發(fā)布時間：2023-04-01 10:12:50
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的納米化學論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃
由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟、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)略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術(shù)計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術(shù)計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。
（1）發(fā)達國家和地區(qū)雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機構(gòu)的力量，加強其在開展納米尺度的科學、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世紀納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎(chǔ)研究、應用研究到研究中心、基礎(chǔ)設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)濟復興”的關(guān)鍵。第二期科學技術(shù)基本計劃將生命科學、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎(chǔ)性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點推進能有效促進經(jīng)濟發(fā)展和加強國際競爭力的研發(fā)。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術(shù)給予了空前的重視。該計劃將納米技術(shù)作為一個最優(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、以知識為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢頭；加強研發(fā)基礎(chǔ)設施；從質(zhì)和量方面擴大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務；考慮社會因素，趨利避險。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)計劃。
（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟體瞄準先機
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《促進納米技術(shù)10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術(shù)開發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開發(fā)實施規(guī)則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個主要技術(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年計劃結(jié)束時，韓國納米技術(shù)研發(fā)要達到與美國和日本等領(lǐng)先國家的水平，進入世界前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劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎(chǔ)，以追求“學術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標，意在引領(lǐng)臺灣知識經(jīng)濟的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢。
（3）發(fā)展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發(fā)展中國家為了迎頭趕上發(fā)達國家納米科技發(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協(xié)調(diào)委員會、國家納米科學中心和納米技術(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，以便在國家層面上進行指導與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢，爭取在幾個方面取得重要突破。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研究的科研機構(gòu)和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術(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、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)研究資金估計為20億歐元。這說明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達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世紀納米技術(shù)研究開發(fā)法》，在2005～2008財年聯(lián)邦政府將對納米技術(shù)計劃投入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。
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80年代就開始支持納米科學研究，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)第六個框架計劃，歐盟對納米技術(shù)的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，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1億美元。韓國每年的納米技術(shù)投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達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行的納米論文統(tǒng)計結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（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，也是納米研究實力最強的國家。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個多百分點，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)排位都可以進入前10名。這5個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)明專利方面美國獨占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數(shù)據(jù)來源美國專利商標局，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力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術(shù)的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學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用，目前美國納米研究熱點已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學領(lǐng)域。醫(yī)學納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國國家的優(yōu)先科研計劃。在納米醫(yī)學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術(shù)計劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學相結(jié)合，實現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內(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)學納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點，納米技術(shù)在半導體芯片領(lǐng)域的應用仍然引人關(guān)注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，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。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，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、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術(shù)的研究開發(fā)實力強大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應用研究，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，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時積極開發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設備引起關(guān)注。它能以每小時數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發(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)。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學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)藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品?？茖W家村田和廣成功開發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業(yè)、大學和研究機構(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，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，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。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫(yī)學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫(yī)學研究方面與發(fā)達國家有明顯差距。
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：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強國為了盡快實現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進產(chǎn)業(yè)化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導致美國在該領(lǐng)域的開發(fā)應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業(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“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業(yè)。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術(shù)改進其產(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。一個由專業(yè)、商業(yè)和學術(shù)組織組成的網(wǎng)絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯(lián)系，加速納米技術(shù)應用。
日本企業(yè)界也加強了對納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學及國立科研機構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進會議”，以大力促進本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程；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、材料學家、醫(yī)療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應用到信息技術(shù)、化妝品、化學產(chǎn)品和運輸領(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。
關(guān)鍵詞：納米粒子，扁藻，浮游植物，膠體
在水化學中，傳統(tǒng)上區(qū)分“溶解態(tài)”和“顆粒態(tài)” 是以能否通過0.45mm孔徑的濾膜為標準的。這一劃分標準由于納米粒子（又稱膠體粒子、超微粒子）的深入研究而受到了挑戰(zhàn)。論文大全。納米粒子的大小范圍在1nm到1mm之間，因此，過去所謂的“溶解態(tài)”實際上包括了真正的溶解態(tài)部分和膠體部分。納米粒子在海洋中是普遍存在的。由于它的比表面積較大，因而具有較大的吸附容量，從而控制著元素或化合物在溶解態(tài)或顆粒態(tài)間的分配。
大量的研究工作表明，海水中的納米粒子在有機物、痕量元素和放射性核素的生物地球化學循環(huán)中的重要作用是不容置疑的。但以往的工作多偏重于對納米粒子化學性質(zhì)的研究，如納米粒子的組成及納米粒子與痕量金屬和有機碳的相互作用等，而有關(guān)納米粒子對生物的影響則研究的極少，基本上屬空白。本文以扁藻為例，通過現(xiàn)場采水樣與實驗室模擬相結(jié)合的方法初步探討了納米粒子對浮游植物生長的影響。
1．實驗部分
1 .1 藻類的培養(yǎng)
藻種選用亞心型扁藻（Platymonas subcordiformis），培養(yǎng)液為經(jīng)沙濾煮沸后冷卻的天然海水。先將亞心型扁藻在500ml三角錐形瓶中培養(yǎng)一段時間，待扁藻濃度變大后，逐步擴大培養(yǎng)水體，最后培養(yǎng)在大型水族箱內(nèi)。藻種每次使用前均用350目篩絹過濾多次（鏡檢觀察沒有看到浮游動物）。
1．2 水樣的采集與處理
1．2．1 水樣的采集
1998年10月和11月兩次分別對深圳大亞灣進行大面積調(diào)查，表層水用塑料桶采集（站位分布見圖1—圖2）。
碳納米材料是近年來的研究熱點，隨著人們對碳納米材料研究的深入，其在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應用也在拓展，本書綜述了在碳納米材料在生物醫(yī)學中的應用前景、研究進展以及面臨的主要挑戰(zhàn)。
第1部分 介紹了碳納米材料在生物醫(yī)學中的應用，含第1-11章：1.碳納米材料在生物醫(yī)藥中的應用前景，基于納米柱、納米金剛石以及納米炸彈的物理化學性質(zhì)，2.作為藥物載體的碳納米材料；3.功能性碳納米材料在光熱療法、細胞毒性以及藥物傳遞中的應用；4.具有特殊結(jié)構(gòu)的碳納米管在生物醫(yī)藥中的應用；5.水溶性的陽離子型富勒烯衍生物的光動力治療；6.基于碳納米管場發(fā)射X射線的微焦點計算機斷層掃描技術(shù)在醫(yī)學成像中的應用；7.義齒基托材料：納米管/聚合丙烯酸甲酯復合樹脂；8.石墨烯在生物醫(yī)學中的應用；9.仿生石墨烯納米傳感器；10.功能性碳納米點在生物醫(yī)學中的應用；11.納米金剛石材料在生物醫(yī)學中的應用。第2部分 介紹了納米科技在生物醫(yī)藥方面的應用：從碳納米材料到仿生體系，含第12-18章：12.三維碳納米結(jié)構(gòu)的仿生工程；13.Janus納米結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)藥中的應用；14.蛋白質(zhì)納米圖案構(gòu)筑；15.水溶膠粘合劑的仿生設計：從化學到應用，16.利用仿生膜測量脂質(zhì)雙分子層的滲透率；17.用于藥物檢測的熒光納米傳感器；18.仿生表面細胞工程。
本書的第一作者Mei Zhang是美國Case Western Reserve University的研究人員，主要從事碳納米材料方面的研究，在Science等國際頂級期刊發(fā)表過多篇論文。本書可作為生物醫(yī)藥工程以及材料科學與工程等相關(guān)專業(yè)研究人員的參考書。
王兆剛，博士研究生
（中國科學院半導體研究所）
“十五”期間，北京化工大學以第一單位（個人）獲國家技術(shù)發(fā)明獎3項，國家科技進步獎7項，獲省部級獎勵36項。申報發(fā)明專利280項，授權(quán)101項。被SCI收錄論文1050篇，被EI收錄論文706篇，被ISTP收錄論文187篇。據(jù)教育部科技發(fā)展中心統(tǒng)計，2004年學校被SCI收錄論文244篇，居全國高校第35位，比2000年前進了50位，2005年SCI收錄論文413篇；特別是在SCI被引次數(shù)由2000年的18篇次、名列63名，上升到了2004年的288篇次、名列全國高校第36名。這對于一個只有800多名專任教師隊伍的學校來說是殊為不易的。
以基礎(chǔ)、應用基礎(chǔ)為先導 構(gòu)建知識、技術(shù)創(chuàng)新的平臺
近年來，插入化學這一概念已逐漸被國際學術(shù)界認可并成為研究熱點，十年間發(fā)表的SCI論文數(shù)目幾乎增加了一倍，2004年達到2029篇。以長江學者段雪教授領(lǐng)銜的科研團隊通過這一前沿領(lǐng)域的研究，在國內(nèi)外著名學術(shù)刊物上發(fā)表被SCI收錄研究論文100余篇，為完善和豐富超分子插層組裝理論做出了貢獻，奠定了在國際、國內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域的學術(shù)地位；近5年以來,共申報國際發(fā)明專利17項（已公開5項，并有2項進入國家階段），申報國家發(fā)明專利99項，授權(quán)國家發(fā)明專利32項、公開國家發(fā)明專利29項，針對結(jié)構(gòu)與技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)筑了較為完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。基于應用基礎(chǔ)研究和工程化及產(chǎn)業(yè)化的科技成果，2004年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，2001年獲國家科技進步二等獎1項，還先后獲得省部級成果獎勵5項，形成了穩(wěn)定的、有特色的、具有國際影響力的優(yōu)勢研究方向。
開發(fā)共性、關(guān)鍵技術(shù) 為行業(yè)科技進步服務
作為一家具有行業(yè)特色的高校，學校針對行業(yè)中一些關(guān)鍵、共性技術(shù)，組織研究、攻關(guān)，并將成果及時在企業(yè)中推廣應用，這些成果在解決經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和國防建設中的重大問題方面做出了突出貢獻，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
如，“丁基橡膠生產(chǎn)技術(shù)“于2002年8月用于工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)結(jié)果表明，該技術(shù)已處于國際先進水平。這一關(guān)鍵技術(shù)的攻克為企業(yè)創(chuàng)造了5億多元的經(jīng)濟效益?！按笮透咝嚢璨?反應器的成套技術(shù)及裝置”這一共性技術(shù)的開發(fā)，結(jié)束了我國關(guān)鍵的大型攪拌槽/反應器設備長期依賴進口的歷史，與國內(nèi)外技術(shù)相比，具有適應性強、單臺設備生產(chǎn)能力高、操作彈性大、性能價格比高等特點，有明顯的競爭優(yōu)勢?！疤厥馕锪戏蛛x技術(shù)”已應用在高粘度、易自聚、含固體顆粒物料等270多套裝置中。2003年對應用該技術(shù)的10家企業(yè)近三年的情況作了調(diào)查，他們開具的證明表明，三年內(nèi)取得經(jīng)濟效益13億元，節(jié)省蒸汽一百多萬噸，減少化學污染物料排放約4萬多噸。這一共性技術(shù)的開發(fā)應用，對推動行業(yè)的科技進步，大幅度提高生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，減少能耗物耗和污染物排放等方面做出了重要貢獻。
上述案例說明，關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)對推動行業(yè)的科技進步，提高行業(yè)的國際競爭力有著十分重要的作用。與企業(yè)不同，學校開發(fā)的這類技術(shù)不求自身獨占，而總是力求讓更多企業(yè)使用，以充分發(fā)揮它在推動經(jīng)濟和社會發(fā)展中的作用。
扶植、培育新的生長點 加強對高新技術(shù)的研究開發(fā)
近幾年，學校生物化工技術(shù)的研究開發(fā)得到了長足的發(fā)展，環(huán)境領(lǐng)域項目明顯增加，計算機應用技術(shù)研究持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)工程有關(guān)的研究工作開始顯現(xiàn)成效。在生物技術(shù)加工過程，特別是微生物發(fā)酵平臺技術(shù)和脂肪酶催化，在國內(nèi)有一定的優(yōu)勢。在生物資源和生物能源領(lǐng)域，開發(fā)了從青霉素菌絲體中提取麥角固醇、殼聚糖和氨基葡萄糖的新工藝，先后獲得2001年中國石油化工科技進步二等獎，2002年國家發(fā)明二等獎。酶法合成生物柴油的小試已于2004年1月通過了技術(shù)鑒定。在分離工程和中藥現(xiàn)代化方面，開發(fā)了中藥連續(xù)多級逆流多級萃取設備及工藝，獲中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)進步一等獎、2005年國家科技進步二等獎。
依靠現(xiàn)代化工技術(shù) 改造和建立新型化工產(chǎn)業(yè)
現(xiàn)代化工技術(shù)主要特點是“綠色化，資源高效、集約化，進而改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低資源消耗并從根本上減少環(huán)境污染?！崩矛F(xiàn)代化工技術(shù)改造傳統(tǒng)化工基地，建立新型化工產(chǎn)業(yè)，提高其競爭力具有舉足輕重的作用。如：具有國際領(lǐng)先或先進水平的研究成果超重力技術(shù)，在長江學者陳建峰教授的帶領(lǐng)下，在較寬領(lǐng)域中進行了大量有關(guān)超重力高新技術(shù)的研究。學校首創(chuàng)超重力法制備納米材料技術(shù)，成功合成出納米碳酸鈣、納米阻燃劑、納米電子化學品、納米白碳黑、復合納米材料等產(chǎn)品，并成功實現(xiàn)納米碳酸鈣的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；在世界上首先實現(xiàn)了超重力法油田注水脫氧的商業(yè)運行；協(xié)助美國Dow Chemical公司建成了世界上最大的超重力反應分離裝置，取得了巨大的經(jīng)濟效益；多項超重力反應與分離示范技術(shù)已出口美國、新加坡和臺灣地區(qū)。中心在超重力反應與分離、制備納米材料技術(shù)以及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面走在世界的前列，取得了一批具有國際影響的成果：2001年獲北京市科技進步一等獎、2002年獲中國高?？茖W技術(shù)（發(fā)明）二等獎、2003年獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎，近200篇，申請國際發(fā)明專利9項（已授權(quán)2項），申請國家發(fā)明專利35項（已授權(quán)10項）。
積極開展科研組織的創(chuàng)新
結(jié)合當前國家經(jīng)濟社會發(fā)展的重大需求，在基地、團隊建設基礎(chǔ)上，學校組建安全科學與監(jiān)控工程中心、國防新材料研究中心、資源與環(huán)境研究中心、能源工程研究中心。在這四個中心建設的指導思想中，首先改變了學科建設以學科點申報為導向和目標的習慣做法，其所涉及研究領(lǐng)域大多數(shù)尚未完整體現(xiàn)于現(xiàn)有學科專業(yè)分類體系中，而是緊密結(jié)合了經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的重大問題。學科專業(yè)是知識劃分和知識生產(chǎn)制度化的產(chǎn)物，學科制度通過規(guī)范有效地推動了學科新知識的增長，但同時形成了學科之間相對封閉甚至沖突，不利于學科之間的交流，從而在一定程度上抑制了學科內(nèi)部的知識創(chuàng)新活力。其次，打破現(xiàn)行人員行政隸屬關(guān)系的壁壘，包括績效考核體系、利益分配管理辦法等方面對學科交叉與融合形成的人為阻滯因素。第三，通過人事聘任制度的深化改革，加強學科建設中個體責任意識，大力扶植各層次科技創(chuàng)新團隊。
加強統(tǒng)籌、協(xié)調(diào) 實現(xiàn)集成科學和技術(shù)、工程的重點突破
由于歷史原因，學校在科研基地建設方面相對薄弱。通過努力，學校近年新增2個北京市重點實驗室、2個教育部重點實驗室和1個教育部工程中心。
全球性資源匱乏和行業(yè)資源消耗高，已成為制約化學工業(yè)發(fā)展乃至國民經(jīng)濟發(fā)展的首要矛盾。學校以“可控化學反應科學與技術(shù)基礎(chǔ)可控化學反應科學與技術(shù)基礎(chǔ)”教育部重點實驗室為基礎(chǔ)，瞄準化工與資源的學科交叉點――化工資源有效利用，積極組織協(xié)調(diào)，按照以化工手段解決資源問題為主導思想，充分利用學?；?、材料和化學3個一級學科布局緊湊、專業(yè)方向完整的優(yōu)勢，通過化學、化工及材料等學科間的交叉、滲透和整合，形成以化工資源有效利用為特色方向，“化工資源有效利用”國家重點實驗室已經(jīng)納入建設計劃。
論文摘要:充滿生機的二十一世紀，以知識經(jīng)濟為主旋律和推動力正引發(fā)一場新的工業(yè)革命，節(jié)省資源、合理利用能源、凈化生存環(huán)境是這場工業(yè)革命的核心，納米技術(shù)在生產(chǎn)方式和工作方式的變革中正發(fā)揮重要作用，它對化工行業(yè)產(chǎn)生的影響是無法估量的。這里主要介紹納米材料在化工領(lǐng)域中的幾種應用。
納米材料（又稱超細微粒、超細粉末）是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區(qū)域的一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結(jié)構(gòu)層次使它具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應等，擁有一系列新穎的物理和化學特性，在眾多領(lǐng)域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應用價值。
納米材料在結(jié)構(gòu)、光電和化學性質(zhì)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(guān)注。它所具有的獨特的物理和化學性質(zhì)，使人們意識到它的發(fā)展可能給物理、化學、材料、生物、醫(yī)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(chǎn)領(lǐng)域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。
一、納米材料的特殊性質(zhì)
（一）力學性質(zhì)
高韌、高硬、高強是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應用的經(jīng)典主題。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納迷材料中位錯滑移和增殖不會發(fā)生，這就是納米晶強化效應。
（二）磁學性質(zhì)
當代計算機硬盤系統(tǒng)的磁記錄密度超過1.55Gb/cm2，在這情況下，感應法讀出磁頭和普通坡莫合金磁電阻磁頭的磁致電阻效應為3%，已不能滿足需要，而納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當高的靈敏度和低噪音。
（三）電學性質(zhì)
由于晶界面上原子體積分數(shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導體器件。
（四）熱學性質(zhì)
納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。因此在儲熱材料、納米復合材料的機械耦合性能應用方面有其廣泛的應用前景。
二、納米材料在化工行業(yè)中的應用
（一）在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領(lǐng)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(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗進行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費，使經(jīng)濟效益難以提高，而且對環(huán)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(chǎn)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。
（二）在涂料方面的應用
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能，顯示出強大的生命力。表面涂層技術(shù)也是當今世界關(guān)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(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性。涂層按其用途可分為結(jié)構(gòu)涂層和功能涂層。結(jié)構(gòu)涂層是指涂層提高基體的某些性質(zhì)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(tǒng)涂層沒有的功能。結(jié)構(gòu)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(xiàn)防紫外線照射、耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)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(jié)約能源的目的。在建材產(chǎn)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(chǎn)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(guī)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(diào)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(yè)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(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)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(shù)帶來一場新的技術(shù)革命，也將推動復合材料的研究開發(fā)與應用。（三）在精細化工方面的應用
精細化工是一個巨大的工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品數(shù)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(yōu)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(lǐng)域，納米材料都能發(fā)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(yōu)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。
納米科學是一門將基礎(chǔ)科學和應用科學集于一體的新興科學，主要包括納米電子學、納米材料學和納米生物學等。21世紀將是納米技術(shù)的時代，為此，國家科委、中科院將納米技術(shù)定位為“21世紀最重要、最前沿的科學”。納米材料的應用涉及到各個領(lǐng)域，在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。納米科學技術(shù)的誕生，將對人類社會產(chǎn)生深遠的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護等重大問題。
參考文獻:
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目前，國際醫(yī)學行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學就是從動植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國中醫(yī)的想法，隨著健康科學的發(fā)展，人們對藥物的要求越來越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。用數(shù)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，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱為"定向?qū)?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)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，可以在血管中自由的滾動，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應用；
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復合體系涂層，實現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進一步提高其防護能力，實現(xiàn)防紫外線照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應用可起到殺菌保結(jié)作用。
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過復合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應。在汽車的裝飾噴涂業(yè)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(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車面色彩多樣化。
3在化工方面的應用；
化工業(yè)影響到人類生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨特畦力。在橡膠塑料等化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)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(yōu)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。最近又開發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產(chǎn)生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點，在環(huán)保水處理中有著很好的應用前景。4其他生活方面的應用：
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個領(lǐng)域?；w布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產(chǎn)生靜電，因而在生產(chǎn)時加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術(shù)。納米材料可使衣物防靜電、變色、貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機等一些電器時間長了容易產(chǎn)生細菌，而采用了納米材料，新設計的冰箱、洗衣機既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線對人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線對人體有害的部分，市場上的許多化妝品正是因為加入了納米微粒而具備了防紫外線的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就會變的班駁陸離，納米技術(shù)應用之后，涂料的技術(shù)指標大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱為黑色家電，這是因為家電外表材料中必須加入碳黑進行靜電屏蔽。如今可以通過控制納米微粒的種類，進而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來生活中，納米技術(shù)將帶給我們無限的舒心與時尚，使人類的生存的條件更加優(yōu)越。
參考文獻
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論文關(guān)鍵詞：納米尺寸；性能
李壯，陜西咸陽人，1963年生。1983年在延安大學獲理學學士，1987年在中國科學院長春應用化學研究所獲高分子化學專業(yè)理學碩士，1991年獲分析化學專業(yè)理學博士，1991至1993年，吉林大學光化學研究室博士后。
1993～1995年，為德國Jena分子生物技術(shù)研究所分子細胞和電子顯微學實驗室客座科學家；1995至1998年，為中國科學院長春應用化學研究所電分析化學開放實驗室副研究員；1998至2000年，擔任實驗室副主任、研究員，2000年至今任研究員、博士生導師、中國科學院研究生院教授，電分析化學國家重點實驗室副主任。在20幾年的科研生涯中，李壯獲得了豐碩的成果。例如，是他創(chuàng)造性地提出了利用原子力顯微鏡制作基因組DNA高分辨物理圖的概念，改進和發(fā)展了DNA、單鏈DNA及DNA/限制性內(nèi)切酶絡合物樣品制備方法；是他提出利用納米點樣筆技術(shù)和納米粒子搬動技術(shù)，制作直徑、長度、形狀、種類可控的納米導線及納米陣列電極方法，為直接實現(xiàn)納米器件的連接和納米電化學器件的制備提供了可能；是他提出了將樣品濃縮到微米、納米斑點，為實現(xiàn)超高靈敏拉曼、表面增強拉曼、熒光及發(fā)光等檢測奠定了基礎(chǔ)。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前，李壯已、會議論文200多篇，專著4部4章；申請科技發(fā)明專利20項。他參與的“掃描探針顯微技術(shù)在電化學和生命科學中的基礎(chǔ)研究”獲2003年吉林省科學技術(shù)進步一等獎，“功能化電極界面的研究——從化學修飾到自組裝”獲2004年吉林省科學技術(shù)進步一等獎。
李壯還將環(huán)境保護、節(jié)能減排作為科研工作指南，組織科技人員成功地研制了農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉成套設施，以及改善城鄉(xiāng)人民如廁環(huán)境，解決水沖廁所浪費資源、污染環(huán)境問題的設計方案。李壯認為，科研工作者應該關(guān)注國計民生，努力為人類提供更好的生存環(huán)境，解決人民群眾切身的實際問題。他們的這兩項研究正是出于這個目的。
我國的水資源緊缺，而農(nóng)業(yè)用水浪費現(xiàn)象極為嚴重，據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)業(yè)用水量占全國的70%以上，目前農(nóng)田采用傳統(tǒng)的大水漫灌方式，水的有效利用率僅為30%。因此，改變千百年來的灌溉習慣，推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)是緩解水資源緊缺的有效途徑。李壯和他的科研團隊研發(fā)的高效節(jié)水灌溉技術(shù)采用防滲灌水方式，有效地提高了水利用率，對于節(jié)水增產(chǎn)、降低作業(yè)成本、提高勞動生產(chǎn)率產(chǎn)生了很好的效果。此外，李壯對我國城鄉(xiāng)廁所引發(fā)的污染環(huán)境的問題，進行了一系列的研究與探討。
他提出了從源頭解決污染，改善生活環(huán)境“零污染、零感染、零廢棄物排放，變廢為寶”的農(nóng)村城鎮(zhèn)學校如廁解決方案。這一方案的進一步研究和發(fā)展，有可能從根本上解決人類糞便和化肥對環(huán)境的污染及水污染問題；有可能徹底解決糞便的交叉感染,為人類健康提供保障；同時，有可能解決沖水廁所造成的巨大水資源浪費，大大降低水處理廠生活污水處理成本；更重要的是為人類提供了“方便”。這一方案的延伸，還有可能同時解決餐廚垃圾及禽畜糞便對環(huán)境的污染。這一方案的進一步研究、發(fā)展和實施，將是人類既水沖廁所后的又一次變革，并建議國家設立重大研究專項。
關(guān)鍵詞：金剛石工具，胎體，改進方法
電鍍金剛石工具中，鍍層對金剛石起支撐和結(jié)合作用，被稱為胎體或基質(zhì)金屬，它決定著金剛石顆粒能否充分發(fā)揮切削作用，一般要求它滿足高硬度、高耐磨性和較高的韌性等性能要求，所以人們首先考慮到采用提高胎體材料的性能方法，改進金剛石工具。
1.胎體金屬的合金化
雖然單一鍍層（如鎳）具有較高的強度，特別是韌性，但是一般硬度較低，因而人們多采用合金鍍層。
1.1Ni-Co 二元合金鍍層
鈷不僅能提高鎳金屬的強度（鎳鈷合金的胎體抗壓強度為1600MPa），而且能提高胎體金屬的抗熱性能，在800℃時的Ni-Co 二元合金胎體金屬強度極限為500MPa，還能提高胎體金屬的韌性。因而Ni-Co 二元合金鍍層成為廣為采用的胎體材料，然而有時Ni-Co 二元合金鍍層的硬度仍是不足，在加工堅硬且研磨性極強的材料時, 胎體消耗很快。而且Ni-Co 鍍層只有在鈷含量達到約30％ 時，才能保證較高的硬度及耐磨性，大量昂貴的金屬鈷增加了成本。
1.2Ni-Mn 二元合金鍍層
金屬錳比鈷更能提高鎳胎體硬度、強度和耐磨性。鎳錳胎體硬度比鎳鈷胎體硬度提高洛氏（HRC）10 度左右。合金中錳的含量雖然很少，但對胎體性能影響很大。鎳錳胎體金剛石鉆頭在堅硬強研磨性地層鉆進時, 平均壽命和時效分別比鎳鈷胎體鉆頭提高55%和30% , 同時, 鎳錳胎體鉆頭不需高轉(zhuǎn)速、大壓力, 有利于減少材料的消耗, 降低鉆探成本。但是Ni-Mn 二元合金鍍層脆性較高，易開裂，使工作層易于碎裂。
1.3Ni-Co-Mn 三元合金鍍層
Ni-Co-Mn三元合金鍍層具有更高的綜合機械性能。硬度比Ni-Co 高，脆性又比Ni-Mn低，正符合電鍍金剛石制品對胎體的要求。采用Ni-Co-Mn 三元合金鍍層制作的石材工具比采用Ni-Co 二元合金鍍層制品更加鋒利，更加耐用，特別對硬質(zhì)石材，更能顯示出優(yōu)勢。因節(jié)約大量昂貴材料鈷，Ni-Co-Mn 三元合金鍍層成本低。Ni-Co-Mn 三元合金鍍層的機械性能可在大范圍內(nèi)進行調(diào)整，滿足更廣泛場合的需求。但在獲得Ni-Co-Mn 三元合金鍍層時，鍍液成分復雜，穩(wěn)定性不易控制。論文格式。
2.胎體金屬的復合化
復合鍍層是通過共沉積的方法,將一種或數(shù)種不溶性的固體顆粒、纖維均勻地夾雜到金屬鍍層中所形成的特殊鍍層。由于復合鍍層內(nèi)均勻的彌散著大量固體微粒，這些硬質(zhì)微粒，會對晶粒之間的滑移產(chǎn)生很大的阻礙作用，使金屬獲得有效的強化。
2.1Ni-Co-細粒金剛石復合鍍層
在鍍液中加入適量的納米金剛石粉，獲得的Ni-Co-金剛石復合鍍層的硬度明顯提高，硬度可達601.53HV，摩擦磨損性能顯著提高：鎳鈷合金鍍層的摩擦系數(shù)為0.35 左右,壽命在摩擦半徑為14mm 時平均為0.022km；含納米金剛石粉的Ni-Co-diamond 復合鍍層摩擦系數(shù)為0.3 左右，鍍層壽命在摩擦半徑為14mm 時為0.15km。用Ni-Co-diamond 復合鍍層作金剛石鉆頭胎體，制備的金剛石鉆頭在堅硬、強研磨性地層中鉆進，耐磨性好，鉆頭進尺快，壽命長，且能防止孔斜。由于超細金剛石粉體極易團聚,使其效能無法充分發(fā)揮,所以要采取措施對金剛石粉進行分散。這樣必然制約了超細粉體的使用價值和應用前景。
2.2Ni-Co-稀土元素復合鍍層
少量的稀土化合物的加入可使鍍液和鍍層性能得到不同程度的改善,在電沉積過程中,主要是陽離子吸附在金屬沉積物表面上,而稀土金屬離子在電極上表現(xiàn)出較強的吸附性，稀土金屬離子易于吸附在晶體生長的活性點上, 即吸附在晶面的生長點上,有效地抑制晶體的生長，所以在鍍液中添加稀土元素后,能得到晶粒細小的鍍層。用萬能外圓磨床M1420E 通過對亮鎳鍍層和加入稀土元素的亮鎳鍍層金剛石工具磨削陶瓷的磨削試驗研究,稀土元素的加入提高了金剛石工具的磨削比。亮鎳鍍層金剛石工具耐磨性差,胎體消耗快,不能保證金剛石的高出刃,金剛石脫落快；添加稀土的亮鎳結(jié)合劑工具胎體耐磨性提高,對金剛石包鑲較好,金剛石出刃高度大,因此工具的使用效率得到提高。
2.3Ni-Co-納米碳管復合鍍層
碳納米管(CNTs)具有超高的強度和韌性，作為高級復合材料的增強體，可極大地改善復合材料的強度和韌性。此外，CNTs 還有化學穩(wěn)定性好、摩擦因數(shù)低的特性，有望制備具有高耐磨、減磨和耐腐蝕等性能的新一類復合鍍層。通過觀察復合鍍層的SEM 形貌的，基體表面被一層濃密的碳納米管覆蓋著,這些碳納米管的一端深深地嵌鑲于基體中,而另一端暴露于基體外, 顯然可以對基體起到保護作用。論文格式。本實驗室正致力于采用該復合鍍層制備電鍍金剛石工具的研究。
3.胎體金屬的晶粒細化
鍍層的結(jié)晶過程受制于晶核形成速率與晶粒生長速率。晶核形成速率越快,晶粒生長速率越慢,從而結(jié)晶越細,鍍層就越致密，硬度和韌性也就越好。按照電化學理論，陰極電化學極化過電位越大,則越易形成晶核,從而結(jié)晶越細,鍍層就越致密。因而人們采用提高電化學極化過電位，細化晶粒，達到改進胎體材料的目的。
3.1細化添加劑
添加劑加入電解液后，它在電極表面上的吸附，增加了電化學極化，被覆蓋的晶粒停止生長，產(chǎn)生新的晶核；新晶粒不久又被覆蓋，再產(chǎn)生新的結(jié)核中心,于是能獲得細致的結(jié)晶。其次，添加劑在晶體表面上吸附能降低晶體的表面能，因而可以降低微晶的形成，這有利于形成新晶核。細化添加劑主要是磺酸類、亞磺酸類、磺酰胺類、二磺酸類等，例如：糖精、對甲苯磺酰胺、苯亞磺酸、苯磺酸、萘而磺酸鈉等?？梢詮募尤敕枷阃愇镔|(zhì)添加劑前后鍍層表面的形貌發(fā)現(xiàn),加入添加劑前的晶粒顆粒較大,而且顆粒結(jié)晶度較差,晶粒松散,加入添加劑后,晶粒顆粒明顯變小,而且結(jié)晶致密。
3.2超聲波法
利用超聲波能使物質(zhì)作激烈的強迫機械振動，還能產(chǎn)生單向力的作用。當一定頻率的超聲波通過液體時，尺寸適當?shù)男馀莅l(fā)生共振。在超聲波的稀疏階段，小泡迅速膨脹變大；在稠密階段，小泡又突然被壓縮，直至崩潰。小泡被突然壓縮時，周圍液體以極大速度來填充空穴，附近的液體或固體都會受到上千個大氣壓的高壓，這就是空化現(xiàn)象或空化作用。在有超聲波條件下，使用高電流密度進行電鍍，與常規(guī)電鍍相比，可以使鍍層較為細致緊密、平整光滑、厚度均勻、無孔隙、與基體結(jié)合良好，并且具有較高的強度和硬度。在頻率為16kHz 的超聲場中電鍍鎳，硬度可提高3O﹪-5O﹪。在適當?shù)墓に嚄l件下，也可以使鍍層的內(nèi)應力低于無超聲波電鍍的鍍層。其原因在于，當陰極電流密度高到一定值時，陰極極化急劇增加，導致析氫加劇，pH 值上升，陰極出現(xiàn)氫氧化鎳溶液，而超聲波的空化現(xiàn)象又對這種溶膠起著細化和分散作用以及穩(wěn)定作用，防止溶膠凝聚和沉淀。超聲波不宜用于金剛石上砂的全過程，只用于加厚期，當金剛石磨粒埋入鍍層一定厚度時，采用超聲波，金剛石磨粒不會被震落，就不會影響金剛石工具的上砂數(shù)目。
3.3脈沖電鍍與納米胎體材料
脈沖電鍍是20 世紀60 年展起來的一種新型的電鍍技術(shù)。其依據(jù)的電化學原理是：在一個脈沖周期內(nèi)，當電流導通時，電化學極化增大，陰極區(qū)附近金屬離子充分被沉積，鍍層結(jié)晶細致光亮；當電流關(guān)斷時，陰極區(qū)附近放電離子又回復到初始濃度，濃差極化消除。因此，脈沖電鍍是采用一種新型的施電方式。利用電流或電壓脈沖的張馳，降低陰極的濃差極化，從而允許更高的電流密度得到更高的電極極化，最終達到細化晶粒的作用。目前電沉積技術(shù)已經(jīng)成為納米材料的一種重要制備手段，這些材料具有很高的硬度和較好的韌性，被用來制備金剛石工具時，可使金剛石工具的耐磨性顯著提高。論文格式。李照美等人采用脈沖電沉積法制備了納米鎳金剛石工具，對其進行磨損破壞性試驗，結(jié)果表明脈沖納米鎳金剛
石工具的平均壽命明顯高于常規(guī)鎳鈷金剛石工具，約為1.5 倍。
【參考文獻】
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