納米技術的戰略地位和我國納米技術產業發展(二)

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食：在食物中添加納米微粒，可以除味殺菌。聰明的廠家利用這一技術生產出可以抗菌的冰箱，放在里面的食品延長了食用期，居民不用過于擔心食品腐爛。在食品制造中采用納米技術，可以幫助我們提高腸胃吸收能力。
住：把納米技術運用到涂料中，使外墻涂料的耐洗刷性由原來的1000多次提高到了1萬多次，老化時間也延長了兩倍多。玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，任何粘在表面上的臟物，包括油污、細菌，在光的照射下，由于納米的催化作用，可以變成氣體或者容易被擦掉的物質。表面“涂”上透明的納米顆粒的鏡子，在充滿水蒸氣的浴室會依然光亮。
行：過去輪胎通常是“一統天下”的黑色，原因是生產橡膠制品過程中需要加入碳黑來提高強度、耐磨性和抗老化性。但運用納米材料生產的輪胎不僅色彩鮮艷，性能上也大大提高，輪胎側面膠的抗折性能將由10萬次提高到50萬次。不久的將來，我們周圍的汽車、摩托車、自行車輪胎都是彩色的，我們的街道將匯成五彩繽紛的流動風景。
用：目前已有許多防曬油、化妝品因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。納米氧化鋁粉體對250nm以下的紫外光有很強的吸收能力，這一特性可用于提高日光燈管使用壽命上。在塑料、油漆制品中加入納米微粒，亦可防止老化。納米微粒用于紅外反射材料上主要制成薄膜和多層膜來使用。納米微粒的膜材料在燈泡工業上有很好的應用前景。20世紀80年代以來，人們用納米二氧化硅和納米二氧化鈦微粒制成了多層干涉膜，總厚度為微米級，襯在有燈絲的燈泡罩的內壁，結果不但透光率好，而且有很強的紅外線反射能力。有人估計這種燈泡亮度與傳統的鹵素燈相同時，可節省約15％的電。
（2）生物醫學
納米技術不光改變著或即將改變著我們的生活，而且在生物醫學方面，納米技術更是潛力巨大。人類控制基因的實現必須以納米技術作為支撐和依賴，納米技術可以重新排列遺傳密碼。人類可以利用基因芯片迅速查出自己基因密碼中的錯誤，并迅速利用納米技術進行修正，使人類可以消滅各種遺傳缺陷。
分子馬達　分子馬達是由生物大分子構成，利用化學能進行機械做功的納米系統。旋轉式分子馬達工作時，類似于定子和轉子之間的旋轉運動，比較典型的旋轉式發動機有F1-ATP酶。美國康納爾大學的科學家利用ATP酶作為分子馬達，研制出了一種可以進入人體細胞的納米機電設備－“納米直升機”。該設備共包括三個組件，兩個金屬推進器和一個附屬于與金屬推進器相連的金屬桿的生物分子組件，其中的生物分子組件將人體的生物“燃料”ATP轉化為機械能量。據美國《科學》雜志報道，研究人員把金屬鎳制成的螺旋槳嫁接到ATP酶分子中軸上，制造了400個分子馬達。當它們被浸于ATP溶液后，其中395個保持不動，但另5個則轉動了起來，轉速達到每秒鐘8轉。據介紹，這種馬達只有在顯微鏡下才能被觀察到，其鎳螺旋槳相對來說較長，達到750納米。根據拍攝到的畫面，研究人員可以看到一個塵埃粒子先被旋轉的螺旋槳吸入、再被甩出的情景。研究人員說，分子馬達潛在的應用價值非常巨大。如果在分子上嫁接其它東西，可以制造出其它納米機器，譬如可探測有害化學物質的納米傳感器。當被有害物質激活后，這種傳感器內的馬達就打開閥門釋放出可見的物質告警。這種技術仍處于研制初期，它的控制和如何應用仍是未知數。將來有可能完成在人體細胞內發放藥物等醫療任務。（右圖為“納米直升機”示意圖）。
納米探針　一種探測單個活細胞的納米傳感器，探頭尺寸僅為納米量級，當它插入活細胞時，可探知會導致腫瘤的早期DNA損傷。此傳感器還可以探測基因表達和靶細胞的蛋白生成，用于篩選微量藥物，以確定哪種藥物能夠最有效地阻止細胞內，致病蛋白的活動。隨著納米技術的進步，最終實現評定單個細胞的健康狀況。
捕獲病毒的納米陷阱　美國密西根大學用樹形聚合物發展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實驗表明納米陷阱能夠在流感病毒感染細胞之前就捕獲它們，同樣的方法期望用于捕獲類似愛滋病病毒等更復雜的病毒。此納米陷阱使用的是超小分子，此分子能夠在病毒進入細胞致病前即與病毒結合，使病毒喪失致病的能力。
美容美發護理劑納米氧化鋅粉末無毒、無味、對皮膚無刺激性、不易分解、不變質、熱穩定性好，本身為白色，可以簡單地加以著色。更重要的是，它具有很強的吸收紫外線的功能，對UVA（長波320-400nm）和UVB（中波280-320nm）均有屏蔽作用。此外還具有滲透、修復功能。因此適用于作美容美發護理劑中的活性因子，不僅能大幅度提高護理效果，還可避免紫外線輻射對皮膚的傷害。
疾病檢測指示劑納米粒子微細結構使其對環境中的化學或物理指標的變化極為敏感，因此可對人體內的病原體作出早預測，例如：當腫瘤只有幾個細胞大小時就可以將其檢測出來，加以根除。
抗菌劑納米氧化鋅粉末在陽光下，尤其在紫外線的照射下，在水和空氣中能自行分解出自由移動的帶負電的電子,同時留下帶正電的空穴。這種空穴可以激活空氣中的氧變為活性氧，有極強的化學活性，能與多種有機物發生氧化反應（包括細菌內的有機物），從而把大多數病菌和病毒殺死。有關的定量試驗表明：在5分鐘內納米氧化鋅的濃度為1%時，金黃色葡萄球菌的殺菌率為98.86%，大腸桿菌的殺菌率為99.93%。
納米礦物中藥研究表明，礦物中藥制成納米粉末后，藥效大幅度提高，并具有高吸收率、劑量小的特點；還可利用納米粉末的強滲透性將礦物中藥制成貼劑或含服劑，避開胃腸吸收時體液環境與藥物反應引起不良反應或造成吸收不穩定；也可將難溶礦物中藥制成針劑，提高吸收率。
納米導向劑將以納米磁性顆粒為載體的藥物注入人體后，藥物在外磁場的作用下會聚集于體內的局部，從而可在對人體的整體副作用很小的情況下對病理位置進行高濃度的藥物治療。這對于癌癥、結核等有固定病灶的疾病十分適合。
（3）航天航空
納米技術在航天航空領域的應用很廣，與其它領域相比，相對重要的應用可能有：低能耗、抗輻射的高性能計算機；用于小型太空船的納米儀器；通過使用納米結構傳感器和納米電子器件，進一步發展航空電子器件，從而進一步發展航空電子學；阻熱和耐用的納米結構涂層。
納米器件在航空航天領域的應用，不僅可增加有效載荷，更重要的是使耗能指標成指數倍的降低。納米制造技術將使我們能設計和制造可用于飛機、火箭、空間站、行星/太陽探測平臺的輕質、高強度、熱穩定的材料；低引力、高真空空間環境也可以幫助我們開發在地球上不能制造的納米結構和納米系統。此外，納米粉體還可作為高效助燃劑。由于納米粉末具有極強的儲能特性，將其作為添加劑加入燃料中可大大提高燃燒率。將一些納米粉末添加到火箭的固體燃料推進劑中，可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃穩定性。有研究表明，向火箭固體燃料中加入0.5%納米鋁粉或鎳粉，可使燃燒效率提高10%-25%，燃燒速度加快數十倍。
（4）環保領域　
治理廢氣
大氣污染一直是各國政府需要解決的難題，空氣中超標的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影響人類健康的有害氣體。納米材料和納米技術的應用，可從污染源上最終解決這一難題。
工業生產中使用的汽油、柴油以及作為汽車燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃燒時會產生二氧化硫氣體，這是二氧化硫的最大污染源。所以石油提煉工業中有一道脫硫工藝以降低硫含量。納米鈦酸鈷就是一種非常好的石油脫硫催化劑。經該催化劑催化的石油，硫含量小于0.01％，達到國際標準。
工業生產中使用的煤燃燒也會產生二氧化硫氣體，如果在燃燒的同時加入一種納米級助燒催化劑，不僅可以使煤充分燃燒，提高能源利用率，而且會使硫轉化成固體的硫化物，而不產生二氧化硫氣體，從而杜絕有害氣體的產生。
復合稀土化物的納米級粉體有極強的氧化還原性能，這是其它任何汽車尾氣凈化催化劑所不能比擬的。它的應用可以徹底解決汽車尾氣中一氧化碳和氮氧化物的污染問題。新一代的納米催化劑，將在汽車發動機汽缸里發揮催化作用，使汽油在燃燒時就不產生一氧化碳和氮氧化物，無需進行尾氣凈化處理。
治理污水
污水中通常含有害物質、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。由于傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到很好解決。納米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。
污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質。它從污水中流失，也是資源的浪費。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等完全提煉出來，變害為寶。
納米凈水劑的吸附和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10-20倍，因此可先用它將污水中懸浮物完全吸附并沉淀下來；然后采用納米磁性物質、纖維和活性炭的凈化裝置，除去水中的鐵銹、泥沙以及異味等污染物。經前二道凈化工序后，水體清澈、沒有異味、口感也較好。再經過帶有納米膜和陶瓷小球組裝的處理裝置后，水中的細菌、病毒100％可以去除，得到高質量的純凈水，完全可以飲用。這是因為細菌、病毒的直徑比納米大，在通過納米孔徑的膜和陶瓷小球時，就會被過濾掉，水分子及水分子直徑以下的礦物質元素則保留下來。該技術在醫學領域血透中已開始應用，有“體外腎臟”之稱。肝、腎功能衰竭者飲用這種水后，會大大減輕肝、腎臟的負擔。
（5）軍事應用
讀過《西游記》的人都會記得孫悟空鉆進鐵扇公主肚子里的故事。孫悟空保唐僧去西天取經，路過火焰山，想借鐵扇公主的扇子扇滅火焰山的烈火。不料鐵扇公主不肯借扇。孫悟空便變成一只小蟲子鉆進鐵扇公主的肚子里，大鬧五臟六腑，迫使鐵扇公主就范。如今隨著納米武器的出現，這種神話正成為現實。
“麻雀”衛星　美國于1995年提出了納米衛星的概念，這種衛星比麻雀略大，重量不足10公斤，各種部件全部用納米材料制造。一枚小型火箭就可以發射數百顆納米衛星。若在太陽同步軌道上等間隔地布置648顆功能不同的納米衛星，就可以保證在任何時刻對地球上任何一點進行連續監視，即使少數衛星失靈，整個衛星網絡的工作也不會受影響。
“蚊子”導彈　納米器件比半導體器件工作速度快得多，可以制造出全新原理的智能化微型導航系統，使制導武器的隱蔽性、機動性和生存能力發生質的變化，利用納米技術制造的形如蚊子的納米型導彈，可以起到神奇的戰斗效能，納米導彈直接受電波遙控，可以神不知鬼不覺的潛入目標內部，其威力足以炸毀敵方火炮、坦克、飛機、指揮部和彈藥庫。
“針尖”炸彈　美國密歇根大學生物納米技術中心的一群科學家到猶他州的美國陸軍達格維試驗場去了一趟。他們此行的目的是展示“納米炸彈”的威力。事實上，這種炸彈不會“轟”地一聲爆炸。它們是一些分子大小的小液滴，其大小只有針尖的5千分之一，作用是炸毀危害人類的各種微小“敵人”，其中包括含有致命生化武器炭疽的孢子。在測試中，這些納米炸彈獲得了100％的成功率。據說，密歇根大學的這個研究小組正在制造更聰明的新型納米炸彈，這些針對性極強的炸彈能夠在大腸桿菌、沙門氏菌或者李氏桿菌進入腸道之前攻擊它們。
“蒼蠅”飛機　這是一種如同蒼蠅般大小的袖珍飛行器，可攜帶各種探測設備，具有信息處理、導航和通訊能力。其主要功能是秘密部署到敵方信息系統和武器系統的內部或附近，監視地方情況。這些納米飛機可以旋停、低飛、高飛，敵方雷達根本發現不了它們。據說它還適應全天候作戰，可以從數百公里外，將其獲得的信息傳回己方導彈發射基地，直接引導導彈攻擊目標。
“螞蟻”士兵　這是一種通過聲波控制的納米型機器人，這些機器人比螞蟻還要小，但具有驚人的破壞力，它們可以通過各種途徑鉆進敵方武器裝備中，長期潛伏下來。一旦啟用，這些納米士兵就會各顯神通：有的專門破壞地方電子設備，使其短路毀壞，有的充當爆破手，用特種炸藥引爆目標，有的施放各種化學制劑使敵方金屬變脆、油料凝結、或使敵方人員神經麻痹，失去戰斗力。
此外，還有被人稱為“間諜草”或“沙粒坐探”的形形色色的微型戰場傳感器等納米武器裝備。所有這些納米武器組配起來，就建成了一支獨具一格的微型軍。據美國國防部專家透露，美國第一批微型軍將在五年內服役，十年內可大規模部署。

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