前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇納米技術的了解范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
既然,這一項新興技術讓世界各國站在同一起跑線上,我們完全可以利用我國扎實的基礎教育在中學階段開發和實踐納米課程,爭取能培養更多學生對于科學的興趣,提高學生的科學素養,并為高校輸送一些愿意在科學道路上繼續埋頭苦干的學子.
本文筆者主要想和大家一起討論在高中階段開展納米課程的一點思考,選擇高中生這個群體,是因為他們已經在初中階段學過了物理、生物、化學的一些基礎知識,這樣對于接受納米知識做好了一些科學準備.幸運的是,筆者所在的學校十分重視實驗室的建設,裝備了納米實驗室,也為筆者進一步開發課程資源提供了近水樓臺的條件.
我們可以在高中階段對學生開發哪些納米課程資源呢?能在中學裝備納米實驗室的學校不多,高校的課程對于高中生又太難,在實踐中我們只能摸著石頭過河,我們相信將來隨著納米技術的普及,會有更多的學校開設這樣的課程,這里我們只能是拋磚引玉,提一些自己粗淺的想法.
1 了解納米和納米技術
1.1 讓學生知道納米究竟是什么東西?
納米(nm)實際上是一種計量單位,從宏觀的角度上看1米等于100萬微米,而1微米等于1000納米;從微觀上看,納米是描述原子、分子等尺寸及其距離,1納米僅等于十億分之一米,人的一根頭發絲的直徑相當于6萬個納米.納米小得可愛,卻威力無比,它可以對材料性質產生影響,并發生變化,使材料呈現出極強的活躍性.科學家們說,納米這個“小東西”將給人類生活帶來的震憾會比被視為迄今為止影響現代生活方式最為重要的計算機技術更深刻、更廣泛、更持久.
1.2 讓學生知道納米技術應用廣泛
在汽車行業,納米技術的應用十分廣闊.特別是納米技術的集成,可以使這個傳統產業產生新的亮點,擁有更清潔的能源、更好的安全性能,更強的馬力等等.這些方面已經引起一些大公司的關注,預計在近期內可形成約10億美元的市場.
在建材行業,納米技術的全面應用,將使這個傳統產業發生翻天覆地的一場革命,綠色家具、環保潔具、綠色裝修、清潔能源等等,將徹底改變人類的生活.
在紡織行業,納米技術的應用將給人類提供更加舒適的著裝,提供更優良品質的功能纖維,甚至可以應用到國防技術上,從而引發紡織面料的又一次革命,提高我國紡織品的附加值和我國紡織業的整體實力水平,同時大大提高我國纖維產業在國際市場的競爭力,把我國從紡織大國變成真正的紡織強國.
在機械行業,納米技術的應用,將解決該行業的一些難題,加速產品的升級換代,提升我國機械工業的水平,從而促進我國的加工制造業飛速發展,承擔起世界加工廠的重任.
在改造傳統工業部門的同時,納米經濟也在促進著新興經濟部門的不斷發展和創新.下面讓我們具體的來看一下納米技術對新興經濟的作用.
在電子信息產業,納米技術的應用將為電子信息產業的發展克服以強場效應、量子隧穿效應等為代表的物理限制,制造出基于量子效應的新型納米器件和制備技術.這將是對信息產業和其它相關產業的一場深刻的革命.這些技術的突破將全面地改變人類的生存方式.正如美國《新技術周刊》指出,納米技術在電子信息產業中的應用,將成為21世紀經濟增長的一個主要發動機,其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀.
納米技術將在生物醫學、藥學、人類健康等生命科學領域有重大應用.在納米生物材料、微細加工、光學顯示、生物信息和分子生物學等技術積累的基礎上,發展生物芯片技術,形成新型生物分子識別的專家系統、臨床疾病檢測系統、藥物篩選系統和生物工業活性監測系統等實用化技術,具有重要的社會與經濟前景.
納米技術在環保產業上的應用,將使處理“三廢”的手段更有效率,使人類居住的環境得到很大程度的改善.我國為實現可持續發展戰略,對新型納米環境材料及技術也提出了新的迫切需求.
2 了解我們身邊的納米材料和納米技術的應用
這樣的例子舉不勝舉,完全可以讓學生通過網絡自己搜尋,然后再相互溝通和交流.
比如:日本的8 mm攝像機的生產,抗菌除臭冰箱、洗衣機、高性能彩打墨粉等,都是采用的納米技術,如果在分散的納米分子材料上經過特殊處理,再運用到纖維物體上,那么衣服就可以不粘油、不粘水,由于納米分子非常非常小,它不會影響纖維物體的透氣性和清洗效果.
又如:納米技術用在醫學上,專家們把磁性納米復合高分子微粒用于細胞分離,或者把非常細小磁性納米微粒,放入一種液體中,然后讓病人喝下后,對人身體的病灶部位進行治療,并且通過操縱,可使納米微粒在人的身體病灶部位聚集進行有目標的治療,在不破壞正常細胞的情況下,可以把癌細胞等分離出來,也可以制成靶向藥物控釋納米微粒載體(俗稱“生物導彈”),用于治療腦栓塞等疾病,同時也可用納米技術生產出納米探針(微型機器人)深入體內治療疾病或清理體內垃圾等.如果在火箭燃料中加入不到1%的納米鋁粉,就可將燃燒能力提高一倍,納米技術如果應用在陶瓷上,可使陶瓷具有超塑性,大大增強了陶瓷的韌性,不怕摔,不怕碎,陶瓷堅固無比.另外,戴上涂有納米涂料的眼鏡,在寒冷的冬季,人們從室外進入室內,就能避免眼鏡上蒙上一層水氣.令科學家高興的是,納米鈦與樹脂化合后生成的多種全新涂料,具有多種同類產品無法相比的優越性,在海水中浸泡10年不損,并具有神奇的自我修復能力和自潔性,納米鈦還作為唯一對人植物神經、味覺沒有任何影響的金屬,其用途廣泛.
3 利用掃描隧道顯微鏡TSTM看微觀世界并制作簡單的納米材料
3.1 了解掃描隧道顯微鏡的原理,學會操作掃描隧道顯微鏡
掃描隧道顯微鏡Scanning Tunneling Microscope縮寫為STM.它作為一種掃描探針顯微術工具,掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子,它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率.此外,掃描隧道顯微鏡在低溫下可以利用探針尖端精確操縱原子,因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具.
STM使人類第一次能夠實時地觀察單個原子在物質表面的排列狀態和與表面電子行為有關的物化性質,在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景,被國際科學界公認為20世紀80年代世界十大科技成就之一.
掃描隧道顯微鏡的工作原理簡單得出乎意料.就如同一根唱針掃過一張唱片,一根探針慢慢地通過要被分析的材料(針尖極為尖銳,僅僅由一個原子組成).一個小小的電荷被放置在探針上,一股電流從探針流出,通過整個材料,到底層表面.當探針通過單個的原子,流過探針的電流量便有所不同,這些變化被記錄下來.電流在流過一個原子的時候有漲有落,如此便極其細致地探出它的輪廓.在許多的流通后,通過繪出電流量的波動,人們可以得到組成一個網格結構的單個原子的美麗圖片.
操作掃描隧道顯微鏡是個精細活兒,學生需要在教師指導下分步驟反復訓練才能逐漸熟練起來.制作一個良好的針尖是實驗成功的關鍵,而針尖的材料是鉑金,為了讓這個價格昂貴的實驗耗材以后少損失,教師特別需要指導學生在實驗初學好此基本功,這就如同學武功的人一定要練好馬步一樣.同時,學生還需要學會操作軟件,記錄數據和圖像,因此學生需要具備一定的操作電腦的能力.
3.2 學會制作納米材料
比如Fe納米材料的制備方法可以分為兩種:
(1)物理制備方法
具體又包含氣相法、惰性氣體蒸發、原位加壓制備法、磁控濺射法與等離子體法等.
(2)化學制備方法
具體又包含水熱法、溶膠-凝膠法、噴霧干燥法、微乳法等.
我們可以與學生用其中一兩種方法嘗試制作Fe納米材料并[HJ1.73mm]研究其性質,這需要學生具備一定的物理、化學知識功底.
4 了解假納米和納米技術的風險
4.1 納米打假
納米技術并非高不可攀,但也決非人人都能“納”一把,因此,我們要提前做好納米技術的打假工作,為納米技術的發展創造良好的空間.現在只要留心大城市的市場上,打著“納米家用電器”、“納米防輻射衣服”、“納米防紫外線化妝品”、“納米太陽傘”等新奇廣告招牌隨處可見,就如同“綠色食品”、“基因食品”、“數字電視”等一樣,“前衛”商品堂而皇之地擺在商場的柜臺上,納米技術的用途相當廣泛這點不錯,但還沒有到廣泛地應用階段,因此,一些企業借納米造勢,趁老百姓對納米技術的內涵還不太清楚,或把一點點皮毛的加工謊稱為納米技術,甚至置納米材料不會釋放微波這一普通常識不顧,聲稱自己產品能釋放保健微波來欺騙消費者.
學生既然在學校學習了相應的納米知識,應該去更多地影響身邊的人,幫助大家識別真假納米,這其實也是學生學以致用的過程,在這過程中,學生會更多地查找資料,思考討論,更進一步提高了科學研究的能力.
4.2 納米技術的負面效應
北京大學化學與分子工程學院劉元方院士說,隨著納米科技的迅猛發展,各種性能優異的納米材料已經從實驗室走出來,成為觸手可及的商品,但除了產品功能,這些新型材料對生態環境的影響遠遠沒有被我們了解.
目前需要解決的問題是,原來沒有毒性的化學物質到了納米尺度后是否對環境安全帶來新的風險.目前有關尺度、形貌對毒性的影響,納米材料與其他物質相互作用,外界環境如溫場、光場、pH值對暴露在環境中的納米粒子可能帶來的安全風險等方面的研究甚少,基本處于空白狀態.因此,需要著手建立納米尺度有毒化學物質的數據庫,進一步明確劃分納米尺度有毒化學物質的范圍,以利于重點防范這些物質在生產和應用過程中對環境安全造成的危害.
同時,在納米改性升級產品中,對納米材料存在引起環境安全風險的研究,也才剛剛引起人們的注意.其中最值得注意的是化工產品,如農藥、化肥、殺蟲劑,因為這些產品與農業關系密切.納米材料改性后產品功能升級,提高了使用效率,但是無機納米粒子和有機修飾的納米粒子,以及納米尺度的有機金屬離子的絡合物卻直接暴露在空氣、水和土壤中,它們給環境安全帶來的潛在風險應引起高度重視.
[關鍵詞] 納米技術 體育 應用 思考
隨著科學技術的發展,如何將納米科技真正應用于體育運動,使運動訓練更加科學化,使運動員的運動能力和運動技術水平得到更充分的發揮,運動成績的提高更加有保證已經成為研究重點。
一、體育與納米技術
1.利用納米技術進行運動員的科學選材。由于納米科技推動了微觀生物學的發展進程,運用人類基因組計劃和納米技術,有助于我們對人類基因組中與運動成績密切相關的基因加以認識和了解。有研究表明,人類基因組中有某些與人類運動能力密切相關的基因,其多態性的差異,有可能是造成人們運動能力和訓練效果巨大個體差異的最終原因。該領域的研究,為人們進行有效的基因選材提供了理論基礎,也為提高運動成績提供事半功倍的方法。例如在運動員的選材方面,利用納米加工技術進行DNA的分離和提取,可以快速有效地決定其基因序列,在分子水平上對其遺傳、發育進行研究,實現更高層次的基因選材。
2.利用納米科技揭示人體對各項運動能力的適應度和對各項運動能力的遺傳度,找到運動訓練在人體生長發育過程中的關鍵階段(如青春期)的影響及作用機制。通過開發一種可以植入皮下微型生物芯片,模擬健康人體內的葡萄糖檢測系統監測機體在運動過程中血糖水平,然后根據人體需要,適時釋放糖等物質,維持機體在運動過程中的血糖水平,有效地提高機體的運動能力。
3.利用納米技術進行體育運動與健康關系的研究。利用納米微粒技術,可以靈敏地檢測各種組織的特異性蛋白,探討某些運動性疾病的發病機制,有效地對運動員進行醫務監督,維護運動員的健康。通過納米級敏感器可以監視運動訓練導致的細胞內結構的形態與數目的變化,以及這些變化所反映各器官功能結構的功能狀態。納米科技在中國傳統醫學中的應用,使傳統中醫藥對運動損傷與運動性疾病的預防和治療具有更好的效果。
4.利用納米技術防止運動性疲勞和加快其恢復過程。關于運動性疲勞發生的機制,目前雖然有許多假說,但確切的疲勞機制還有待于進一步研究。由于納米科技在醫學上的突破,將對運動疲勞機制尤其是在中樞神經系統方面及其靶器官和靶細胞的研究將更加深入,人們可以利用納米生物芯片直接研究機體在運動過程中骨骼肌、心肌、肝臟和神經等組織的代謝過程,探討中樞和外周運動性疲勞及其恢復的生物學機制,并且可以通過某些手段(如納米藥物)抑制導致運動性疲勞的基因表達或誘導加速恢復的基因表達。
5.利用納米技術防止運動損傷與運動性疾病的臨床診斷與治療。納米醫學材料的研制,對于人造器官、人造肌肉、骨骼、關節皮膚等成為永久性的非排斥性。用納米機械潛入人體的血管和器官,對人體進行檢查和治療,并且可以進入毛細血管以及器官的細胞內,對損傷的細胞進行治療和處理,甚至可以從細胞基因組中除掉“有害”的DNA,或把正常的DNA安裝到細胞基因組中。
6.利用納米技術對運動員進行機能評定。在人們全面了解運動引起機體產生適應性變化的基因調節機制后,人們可以通過基因工程技術和納米技術對運動員的疲勞狀態、運動訓練的適應性及其免疫功能等進行基因診斷。這種診斷一般是在基因的轉錄水平上進行評定,可以較早地發現運動員在運動工程中的機能變化,具有較好的應用價值。
7.利用納米技術了解控制運動營養水平,使運動員的營養代謝趨于更加合理和平衡。通過納米級敏感器使運動員的營養代謝處于一個精細、準確、嚴密的監控中。運動員所需的營養素完全按照運動項目特點和個人的生理特點進行補充和調配,使運動員的營養變得合理化、科學化。
8.利用納米技術對體育運動進行精確客觀的定量分析。利用納米技術對運動時人體的骨骼、肌肉、血液組織以及心血管系統、呼吸系統、消化系統等各器官系統對運動訓練的適應性進行客觀的精確的定量分析,不僅使運動訓練更具有科學性,也大大地提高運動員訓練的成材率。
二、納米技術在競技體育中的作用
1.納米相材料技術。這是一種通過控制結構納米顆粒的大小而制造出強度、顏色和可塑性都能滿足人們需要的相材料,這種納米相材料除微觀結構與普通材料完全不同外,在宏觀上也表現出許多奇妙特征,如納米相銅強度比普通銅高5倍,納米陶瓷摔不碎等。這種納米相材料技術已應用在體育器械、場地和服裝的改進方面。就拿撐桿跳運動員使用的撐桿來講,撐桿跳高最早使用的撐竿是竹竿,1942年美國運動員達姆首次在國際比賽中使用了輕合金撐竿而創下了4.77米世界記錄。可以想象應用納米相技術,將會生產出具有“個性化”(根據撐竿跳項目的特點和競賽規則的要求及運動員自身的生理和技能特征的)撐竿,使該項目的世界記錄再有突破。
2.納米復合改進技術。少量納米材料可以綜合改善傳統材料的性能。例如美國把AL2O3納米顆粒加入到橡膠中提高了橡膠的耐磨性和介電特性。
3.納米器件技術。利用納米器件技術生產的分子自組織結構可用于電子記憶、數據接收、存儲器和傳遞等,這種器件運用于體育訓練將大大增加訓練的效率和成績。
三、納米技術應用于競技體育所引起的思考
綜上所述,隨著科學技術的發展,納米技術在體育運動中的應用顯得日益重要,同時,也會引起一些體育道德和倫理道德問題。同時我們要思考的是:器材的高科技化是否會削弱運動員在競技體育中的主體地位,從而變相剝奪運動員的競賽權利?若運動成績的提高在較大程度上依賴于器械和服裝的高科技化,這是否會帶來一些新的不公平?器材作弊是否會成為興奮劑的另一種表現形式?這些是我們必須考慮的。可以通過修改某些項目的器械的設計規則,加強一些項目的器械、服裝的申報和檢測程序,國際奧委會和各國際單項體育聯合會要針對納米技術等高科技的新成就加強新的檢測手段,來杜絕運用器械作弊;通過對運動員、教練員、裁判員和科技工作者等進行個體道德教育,以保證競技體育更好地弘揚奧林匹克精神。
參考文獻:
[1]蕓世紀之交的我國運動形態學研究.中國運動醫學,2000,19(4):340~341
關鍵詞:納米技術;機械工程;微型
機械工程在人們的生產與生活中承擔著非常重要的作用,人們在這一方面進行了一次又一次的探索與研究,目的就是進行不斷地革命,然后不斷地突破現階段面臨的問題。長期以來人們在加工手法,設備等等方面進行了改革,從中取得了不曉得成就,但是人們探索一直沒有停止,納米技術就是現階段人們的又一大突破。納米技術改變了傳統的機械加工,出現了微型機械技術,在很多的研究機構在不斷地把這一方面選入課題,進一步的進行研究探索。下面這篇文章就是在很多方面的運用,以及一些方面的問題展開了討論,能夠很好地促進大家走進納米機械領域,對于以后行業發展而言非常的重要。
1.微型納米軸承
軸承是機械工程中必不可少的配件,在通常的軸承體積比較大,功能不是很好,一般會借助劑,壽命也不是很長。納米技術走進了軸承領域,納米由于密度比較高,自身的摩擦力非常的小,體積非常的小,安裝起來不占空間。在使用壽命方面非常的長,能夠借助于任何的劑,對于軸承領域來說是一次非常了不起的革命。納米軸承在很多的地方已經開始使用,收到了良好的效果,普及需要一定的時間,需要人們的認識與認可,但是大的趨勢是不會變得,在不久的將來一定會普及開來。
2.納米技術馬達
納米技術馬達,無論在體積和性能上都比傳統馬達更為優越。納米技術馬達只有傳統電磁馬達體積的二十分之一,能夠承載大概四千克的重量,而且納米技術馬達的使用壽命也延長到了100萬次,但是納米技術馬達的總長度卻只有一根火柴桿的長度,同時納米技術馬達改變了傳統電磁馬達在材料上的限制,將銅、鐵、磁等材料用納米材料進行代替,納米技術馬達在使用噪音上幾乎為零,體積小,重量較輕,在制造費用上也遠遠低于傳統電磁馬達,目前市場上對于納米技術馬達應用還不是很廣泛,主要是針對一些電動玩具和汽車的車窗進行應用。
3.納米材料刀具
納米材料刀具是最近幾年被研發的,更多地研究根據物理學的原理,通過力學進行設計,能夠更好地運用力學,正是因為設計的合理,以及材料方面的因素其使用壽命遠遠高于其他的刀具。刀具在人們的傳統觀念里使用壽命非常的低,對于整個發展史來說有著跨時代的意義,未來的刀具在不斷地更加的精密多樣化。
4.納米耐磨符合圖層的運用
納米材料是以多分子的形式存在,在納米材料顆粒中還具備了范德華力、庫侖力等,并且部分顆粒中存在與化學鍵結合的情況,所以讓陶瓷顆粒團聚的機率增大,在顆粒越小的情況下,團聚就會更緊實,通常在這種狀況下,納米材料所具備的優點將會被限制,只有部分發揮作用。一般會處理方法有兩種,分別是機械能施壓和化學作用,這兩種方法還是不能夠直接的做到顆粒的分離,因為顆粒比較小直接的采用化學的方法很難進行徹底的分離,針對于這一情況人們通過研究表明進行一定的機械力可以進一步的幫助分離,像是碰撞,離心等等方式,這樣更好地進行分離,打破原有的組織結構。
5.納米磁性液體在旋轉軸中的應用
5.1納米磁性液體在旋轉軸中應用的材料以及多元化
納米技術在旋轉軸方面的應用主要是通過改變原材料的基礎性能,讓原材料通過特殊形式進行分解,增強其性能。隨著納米技術的出現,更多新型材料開始出現,磁性液體在旋轉軸密封方面不僅增強了其密封性,與此同時改變了控制特性,正是處于這樣的狀態人們通過技術對于相關的元素進行組合,組合的過程可以根據需求進行有針對性的組合,這樣能夠滿足后續的需求,以便達到預期的目的。多元化材料在今天的使用過程中的地位非常的重要,開發的力度在不斷地加強,大量的資金注入這方面的研究與開發,目的就是更好地替代相關的材料,以及發揮更好地功能以及質量效果。
5.2納米磁性液體在旋轉軸中應用的摩擦性能
傳統機械制造中,尤其是大型機械在連接處都是由軸承連接的,在經過高速長期的高負荷運轉,在接觸的部位必然出現磨損等狀態,這樣導致了壽命大大的降低,一旦更換部件就會增加成本的投入,納米技術的引入,生產出來的工件都是顆粒比較細密,接觸的部位非常的細膩,不用就可以使用,其使用壽命得到了很大的提升,大大的節約了投入的成本,以及后續的維護與保養。
6.專業性人才匱乏
納米技術是一個新興產業,專業性人才稀缺,之前沒有相關的人員從事,大學專業畢業生非常的少,高精尖人就更不用說了。很多的企業對于少之又少的人才進行高薪挖墻腳,但是人才的數量非常的有限,面對于企業不道德競爭總會跳槽,那么就導致企業人員不穩定,很難開發新的產品,以及保密措施。這樣的問題是所有企業面臨的難題。一些企業已經開始行動起來了,在相關的高校以及有資質的的機構聘請專業的講師,對于企業的相關人員進行培訓,培訓的過程中更多地針對于企業的發展狀況。對于培訓的員工進行定期的考核,針對于成績優異的篩選出來,進行進一步的培訓,作為企業的骨干力量,為了留住人才,企業一定要做好相關的工作,培訓之前簽好相關的培訓協議,一旦離職提供相應的賠償,對于長期接受培訓合格的人員進行相應的獎勵。經常組織一些比武活動,這樣能夠更加激化大家對于相關知識的自學,與此同時,針對于相關技術成熟的企業組織交流研討會,這樣能夠更好地了解一些先進的知識,對于企業的長期發展非常的重要。人才是未來發展的一個總要的環節,怎樣做好這個環節是我們需要考慮的,儲備人才就是為了明天能夠在行業內能夠占有一席之地,現階段的投入在不久的將來會收到回報。
小結
高科技在慢慢的接下神秘的面紗,慢慢的走入我們的生活服務與我們每個人,科技的發展其實就是為了不斷改變生活,然后融入到我們的生活當中。納米技術就是非常具有代表性的一個領域,之前人們感覺離自己很遠,慢慢的人們對其感覺不再神秘,慢慢的運用到生活當中,現階段還處于一個發展的階段,在很多方面遇到了問題,問題的提升還有很長的路要走,只要我們一步一個腳印走下去,問題也將一個個的迎刃而解。上文介紹的很多的方面我們已經看到了,在未來的發展必然會取得很好的發展前景,堅定不移的向前發展,在不久的將來一定會去的更好地發展。
參考文獻:
據韓國媒體報道,所含抗癌成分是現在玉米10倍的紫色玉米在韓國開發成功。
花青素是黑莓等草莓類中含量很高的色素,它通過抗氧化作用可以減緩癌細胞的成長。江原大學李海翊教授表示:“這次開發的玉米在包裹著玉米粒的葉子部分,每100 g就含有17 g左右的花青素,從整體上呈現紫色。色素含量是原來開發的玉米的10倍以上。”
前一段時間,英國一個研究所開發出了花青素含量很高的紫色西紅柿。李海翊教授表示:“當時開發的西紅柿是以人為的方式將其他植物的基因植入的基因改造作物,但這次開發的玉米是以傳統培育方法取得的成果,因此在這一點上兩者還是有區別的。”
日本農業逐漸告別農藥化肥
面對農產品農藥污染帶來的負面代價,1992午后,管理農政的日本農林水產省,就決意從降低農藥、化肥的使用量開始,告別此前的環境破壞型農業。
日本的農業和環保專家們以及農政部門給環保生態型農業界定了幾項標準:不用或少用化學肥料、不用或少用農藥、施用有機物、稻田冬季灌水養生、不翻地或少翻地栽培、使用土壤改良材料、裝附防蟲防草罩網、創設綠色保護帶、輪作、妥善處理田間廢棄物等。對于被認定為符合以上主要標準的農戶,地方自治體將會提供可觀的農業改良基金貸款和大幅度免除農業機械的稅金。
為從技術上援助農戶走向環保生態型農業時代,從2001年起,日本中央農業研究中心先后推出了1204件新型技術情報,涉及病蟲害防治、土壤肥料、除草等農業環境保護的全部領域,以供農戶選用。
此外,日本農戶也想了很多辦法。妙高市小出農場的主人小出英敏,用適溫的熱水取代化學消毒液給稻種消毒,用紙質多纖維絲膜和除草機代替了化學除草劑等。而種植蔬菜的山口善治則介紹稱,用辣椒粉拌烈酒再稀釋噴灑蔬菜的除蟲效果毫不遜色于農藥。
納米技術將廣泛運用于農業
據英國《星期日泰晤士報》近日報道,英國環境大臣希拉里?本聲稱,納米技術可以延長包裝食品的保存期限,提升谷物的產量,因此有助于滿足世界對糧食的需求,而有人則擔心食品工業的納米技術對人的健康和環境產生影響。
納米技術是一項在微觀領域進行的工程技術,有可能用于設計通過殺死細菌或阻止氧氣穿透來阻止食物和飲料的塑料包裝被污染;也可能被用來保存食物營養;農民也能利用該技術確保肥料在正確的時間緩慢釋放;還可以用來探測害蟲或污染物。
納米技術正在逐漸被視為食品領域的轉基因技術的“接班人”。雖然納米技術仍處在初級階段,但已經開始走向實用化,包括可以阻止二氧化碳從瓶中泄漏,用納米粒子制造的瓶子;用微小的銀粒子制成的儲物罐,它具有抗菌特性,可以殺死其間出現的任何細菌等。
在美國,也有人正在測試研發用于追蹤農業動物的“納米傳感器”,以便在流行疾病危害整個動物群之前探測到疾病。
然而,這項技術仍然很有爭議,環保主義者認為其對人體健康的影響目前還處于未知狀態,納米技術食物需要在英國獲得授權。
而英國皇家環境污染委員會最近得出結論說,沒有證據表明納米技術危害人類健康,但英國政府仍在持續資助相關研究,以解答納米技術對環境或健康有何影響的問題。
固原馬鈴薯登陸德國市場
納米材料在結構、光電和化學性質等方面的誘人特征,引起物理學家、材料學家和化學家的濃厚興趣。80年代初期納米材料這一概念形成以后,世界各國對這種材料給予極大關注。它所具有的獨特的物理和化學性質,使人們意識到它的發展可能給物理、化學、材料、生物、醫藥等學科的研究帶來新的機遇。納米材料的應用前景十分廣闊。近年來,它在化工生產領域也得到了一定的應用,并顯示出它的獨特魅力。
1.在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用,它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低,而且其制備是憑經驗進行,不僅造成生產原料的巨大浪費,使經濟效益難以提高,而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多,為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑,可大大提高反應效率,控制反應速度,甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10~15倍。
納米微粒作為催化劑應用較多的是半導體光催化劑,特別是在有機物制備方面。分散在溶液中的每一個半導體顆粒,可近似地看成是一個短路的微型電池,用能量大于半導體能隙的光照射半導體分散系時,半導體納米粒子吸收光產生電子——空穴對。在電場作用下,電子與空穴分離,分別遷移到粒子表面的不同位置,與溶液中相似的組分進行氧化和還原反應。
光催化反應涉及到許多反應類型,如醇與烴的氧化,無機離子氧化還原,有機物催化脫氫和加氫、氨基酸合成,固氮反應,水凈化處理,水煤氣變換等,其中有些是多相催化難以實現的。半導體多相光催化劑能有效地降解水中的有機污染物。例如納米TiO2,既有較高的光催化活性,又能耐酸堿,對光穩定,無毒,便宜易得,是制備負載型光催化劑的最佳選擇。已有文章報道,選用硅膠為基質,制得了催化活性較高的TiO/SiO2負載型光催化劑。Ni或Cu一Zn化合物的納米顆粒,對某些有機化合物的氫化反應是極好的催化劑,可代替昂貴的鉑或鈕催化劑。納米鉑黑催化劑可使乙烯的氧化反應溫度從600℃降至室溫。用納米微粒作催化劑提高反應效率、優化反應路徑、提高反應速度方面的研究,是未來催化科學不可忽視的重要研究課題,很可能給催化在工業上的應用帶來革命性的變革。
2.在涂料方面的應用
納米材料由于其表面和結構的特殊性,具有一般材料難以獲得的優異性能,顯示出強大的生命力。表面涂層技術也是當今世界關注的熱點。納米材料為表面涂層提供了良好的機遇,使得材料的功能化具有極大的可能。借助于傳統的涂層技術,添加納米材料,可獲得納米復合體系涂層,實現功能的飛躍,使得傳統涂層功能改性。涂層按其用途可分為結構涂層和功能涂層。結構涂層是指涂層提高基體的某些性質和改性;功能涂層是賦予基體所不具備的性能,從而獲得傳統涂層沒有的功能。結構涂層有超硬、耐磨涂層,抗氧化、耐熱、阻燃涂層,耐腐蝕、裝飾涂層等;功能涂層有消光、光反射、光選擇吸收的光學涂層,導電、絕緣、半導體特性的電學涂層,氧敏、濕敏、氣敏的敏感特性涂層等。在涂料中加入納米材料,可進一步提高其防護能力,實現防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等,在衛生用品上應用可起到殺菌保潔作用。在標牌上使用納米材料涂層,可利用其光學特性,達到儲存太陽能、節約能源的目的。在建材產品如玻璃、涂料中加入適宜的納米材料,可以達到減少光的透射和熱傳遞效果,產生隔熱、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好靜電屏蔽的納米涂料,所應用的納米微粒有氧化鐵、二氧化鈦和氧化鋅等。這些具有半導體特性的納米氧化物粒子,在室溫下具有比常規的氧化物高的導電特性,因而能起到靜電屏蔽作用,而且氧化物納米微粒的顏色不同,這樣還可以通過復合控制靜電屏蔽涂料的顏色,克服炭黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調性。納米材料的顏色不僅隨粒徑而變,還具有隨角變色效應。在汽車的裝飾噴涂業中,將納米TiO2添加在汽車、轎車的金屬閃光面漆中,能使涂層產生豐富而神秘的色彩效果,從而使傳統汽車面漆舊貌換新顏。納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料。在涂料中加入納米SiO2,可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍地增加。納米涂層具有良好的應用前景,將為涂層技術帶來一場新的技術革命,也將推動復合材料的研究開發與應用。
3.在其它精細化工方面的應用
精細化工是一個巨大的工業領域,產品數量繁多,用途廣泛,并且影響到人類生活的方方面面。納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音,并顯示它的獨特畦力。在橡膠、塑料、涂料等精細化工領域,納米材料都能發揮重要作用。如在橡膠中加入納米SiO2,可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3,和SiO2,加入到普通橡膠中,可以提高橡膠的耐磨性和介電特性,而且彈性也明顯優于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料,可以提高塑料的強度和韌性,而且致密性和防水性也相應提高。國外已將納米SiO2,作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中,使其密封性和粘合性都大為提高。此外,納米材料在纖維改性、有機玻璃制造方面也都有很好的應用。在有機玻璃中加入經過表面修飾處理的SiO2,可使有機玻璃抗紫外線輻射而達到抗老化的目的;而加入A12O3,不僅不影響玻璃的透明度,而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優良的紫外線屏蔽性能,而且質地細膩,無毒無臭,添加在化妝品中,可使化妝品的性能得到提高。超細TiO2的應用還可擴展到涂料、塑料、人造纖維等行業。最近又開發了用于食品包裝的TiO2及高檔汽車面漆用的珠光鈦白。納米TiO2,能夠強烈吸收太陽光中的紫外線,產生很強的光化學活性,可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物,具有除凈度高,無二次污染,適用性廣泛等優點,在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域,除了利用納米材料作為催化劑來處理工業生產過程中排放的廢料外,還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染,并能對這些制劑進行過濾,從而消除污染。版權所有
4.在醫藥方面的應用
21世紀的健康科學,將以出入意料的速度向前發展,人們對藥物的需求越來越高。控制藥物釋放、減少副作用、提高藥效、發展藥物定向治療,已提到研究日程上來。納米粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便。用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體,可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織;使用納米技術的新型診斷儀器,只需檢測少量血液就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病,美國麻省理工學院已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物,稱之為“定向導彈”。該技術是在磁性納米微粒包覆蛋白質表面攜帶藥物,注射到人體血管中,通過磁場導航輸送到病變部位,然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小,可以在血管中自由流動,因此可以用來檢查和治療身體各部位的病變。對納米微粒的臨床醫療以及放射性治療等方面的應用也進行了大量的研究工作。據《人民日報》報道,我國將納米技術應用于醫學領域獲得成功。南京希科集團利用納米銀技術研制生產出醫用敷料——長效廣譜抗菌棉。這種抗菌棉的生產原理是通過納米技術將銀制成尺寸在納米級的超細小微粒,然后使之附著在棉織物上。銀具有預防潰爛和加速傷口愈合的作用,通過納米技術處理后的銀表面急劇增大,表面結構發生變化,殺菌能力提高200倍左右,對臨床常見的外科感染細菌都有較好的抑制作用。
微粒和納粒作為給藥系統,其制備材料的基本性質是無毒、穩定、有良好的生物性并且與藥物不發生化學反應。納米系統主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的藥物的給藥。
納米生物學用來研究在納米尺度上的生物過程,從而根據生物學原理發展分子應用工程。在金屬鐵的超細顆粒表面覆蓋一層厚為5~20nm的聚合物后,可以固定大量蛋白質特別是酶,從而控制生化反應。這在生化技術、酶工程中大有用處。使納米技術和生物學相結合,研究分子生物器件,利用納米傳感器,可以獲取細胞內的生物信息,從而了解機體狀態,深化人們對生理及病理的解釋。