;科技成果中介機(jī)構(gòu)不健全,社會服務(wù)職能不完善;體制上產(chǎn)學(xué)研系統(tǒng)各自獨(dú)立,科技與生產(chǎn)脫節(jié);市場體制不成熟,法律保障不足。

3納米科技成果及產(chǎn)業(yè)

3.1納米科技成果及產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)

納米技術(shù)屬于高科技領(lǐng)域,因此與高科技成果有著共同的特征:高風(fēng)險(xiǎn),高投入;高額的利潤前景;巨大的市場需求。納米科技為多學(xué)科交叉領(lǐng)域,其應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化又具有許多獨(dú)特的特征:多學(xué)科交叉特性;潛在的高額利潤;潛在的市場需求。

3.2納米科技成果市場分析

納米技術(shù)有巨大的潛在市場,它與信息技術(shù)、生物技術(shù)共同成為二十一世紀(jì)社會發(fā)展的三大支柱,也是當(dāng)今世界大國爭奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。據(jù)權(quán)威的研究報(bào)告顯示,2000年納米技術(shù)對全世界GDP的貢獻(xiàn)為4000億美元,預(yù)測2010年納米技術(shù)對美國GDP的貢獻(xiàn)將達(dá)到10000億美元,日本納米技術(shù)的國內(nèi)市場規(guī)劃也將達(dá)到273000億日元。納米科技的健康發(fā)展,對二十一世紀(jì)的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家安全以及人們的生活和生產(chǎn)方式帶來巨大的影響。結(jié)論:納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已成為世界各國搶占的巨大市場。

3.3納米科技成果轉(zhuǎn)化現(xiàn)狀

在納米科技產(chǎn)業(yè)化方面,除了納米粉體材料在少數(shù)幾個(gè)國家初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)外,納米生物材料、納米電子器件材料、納米醫(yī)療材料等產(chǎn)品仍處于開發(fā)研制階段,要形成一定市場規(guī)模還需一段時(shí)間。目前成果以基礎(chǔ)研究為主,納米技術(shù)應(yīng)用成果處于初期階段,產(chǎn)業(yè)化效果不理想,成果轉(zhuǎn)化率低。如果將納米產(chǎn)品的成熟程度按中試、批量生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)劃分,其分布明顯呈劇烈遞減態(tài)勢。研究開發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)的距離較大,大約只有5%的實(shí)驗(yàn)室成果最終能轉(zhuǎn)化為規(guī)?;a(chǎn)。

3.4納米科技成果轉(zhuǎn)化率低原因

3.4.1投入的科研經(jīng)費(fèi)不足

成果轉(zhuǎn)化未知因素多,造成研究工作周期長、所需經(jīng)費(fèi)多;對科研的投入未考慮中試等應(yīng)用技術(shù)研究,影響科技成果的轉(zhuǎn)化。

3.4.2缺乏風(fēng)險(xiǎn)意識和市場服務(wù)意識

納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)與其它高新技術(shù)一樣都存在投資風(fēng)險(xiǎn)、政策性風(fēng)險(xiǎn),市場風(fēng)險(xiǎn)和自由競爭風(fēng)險(xiǎn)等。同時(shí),納米技術(shù)還存在著潛在風(fēng)險(xiǎn)。另外,科研工作者市場服務(wù)意識淡薄,缺乏主動為企業(yè)服務(wù)的意識。

3.4.3科研缺乏布局和規(guī)劃

缺乏制定戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃以及科研與產(chǎn)業(yè)的合理布局,造成低水平重復(fù)和資源浪費(fèi);重視基礎(chǔ)性研究,輕視應(yīng)用性研究,造成科研成果缺乏市場,成果難以被企業(yè)吸納和轉(zhuǎn)化。

3.4.4納米科技成果成熟度低

在研究中,研究人員常常只注重論文,納米科技成果論文水平很高,但產(chǎn)業(yè)化并不理想;注重實(shí)驗(yàn)室開發(fā),沒有潛心于后續(xù)的應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)支持,造成成果成熟度不夠,先天不足,難以轉(zhuǎn)化;大部分企業(yè)屬于生產(chǎn)型,缺乏持續(xù)創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)能力,只能接受非常成熟的技術(shù)。

3.4.5缺乏信息溝通缺乏信息溝通,導(dǎo)致產(chǎn)學(xué)研系統(tǒng)各自獨(dú)立,科技與生產(chǎn)脫節(jié)。從事納米科技研究的人員,分屬不同的行業(yè)和部門,條塊分割,由于缺乏相互交流,更缺乏與一線企業(yè)的交流與合作;由于信息不暢,造成成果難以滿足需求,以及成果和需求重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重;企業(yè)間應(yīng)用成果壁壘森嚴(yán),難以推廣,導(dǎo)致不少低水平重復(fù),重點(diǎn)不突出,阻礙了整體優(yōu)勢的發(fā)揮。

3.4.6納米專業(yè)人才匱乏

納米科技由多學(xué)科交叉,因此需要具有多學(xué)科知識的復(fù)合型人才;納米科技的迅速發(fā)展,需要大量納米科技領(lǐng)域及其相關(guān)領(lǐng)域的人才。而中國傳統(tǒng)分門別類教育體制培養(yǎng)的“專業(yè)人才”,不能適應(yīng)擁有多學(xué)科知識復(fù)合型納米研發(fā)人才的需要。因此,為推動我國納米材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,需要培養(yǎng)一批復(fù)合型納米科研人員及納米經(jīng)營管理人才。

3.4.7知識產(chǎn)權(quán)意識淡薄

中國納米技術(shù)近幾年有了突破性的發(fā)展,但知識產(chǎn)權(quán)意識在科學(xué)界尤其是開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域仍然淡薄。專利數(shù)量有所增加,但是在總量上申請的專利還是很少。在我國,申請的專利大部分是納米粉體材料制備方面的專利,而國外的專利很多是納米應(yīng)用專利。

3.4.8行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范缺乏

目前納米科技應(yīng)用研究很熱,市場上出現(xiàn)了很多“納米商品”,然而,很多的“納米商品”還不是真正意義上的“納米產(chǎn)品”。市場上缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的約束,一些人熱衷于炒作納米概念,造成初級產(chǎn)品過剩,浪費(fèi)了社會整體資源;一些生產(chǎn)微米材料的企業(yè),在其產(chǎn)品性能用途完全沒變的情況下,貼上納米標(biāo)簽,搖身一變成了納米材料企業(yè),誤導(dǎo)納米概念;一些企業(yè)在投入少量資金注冊了納米材料公司或納米材料應(yīng)用公司后,就開始在經(jīng)營業(yè)績上做文章,蓄意編造是專門從事納米科研、生產(chǎn)和應(yīng)用的實(shí)力企業(yè)的假象,最終達(dá)到圈資、騙政策的目的。

4納米科技推廣應(yīng)用思路

針對納米科技成果轉(zhuǎn)化率低及成果推廣過程中所存在的問題,促進(jìn)納米科技的推廣應(yīng)用,應(yīng)切實(shí)做好以下工作。

4.1根據(jù)市場需求,選好研究目標(biāo)

針對我國納米科技產(chǎn)業(yè)化處于初級階段,納米科技發(fā)展資金投入不足,納米科技產(chǎn)業(yè)化效果不理想等現(xiàn)狀,在有限的資金和設(shè)施條件下,納米科技的發(fā)展一定要從科研源頭上加以調(diào)控,科研項(xiàng)目選題要以市場需求為導(dǎo)向,以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識和市場服務(wù)意識,發(fā)展具有競爭力的新技術(shù)和新產(chǎn)品,并推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而促進(jìn)納米科技成果更快地得到推廣和應(yīng)用。

4.1.1科研項(xiàng)目選題時(shí)應(yīng)遵循的原則

創(chuàng)新性原則:強(qiáng)調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識;產(chǎn)業(yè)化原則:以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),能獨(dú)立形成新產(chǎn)品、新技術(shù);競爭力原則:注重可提升產(chǎn)品競爭力的技術(shù)及材料,注重與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合;市場化原則:以市場需求為導(dǎo)向,加強(qiáng)服務(wù)意識,注重市場推廣。

4.1.1.1強(qiáng)調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識

自主創(chuàng)新已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略基點(diǎn)和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式的中心環(huán)節(jié)。十一五發(fā)展規(guī)劃指出:“科學(xué)技術(shù)發(fā)展,要堅(jiān)持自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”。納米科技屬于高新技術(shù)領(lǐng)域,因而,必須強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識,研究和開發(fā)具有源頭創(chuàng)新性的新技術(shù)和新產(chǎn)品,形成自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的跨越,實(shí)現(xiàn)企業(yè)資本、社會資本和知識資本的有效組合及轉(zhuǎn)化增值。強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識,發(fā)展納米科技,必須以市場為導(dǎo)向,以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),發(fā)展成熟的技術(shù),努力提升其競爭力,吸引企業(yè)及其它投資公司的參與和投資。加強(qiáng)納米科技源頭創(chuàng)新,要以納米電子學(xué)、納米尺度的加工及組裝技術(shù)、納米生物和醫(yī)學(xué)、納米材料學(xué)等科學(xué)前沿的理論和方法學(xué)為重點(diǎn),爭取取得重大進(jìn)展,獲得具有自己特色的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造,促進(jìn)納米科技的產(chǎn)業(yè)化。

4.1.1.2以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),能獨(dú)立形

成新產(chǎn)品、新技術(shù)選題時(shí)要以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo),研究方向要與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,要策劃出一個(gè)行業(yè)的主體并且形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條。開發(fā)市場前景廣闊、能夠獨(dú)立成新產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù),吸引以納米技術(shù)為關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)投資,推動納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。圍繞國家長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo),將納米技術(shù)與信息、環(huán)境、能源、生物醫(yī)藥及先進(jìn)制造、海洋、空間等高新技術(shù)相結(jié)合,提高納米技術(shù)在這些產(chǎn)業(yè)中的含量,建立以納米技術(shù)為主旋律的一批納米產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈并形成產(chǎn)品、商品,為提高我國的綠色GDP做貢獻(xiàn)。舉例1:信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)以納米陣列體系為基礎(chǔ)的量子磁盤,1998年正式問世,存儲量高達(dá)465Gb/in2,相當(dāng)于現(xiàn)在磁盤10萬個(gè)的存儲量。1999年,美國惠普公司在實(shí)驗(yàn)室成功制造了100×100nm芯片。正像克林頓所說,利用現(xiàn)代的納米技術(shù)制備的超高密度存儲元器件,可以將美國國會所有的信息存儲在只有方糖大小的體積內(nèi)。2000年,IBM公司通過納米技術(shù)把這種磁盤的存儲量提高到1000Gb/in2,相當(dāng)于100萬個(gè)現(xiàn)在磁盤的存儲量。利用納米技術(shù)可以將動態(tài)隨機(jī)存儲器和電腦CPU縮小到70nm,晶體管的尺寸為100~200nm。結(jié)論:納米技術(shù)在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長的一個(gè)主要發(fā)動機(jī),其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對世界的影響相形見絀。舉例2:生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)采用納米超順磁載體制作的示蹤劑使核磁共振檢出的癌細(xì)胞尺寸大大降低,便于早期診斷、早期治療;利用納米技術(shù)輸送生物大分子藥物,可克服其吸收差、穩(wěn)定性低的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)其天然、高效等特點(diǎn),顯示出良好的應(yīng)用前景;根據(jù)藥物分子的性質(zhì)設(shè)計(jì)納米顆粒表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而達(dá)到人為地設(shè)計(jì)藥物的靶向目標(biāo)及其釋放和作用方式,明顯提高藥效;利用納米技術(shù)制備支架、骨骼等植入材料,具有很好的生物相容性,并可發(fā)揮治療效果。結(jié)論:納米材料技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人類健康等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2015年,納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用,全球市場將達(dá)到2000億元。

4.1.1.3注重發(fā)展提升產(chǎn)品競爭力的新技術(shù)和新材料

傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展需要納米科技來提升其技術(shù)和產(chǎn)品的競爭力。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,這就決定了發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)應(yīng)切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),努力提升對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代,提高競爭力,同時(shí)調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增值。納米科技的發(fā)展需重視與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。納米技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用具有投入少、見效快、市場前景廣闊等特點(diǎn),因此,將納米科技與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合,可以有力促進(jìn)納米科技的推廣應(yīng)用。加強(qiáng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作,必須以市場需求為導(dǎo)向,發(fā)展具有市場潛力的產(chǎn)品和技術(shù),通過納米技術(shù)顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)品的競爭力。加強(qiáng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作,從一開始,就要積極吸納企業(yè)的參與投入,發(fā)展能顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的新技術(shù)和新材料。舉例1:紡織行業(yè)中的納米技術(shù)納米催化劑在化纖原料滌綸聚酯合成中的應(yīng)用,將使生產(chǎn)效率提高5倍以上,大大降低了生產(chǎn)周期和成本,這項(xiàng)技術(shù)在化纖行業(yè)的推廣可帶來數(shù)十億元的收益;利用納米技術(shù)對各類化纖進(jìn)行改性,使之具有功能性,如吸水吸濕纖維、變色纖維、芳香纖維、磁性纖維、防輻射纖維、遠(yuǎn)紅外纖維,還可采用復(fù)合紡絲法來生產(chǎn)功能化織物;納米功能氧化物填充到纖維中可制得各種差別化、功能化纖維,為纖維的發(fā)展帶來一場健康革命,其市場規(guī)模也超過二十億元。結(jié)論:納米技術(shù)的應(yīng)用將對紡織行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。舉例2:建材行業(yè)中的納米技術(shù)納米技術(shù)在建材領(lǐng)域的應(yīng)用:利用納米材料的自潔功能可開發(fā)的抗菌防霉涂料、PPR供水管;利用納米材料具有的導(dǎo)電功能可開發(fā)的導(dǎo)電涂料;利用納米材料屏蔽紫外線的功能大大提高PVC塑鋼門窗的抗老化變形性能;利用納米材料可大大提高塑料管材的強(qiáng)度等。另外,納米抗菌不銹鋼塑料復(fù)合管、納米抗菌PPR管是在管材內(nèi)層塑料中添加納米級抗菌材料,經(jīng)共擠出而制成具有抗菌、衛(wèi)生自潔功能的管材。僅以PVC塑鋼門窗為例,近幾年我國每年城鄉(xiāng)工業(yè)和民用建筑的建造量平均約12億平方米,需要門窗3億平方米,年需塑鋼門窗約3000萬平方米,年需硬PVC異型材約30萬噸。結(jié)論:納米材料在建材中具有廣闊的市場應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效應(yīng)。

4.1.1.4以市場需求為導(dǎo)向,加強(qiáng)服務(wù)意識,注重市場推廣

以市場成熟代替技術(shù)成熟是發(fā)展納米技術(shù)的最佳方式。改變傳統(tǒng)的“技術(shù)導(dǎo)向”為“市場導(dǎo)向”,始終堅(jiān)持以市場需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿,以市場需求為拉動機(jī)制,著重推動具有應(yīng)用前景的新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā),注重對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和提升,提升產(chǎn)品的競爭力,推動納米科技的產(chǎn)業(yè)化。著重發(fā)展有重大影響的方向與領(lǐng)域,注重納米技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的交叉融合,使納米技術(shù)和產(chǎn)品能服務(wù)于各個(gè)行業(yè)。注重納米技術(shù)的市場推廣,加強(qiáng)納米科技與各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域間的交叉融合,加強(qiáng)科研成果和企業(yè)及投資商之間的交流合作,建立信息交流平臺,創(chuàng)建科研成果轉(zhuǎn)化的渠道,為納米科技發(fā)展提供有力服務(wù)和支持。

4.2注重技術(shù)集成,實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新

“創(chuàng)新”是科技發(fā)展的生命力所在。對于納米科技的發(fā)展,需加強(qiáng)新技術(shù)和新產(chǎn)品的原始性創(chuàng)新,提升產(chǎn)品和技術(shù)的競爭能力。同時(shí)在重視原始性創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,更應(yīng)該注重具有重大應(yīng)用價(jià)值的集成創(chuàng)新,通過對集成要素的優(yōu)勢整合,提升集成整體的競爭能力,實(shí)現(xiàn)更大的市場價(jià)值。

4.2.1技術(shù)集成創(chuàng)新有利于形成市場競爭力

長期以來,人們比較注重單項(xiàng)技術(shù)繼發(fā)展,這是技術(shù)開發(fā)初級階段的必然過程。但從科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的內(nèi)在要求來看,單項(xiàng)技術(shù)的研究開發(fā),因?yàn)槿狈εc其它相關(guān)技術(shù)的銜接,在當(dāng)前很難形成有市場競爭力的產(chǎn)品或新興產(chǎn)業(yè),這就造成我國每年所取得的數(shù)萬項(xiàng)科技成果最終束之高閣,削弱了我國科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

4.2.2技術(shù)集成創(chuàng)新將提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力

核心競爭力的形成,不僅僅是一個(gè)創(chuàng)新過程,更是一個(gè)組織過程,使各種單項(xiàng)和分散的相關(guān)技術(shù)成果得到集成,其創(chuàng)新性以及由此確立的企業(yè)競爭優(yōu)勢和國家科技創(chuàng)新能力在價(jià)值上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單項(xiàng)技術(shù)的突破。加強(qiáng)技術(shù)集成創(chuàng)新,是企業(yè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的新思考,也是企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢、適應(yīng)知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。

4.2.3納米技術(shù)的集成主要內(nèi)容

4.2.3.1納米科技成果的集成

將分散的技術(shù)集中,形成一個(gè)可達(dá)目標(biāo)功能的技術(shù)體系,即組合應(yīng)用性技術(shù)成果,也稱為技術(shù)捆綁或技術(shù)整合。納米科技成果的集成應(yīng)注意以下幾點(diǎn):注重主題的策劃,選好技術(shù)與成果,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)顯示度。(1)注重主題的策劃以市場需求為導(dǎo)向,關(guān)注市場需求的多樣化,強(qiáng)化產(chǎn)品的競爭意識;以納米技術(shù)或產(chǎn)品為關(guān)鍵要素,解決需求中的重大問題,具有行業(yè)導(dǎo)向性與共性;拓展解決方案的豐富性,注重外部資源的易取性;強(qiáng)化研發(fā)時(shí)間的迅捷性,凸顯研發(fā)質(zhì)量的配比性。(2)選好技術(shù)與成果始終堅(jiān)持把市場需求作為出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn),選擇具有市場前景的技術(shù)和成果,選擇具有競爭優(yōu)勢的納米材料或技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)要素,具有前景的技術(shù)與成果,注重其成熟度和可靠性。同時(shí)加大中試研究力度、中試研究領(lǐng)域和資金投入,注重集成要素中技術(shù)和成果的協(xié)調(diào)與融合,優(yōu)勢互補(bǔ),使集成整體具有新的價(jià)值。(3)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)顯示度注重目標(biāo)功能的實(shí)現(xiàn),不僅要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)集成要素的功能目標(biāo),還應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)。集成要素和集成系統(tǒng)的功能定量指標(biāo)應(yīng)具有競爭性,以實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的顯示度,有利于產(chǎn)品的推廣。

4.2.3.2注重技術(shù)集成創(chuàng)新

(1)從納米科技發(fā)展到產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作在產(chǎn)業(yè)鏈的銜接上,由于納米技術(shù)的跨學(xué)科性,急需將努力的方向由“單打獨(dú)斗”轉(zhuǎn)向“集成協(xié)作”。實(shí)驗(yàn)和技術(shù)上存在局限性,而研究的廣泛和復(fù)雜,造成設(shè)施難以完備;技術(shù)的成熟度不夠;研究成本高和周期長,造成產(chǎn)業(yè)化難度大。因此,僅依靠某一個(gè)工業(yè)部門或者研究機(jī)構(gòu),將無法加快推動納米科技的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的步伐。結(jié)論:要實(shí)現(xiàn)和促進(jìn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,需要采用合理的產(chǎn)業(yè)化與投融資模式,推動納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的全方位發(fā)展。這就是所謂的為了構(gòu)筑我國納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大戰(zhàn)略,也是目前國內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)正在的探索大聯(lián)合的適當(dāng)途徑。(2)納米科技發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作方式第一,建立國家級研究開發(fā)平臺,充分發(fā)揮國家級研究開發(fā)平臺的作用,推動各研究部門之間的交流合作,實(shí)現(xiàn)軟硬件資源共享,避免重復(fù)建設(shè)。第二,建立產(chǎn)業(yè)孵化基地。“科研-孵化-企業(yè)”一條龍式的產(chǎn)業(yè)化模式,有利于推動科研成果產(chǎn)業(yè)化,因此,在有條件的地方應(yīng)建立納米科技孵化基地。第三,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的合作。積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化的進(jìn)程,把研究、開發(fā)和應(yīng)用過程的各個(gè)階段建成一個(gè)系統(tǒng),使之緊密銜接、相互交替,保證從科研到生產(chǎn)整個(gè)過程的連續(xù)性,從而使科研單位前期的研究、開發(fā)優(yōu)勢與企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢融為一體,促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。(3)各領(lǐng)域科學(xué)研究人員間的協(xié)作從目前情況看,我國從事納米科技的研究人員,分屬不同的行業(yè)、部門,彼此之間信息溝通不暢,研究人員之間也缺乏必要的交流,致使研究力量大大分散,而且各地研究所重復(fù)研究、重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重。納米科技屬于多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域,要動員和組織信息、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)藥、材料等學(xué)科的專家參與納米科技的研究開發(fā),抓好多學(xué)科在納米科技方面的集成。結(jié)論:納米科技的多學(xué)科交叉特性必然要求加強(qiáng)各領(lǐng)域科學(xué)人員之間的協(xié)作。

4.2.3.3納米科技推廣注重技術(shù)集成創(chuàng)新的應(yīng)用案例分析

應(yīng)用1:“以應(yīng)用納米技術(shù)打造新世紀(jì)康居商住樓”思路(1)為了貫徹《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規(guī)劃中的要求,促進(jìn)生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展,提出集成整合最先進(jìn)的納米技術(shù)研究成果,積極推動健康、環(huán)保的生態(tài)建筑技術(shù)的應(yīng)用與推廣。為打造康居示范工程提供有力的技術(shù)支持和保障,致力于搭建三大公共技術(shù)平臺,即居住環(huán)境健康性和安全性公共技術(shù)平臺;建筑物與居家用品節(jié)能和環(huán)保性公共技術(shù)平臺;資源綜合利用公共技術(shù)平臺。(2)應(yīng)用納米技術(shù)打造新世紀(jì)康居商住樓,可以體現(xiàn)在環(huán)保、健康、節(jié)能等方面的優(yōu)勢上。具體應(yīng)用可以包括外墻涂料、內(nèi)墻涂料、變色玻璃、地毯地板門、廚房、家用電器、衛(wèi)生潔具、床上用品、窗簾、玩具及衣物等。(3)面向生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展的需要、面向《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規(guī)劃中的要求,新世紀(jì)康居樓的打造將對該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響,將形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,引導(dǎo)該行業(yè)的發(fā)展。以納米材料或技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)要素,具有競爭優(yōu)勢;選擇具有很好市場前景的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷、應(yīng)用納米技術(shù)的太陽能電池等技術(shù)和產(chǎn)品,打造一個(gè)健康、環(huán)保、節(jié)能的居住環(huán)境,具有競爭優(yōu)勢。另外,選擇的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷等成果技術(shù)成熟度較好。應(yīng)用2:“建立應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)的納米技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈”思路(1)納米技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用,可以包括納米材料改性內(nèi)飾件、納米結(jié)構(gòu)超強(qiáng)鋼板、納米結(jié)構(gòu)鋁材料、高耐腐納米水性汽車涂料、納米隔熱涂料、納米材料改性高性能輪胎、高強(qiáng)度膠黏劑、納米汽車油、納米汽車燃油添加劑、納米傳感器、汽車動力應(yīng)用納米新型太陽能電池、納米汽車尾氣催化凈化材料等。(2)面向十一五規(guī)劃的“建設(shè)環(huán)境友好型,資源節(jié)約型社會”,面向中國巨大的汽車產(chǎn)業(yè)市場,中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在近幾年速度迅猛,是世界上最大最有潛力的市場。選擇具有很好市場前景的納米改性內(nèi)飾件、納米改性涂料、納米改性高性能金屬材料、高強(qiáng)度膠黏劑、納米汽車尾氣催化凈化材料、納米汽車燃油添加劑及汽車動力應(yīng)用納米新型太陽能電池等技術(shù)和產(chǎn)品,具有競爭優(yōu)勢。納米技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用,將降低汽車各部件磨損、降低汽車消耗、減少汽車使用成本,還能消除汽車尾氣污染,改善排放??梢灶A(yù)見,納米技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用將對該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響,將形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,引導(dǎo)該行業(yè)的發(fā)展。應(yīng)用3:納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程掛鉤納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程的掛鉤可以吸引國家或地方政府等的財(cái)政撥款,同時(shí)可以吸引公司和企業(yè)的投資和參與。納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中等各領(lǐng)域中的滲透,將加快納米科技的產(chǎn)業(yè)化;納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中的應(yīng)用,將提升這些行業(yè)的技術(shù)含量,增加其競爭優(yōu)勢,推動其發(fā)展;同時(shí)對其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、經(jīng)濟(jì)增長方式的改變具有深遠(yuǎn)的影響。例如:納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式,組織上海城建集團(tuán)、上海高校和科研院所利用納米技術(shù)和其它技術(shù)集成解決道路隧道內(nèi)的廢氣治理問題,這是納米科技在城市市政工程中的重要應(yīng)用,該項(xiàng)目已列入國家支撐計(jì)劃。結(jié)論:通過集成技術(shù)、產(chǎn)學(xué)研合作等方式與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程掛鉤,容易吸引投資,促進(jìn)納米技術(shù)與其它技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的融合,從而促進(jìn)納米技術(shù)的發(fā)展。

4.3樹立誠信市場理念

4.3.1納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠信意識

誠信的本質(zhì)首先是經(jīng)濟(jì)規(guī)律,其次才表現(xiàn)為倫理性質(zhì)。誠信不足,敗事有余。市場經(jīng)濟(jì)就是信用經(jīng)濟(jì),信用是現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)的基石,沒有誠信,就沒有秩序,市場經(jīng)濟(jì)和社會道德就會陷入混亂之中。目前納米科技應(yīng)用研究很熱,市場上出現(xiàn)了魚目混珠的現(xiàn)象,虛假的“納米商品”,納米概念的炒作,嚴(yán)重?cái)_亂了納米市場的秩序,誤導(dǎo)人們對納米的認(rèn)識,損害了納米科技的形象,嚴(yán)重阻礙了納米科技的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。結(jié)論:納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠信意識,誠信的市場經(jīng)濟(jì)理念。

4.3.2如何樹立誠信意識

加強(qiáng)誠信意識培養(yǎng);健全市場競爭機(jī)制,讓誠信成為人們自覺遵奉的客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律;強(qiáng)化監(jiān)督,建立相互補(bǔ)充、相互制約的誠信監(jiān)督體系;加快建立信用體系,規(guī)范信息傳遞和披露機(jī)制,發(fā)展資信評估行業(yè);強(qiáng)化法制建設(shè),為誠信規(guī)范提供堅(jiān)實(shí)的法制保障。

4.4制定適合納米政策納米科技的應(yīng)用推廣,需要制定適

合納米科技發(fā)展的政策,保障納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

4.4.1制定發(fā)展規(guī)劃,實(shí)施專項(xiàng)行動

第一,堅(jiān)持“有所為,有所不為”的方針,制定納米科技的發(fā)展戰(zhàn)略,制定我國納米科技發(fā)展的近期、中長期規(guī)劃,對納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究進(jìn)行整體規(guī)劃,制定國家納米科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,集中力量,重點(diǎn)突破。第二,根據(jù)市場要求,依托現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢和基礎(chǔ),確定重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。第三,按照市場需求,集中優(yōu)勢力量研究、開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、市場潛力大、技術(shù)可行的項(xiàng)目和對未來有重大影響的關(guān)鍵領(lǐng)域,突出特色。

4.4.2建立創(chuàng)新體系,強(qiáng)化專利保護(hù)意識

組建全新機(jī)制的實(shí)體性創(chuàng)新平臺,建立以企業(yè)為主、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的納米科技創(chuàng)新體系。強(qiáng)調(diào)納米科技的原始創(chuàng)新,注重技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合,在原始創(chuàng)新基礎(chǔ)上,同時(shí)注重集成創(chuàng)新,強(qiáng)化專利保護(hù)意識,提高知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)在企業(yè)發(fā)展中的重要作用。另外,建立和健全納米技術(shù)成果產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度,優(yōu)先資助擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利成果的產(chǎn)業(yè)化。

4.4.3重視人才培養(yǎng),加強(qiáng)技術(shù)交流

制定人才優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)人才流動競爭,努力創(chuàng)造人盡其才、才盡其用的良好環(huán)境。建立培養(yǎng)和吸引納米科技人才的政策,培養(yǎng)高質(zhì)量的納米技術(shù)人才和領(lǐng)軍人物,引進(jìn)國外具有真才實(shí)學(xué)的優(yōu)秀人才。加強(qiáng)國內(nèi)外科研單位及企業(yè)之間關(guān)于納米技術(shù)的信息交流,建設(shè)開放式的國家納米技術(shù)信息交流平臺,加強(qiáng)國際交流和合作,擴(kuò)大國際影響。

4.4.4加快基地建設(shè),吸引多元投資

鼓勵(lì)科研單位、高等院校與生產(chǎn)企業(yè)共建納米技術(shù)創(chuàng)新基地、開放式研究開發(fā)中心等,改善基礎(chǔ)設(shè)施條件,對共性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),建立以企業(yè)為主體,產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的納米技術(shù)創(chuàng)新體系,加速納米技術(shù)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化步伐。重視以政府政策資金為導(dǎo)向,建立多元投資融資體系,吸引風(fēng)險(xiǎn)投資及民間投資,使其大規(guī)模地介入納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)并與科技界融合。同時(shí),鼓勵(lì)納米科技型企業(yè)在資本市場上融資,加速納米成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。4.4.5完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范技術(shù)市場重視標(biāo)準(zhǔn)意識,根據(jù)納米技術(shù)產(chǎn)品的性質(zhì)、用途,參照國際標(biāo)準(zhǔn),制定我國納米技術(shù)行業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),建立權(quán)威性的國家納米產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心,使納米產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售有章可循。盡快制定出臺相關(guān)的政策法規(guī),規(guī)范納米市場,避免納米技術(shù)及應(yīng)用研究重復(fù)建設(shè)和過度競爭。

4.4.6加強(qiáng)科普宣傳,倡導(dǎo)科學(xué)道德

重視納米技術(shù)的普及工作,加強(qiáng)對納米科技的科普教育,使大眾對納米科技有正確的科學(xué)認(rèn)識,避免過分炒作和誤導(dǎo)。重視納米科技相關(guān)學(xué)科的建設(shè)工作,保障我國納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

5納米科技成果介紹

納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心積極整合社會資源,積極推動納米技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。

5.1應(yīng)用在環(huán)境領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)

成果1:用于汽車尾氣催化凈化處理的介孔基催化材料成果簡介:孔道內(nèi)擔(dān)載貴金屬Pt/Rh/Pd的氧化鋯基(氧化鋯/氧化鈰)復(fù)合納米介孔催化劑。該催化劑采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的涂覆工藝,成功負(fù)載于金屬載體表面,經(jīng)檢測,排放性能及催化劑老化性能達(dá)到并優(yōu)于歐IV標(biāo)準(zhǔn)(GB18352.3)。技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢:特殊的介孔結(jié)構(gòu),高比表面積;貴金屬用量低,熱穩(wěn)定性好;優(yōu)良催化活性和穩(wěn)定性;抗老化性好。產(chǎn)業(yè)化前景:2007年我國汽車產(chǎn)量達(dá)到900萬輛,并逐年遞增。同時(shí),我國將面臨新車必須全部加裝凈化器的局面,該項(xiàng)目具有極其廣闊的市場前景,其經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益十分巨大。成果2:光催化凈化室內(nèi)空氣應(yīng)用技術(shù)光催化室內(nèi)凈化技術(shù)現(xiàn)狀:不能有效地去除室內(nèi)空氣中;危害性很大的細(xì)微顆粒物;催化劑活性組分易流失;微孔容易被顆粒物堵塞,致使催化劑失活。技術(shù)創(chuàng)新:將高流速高效率靜電除塵與光催化凈化室內(nèi)空氣兩相單元技術(shù)有機(jī)的結(jié)合。技術(shù)內(nèi)容:包括性能好低成本的金屬泡沫網(wǎng)狀載體的制備技術(shù)、光催化凈化活性組份在金屬泡沫載體上負(fù)載技術(shù)、凈化室內(nèi)空氣污染物一體化新技術(shù)、金屬泡沫網(wǎng)狀物負(fù)載光催化材料、室內(nèi)光催化凈化器。產(chǎn)業(yè)化前景:目前我國城鎮(zhèn)裝修過的房屋中80%存在甲醛超標(biāo)問題。凈化室內(nèi)裝修污染的市場規(guī)模達(dá)100億元,并正以每年30%的速度增長,據(jù)預(yù)測2008年將達(dá)到200億元的市場規(guī)模。5.2應(yīng)用在能源領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)成果3:鎳氫(MH/Ni)動力電池與鎳鋅動力電池技術(shù)內(nèi)容:鎳氫動力電池技術(shù);鋅鎳動力電池技術(shù);在電極中添加納米添加劑;提高電池的循環(huán)壽命;提高電池的安全性。應(yīng)用范圍:電動工具、割草機(jī)械、玩具模型、電動自行車、電動摩托車等。技術(shù)成果:《動力鎳氫電池用納米材料測試技術(shù)》項(xiàng)目被上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心項(xiàng)目認(rèn)定辦公室認(rèn)定為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。這意味著該中心又一項(xiàng)納米科技成果將走向市場。產(chǎn)業(yè)化前景:隨著WTO的加入,對動力電池的需求逐年增加。目前國內(nèi)市場對鎳氫動力電池的年需求量在數(shù)千萬節(jié)以上,也將在上千億的一次電池市場中占據(jù)一席之地。

5.3應(yīng)用在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)成果

4:超臨界粉碎技術(shù)成果簡介:超臨界粉碎技術(shù),采用超臨界流體,通過改變壓力快速改變?nèi)芤旱娘柡投?,使溶質(zhì)瞬時(shí)成核、獲粒度均勻、超微細(xì)納米級、無污染高純度產(chǎn)品。通過此藥物微細(xì)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)中藥的微納米化,促進(jìn)藥物的溶解性,提高藥物的生物利用度。成果內(nèi)容:水飛薊素微納米顆粒,超臨界流體增強(qiáng)溶液分散技術(shù)(SEDS),粒徑尺寸介于50~300nm,納米化后的藥物在水中溶解速率得到顯著改善。谷甾醇納米顆粒,氣溶膠溶液萃取系統(tǒng)(ASES)技術(shù),粒徑介于50~300nm,ASES處理后樣品結(jié)晶度降低;化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有明顯改變。產(chǎn)業(yè)化前景:超臨界微納米加工產(chǎn)品:如納米水飛薊素、植物甾醇可應(yīng)用于相關(guān)藥物或油類產(chǎn)品,按1%的附加值計(jì)算,相關(guān)藥物或油品的產(chǎn)值達(dá)100億,該產(chǎn)品產(chǎn)值可達(dá)1億元。成果5:用于腹腔淋巴靶向治療的納米給藥系統(tǒng)成果簡介:以安全無毒的聚脂類生物降解聚合物為納米粒的骨架材料,用改良的乳化-液中干燥法制備載藥納米粒(NP)。腹腔化療方式治療卵巢癌,克服了紫杉醇游離藥物滲透性差、易過敏等缺點(diǎn),并能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:解決了材料的安全性,采用經(jīng)FDA批準(zhǔn)載體材料;制備工藝可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,粒徑及其分布可控制、重現(xiàn)性好,包裹率高,生產(chǎn)工藝條件不苛刻。產(chǎn)業(yè)化前景:全球卵巢癌每年新增病人19.2萬,死亡人數(shù)為11.4萬,其死亡率占婦科惡性腫瘤之首。建成應(yīng)用示范點(diǎn),年創(chuàng)產(chǎn)值可達(dá)1000萬元。成果6:基于納米生物探針的微流控陣列蛋白質(zhì)芯片成果簡介:該芯片是一種納米生物技術(shù)與微生物芯片技術(shù)的集成產(chǎn)物。通過納米生物自組裝技術(shù)將靶蛋白配體組裝在納米粒子界面上,構(gòu)成納米生物探針,可以特異性地與各種生物樣品(血清、細(xì)胞培養(yǎng)液等)中的靶蛋白結(jié)合,并最終被捕獲在微流控陣列的特定檢測區(qū)域,通過納米粒子所發(fā)出的光學(xué)信號實(shí)現(xiàn)對多種靶蛋白的高特異高靈敏的同步多元分析。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:高靈敏、高分辨和低噪音;可以實(shí)現(xiàn)多種生物分子的同步檢測;具有在分析模式和使用便捷性上的多種優(yōu)勢。產(chǎn)業(yè)化前景:主要應(yīng)用領(lǐng)域有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能研究、醫(yī)學(xué)診斷和醫(yī)療、新藥開發(fā)、生物工業(yè)、低樣品消耗和快速的芯片反應(yīng)器系統(tǒng),以及特定用途的專家系統(tǒng)。

5.4應(yīng)用在電子信息領(lǐng)域的納米材

料和技術(shù)成果7:CMP后清洗劑成果簡介:采用表面活性劑的分子設(shè)計(jì)技術(shù),利用表面活性劑的協(xié)同效應(yīng),研制了一系列高性能CMP后清洗劑。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:由表面活性劑、高性能功能性清洗助劑組成的水基清洗劑。適合拋光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、對工件腐蝕小、殘留少等。技術(shù)現(xiàn)狀:用于硬盤清洗的清洗劑已得到世界最大硬盤基片生產(chǎn)商“深科技”的認(rèn)可,指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。硅片清洗劑已在國內(nèi)企業(yè)得到初步應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)化前景:可廣泛用于計(jì)算機(jī)硬盤、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用,因而電子行業(yè)的清洗劑具有巨大的市場。CMP后清洗劑利潤豐厚,以每年銷售1千噸計(jì),利潤在1000萬元以上。成果8:高性能納米粒子拋光液成果簡介:化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(CMP)是迄今幾乎唯一可以達(dá)到全局平面化的超精加工技術(shù),納米粒子拋光液是CMP技術(shù)的關(guān)鍵要素。通過解決納米粒子改性分散技術(shù)、納米粒子拋光液的配伍與精制技術(shù)、原子級拋光工藝技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),成功制備出一系列含有納米磨粒的納米粒子拋光液。納米粒子拋光液由納米粒子研磨劑、功能性助劑、溶劑組成。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:在計(jì)算機(jī)硬盤基片的拋光中可以達(dá)到表面粗糙度(Ra)小于0.5;數(shù)字光盤母盤玻璃基片拋光中表面粗糙度達(dá)到4.68;均達(dá)到國際先進(jìn)水平。產(chǎn)業(yè)化前景:納米拋光液市場廣闊,用于高精加工的納米拋光液為消耗品,系一次性使用,不可循環(huán)使用以免影響拋光質(zhì)量,因而拋光液市場容量較大。

第5篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義,世界各國(地區(qū))紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器,相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃,以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前,世界上已有50多個(gè)國家制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國家雖然沒有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃,但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

(1)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī),美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計(jì)劃(NNI),其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量,加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月,美國國會又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》,這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃,從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域,并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源(人才、資金、設(shè)備)的落實(shí)。之后,日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針,積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā),同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域,有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略,目前,已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施:增加研發(fā)投入,形成勢頭;加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施;從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源;重視工業(yè)創(chuàng)新,將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù);考慮社會因素,趨利避險(xiǎn)。另外,包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內(nèi)的多數(shù)歐盟國家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。

(2)新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)

意識到納米技術(shù)將會給人類社會帶來巨大的影響,韓國、中國臺灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體,為了保持競爭優(yōu)勢,也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》,2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開發(fā)法》,隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域,以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平;到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí),韓國納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國和日本等領(lǐng)先國家的水平,進(jìn)入世界前5位的行列。

中國臺灣自1999年開始,相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》,這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ),以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo),意在引領(lǐng)臺灣知識經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建立產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。

(3)發(fā)展中大國奮力趕超

綜合國力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國家納米科技發(fā)展的勢頭,也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發(fā)展綱要》,并先后建立了國家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會、國家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發(fā)展綱要將明確中國納米科技發(fā)展的路線圖,確定中國在目前和中長期的研發(fā)任務(wù),以便在國家層面上進(jìn)行指導(dǎo)與協(xié)調(diào),集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢,爭取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù),南非科技部正在制定一項(xiàng)國家納米技術(shù)戰(zhàn)略,可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過加大對從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度,加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開發(fā)。

2、納米科技研發(fā)投入一路攀升

納米科技已在國際間形成研發(fā)熱潮,現(xiàn)在無論是富裕的工業(yè)化大國還是渴望富裕的工業(yè)化中國家,都在對納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金,而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱,在過去10年里,世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說明,全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。

美國的公共納米技術(shù)投資最多。在過去4年內(nèi),聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元,2005年將增加到9.82億美元。更重要的是,根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法》,在2005~2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元,而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。

日本目前是僅次于美國的第二大納米技術(shù)投資國。日本早在20世紀(jì)80年代就開始支持納米科學(xué)研究,近年來納米科技投入迅速增長,從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元,而2004年還將增長20%。

在歐洲,根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃,歐盟對納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元,有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì),歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國,甚至更高。

中國期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右;另外,地方政府也將支出2.4億~3.6億美元。中國臺灣計(jì)劃從2002~2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元,每年穩(wěn)中有增,平均每年達(dá)1億美元。韓國每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元,而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。

就納米科技人均公共支出而言,歐盟25國為2.4歐元,美國為3.7歐元,日本為6.2歐元。按照計(jì)劃,美國2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元,日本2004年增加到8歐元,因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是:歐盟為0.01%,美國為0.01%,日本為0.02%。

另外,據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱,很多私營企業(yè)對納米技術(shù)的投資也快速增加。美國的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元,占全球私營機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元,占36%。歐洲的私營機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元,占17%。由于投資的快速增長,納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來。

3、世界各國納米科技發(fā)展各有千秋

各納米科技強(qiáng)國比較而言,美國雖具有一定的優(yōu)勢,但現(xiàn)在尚無確定的贏家和輸家。

(1)在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下

根據(jù)中國科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果,2000—2002年,共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引(SCI)》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長,且增長幅度較大,2001年和2002年的增長率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。

2000—2002年納米研究論文,美國以較大的優(yōu)勢領(lǐng)先于其他國家,3年累計(jì)論文數(shù)超過10000篇,幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本(12.76%)、德國(11.28%)、中國(10.64%)和法國(7.89%)位居其后,它們各自的論文總數(shù)都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過了1000篇,是納米研究最活躍的國家,也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國家。中國的增長幅度最為突出,2000年中國納米論文比例還落后德國2個(gè)多百分點(diǎn),到2002年已經(jīng)超過德國,位居世界第三位,與日本接近。

在上述5國之后,英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多,各國3年累計(jì)論文總數(shù)都超過了1000篇,且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國家可以列為納米研究較活躍的國家。

另外,如果歐盟各國作為一個(gè)整體,其論文量則超過36%,高于美國的29.46%。(2)在申請納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國獨(dú)占鰲頭

據(jù)統(tǒng)計(jì):美國專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國家是美國(1454項(xiàng)),其次是日本(368項(xiàng))和德國(118項(xiàng))。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標(biāo)局,所以美國的專利數(shù)量非常多,所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數(shù)也較多,所占比例都超過了1%。

專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大,在論文數(shù)最多的20個(gè)國家和地區(qū)中,專利數(shù)所占比例超過論文數(shù)所占比例的國家和地區(qū)只有美國、日本和中國臺灣。這說明,很多國家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力,但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究,而實(shí)用化能力較弱。

(3)就整體而言納米科技大國各有所長

美國納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用,目前美國納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國國家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面,納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對多種癌癥進(jìn)行早期診斷,而且,已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年,美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》,目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo);利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動也是一個(gè)研究熱門,這對于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動情況非常有用,還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果,未來5~10年有望商業(yè)化。

雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn),納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國科研人員正在加緊納米級半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究,期望突破傳統(tǒng)的極限,讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來合成納米顆粒,并按照一定規(guī)則排列這些顆粒,使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面,目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。

日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實(shí)力強(qiáng)大,某些方面處于世界領(lǐng)先水平,但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段,距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上,日本最重視的是應(yīng)用研究,尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外,日本開發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料,如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。

在制造方法上,日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法,同時(shí)積極開發(fā)新的制造技術(shù),特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來的1/10,兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

日本高度重視開發(fā)檢測和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高,并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品。科學(xué)家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置,能應(yīng)用于納米領(lǐng)域,在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路,是世界最高水平。

日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地,如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī),解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過,這些研究大都處于探索階段,成果為數(shù)不多。

歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力,特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。

中國在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多,主要以金屬和無機(jī)非金屬納米材料為主,約占80%,高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面,而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國家有明顯差距。

4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快

目前,納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段,但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì):2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元,2010年將達(dá)到14400億美元。為此,各納米技術(shù)強(qiáng)國為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,都在加緊采取措施,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

美國國家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為,美國大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足,導(dǎo)致美國在該領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用缺乏動力,因此,嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心,希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”,以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng):一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究;二是與大企業(yè)合作,使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面,其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國國防工業(yè)。

美國的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破,并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大,其目的是共享信息,促進(jìn)聯(lián)系,加速納米技術(shù)應(yīng)用。

日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合,不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會議”,以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程;東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所,試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。

歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺,推動納米技術(shù)在歐盟成員國的應(yīng)用。歐盟委員會指出:建立納米技術(shù)工業(yè)平臺的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn),把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域,生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品,同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術(shù)工業(yè)平臺和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國。

第6篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

新型石粉塑化劑 締造財(cái)富神話

我廠發(fā)明的全自動機(jī)械化石粉塑化劑生產(chǎn)線,用90%以上的石粉,加入二種化工原料,經(jīng)混溶乳化,紅外裂解膨化,改性造粒,使石粉瞬間變成新型塑料顆粒,在塑料制品中加入量可達(dá)20%~300%,每噸成本800~1300元,售2000~5000元,全套生產(chǎn)線二人操作,日產(chǎn)九噸。自2008年在全國推廣后,許多辦廠者一年買上車和房,現(xiàn)代營銷、大眾投資等雜志社多次派記者到多家接產(chǎn)成功廠家采訪,并發(fā)表了“石粉變塑料 締造財(cái)富神話”等多篇調(diào)查報(bào)告,我廠一律上門建廠,確保成功。每市只限一家。

超級納米陶瓷漆 石粉變黃金

我廠發(fā)明成功用99%的石粉,加入1%的幾種食品級化工原料,經(jīng)混溶復(fù)合,紅外微波改性,瞬間變成超級納米陶瓷漆。廣泛用于室內(nèi)外墻面裝飾,產(chǎn)品粉末狀,加水拌勻即可施工,不用先刮膩?zhàn)釉偎⑷槟z漆,而是打底做面一次完成,省工省時(shí),效果如陶瓷般堅(jiān)硬潔白,光滑如鏡,不起皮,不開裂,具備超強(qiáng)的耐污性,水洗萬次無損傷。每噸成本650元,市售參考價(jià)6000元,關(guān)鍵是產(chǎn)品不含任何有毒有害物質(zhì),不含甲醛,綠色環(huán)保,通過國家建材認(rèn)證,整體裝飾效果超過任何一種墻體漆。國內(nèi)抗甲醛墻體漆每噸售十萬元以上,高檔乳膠漆每噸售五萬,歡迎前來考察對比,現(xiàn)面向全國提供全套生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備。

超級納米膠粘劑 用沙子石粉賺大錢

我廠發(fā)明成功用99%的沙子石粉,加入1%的化工原料及納米膠鏈劑,經(jīng)密煉復(fù)合而成超級納米膠粘劑,每噸成本350元,售1300元。廣泛用于大理石、保溫板、瓷磚的粘貼,施工中無需再購砂子水泥,只加水調(diào)合,即可施工,膠分子快速滲透到石材及建筑物中,形成硅鈣石,永不脫落,粘結(jié)力是水泥的十倍,鋪大理石地面每平方只需4公斤,貼瓷磚1.5公斤,比傳統(tǒng)施工省料80%,成本下降50%。室內(nèi)地面只需0.3公分,極大提高了空間高度。超級納米膠粘劑將引爆城建墻體及地面施工的一場新革命,1~3人辦廠,日產(chǎn)12噸,現(xiàn)對外提供技術(shù)設(shè)備,每市只限一家。

超級納米防水隔熱劑

采用航天絕緣科技,我廠首創(chuàng)石粉加入無機(jī)納米超導(dǎo)反光劑生產(chǎn)的超級納米防水隔熱劑,具備防水、保溫、隔熱三大功能,直接將太陽光波熱量反射回太空,使屋面表層降溫15~30℃,室內(nèi)降溫5~10℃,節(jié)能40%,夏天曬不熱,冬天凍不透。產(chǎn)品物理性能穩(wěn)定,不分解不碳化,無毒無害,廣泛用于新舊屋面、建筑外墻、地下室、蓄水池、冷庫等一切需要防水、保溫、隔熱的物體表面,每噸成本800元,售2500元,市場需求巨大,現(xiàn)對外提供全套技術(shù)及設(shè)備。

超級納米噴塑劑

我廠開發(fā)成功的超級納米噴塑劑,廣泛用于屋面墻體、地面、衛(wèi)生間、廚房、地下室、門窗、古建筑文物等,只要噴到任何物體表面,便可形成一層立體網(wǎng)狀塑料膜,防水、防潮、防腐,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,效果神奇,是個(gè)人辦廠的好項(xiàng)目。

投資現(xiàn)代仿石磚 用水泥石子賺百萬

用水泥、河沙石子加納米高強(qiáng)劑生產(chǎn)的城建路面現(xiàn)代仿石磚,外觀酷似天然大理石,抗壓耐磨防滑。每平方成本18元,市場售價(jià)60元,是彩色水泥磚的換代產(chǎn)品,為滿足全國建設(shè)美麗城市路面升級改造需求,我廠發(fā)明成功全自動仿石磚設(shè)備,自動進(jìn)料,自動定位,自動切割,日產(chǎn)400平方米,年利百萬,現(xiàn)對外提供全套設(shè)備技術(shù)。

用石粉生產(chǎn)玉石瑪瑙樓梯扶手,浮雕家具

為滿足現(xiàn)代裝飾需求,我廠開發(fā)成功用石粉生產(chǎn)高級仿真玉石瑪瑙樓梯扶手,羅馬柱、浮雕門窗套、墻角飾線、豪華仿真寶石雕花家具系列產(chǎn)品,外觀質(zhì)感高貴典雅,和純天然翡翠瑪瑙真假難分,每支玉石雙面雕扶手成本15元,售400元,一套九龍吸水寶石餐桌成本2000元,售3萬,現(xiàn)對外提供全套技術(shù)及設(shè)備。

第7篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:綠色環(huán)保;生態(tài);可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號:S891文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

引言

在全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的當(dāng)代社會中,人們不再一味地追求單純的經(jīng)濟(jì)增長,而是更多地從人類長遠(yuǎn)生存的角度來考慮方方面面的發(fā)展,滿足人類最基本需求之一的“住”,當(dāng)然不例外。20世紀(jì)以來,工業(yè)革命帶來的對經(jīng)濟(jì)利益的盲目追求導(dǎo)致了資源的過度開采和環(huán)境的極度破壞,直接造成了能源短缺、資源浪費(fèi)、自然環(huán)境惡化以及全球氣候變暖等一系列問題。如何使人類與自然協(xié)調(diào)統(tǒng)一地發(fā)展,真正做到“天人合一”,自古以來都是人類所關(guān)心的根本問題。

一、綠色環(huán)保建材生態(tài)是生態(tài)住宅設(shè)計(jì)的前提

生態(tài)概念在住宅設(shè)計(jì)中的運(yùn)用重點(diǎn)就是要選擇綠色環(huán)保建材,從基本、源頭上降低家裝的碳排放量。環(huán)保、低碳、持久耐用是設(shè)計(jì)的三大原則,在生態(tài)住宅的建設(shè)過程中所用到的各種材料,必須符合我國綠色建筑材料的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)使用綠色環(huán)保建材也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)住宅可持續(xù)發(fā)展的前提保證。

在2013年1月1日國務(wù)院辦公廳頒布的《綠色建筑行動方案》中提出:大力研究推廣綠色環(huán)保建筑材料,要求研究并建立綠色環(huán)保建材的系列認(rèn)證制度,通過建立系統(tǒng)的綠色環(huán)保建材具體產(chǎn)品目錄來帶動和引導(dǎo)市場綠色消費(fèi)。

在建設(shè)部《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則(試行)》中要求在住宅設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免使用不可再生資源,多使用可重復(fù)利用的建筑材料、可循環(huán)利用材料以及可再生材料(3R材料)。其中可再生材料的使用量不少于所用材料總量的30%,可重復(fù)利用的材料占總回收率的40%,由此達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的。

二、環(huán)保型建筑材料的應(yīng)用

1、環(huán)保型建筑材料的特性

相對于傳統(tǒng)建材,新型環(huán)保教材具備以下幾個(gè)特性:

(1)在使用耐久性、功能、力學(xué)性能方面均可達(dá)到建筑物的需求。

(2)符合可持續(xù)發(fā)展的原因,有著強(qiáng)盛的生命力,并且符合和諧環(huán)境的要求。換言之,也就是力求自然資源與能源的節(jié)約,無污染、無放射性物質(zhì)、無有毒物質(zhì),進(jìn)而減少生態(tài)系統(tǒng)與大自然的負(fù)擔(dān),努力實(shí)現(xiàn)不可再生資源的可循環(huán)利用。

(3)給人提供一個(gè)安全舒適、溫馨健康、方便環(huán)保的生活、工作環(huán)境。

2、環(huán)保型建材的分類

(1)基本無毒無害型材料

基本無毒無害型材料可基本概況為天然材料,其主要包括天然木材、石材、石膏、滑石粉等,這些材料本身無毒或極少有毒有害物質(zhì)?;緹o毒無害型材料首選天然木材,天然木材具有良好的可塑性,因可以不使用含有害物質(zhì)的粘合劑,僅利用榫卯結(jié)構(gòu)拼接,就可組合各種形狀家居擺設(shè),在家居設(shè)計(jì)中被廣泛大量使用,特別在流行的北歐風(fēng)格的居室中使用的木材,基本上都使用的是未經(jīng)精細(xì)加工的原木。這種木材最大限度地保留了木材的原始色彩和質(zhì)感,有很獨(dú)特的裝飾效果。

原始木紋及石材面暴露于室內(nèi),體現(xiàn)出崇尚自然、鄉(xiāng)間質(zhì)樸的自然風(fēng)格。但現(xiàn)實(shí)中還要考慮樹木生長周期,有計(jì)劃的開采深林原木,并且要進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)栽補(bǔ)種,避免森林濫砍濫伐。目前,較為理想的選擇是選用實(shí)木復(fù)合板、拼接板等含有毒有害粘合劑較少的綠色環(huán)保型材料。

隨著纖維強(qiáng)化石膏板、陶瓷、玻璃、管材、復(fù)合板材、地毯、壁紙等多種復(fù)合型環(huán)保材料的開發(fā)問世,為地材、墻材、墻飾、管材、板材等家裝設(shè)計(jì)中主要部位提供了環(huán)保選擇,不僅有效避免了森林遭到破壞,而且還給家裝設(shè)計(jì)提供了多元化選擇,實(shí)現(xiàn)了家裝設(shè)計(jì)的靈活性、多樣性。

其他諸如天然石材、石膏、滑石粉等材料因其可以被應(yīng)用于石膏板、涂料、線纜、陶瓷、防水材料等人造環(huán)保材料中,其在家居設(shè)計(jì)中作為綠色材料被普遍應(yīng)用,在地板、墻面等多部位家裝設(shè)計(jì)中也有廣泛使用。

(2)環(huán)保涂料

環(huán)保涂料分為環(huán)保防水涂料、水性涂料等。綠色環(huán)保涂料,狹義上指相對含的有害物質(zhì)少,廣泛意義上主要指無毒、無害、隔熱阻燃、防紫外線、防輻射、防蟲、防霉等突出功能,其硬度、光潔度、防潮、抗凍、透氣、耐擦、抗?jié)瘛⒛透g以及附著力強(qiáng)等性能十分明顯,其使用壽命比傳統(tǒng)涂料多出5年以上,更突出的是對人體無害,特別適用于建筑物對氣候、濕度、日照較為挑剔的一種高性能涂料。

我們所指的綠色環(huán)保涂料,也只是一個(gè)相對概念。環(huán)保涂料主要是指墻面油漆和家具油漆等涂于物體表面能形成具有保護(hù)、裝飾或特殊性能的固態(tài)涂膜的一類液體或固體材料的總稱,其主要基質(zhì)為植物油或合成樹脂。

一是因其所含總有機(jī)揮發(fā)量(VOC)較低,對我們的環(huán)境、我們的社會和人類自身構(gòu)成直接的危害也被降低;二是其所使用溶劑的毒性也被嚴(yán)格控制,其和人體接觸或吸入后可導(dǎo)致疾病的概率也被降低;三是在油漆室溫固化過程中,它的溶劑揮發(fā)要一個(gè)過程,一般說來油漆干燥以后,溶劑基本上可揮發(fā)掉,僅有少量其溶劑揮發(fā)得很慢,在正常通風(fēng)的情況下,其溶劑毒性可忽略不計(jì)。

因環(huán)保涂料所含甲醛、苯、甲苯及二甲苯等有毒物質(zhì)被嚴(yán)格控制,達(dá)到了的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求,滿足了人們對家居設(shè)計(jì)環(huán)保理念的期望,環(huán)保涂料在家裝設(shè)計(jì)中也越來越被重視和廣泛使用。

(3)納米材料

“納米材料”作為一種興新技術(shù)的產(chǎn)物,具有一定的獨(dú)特性,在現(xiàn)代建筑裝飾材料中的運(yùn)用取得了很好的效果。相比較傳統(tǒng)的涂料耐老化、耐洗刷性差的缺陷,納米涂料不僅克服了這些缺陷,而且還具備了很好的伸縮性,防水性等優(yōu)點(diǎn),能夠有效提高防塵、除臭、除菌及隔熱保溫等性能。

另如傳統(tǒng)陶瓷器具有硬度低、易脆裂損壞的缺點(diǎn),而使用納米技術(shù)研制的納米陶瓷有著良好的塑性性能,高硬度、高耐熱、高耐磨,在日常生活中越來越被廣泛應(yīng)用。另外將含有納米抗菌粉的涂料涂在如衛(wèi)生潔具、室內(nèi)空間等建材產(chǎn)品表層,可以起到殺菌、自潔的作用。如通過納米技術(shù),深圳大運(yùn)會場館能“自己清潔自己”,節(jié)省了大量清潔費(fèi)用。

3、環(huán)保型建材在國內(nèi)的應(yīng)用

我國節(jié)能環(huán)保材料的運(yùn)用現(xiàn)狀長期以來,逐漸受到國人重視。就國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的上海而言,2003年上海真正的節(jié)能環(huán)保建筑還是鳳毛麟角,多數(shù)人習(xí)慣了冬冷夏熱,對綠色節(jié)能建筑并沒有多少清晰概念。如今,伴隨著政府的強(qiáng)勢支持和推動,上海的節(jié)能環(huán)保建筑漸漸多起來,一些新項(xiàng)目,如令世界矚目的世博會等,都將達(dá)到比上海普通建筑環(huán)保節(jié)能75%的標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)保型建材的應(yīng)用可以在以下兩個(gè)方面體現(xiàn)其價(jià)值:

(1)住在這些建筑里會感覺更加舒適,冬天不冷、夏天不熱。其隔熱性、保溫性良好,在天氣極端悶熱或寒冷時(shí),效果尤其明顯。

(2)住戶可以大大節(jié)省電費(fèi)。據(jù)有關(guān)部門測算,在同等面積和住戶用電習(xí)慣的條件下,節(jié)能建筑約能減少30%右的電費(fèi)開支。

結(jié)束語

環(huán)保型建筑的根本在于建筑原材料的環(huán)保。對于建材的改革創(chuàng)新勢必會引起生產(chǎn)技術(shù)的改革。而對于環(huán)保型建筑材料的推廣應(yīng)用,使用高新技術(shù)與設(shè)計(jì)方式,安全、環(huán)境的生產(chǎn)技術(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保型建材的應(yīng)用及建筑的可持續(xù)發(fā)展。綠色環(huán)保型建筑滿足建筑的可持續(xù)發(fā)展的需求,也是人與自然和諧共處的產(chǎn)物,它象征著人類的文明,也是人類維護(hù)自身生存環(huán)境的明智選擇。人類必需要有環(huán)保意識,營造良好、和諧的生存居住環(huán)境。在設(shè)計(jì)與做法上力求做到自然與人的協(xié)調(diào),為共同的發(fā)展創(chuàng)造出優(yōu)美和諧的綠色家園。

參考文獻(xiàn)

[1]李愛珠.淺談新型節(jié)能環(huán)保材料在建筑工程中的應(yīng)用[J].科技傳播,2010,(19).

第8篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

在摩爾定律引領(lǐng)下的集成電路生產(chǎn)正在逼近物理定律的極限,芯片產(chǎn)業(yè)迫切需要替代技術(shù)。目前尚處于研發(fā)狀態(tài)中的各種新的芯片生產(chǎn)技術(shù)―分子計(jì)算、生物計(jì)算、量子計(jì)算、石墨烯等技術(shù)中,誰將最終勝出?

1975年,芯片產(chǎn)業(yè)的先驅(qū)戈登•摩爾(Gordon Moore)了著名的摩爾定律:集成電路芯片的復(fù)雜程度每過兩年就會增加一倍。此后的幾十年來,在這一定律的指引下,芯片制造工藝的進(jìn)步讓芯片的晶體管尺寸得以不斷縮小,從而使電氣信號傳輸?shù)木嚯x更短,處理速度也更快。

對電子行業(yè)和消費(fèi)者來說,摩爾定律意味著計(jì)算機(jī)類設(shè)備的尺寸將變得更小、速度更快、成本更低。當(dāng)然,這一切都要?dú)w功于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造方面堅(jiān)持不懈的創(chuàng)新,35年來芯片在一如既往地遵循這條軌跡。不過,工程師們也清楚,摩爾定律終究會在某個(gè)時(shí)候陷入絕境,因?yàn)榫w管會變得只有幾十個(gè)原子那么厚。這么小的尺寸正在逼近基本的物理定律的極限,而實(shí)際上在逼近這個(gè)極限前就已經(jīng)出現(xiàn)了兩個(gè)很實(shí)際的問題:想把這么小的晶體管如此近地放在一起,又要獲得高產(chǎn)量(質(zhì)量合格的芯片,而不是有瑕疵的芯片),成本會變得過于高昂;而另一方面,一大堆晶體管進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)產(chǎn)生的熱量會急劇攀升,足以燒毀元件本身。

的確,這些問題幾年前已經(jīng)開始顯現(xiàn)了。如今普通的個(gè)人電腦普遍采用“雙核”芯片――意味著使用兩個(gè)小處理器,而不是一個(gè)處理器,這種設(shè)計(jì)的一個(gè)非常主要的原因是,如果把所需數(shù)量的晶體管封裝到一塊芯片上并解決散熱問題已變得困難重重。芯片設(shè)計(jì)人員改而選擇并排放置兩塊或更多塊芯片,并對它們進(jìn)行編程,以便并行處理信息。

摩爾定律最終可能會壽終正寢。如果真是那樣的話,工程師們該如何繼續(xù)制造出功能更強(qiáng)大的芯片呢?改用新的架構(gòu)或者研發(fā)可以逐個(gè)原子組裝的納米材料是研究人員正在研究的兩種辦法。另外一些辦法還包括量子計(jì)算和生物計(jì)算。下面會介紹一些技術(shù),其中一些目前還處于原型階段。在接下來的20年里,這些技術(shù)有望讓計(jì)算機(jī)繼續(xù)遵循“尺寸更小、速度更快、成本更低” 這條道路向前發(fā)展。

散熱:

研發(fā)新型散熱器

由于一塊芯片上的晶體管數(shù)量多達(dá)10億只,消除晶體管在開關(guān)操作時(shí)生成的熱量是一大挑戰(zhàn)。雖然個(gè)人電腦里面有空間容納風(fēng)扇,但即便如此,每塊芯片約100瓦的功耗卻已是其散熱極限。為此研究人員開始設(shè)計(jì)一些新穎的替代技術(shù)。MacBook Air筆記本電腦采用由熱傳導(dǎo)鋁制成的精美外殼,并充當(dāng)散熱器。在蘋果Power Mac G5個(gè)人電腦中,液體(水)從處理器芯片下面的微通道流過以散熱 。

不過,液體和電子器件卻是一個(gè)不可靠的組合,像智能手機(jī)這些比較小的便攜式裝置根本沒有地方來容納管道或風(fēng)扇。英特爾的一支研究小組已把一層碲化鉍超晶格薄膜做到芯片封裝體中。溫差電材料把溫度梯度轉(zhuǎn)變成電信號,實(shí)際上對芯片本身起到了散熱效果。

初創(chuàng)公司Ventiva正在普渡大學(xué)研究工作的基礎(chǔ)上,研制一種沒有活動部件的小型固態(tài)“風(fēng)扇”,它利用電暈風(fēng)效應(yīng)(Corona Wind Effect)來生成一股微風(fēng)―安靜的家用空氣凈化器采用了這種技術(shù)。稍稍凹下去的格柵有帶電導(dǎo)線,可以生成微型等離子體。這種氣體狀混合物里面的離子促使空氣分子從帶電導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到相鄰極板,生成一股風(fēng)。這種風(fēng)扇生成的氣流比普通的機(jī)械風(fēng)扇大,而尺寸要小得多。其他創(chuàng)新公司則在制造斯特令發(fā)動機(jī)風(fēng)扇(不過有些笨重),其特點(diǎn)是能生成風(fēng),又不用耗電,芯片冷熱部位之間的溫差是驅(qū)動這些風(fēng)扇的動力。

架構(gòu):

多核成為主流

更小的晶體管能夠更快地進(jìn)行開關(guān)操作(表示0和1),因而芯片速度更快。但是當(dāng)芯片達(dá)到散熱極限后,時(shí)鐘頻率(芯片在一秒內(nèi)可以處理的指令數(shù)量)也就無法再提高,保持在三四兆赫茲。人們希望在散熱和速度極限范圍內(nèi)獲得更高的性能,于是設(shè)計(jì)師們把兩個(gè)處理器或核心放在同一塊芯片上。雖然每個(gè)核心的運(yùn)行速度與之前的處理器一樣快,但由于兩個(gè)核心并行工作,所以在特定的時(shí)間內(nèi)能夠處理更多數(shù)據(jù),耗電量比較低,散熱也比較少?,F(xiàn)在最新的個(gè)人電腦采用四核處理器,比如英特爾i7和AMD Phenom X4。

多核給軟件帶來了挑戰(zhàn)。世界上功能最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)里面有數(shù)千個(gè)核,而在普通的消費(fèi)類產(chǎn)品中,即便只是想極高效地利用幾個(gè)核心,都需要新的編程技術(shù)來劃分?jǐn)?shù)據(jù)和處理,并且協(xié)調(diào)任務(wù)。上世紀(jì)八九十年代,研究人員已經(jīng)為超級計(jì)算機(jī)解決好了并行編程的基礎(chǔ)性工作,而現(xiàn)在的難題是開發(fā)出用來編寫消費(fèi)類應(yīng)用軟件的語言和工具。據(jù)悉,微軟研究部門已了F#編程語言。瑞典愛立信公司推出的一門早期語言Erlang催生出了幾門更新的語言,包括Clojure和Scala。伊利諾斯大學(xué)等院校也在為多核芯片研發(fā)并行編程技術(shù)。

如果這些方法能得到完善,桌面和移動設(shè)備就可以有幾十個(gè)或更多個(gè)并行處理器,這些處理器單個(gè)所含的晶體管數(shù)量都少于現(xiàn)有芯片,但作為一個(gè)整體,運(yùn)行速度更快。

更薄的材料:

納米管和自組裝

近十年來,業(yè)界權(quán)威將納米技術(shù)作為解決醫(yī)學(xué)、能源以及集成電路等行業(yè)各種挑戰(zhàn)的候選方案。一些擁護(hù)者更是認(rèn)為,制造芯片的半導(dǎo)體行業(yè)實(shí)際上已經(jīng)形成了一套納米技術(shù)學(xué)科,專門研發(fā)、生產(chǎn)越來越小的晶體管。

不過更現(xiàn)實(shí)的希望是,納米技術(shù)讓工程師們可以制造出特制分子(Designer Molecule)。比如,用碳納米管組裝而成的晶體管可以做得極小。IBM公司的工程師們已制造出用碳納米管而不是硅作為傳導(dǎo)襯底的傳統(tǒng)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)電路。來自該研究小組的Joerg Appenzeller現(xiàn)任職于普渡大學(xué),它正在設(shè)計(jì)尺寸比CMOS器件小得多的新型晶體管,有望更好地利用小型的納米管基部。

排列分子、甚至排列原子很棘手,特別是由于需要在芯片生產(chǎn)期間對它們進(jìn)行大批量組裝。一種解決方案是使用能自組裝的分子:把這些分子混合起來,然后讓它們受到熱、光或離心力的作用,讓它們自己排列成所需的圖案。

IBM已研究出如何利用化學(xué)鍵結(jié)合的聚合物來制造內(nèi)存電路。分子被放到硅晶片表面上經(jīng)加熱后延展形成蜂巢結(jié)構(gòu),蜂巢孔的直徑只有20納米。然后,將圖案蝕刻到硅片上,形成這種尺寸的內(nèi)存芯片。

速度更快的晶體管:超薄石墨烯

不斷縮小晶體管尺寸的目的是為了縮小電氣信號在芯片里面?zhèn)鬏數(shù)木嚯x,從而加快處理信息的速度。但一種特別的納米材料―石墨烯(Graphene)有望帶來更快的速度,這歸功于其天生的結(jié)構(gòu)。

處理信息的邏輯芯片大多使用由CMOS技術(shù)做成的場效應(yīng)晶體管。晶體管就好比是一塊狹長、長方形的多層蛋糕,最上面一層是鋁(或者最近常用的多晶硅),中間一層是絕緣氧化物,最下面一層是半導(dǎo)體硅。石墨烯(最近剝離出來的一種碳分子)是一片在同一平面重復(fù)的六邊形,外觀像六角形鐵絲網(wǎng),但厚度只有一個(gè)原子層厚。石墨烯片彼此堆疊起來,形成礦物質(zhì)石墨,也就是我們所熟悉的那種鉛筆“芯”。純晶體形式的石墨烯在室溫下傳導(dǎo)電子的速度超過其他任何材料,比場效應(yīng)晶體管快多了。由于散射或與晶格中的原子發(fā)生碰撞,電荷載體損失的能量非常少,所以產(chǎn)生的廢熱比較少??茖W(xué)家們直到2004年才剝離出石墨烯這種材料,因此這方面的研究工作仍處于早期階段,但研究人員對于研制出寬度只有10納米、高度只有一個(gè)原子大小的石墨烯晶體管滿懷信心。眾多電路也許有望蝕刻到一塊小小的石墨烯片上。

大小:

采用交叉線尋求突破

如今可以制造出來的尺寸最小的商用晶體管只有32納米寬,相當(dāng)于96個(gè)硅原子的總寬度。業(yè)界普遍認(rèn)為,想利用幾十年來不斷完善的光刻技術(shù)制造出尺寸小于22納米的元件極其困難。

但是,有一種方法可以制造出尺寸相似的電路元件,又能提供更強(qiáng)大的計(jì)算功能,那就是交叉線設(shè)計(jì)(Crossbar Design)。交叉線設(shè)計(jì)方法是在一個(gè)平面上有一組并行納米線,同第二組與該平面成直角的納米線交叉(相當(dāng)于兩條互相垂直的公路),而不是全在一個(gè)平面制造晶體管(就像把多輛汽車塞到一條堵塞公路上的幾條車道)。兩組納米線線之間有一個(gè)分子厚的緩沖層。這兩組線之間存在的許多交叉點(diǎn)名為憶阻器(Memristor),其工作方式類似開關(guān),可以像晶體管那樣表示1和0(兩位數(shù),即比特)。不過憶阻器還能存儲信息。這些功能結(jié)合起來,就能執(zhí)行諸多計(jì)算任務(wù)。實(shí)際上,一個(gè)憶阻器就能完成10到15個(gè)晶體管的工作量。

惠普實(shí)驗(yàn)室已利用30納米寬的鈦線和鉑線制造出交叉線設(shè)計(jì)的原型,而采用的材料和工藝類似于目前半導(dǎo)體行業(yè)所用的材料和工藝?;萜展镜难芯咳藛T認(rèn)為,每條線的寬度最小能做到8納米。另外也有幾個(gè)研究小組在研究用硅、鈦和硫化銀做成交叉線。

光子計(jì)算:與光一樣快

替代硅芯片的全新技術(shù)仍然還處于研發(fā)初期,真正的商用產(chǎn)品可能十年后才會問世,但摩爾定律到那時(shí)可能走到頭了,所以研究人員不得不研發(fā)新的解決辦法―光學(xué)計(jì)算就是其中之一。

在光學(xué)計(jì)算中,載送信息的不是電子,而是光子。光子的載送速度要快得多,達(dá)到了光速;不過,要控制光也困難得多。通信線路中的光纜沿線處的光學(xué)開關(guān)其制造技術(shù)取得了進(jìn)展,這有助于光學(xué)計(jì)算的研究。出人意料的是,最重要的研究其目的卻是,研制出介于多核芯片上傳統(tǒng)處理器之間的光學(xué)互連器件。并行處理信息的處理器核心之間要來回傳送大量數(shù)據(jù),所以連接處理器核心的引線會成為瓶頸,而光學(xué)互連器件有望改善數(shù)據(jù)傳送?;萜諏?shí)驗(yàn)室的研究人員正在評估可將傳送的信息量增加兩個(gè)數(shù)量級的設(shè)計(jì)。

其他機(jī)構(gòu)組織正在研制光學(xué)互連器件來取代速度較慢的銅線,如今人們用銅線把處理器芯片與計(jì)算機(jī)里面的其他部件(如內(nèi)存芯片和DVD驅(qū)動器)連起來。英特爾和加州大學(xué)圣巴巴拉分校的工程師們采用常規(guī)的半導(dǎo)體制造工藝,利用硅和磷酸銦研制出了光學(xué)“數(shù)據(jù)管道”。不過,純粹的光學(xué)計(jì)算芯片的出現(xiàn)還需要在技術(shù)層面取得一些根本性突破。

分子計(jì)算:用分子做成電路

在分子計(jì)算中,代表1和0的是分子,而不是晶體管。當(dāng)分子是生物分子時(shí)(如DNA),這類計(jì)算稱為分子計(jì)算(參閱下文的“生物計(jì)算:能存活的芯片”)。為了區(qū)分,工程師可能會將非生物分子計(jì)算稱為分子邏輯或分子電子學(xué)。

典型的晶體管有三個(gè)端子(可以想象成字母Y):源極、柵極和漏極。對柵極(Y的下半部)施加電壓后,就會引起電子在源極和漏極之間移動,形成1或0。從理論上來說,樹枝狀分子會引發(fā)信號以類似的方式移動。十年前,耶魯大學(xué)和賴斯大學(xué)的研究人員利用苯作為一種構(gòu)建材料,研制出了分子開關(guān)。

分子可能很小,所以用分子做成的電路可能比用硅做成的電路小得多。不過,一個(gè)現(xiàn)實(shí)的難題是必須找到制造復(fù)雜電路的方法。研究人員們認(rèn)為,自組裝也許是一種解決辦法。2009年10月,賓夕法尼亞大學(xué)的一個(gè)科研小組單單利用促使自組裝的化學(xué)反應(yīng),就把鋅和結(jié)晶硫化鎘轉(zhuǎn)變成金屬-半導(dǎo)體超晶格電路。

量子計(jì)算:

表達(dá)出更多的信息

用一個(gè)個(gè)原子、電子甚至光子做成的電路元件將是尺寸最小的元件。在這么小的尺寸范圍內(nèi),元件相互之間的聯(lián)系由量子力學(xué)(即解釋原子行為的一套定律)管理。量子計(jì)算機(jī)可能擁有異常驚人的密度和速度,但實(shí)際制造量子計(jì)算機(jī)及管理隨之出現(xiàn)的量子效應(yīng)卻困難重重。

原子和電子具有能在不同狀態(tài)下存在的特性,能夠組成量子比特(Qubit)。研究處理量子比特的幾種方法正在試驗(yàn)中。一種名為自旋電子(Spintronics)的方法使用電子,電子的磁矩會在兩種旋轉(zhuǎn)方向中選擇其一。就好比一只球往一個(gè)方向或另一方向旋轉(zhuǎn)(分別表示1或0)。不過,兩個(gè)狀態(tài)還能共存于一個(gè)電子中,形成一種獨(dú)特的量子狀態(tài),名為0和1的疊加(Superposition)。在疊加狀態(tài)下,一連串電子可以表示比一串只有普通比特狀態(tài)的硅晶體管多得多的信息。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的科學(xué)家們已通過用蝕刻到金剛石上的空腔來俘獲電子,做成了許多不同的邏輯柵極。

在馬里蘭大學(xué)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所研究的另一種方法中,一串離子懸浮在帶電板之間,而激光可以快速轉(zhuǎn)動每個(gè)離子的磁定向(量子比特)。第二種方法是檢測離子發(fā)射出來的不同種類的光子,種類取決于離子的定向。

除了具有疊加優(yōu)點(diǎn)外,量子元件還能表示出更多的信息,如多個(gè)量子比特的信息狀態(tài)可以結(jié)合起來,從而獲得處理信息。

生物計(jì)算:

能存活的芯片

生物計(jì)算用通常存在于生物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)取代晶體管。備受關(guān)注的是DNA分子和RNA分子,它們中存儲著決定人體細(xì)胞生命的“編程信息”。一種令人遐想的遠(yuǎn)景是,盡管一塊小指甲大小的芯片可能含有10億個(gè)晶體管,而一個(gè)同樣尺寸的處理器可能含有數(shù)萬億個(gè)DNA鏈。DNA鏈可以同時(shí)處理某項(xiàng)計(jì)算任務(wù)的不同部分,并且相互結(jié)合起來,以給出解決方案。除了元件數(shù)量多出幾個(gè)數(shù)量級外,生物芯片還有望提供大規(guī)模并行處理功能。

早期的生物電路通過組合及分開DNA鏈之間的鍵來處理信息。研究人員現(xiàn)正在研究可以在細(xì)胞里面存儲及復(fù)制的“遺傳計(jì)算機(jī)程序”。而面臨的挑戰(zhàn)是,找到對成批的生物元件進(jìn)行編程的方法,以便它們能按預(yù)期的方式進(jìn)行工作。這種計(jì)算機(jī)最終可能會首先出現(xiàn)在人體內(nèi)流動的血液中,而不是辦公桌面上。以色列雷霍沃特魏茨曼科學(xué)研究所的研究人員已利用DNA研制出一種簡單的處理器,他們現(xiàn)正在努力讓處理器組件可以在活生生的細(xì)胞里面工作,并與細(xì)胞周圍環(huán)境進(jìn)行通信。

鏈接

石墨烯材料的特點(diǎn)

石墨烯(Graphene)是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子薄膜,是由碳原子組成的蜂窩狀二維晶體。該材料具有許多新奇的物理特性。首先石墨烯具有遠(yuǎn)比硅高的載流子遷移率,是一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料。此外,石墨烯還可用于制造復(fù)合材料、電池/超級電容、儲氫材料、場發(fā)射材料以及超靈敏傳感器等。

科學(xué)家們對石墨烯感興趣的原因之一是受到碳納米管科研成果的啟發(fā)。石墨烯很有可能會成為硅的替代品。在制作復(fù)雜電路時(shí),納米管必須經(jīng)過仔細(xì)篩選和定位,目前還沒有開發(fā)出非常好的方法,而這對石墨烯而言則要容易得多。

第9篇:納米材料生產(chǎn)技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】綠色涂料;環(huán)境影響;研究現(xiàn)狀;生產(chǎn)應(yīng)用;發(fā)展趨勢

涂料在人們?nèi)粘I钪邪l(fā)揮著重要的作用,是現(xiàn)代社會不可缺少的必需品,同時(shí)它又是大氣污染的主要來源。隨著人們環(huán)保意識的不斷提高,對生態(tài)環(huán)境和人類健康不造成危害,不產(chǎn)生負(fù)面影響,VOC零排放的綠色環(huán)保涂料成為今后涂料產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。

一、涂料對人類生態(tài)環(huán)境的影響

涂料由成膜樹脂、顏料、溶劑和助劑等四部分構(gòu)成,其中溶劑和助劑中常含有揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC,它們揮發(fā)到空氣中會造成空氣污染。溶劑型涂料的溶劑含量一般超過涂料質(zhì)量的40%,使用時(shí)還要加入部分助溶劑調(diào)整粘度,涂料施工后有機(jī)溶劑會全部釋放到空氣中,都會有大量的VOC排入空氣中,對人類生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。(1)含有有機(jī)溶劑超標(biāo)的空氣,對人體會造成很大的危害。雖然室內(nèi)裝飾涂料中的VOC含量尚小于其最大容許濃度,但是人們長時(shí)間在室內(nèi)生活和工作,長期低濃度的接觸,同樣會給健康帶來不可忽視的損害。(2)空氣中的有機(jī)溶劑以及其它有機(jī)污染物在陽光作用下,會轉(zhuǎn)化為毒性更大的二次污染物,形成光化學(xué)煙霧,對環(huán)境造成更大的傷害。(3)大量使用的建筑涂料是一個(gè)重要的污染釋放源,涂料在生產(chǎn)和使用過程中的污染排放不僅會對大氣和環(huán)境造成破壞,同時(shí),還直接影響著人們的身體健康。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,環(huán)保意識在人們心目中的地位逐步提高,開發(fā)“綠色環(huán)保涂料”是21世紀(jì)涂料企業(yè)生存發(fā)展的前提,涂料生產(chǎn)企業(yè)只有努力生產(chǎn)“綠色環(huán)保涂料”,改善生態(tài)環(huán)境,減少環(huán)境污染,滿足消費(fèi)者的需求,才能在市場競爭中處于優(yōu)勢。

二、綠色涂料的研究現(xiàn)狀

綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品以其無污染性、安全等特點(diǎn),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污染嚴(yán)重的溶劑型涂料已成為發(fā)展趨勢。在開發(fā)綠色環(huán)保產(chǎn)品上,國內(nèi)外學(xué)者的研究都主要集中在以下幾個(gè)方面:

1.水性涂料。水性涂料以水為溶劑,使成膜物質(zhì)均勻分散在水中,又稱作水基涂料。它來源廣、易于凈化、成本低、粘度低、具有良好的涂布適應(yīng)性和無毒、無刺激、不燃性等特點(diǎn),是“綠色涂料”的主要發(fā)展方向。水性涂料最常見的有:水性環(huán)氧樹脂涂料、聚氨脂涂料和水性紫外光固化涂料。(1)水性環(huán)氧樹脂涂料是以水作為主要分散介質(zhì)的環(huán)氧涂料。既有溶劑型環(huán)氧涂料良好的耐化學(xué)品性、附著性、物理機(jī)械性、電氣絕緣性,又有低污染、施工簡便、價(jià)格便宜等特點(diǎn),所以迅速發(fā)展到各行各業(yè)。(2)水性聚氨酯涂料是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元膠態(tài)體系。這些涂料不僅具有無毒、安全可靠、易操作等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還具有溶劑型聚氨酯的一些重要的性能特征,所以得到了廣泛的應(yīng)用。(3)水性光固化涂料。紫外光固化涂料,具有固化快,不需外加熱,可配成無溶劑產(chǎn)品,減少大氣污染,有利于環(huán)保,節(jié)省能量,固化過程可以自動化操作等特點(diǎn),它是一種高效、節(jié)能、環(huán)保,適用于各種基材的綠色涂料。

2.粉末涂料。粉末涂料是一種含有100%固體分、以粉末形態(tài)進(jìn)行涂裝的涂料,符合經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效、性能卓越,發(fā)展迅猛的涂料品種。粉末涂料有熱塑性粉末涂料和熱固性粉末涂料兩種類型,目前工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用的粉末涂料都是熱固型樹脂,如環(huán)氧、聚酯、聚氨酯等。

3、高固體份涂料。一般固體含份量在65%~85%便可稱為高固體份涂料。高固體涂料中份的VOC在30%~40%甚至更低,但并不降低涂料的施工性與成膜性,一定程度上節(jié)省了涂料生產(chǎn)和使用中的溶劑,降低污染。但由于高固體份涂料往往帶來涂料粘度的增加,影響涂料的使用效果,因此高固體涂份料的研究重點(diǎn)是解決高固體分與涂料粘度之間的矛盾。雖然,從性能上來說環(huán)保型涂料目前還不及溶劑型涂料,但是由于VOC對人類自身及生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重威脅日益明顯,綠色涂料代替溶劑型涂料的趨勢刻不容緩。

三、綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用

1.綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品的生產(chǎn)特征。綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品的生產(chǎn),為了維護(hù)人體健康、保護(hù)環(huán)境。應(yīng)該著力于以下5方面:(1)少用或不用天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾、廢液等廢棄物作為再生資源。(2)采用低能耗制造工藝,清潔的生產(chǎn)技術(shù),盡量減少廢氣、廢渣和廢水的排放量等。(3)在產(chǎn)品配制或生產(chǎn)過程中,不得使用甲醛、鹵化物、溶劑或芳香族碳?xì)浠衔?;產(chǎn)品不得含有汞及其化合物,不得使用鉛、鎘、鉻及其化合物及添加劑。(4)嚴(yán)格控制涂料的VOC的釋放量,禁止使用有毒有害的溶劑,使產(chǎn)品不損害人體健康。(5)產(chǎn)品可循環(huán)或回收再利用,無污染環(huán)境的廢棄物等。隨著人類對自身健康和環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),人們對綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品的消費(fèi)需求日趨強(qiáng)烈。推進(jìn)綠色環(huán)保涂料成為涂料工業(yè)開發(fā)的主流,同時(shí)綠色環(huán)保涂料也將成為涂料生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的重要途徑之一。

2.綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品的生產(chǎn)。(1)綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品不僅需要控制涂料的VOC,而且在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中都要貫徹環(huán)保思想,實(shí)現(xiàn)生命周期成本總和最小化。因此,生產(chǎn)綠色環(huán)保涂料應(yīng)該采用清潔生產(chǎn)工藝、使用可回收利用的包裝、以及綠色營銷手段等。(2)生產(chǎn)綠色環(huán)保涂料產(chǎn)品,除了要保證工藝和技術(shù)上的要求外,還應(yīng)與企業(yè)的經(jīng)營管理理念相結(jié)合,正確理解認(rèn)識綠色環(huán)保涂料的生產(chǎn)與企業(yè)可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系,大力提高科技創(chuàng)新水平。

四、綠色環(huán)保涂料的發(fā)展趨勢

綠色環(huán)保涂料正朝著水性化、粉末化、無溶劑化、高固體化和輻射固化等低污染、無公害的方向發(fā)展。(1)水性涂料。在建筑涂料領(lǐng)域里占有絕對優(yōu)勢, 具有無毒性、無刺激、不易燃等特點(diǎn),是未來“綠色涂料”的主力軍,目前占世界涂料總量的30%以上。(2)氟碳樹脂涂料。具有超高耐候性、抗紫外線輻射、高化學(xué)穩(wěn)定性、抗核輻射、高機(jī)械強(qiáng)度和韌性、耐熱性(最高使用溫度260℃)、強(qiáng)抗?jié)裥?、抗菌性、防粘性、抗沾污性等。?)噴涂聚脲彈性涂料。是一種無溶劑、無污染的高性能涂料,可針對不同的使用環(huán)境和性能要求,可以在很寬的范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)其性能,不含催化劑,卻能快速固化,能在任意的表面上噴涂等。(4)有機(jī)――無機(jī)復(fù)合涂料。既有有機(jī)化合物所具備的堅(jiān)韌性、耐候性等綜合性能,還有出色的化學(xué)物理機(jī)械性能和耐沾污性。(5)納米材料。在涂料中如引入穩(wěn)定的納米材料,會使涂料在力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能上有新的飛躍,因此穩(wěn)定的納米材料,用于涂料中除了可以提高傳統(tǒng)涂料的性能外,還能獲得新的功能性涂料。(6)高裝飾性涂料。因具有瑰麗多彩、變幻不定、閃礫多姿的裝飾色彩,而為人們所崇拜。同時(shí),圍繞著這一中心所需的顏料、助劑和樹脂等原材料也在被不斷開發(fā),高裝飾性涂料預(yù)計(jì)會成為今后綠色涂料新的發(fā)展重點(diǎn)。(7)隱身涂料。目前已有雷達(dá)吸波涂料、紅外抑制涂料、變色涂料以及紫外光、可見光、近紅外、遠(yuǎn)紅外、微波和聲波等光譜兼容,多功能偽裝涂料,以及等離子體隱形涂料等。(8)智能型涂料。是采用智能性聚合物或材料設(shè)計(jì)而成的涂料,具有特殊的功能和獨(dú)特的使用性能。它包括傳感器類涂料、預(yù)示性涂料和功能型涂料等。

綠色環(huán)保涂料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中具有非常重要的意義。但是由于VOC對人類健康及生態(tài)環(huán)境的影響日益明顯,用綠色涂料代替溶劑性涂料勢在必行。涂料研究和發(fā)展的方向是不斷降低VOC含量、直至為零;而且要不斷擴(kuò)大其使用范圍,充分發(fā)揮使用性能等。因此,水基涂料、粉末涂料、無溶劑涂料等將成為今后涂料發(fā)展的主要方向。

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