浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用，并研究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。关键词：纳米技术；微机械；机械工业；发展前景1纳米技术的内涵纳米是长度单位，原称“毫微米”，就是10－9（10亿分之一）米。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。2纳米技术的主要内容（1）纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。（2）纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。（3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。（4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光／电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。3纳米技术在机械工业中的应用3．1纳米技术在微机械领域中的应用随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。3．1．1采用微加工技术制造纳米机械（1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm（10－3μm）。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0．2 nm，编码器反馈单位为1／3 nm，故跟踪误差在±1／3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC－16i，实现AInano轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。（2）微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0．28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10％的位置重复精度（±5 nm），可适用于精密微细操作。我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。（3）微型电机。美国俄亥俄州克利夫西卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜下才能看得见。德国汽车零件制造商博士公司正在研制纳米技术传感器，这种传感器将为人们提供关于汽车上每个零部件在三维空间中运动的精确信息。当微型传感器探测到速度骤减时，就会自动释放安全气囊。3．1．2采用自组装技术制造纳米机械（1）生物器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选作生物芯片，利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇根韦思大学医学院生物分子信息小组，利用细菌视紫红质（简称BR蛋白质）和发光染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。（2）纳米分子电动机。美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五十分之一的硅原子构成的“悬臂”。上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊（纳米分子电动机）。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的目的。3．2纳米技术在包装机械领域中的应用采用纳米材科技术对包装机关键零部件（如轴承、齿轮、弹簧等）进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高设备的耐磨性、硬度和寿命。碳纳米管还具有较高的机械强度和较高的热导率。由于具有非常大的长度—直径比，可以制造出任何复杂形状的零件，是复合材料理想的增强纤维。目前，用价格低廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已走进企业，开始代替金属材料。现代胶印机上应用着很多传感器．如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等。纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性，也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关健部件的表面涂层。3．3纳米技术在食品机械领域中的应用纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收作用，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维。纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600 nm以上波长光的传输损耗小于10 dB／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。经研究证明，将30～40 nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400 nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：①具有很大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；②具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。这为污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域较引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50 nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了它在包装和食品机械上的大范围应用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙－6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。4纳米技术在机械行业中的发展前景（1）机械及汽车工业的滑配原件如：轴承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底的磨擦界面，大大减低磨损并能提高负载。（2）塑胶流道的低粘应用：例如T型模、拉丝模、套筒和热胶道，可有效减少积料碳化的产生几率。（3）射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润滑，更是任何金属所无法表现的优异性。（4）IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于具有极高的粘着性，因此必须借助大量脱模剂来帮助脱模，纳米陶瓷的荷叶效应可减少脱模剂的使用及模具清理时间。（5）纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑胶在模具内的流动性大幅提升，特别是高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均有明显的改善。5结语综上所述，纳米技术是近十多年来逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发21世纪新的工业革命。美国商业通讯公司研究报告称，未来五年，用于橡胶产品和油墨生产的碳黑填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今后几年，全球纳米材料的需求将以2．7％年增长速度增长，到2010年将达到1 030万t，所以纳米包装具有较大的市场发展潜力。过去，我国机械包装工业的一些先进设备、先进技术，大多是依靠进口。纳米技术的出现，将对我国机械包装行业的技术创新带来新的发展机遇。相信在不远的将来，纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领域，它给机械工业带来的变化将是巨大的。参考文献1向春礼．纳米科技及其发展前景［J］．新材料产业，2001（4）2王新林．金属功能材料的几个最新发展动向［J］．新材料产业，2001（4）3唐苏亚．纳米技术在微机械领域中的应用［J］．微电机，2002（5）4万乃建．21世纪数控技术新面貌［J］．机械制造，2001（20）5杨大智．智能材料与智能系统［M］．天津：天津大学出版社，2000
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纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文，希望你能从中得到感悟!
纳米材料综述
【摘要】 本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景，并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。
【关键词】 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构
1 引言
著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]
1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。[2]
2 纳米技术
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
3 纳米材料
3.1纳米材料的概念
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
3.2纳米材料的分类
纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
(1)纳米粉末
纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料;吸波隐身材料;磁流体材料;防辐射材料;单晶硅和精密光学器件抛光材料;微芯片导热基片与布线材料;微电子封装材料;光电子材料;先进的电池电极材料;太阳能电池材料;高效催化剂;高效助燃剂;敏感元件;高韧性陶瓷材料(摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等);人体修复材料;抗癌制剂等。
(2)纳米纤维
纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤(未来量子计算机与光子计算机的重要元件)材料;新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。
(3)纳米膜
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化(如汽车尾气处理)材料;过滤器材料;高密度磁记录材料;光敏材料;平面显示器材料;超导材料等。
(4)纳米块体
纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料;智能金属材料等。
4 纳米材料的应用
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
5 纳米材料的前景
纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。纳米材料的应用涉及到各个领域，21世纪将是纳米技术的时代。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。
21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。
6 结束语
纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10～15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发，纳米材料的应用，推动了整个人类社会的发展，也给市场带来了巨大的商业机遇。
参考文献
[1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M]，2001/05
[2]肖建中.材料科学导论[M].北京：中国电力出版社，2001，43～50.
[3]吴润，谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000，14(10)：43～46.
纳米材料与应用
摘要 ：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。
关键词 ：纳米材料 性能 应用
纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约1.5倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。
纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很大，表面原子拥有剩余的化学键合力，表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气，能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。
纳米材料还广泛应用于环境保护中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用，用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来，方法简便，成本低廉，并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求，近年来获得迅速的发展。目前，越来越多的人工纳米材料已被投放市场，给人们的生活带来巨大的变化和进步。
来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作，将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料，并将该复合材料应用到超级电容器的电极上，获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的，包含复合材料的阳极和传统的阴极，以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多，可以达到100微米上，从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似，研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。同时，他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。
通过先进碳材料的应用，综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点，克服了它们各自存在的缺点，是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点：微观结构稳定性好，适合大电流充放电;表观性状相容性好，适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强，适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求：更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。
应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料，以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构，提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有：空隙加大，一般大于96%;通透性好，流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上，从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的空隙构造，是一种优良的空气中异味吸附剂。
纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外，在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。
常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响，存在着低温脆性的缺点，它的弹性模量远高于人骨，力学相容性欠佳，容易发生断裂破坏，强度和韧性都还不能满足临床上的高要求，使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小，使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少，材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加，有助于晶粒间的滑移，使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料，在临床上已有多方面应用，主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。
由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外，还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点，这些超常特性和良好的生物相容性，使它在医学领域中有广泛的应用前景，包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;此外，利用纳米碳材料的高效吸附特性，还可以将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成份。
目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法，在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上，以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，将含有分析对象的溶液与载体温育，通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中，载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子，尤其是某些具有亲水性表面的粒子，对非特异性蛋白的吸附量很小，因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。
近年来，组织工程成为一个崭新的研究领域，吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中，用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素，能否使种植的细胞保持活性和增殖能力，是支架材料应用的重要条件。据报道，将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料，与以往的胶原蛋白支架相比，其力学强度得到增强，孔径尺寸增大，表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架，在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中，纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架，这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化，形成纳米结构的复合材料，研究发现，这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。
参考文献：
[1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)
[2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)
疾病的早期检测与纳米药物纳米材料由于有奇异的性能，在医药行业得到广泛应用。如根据量子点的荧光效应，磁性纳米材料的磁效应，纳米材料的吸附作用等，能够将检测的灵敏度大幅提高，有利于疾病的早发现。纳米颗粒做为药物载体，具有高度靶向，药物控制释放，提高药物的溶解率和吸收率等优点。一些纳米材料也被证明本身即是高效的全新药物。纳米颗粒做为药物载体比如说，现有的肿瘤治疗方法是建立在杀死细胞的基础上，它同时也杀死正常细胞。中国科学家研制出一种纳米药物（含钆金属富勒烯），它并不直接杀死细胞，而是通过改变肿瘤细胞的生长环境，将其“监禁”起来，阻止它们继续生长和转移。这种药物有可能改变现有的肿瘤治疗方法。纳米机器人纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。纳米机器人还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行。纳米机器人（图片来自网络）医用纳米机器人目前还处在试验阶段，大到几毫米，小到直径几微米；但可以肯定的是，未来几年内，纳米机器人将会带来一场医学革命。纳米存储器科学家预测，不久的将来可以用一个方糖大小的存贮器装下相当于100个美国国会图书馆的纸本信息，并为此追求不懈。中国科学家提出了一种纳米环磁随机存储器的原理型器件设计结构，并制备出新型纳米环磁随机存储器的原理型演示器件。这种设计有望成为下一代磁随机存储器件的核心技术之一。纳米储存器纳米绿色印刷制造技术利用纳米功能材料亲水/亲油性质可控的特点，结合数字技术，中国科学家开发出无污染的绿色制版技术。这种新技术从源头根除了印刷制版的污染，而且比传统技术的成本更低，印刷效果也更胜一筹。除了传统印刷领域，纳米材料还可以用于印刷电路板。纳米印刷纳米催化天然气是优质高效的清洁能源，主要成分为甲烷，它的选择活化和定向转化是当今催化领域中的一个难题。中国科学家研制的纳米催化剂可以将甲烷直接并高效地转化为乙烯等有机分子，降低了污染和能耗，提高了能源利用率。纳米技术纳米科技已被公认是最重要、发展最快的前沿领域之一，这也标志着一个科技新纪元--纳米科技时代的开始。
纳米检测技术是利用纳米材料独特的理化性质发展而来的检测技术如量子点标记抗体用于细胞的荧光成像免疫磁珠用于细胞的分离等
纳米测量技术是利用改制的扫描隧道显微镜进行微形貌测量，这个技术已成功的应用于石墨表面和生物样本的纳米级测量。纵观纳米测量技术发展的历程，它的研究主要向两个方向发展：一是在传统的测量方法基础上，应用先进的测试仪器解决应用物理和微细加工中的纳米测量问题,分析各种测试技术,提出改进的措施或新的测试方法；二是发展建立在新概念基础上的测量技术，利用微观物理、量子物理中最新的研究成果,将其应用于测量系统中,它将成为未来纳米测量的发展趋向。但纳米测量中也存在一些问题限制了它的发展。建立相应的纳米测量环境一直是实现纳米测量亟待解决的问题之一，而且在不同的测量方法中需要的纳米测量环境也是不同的。同时，对纳米材料和纳米器件的研究和发展来说，表征和检测起着至关重要的作用。由于人们对纳米材料和器件的许多基本特征、结构和相互作用了解得还不很充分，使其在设计和制造中存在许多的盲目性，现有的测量表征技术就存在着许多问题。此外，由于纳米材料和器件的特征长度很小，测量时产生很大扰动，以至产生的信息并不能完全代表其本身特性。这些都是限制纳米测量技术通用化和应用化的瓶颈，因此，纳米尺度下的测量无论是在理论上，还是在技术和设备上都需要深入研究和发展。纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用 [1] 。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是动态科学（动态力学）、现代科学（混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。纳米技术(nanotechnology），也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品 [2] 。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。利用纳米技术将氙原子排成IBM利用纳米技术将氙原子排成IBM第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发，成为纳米生物技术的重要内容
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食品检测与食品安全姓名： 姓名：卢周舟 学号： 学号：43208419 得分： 得分： 摘要： 由于我国处于社会主义初级阶段， 我国食品相关行业生产力水平远远达不到发达 摘要： 国家水平，而且食品企业诚信意识不强（尤其是民营、私营企业） 、食品消费价值水平低下、 安全意识观较差，种种原因，造成了我国食品安全问题仍十分严峻。食品安全控制已成为当 务之急。主要针对食品中的添加剂、毒素、有害微生物等对人身体有害或可能要害的成分进 行食品检测。随着科技的进步，食品检测在未来面临着更多的机遇和挑战。 关键词： 关键词：食品安全，食品检测，添加剂，毒素，农药残留，微生物，基因芯片，免疫学 技术，仪器分析 引论 民以食为天，毋须置疑，食品安全问题关系到每个人的健康，影响着社会的稳定发展和 不断进步。如若不能把好食品安全关，势必造成重大人身安全事故，造成社会秩序的紊乱， 最终影响执政党的地位和形象， 阻碍社会经济的快速发展。 运用高科技实施高质量的食品检 测工作势在必行！ 1 我国食品安全问题概述 当前形势下，我国颁布了《食品卫生法》和《农产品质量安全法》等相关法律，用以规 范食品安全相关问题，并在省市地区各级政府建立了食品安全管理条例。2010 年以来，我 国食品安全状况相对以前来说，有着明显的提升。在 2010 年上半年的食品抽样检测中，其 合格率超过了 90%，并且保持着进出口食品高合格率。然而，由于我国处于社会主义初级阶 段， 我国食品相关行业生产力水平远远达不到发达国家水平， 而且食品企业诚信意识不强 （尤 其是民营、私营企业） 、食品消费价值水平低下、安全意识观较差，种种原因，造成了我国 食品安全问题仍十分严峻，具体表现为：1）微生物污染食源现象严重。毋庸置疑的是，致 病性微生物所导致相关疾病是当前食品安全面临的首要问题， 就我国而言， 大部分的食物中 毒都是由于致病性的微生物而引发。 致病性微生物在我国常见的一般有以下几种： 沙门氏菌、 肠出血性大肠杆菌、 单核细胞增生李斯特氏菌， 微生物污染食源的现象每年都呈上升的趋势。 2）施肥以及农药导致食品安全问题。毫无疑问，中国是个农业大国，大米、小麦以及蔬菜 种植过程中，大量使用化肥、农药以及生长调节剂，往往使食品在源头就被污染，大面积、 大剂量地使用化肥、农药，会导致食物中硝酸盐积累增加，世界卫生组织公布的食物致癌物 质中，亚硝酸盐是最为主要的，其对人体的伤害是巨大的。当前农药残存也是构成食品安全 问题的重要因素，有机蔬菜是当前最为火热的话题。3）由于生产经营者的法律意识淡薄， 更有良知缺乏的问题，致使食品生产加工领域假冒伪劣问题突出。4）食品添加剂滥用问题。 食品在加工过程中，不可避免投入各种添加剂，来迎合不同人体口感要求，然而，不法加工 组织肆意添加防腐剂、色素以及各种化学保鲜物质，导致食品安全隐患大大升高，如媒体报 [1] 道中涉及的三氯氰胺奶粉案以及地沟油案。 1.1 食品安全事件频发 检测责任与机遇并存 食品产业链上的各个环节， 都相当关注安全及质量问题， 包括如何加强企业本身的食品 安全意识以及道德观念。随着《中华人民共和国食品安全法》的颁布实施，食品安全在食品 行业管理中的重要性日益显现， 并受到了社会各界的广泛关注。 食品安全已经成为当今社会 焦点话题。 食品安全与品质检测水平是构建和完善中国食品安全保障体系的重要环节和技术支撑。 食品安全正日益上升为全民重视的高度。无论是国内生产的食品，还是国外的泊来品，都应 该有一整套可操作的检测、监控程序。特别是当某个食品出现问题时，职能部门更应该在第 一时间介入调查，以科学公正的态度，拿出令人信服的检测结果和评估报告，如此一来，既 维护了商家的利益，又保护了消费者的利益。 1.2 国内食品检测的暴露漏洞 食品检测是进、出市场的最后一关，可是在一些地方或有或无，形同虚设，暴露了食品 检测存在“短腿”。我国许多企业的关键检测仪器和设备检测能力差，检测灵敏度低，检测 技术落后，食品安全问题主要集中在微生物超标，农兽药残留超标，食品添加剂超标，有毒 有害物质超标，检出有害生物等传统检验项目中。 防堵食品安全监管漏洞刻不容缓。目前中国虽然建立了由质检、工商、食药监、医疗卫 生等部门组成的食品监督体系， 但上述部门的工作制度在一定程度上已经程式化， 检查之前 事先通知，或者让商家主动送检，这种做法难以检出问题。 据悉，现行的食品安全监管体制实行的是分段监管，涉及到农业、林业、渔业、质监、 工商、 卫生、 食品药品、 出入境检验检疫等多个部门，食品检验机构分散、 低水平重复建设、 重复检测、检测信息不能共享等问题随之衍生。因此，整合“检测计划、检测经费、检测信 息、 检测能力”四项就成了食品安全工作的重中之重， 但是关于如何整合却没有现成的经验 可供借鉴。 1.3 食品安全控制已成为当务之急 随着经济的发展，农业生产中大量使用化肥、农药、兽药，地球的生态环境正在遭受着 前所未有的破坏，食品的质量和安全受到威胁，进而威胁人类自身的健康和安全?此外，化 学添加剂、转基因等技术的应用，也增加了人们对食品安全问题的忧虑。因此，食品安全控 制已成为当务之急。 食品安全涉及食源性危害关键检测技术和实验室检测能力， 发达国家在食品安全卫生控 制方面呈现两个明显趋势:一是安全卫生指标限量值逐步降低;二是检测技术日益趋向于高 技术化、系列化、速测化和便携化。因此，在我国“十一五”规划中已将提高企业的自检自 控能力列为发展目标之一，对食品生产企业严格实施食品安全市场准入制度，从企业保证 “菜篮子”产品质量安全的必要条件抓起，采取生产许可，出厂强制检验等监督措施?在促 进食品出口方面推行从养殖场， 种植基地等原产地到出口离境的全过程监管， 帮助和监督出 口生产企业按照进口国的要求进行生产和管理，确保出口产品质量，对进口的食品，利用食 品安全控制技术与方法，加大检测力度，确保进口食品符合国家的安全卫生要求，使我国的 [2] 食品质量安全保障体系得到大幅度的提高，全面提升我国食品产业的质量水平。 2 食品检测的主要内容 2.1 食品添加剂的检测 食品添加剂是指为改善食品品质和色、 香、 味以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品 中的化学物质或天然物质。目前，全世界发现的各类食品添加剂有 14000 多种。截止 1999 年我国允许使用的食品添加剂有 l587 种。食品添加剂是食品工业的基础原料，对食品的生 产工艺、产品质量、安全卫生都起到至关重要的作用。 但是违禁、滥用以及超范围、超标准使用添加剂，都会给食品质量、安全卫生以及消费 者的健康带来巨大的损害。 食品添加剂的种类和数量越来越多， 对人们健康的影响也就越来 越大。 随着研究的不断改进和发展， 原来认为无害的添加剂， 近年来发现还可能存在慢毒性、 致癌作用、致畸作用及致突变作用等各种潜在的危害，因而更加不能忽视。 食品加工企业必须严格遵照执行食品添加剂的卫生标准，加强卫生管理，规范、合理、 安全地使用添加剂，保证食品质量，保证人民身体健康。食品添加剂的分析与检测，则对食 品的安全起到了很好的监督、保证和促进作用。 譬如硝酸盐和亚硝酸盐是肉制品生产中最常使用的发色剂。 在微生物作用下， 硝酸盐还 原为亚硝酸盐，亚硝酸盐在肌肉中乳酸的作用下生成亚硝酸，而亚硝酸极不稳定，可分解为 亚硝基，并与肌肉组织中的肌红蛋白结合，生成鲜红色的亚硝基肌红蛋白，使肉制品呈现良 好的色泽。 但由于亚硝酸盐是致癌物质——亚硝胺的前体， 因此在加工过程中常以抗坏血酸 钠或异构抗坏血酸钠、烟酰胺等辅助发色，以降低肉制品中亚硝酸盐的使用量。我国《食品 添加使用卫生标准》(GB2760—1996)规定：亚硝酸盐用于腌制肉类、肉类罐头、肉制品时的 最大使用量为 0.15g／kg， 硝酸钠最大使用量为 0.5g／kg， 残留量(以亚硝酸钠计)肉类罐头 不得超过 0.05g／kg，肉制品不得超过 0.03g／kg。亚硝酸盐可通过盐酸萘乙二胺法测定当 量，硝酸盐可经沉淀蛋白质、除去脂肪后，将样品提取液通过镉柱，使其中的硝酸根离子还 原成亚硝酸根离子。 2．2 食品中常见毒素和几种典型毒素的性质和检测方法 在日常生活中，我们每天都会接触到由不同公司，不同地方生产的食品。但在近几年， 国内经常出现食品质量问题。五年前，肯德基的鸡翅被发现加入了工业染料苏丹红。随后， 问题咸蛋又发现含有工业染料苏丹红。不法商人用 “瘦肉精”喂养猪只，令食用的猪肉里 含有对人体心脏有害的“瘦肉精” 。市场用孔雀石绿养鱼，令鱼类中含有有害物质孔雀石绿。 去年，又发现三鹿奶粉中非法添加有害物质三聚氰胺。 食品安全不但发生在国内，而且在我们身边也经常发生。 2007 年暨南大学珠海学院就 发生了一起严重的食物中毒事件， 不少师生感到身体不适。 学生因为进食不干净食物发生肠 胃炎的事件时有发生。质量不安全食品也在市场上泛滥。 因此，食品质量问题不得不引起人们关注。 食品中常见毒素有霉菌毒素， 动物性天然毒素和植物性天然毒素。 其中食品中常见的霉 菌毒素有黄曲霉毒素，展青霉毒素，单端孢霉烯族化合物，玉米赤霉烯酮，杂色曲霉素，棒 曲霉素，岛青霉毒素和其他霉菌毒素。常见的动物性天然毒素有动物肝脏中的毒素，河豚毒 素，岩蛤毒素，螺累毒素和组胺。常见的植物性天然毒素有氰苷，红细胞凝集素，皂苷，龙 [3] 葵碱，秋水仙碱，棉酚和毒蘑菇。 譬如黄曲霉毒素是黄曲霉(Aspergillus flavus) 和寄生曲霉(A.parasiticus)等的代 谢产物,主要存在于霉变的花生、 谷物、 果仁和大米等食物中,食用油等制品中也经常发现黄 曲霉毒素。 它是由黄曲霉和寄生曲霉代谢产生的一组化学结构类似、 致毒基团相同的化合物, 目前已分离鉴定出 18 种,主要是黄曲霉毒素 B1、B2、G1、G2 以及由 B1 和 B2 在体内经过 羟化而衍生成的代谢产物 M1、M2 等,B1 为毒性及致癌性最强的物质。B1 是二氢呋喃氧杂 萘邻酮的衍生物,即含有一个双呋喃环和一个氧杂萘邻酮(香豆素) ,前者为基本毒性结构, [4] 后者与致癌有关。 黄曲霉毒素对人类健康的危害主要是由于人们食用被黄曲霉毒素污染的 食物,途径有二,其一是由受黄曲霉毒素(主要为 B1) 污染的植物性食物摄入,其二是经饲料 而进入奶或乳制品(包括乳酪、 奶粉等) 的黄曲霉毒素(主要为 M1) 。 黄曲霉毒素 B1 的半数 致死量为 0. 36 mg/ kg 体重,属特剧毒的毒物范围(动物半数致死量 10 mg/ kg ,它的毒性 比氰化钾大 10 倍,比砒霜大 68 倍) ,它引起人的中毒主要是损害肝脏,发生肝炎、肝硬化、 [5] 肝坏死等。因此，黄曲霉素的检测方法在食品检测中极为重要。 国内外有关黄曲霉素 B1 的检测方法主要有:薄层色谱法、酶联免疫测定法、高效液相 色谱法和荧光光度法。试验采用了免疫亲和柱对饲料中黄曲霉素 B1 进行净化,对高效液相 [6] 色谱荧光检测方法进行了研究,为监控饲料中黄曲霉素 B1 提供了简便可行的方法。 2.3 食品中有害微生物 现代食品行业， 有很多有害的微生物严重危害食品的品质和人们的健康， 甚至会引起一 些严重的疾病。而随着经济的迅速发展，对各类食品的需求也日益增大，因有害微生物引起 的各类食物中毒事件也逐渐增多。然而，使用传统的检测方法即非选择性和选择性增菌、生 长法及血清学鉴定虽然比较准确，但费力、耗时，一般需 4—7 d 才能完成。此外，低水平 的病原菌污染，食品加工后导致菌体的“致伤”及食品其它成分的干扰等因素，使得传统的 检测方法受到了一定的限制。 因此，需及时发现致病菌，控制污染及其可能对人体健康产生的危害。分子生物学技术 的发展使得许多食品工作者得以寻求更为快速有效的方法来检测病原菌， 以期增加敏感性和 显著地减少检测时间。其中，PCR 技术是比较有效，也是应用得最为广泛的一种检测方法之 [7] 一。 3 食品安全检测发展方向分析 随着用硫磺熏制毒辣椒、毒粉丝案，用病死猪肉加工肉馅案，用罂粟壳加工卤肉案，劣 质奶粉导致大头娃娃案，三氯氰胺以及苏丹红等一个个食品安全事件被媒体揭露,一个个重 要的问题摆在眼前： 如何有效加强食品安全检测？食品安全检测技术趋势如何？为了保障我 国食品安全,政府启动并实施了一系列食品安全保障体系建设的重大举措:制订了一系列与 食品安全相关的法律和法规,发布了一系列涉及食品安全的国家标准和行业标准,初步建立 了我国食品安全保障体系,而其技术支撑就是食品安全检测技术和仪器。 3.1 基因芯片检测技术趋势 早前 Anthony 等人建立了一个在短时间内通过测定致病性微生物含量的方法来快速检 测食品安全性能，其通过 158 例经血培养鉴定为阳性的样品进行检测，其有效合格率达到 80%。Carl 等针对四种细菌（大肠埃希菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、空肠弯曲菌）的单一研究， 而推出了基因检测法，此法大力提高了检测的精度，而且节省检测时间，可操作性强。其主 要方法是：从水以及食品中，分离出相关的致病性微生物或者是其他微生物，通过沙门菌、 志贺菌和大肠埃希菌的标准菌株作对照,比较观察相关细菌的特征，从而得出相关微生物的 致病因子。基因芯片检测技术与常规检测方法、PCR 检测方法相比较而言，其检测细菌的种 类广泛，检测的合格率高达 99%，检测时间大大缩短。基因芯片技术一般而言，其检测时间 为四个小时，传统的 PCR 技术需要八个小时。基因芯片检测技术的发展，大力变革了食品安 全检测相关理念，尤其是对前转基因食品的安全检测。因为当前形势来看，对于转基因食品 的安全问题，争议很大，而且现今仍没有通行的检测方法，但是基因芯片检测技术可以对转 基因食品进行精确地检测。 利用分析当前通用的基因报告以及各种基因特意片段， 将其制成 [8] 芯片样品，然后与被检测的食品进行简单杂交，即可准确判定转基因食品的特征性能。 3.2 免疫学技术 免疫学技术是利用抗原和抗体直接的反应， 加之免疫相关技术来检测细菌。 免疫学技术 的优点是可直接选择细菌，而不需要对细菌进行分离，直接通过免疫法进行细菌的筛选。因 为抗原与抗体间的反应种类很多，所以，免疫学方法也不统一，当前在食品安全检测中，常 常用到的是免疫磁珠分离法、免疫力检测试剂条、免疫乳胶试剂、免疫酶技术、免疫深沉法 或免疫色谱法等。免疫法具备非常高的精确度，被检测食品可通过增菌后，在短时间中便能 检测到，而且更为突出的一点便是，抗原与抗体之间的反应时间相当短。在免疫磁珠分离大 方法中，能迅速采集以及浓缩大量的食品中的微量细菌，并分析其危害性，可以有效预防 TDH 阳性副溶血性弧菌所带来的食物中毒。而胶体金免疫层析法能准确地检测出沙门氏菌， 通过抗体的置入能有效形成免疫层析条， 组织此类细菌的相关危害， 为当前食品安全检测提 [9] 供了良好的前景。 3.3 农药残存检测技术趋势 目前绝大多数色谱农药残留的检测都是通过选择性的检测器：电子俘获检测器（ECD） 、 氮磷检测器（NPD） 、火焰光度检测器（FPD） 、荧光检测器、质谱(MSD)以及近几年发展起来 的免疫分析检测方法。ECD 主要用于检测有机氯、菊酝类等含卤素的农药，灵敏度非常高； NPD 主要用于检测含氮、磷的有机磷、氨基甲酸脂类等农药；FPD 主要检测有机磷类农药； 荧光检测器主要用于液相色谱仪的氨基甲酸酝类农药的衍生化检测。 近年来， 随着农药事业 的发展，农药残留检测的验证技术需要重新认识。MSD 是验证分析最常用的技术，也可以用 于定量分析，但价格昂贵、技术要求高。自从出现毛细管色谱柱后，二维色谱发展很快。使 用不同的两个仪器或使用一个具有双柱（不同极性） 、双通道、双检测器的仪器，一次取样 可同时获得两组信息。美国 FDA、欧共体等都是先采用此法作定性检测的。此法比较适合中 国实际， 具有广阔的应用前景， 刘长武等人研究出二维色谱快速检测数十种农药的检测方法。 美国已经报道利用快速扫描技术在大约 1h 定性定量检测几百种不同类型的农药。色谱等仪 器分析技术对于检测技术人员和仪器要求较高， 但可以对于农药残留进行定性定量分析、 可 以检测几种甚至几百种已知和未知的农药，检测灵敏度高，可以提供科学准确、公正的检测 数据，作为仲裁依据。作为一种实验室快速检测技术，可以与现场快速检测技术结合，发挥 [10] 各自优势，增加监督管理的力度。 3.4 转基因食品检测技术 对于转基因食品， 尚无统一的定义。 可以理解为含有转基因生物成分或者利用转基因生 物生产加工的食品。 转基因食品， 也可以是多种不同的转基因生物及非转基因生物的混合物。 目前转基因食品主要来源于转基因植物。 对转基因产品的安全性， 一直是世界各国及联合国 等国际组织关心的焦点问题，2000 年联合国通过了“生物安全议定书” ，得到了全世界绝大 多数国家的认可，并已生效。该议定书中最重要的措施之一就是对转基因产品要进行检验， 以明确其种类， 确定是否是已批准的或已获得许可的转基因产品， 以防止一些具有风险的转 基因产品任意扩散，造成不可挽回的损失。总的来说转基因食品检测方法主要有 3 种： (1) 核酸检测方法， 它包括了聚合酶链式 Fxj~PCR、 连接酶链式反应(LCR、 指纹图谱法 RFLP， AFLP 及 RAPL 等)、 探针杂交法等； (2)蛋白质检测方法， 包括蛋白质单向电泳、 蛋白质双向电泳、 [11] Westem 杂交分析及 ELISAl(3)酶活性检测方法等。 基因芯片技术可以解决大数量基因检测问题，是一种更有效、快速，特别是高通量的检 测方法。基因芯片又称 DNA 微阵列，是指将许多特定的寡核甘酸片段或基因片段作为探针， 有规律地排列固定于支持物上形成的 DNA 的分了阵列。 芯片与待测的荧光标记样品的基因按 碱基配对原理进行杂交后， 再通过激光共聚焦荧光检测系统等对其表面进行扫描即可获取样 品信息。我国开发的转基因产品检测芯片基本上能实现：确定是否是转基因产品、是哪种转 基因产品、 是否是我国已批准的转基因产品。 目前研制的芯片能检测国内外已批准商品化转 基因作物物种：大豆、玉米、油菜、棉花、马铃薯、烟草、西红柿、木瓜、西葫芦、甜椒等； 含有启动子、终止子、筛选基因与报告基因等通用基因位点用作筛选是否是转基因产品，含 有并包括抗虫、耐除草剂、雄性不育与育性、恢复基因等各物种特定的目的基因，及品种特 异的边界序列用于确定是哪种转基因品种。 3.5 仪器分析的趋势 随着社会经济的不断发展,各个国家在食品安全卫生控制方面,正在逐步降低安全卫生 指标限量值,这对食品安全检测技术提出了更高的要求。一方面食品安全检测技术日益趋向 于高技术化、系列化和智能化,使检测仪器朝着高灵敏度和高选择性的复杂仪器体系发展, 分析方法的联用成为仪器分析的一个热点;另一方面,现场检测仪器在小型便携化的同时,向 专业化、速测化、自动化和智能化、信息化纵深发展。高灵敏度、高选择性的新型动态分析 检测和无损检测方法及多元参数的检测技术成为检测技术的发展趋势。 生物传感器技术、 生 物芯片技术和电子鼻等仿生感觉技术必将发挥越来越大的作用。 所以目前的食品现场快速检 测主要呈现 5 大趋势：(1)由于高新技术的应用，检测能力不断提高，检测灵敏度越来越高， 残留物的超痕量分析水平已达到 10-7g；(2) 在保证检测精度的前提下， 食品检测所需时 间越短越好。检测速度不断加快，智能化芯片和高速电子器件与检测器的使用，使食品安全 检测周期大大缩短；(3)选择性不断提高，高效分离分段、各种化学和生物选择性传感器的 使用，使在复杂混合体中直接进行污染物选择性测定成为可能；(4)由于微电子技术、生物 传感器、智能制造技术的应用，检测仪器向小型化、便携化方向发展，使实时、现场、动态、 快速检测正在成为现实。 ）目前市场上的食品安全快速检测技术产品大多是进口产品或 （5 国外技术生产的产品， 检测成本很高。检测产品国产化，研究生产具有我国自主知识产权 的食品安全快速检测技术产品是大势所趋。 针对我国的特殊国情， 目前我国基层单位很多速测技术的应用还只处于定性或半定量水 平， 易用型的小型化仪器的应用是目前和今后快速检测技术的发展趋势。 另外食品样品复杂 多样，前处理烦琐费时，建立快速检测方法的同时进一步完善样品的前处理方法，研制适合 的小型前处理装置，对于缩短现场快速测定时间及提高测定的准确性具有重要的意义 参考文献： 参考文献： 【1】张经华 北京市理化分析测试中心食品安全检测 能力建设 与应用 【2】 2010-8-6 中国设备网 2 【3】暴铱,郭磊,陈佳,林缨,谢剑炜. 生物毒素检测技术研究进展.分析化 3 学,2009,37(5);764-771 【4】李书国,陈辉,李雪梅,任媛媛. 粮油食品中黄曲霉毒素检测方法综述. 粮油食品科 4 技,2009,17(2);62-65 【5】丁平，侯亚莉，程晓伟。高效液相色谱法测定饲料中黄曲霉素 B1。饲料研究，2006， 5 9：61-63 【6】黎健豪 食品中常见毒素和几种典型毒素的性质和检测方法 6 【7】叶云，容元平 PCR 技术检测食品有害微生物的应用 7 【8】蒋士强 1 我国食品安全保障体系建设和检测技术的现状[ J ] 1 分析仪器, 2008, (3) : 8 1 - 61 【9】解立斌, 黄建, 霍军生. 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摘 要：中国加入WTO将推动农业参与全球化竞争，在为中国农业发展提供更多机遇的同时也将使中国农业面临巨大的挑战和风险。当前，在国际贸易中绿色贸易壁垒问题已不可回避，农业作为一种弱质产业更容易受其影响。本文绿色贸易壁垒的概念入手，对绿色贸易壁垒理论进行概述，接下来，联系我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的现状，剖析了我国农产品受阻绿色贸易壁垒的国内和国际原因。最后，从我国农业发展的实际情况出发，针对绿色贸易壁垒，从政府和企业两个角度，提出了一些可操作性的对策建议。 关键词：绿色贸易壁垒；农产品；绿色产品 一、绿色贸易壁垒理论 1、绿色贸易壁垒的概念 从广义讲，绿色贸易壁垒指的是一个国家以可持续发展与生态环境保护为理由和目标，为限制外国商品进口所设置的贸易障碍。从狭义上说，绿色贸易壁垒实际上是一种市场准入的障碍，是指进口方通过制订严格的环保技术标准，复杂的卫生检疫制度或采用绿色环境标志、绿色包装制度，以阻止或限制某些外国商品的进口。 2、绿色贸易壁垒的基本类型 绿色贸易壁垒的内容比较广泛，大致包括以下五种类型: （1）绿色技术标准。绿色技术标准是通过立法手段制订严格的强制性环保技术标准，限制国外不符合环保技术标准的产品进口，对贸易实施限制。这些标准都是根据发达国家生产水平和技术水平制订的，对发达国家来说，是可以达到的，但对于发展中国家来说是很难达到的，因而势必导致发展中国家的产品被拒在发达国家之外 。 （2）绿色环境标志。绿色环境标志是一种在产品或其包装上的图形，是由一国政府或其授权部门按照一定的环境标准颁发的，用来表明该产品不但质量符合标准，而且在生产、使用、消费、处理过程中符合环保要求，不危害人体健康，对环境无害或危害极 小。其基本目的是引导消费者进行绿色消费，从而引导企业自觉调整产品结构采用清洁的工艺。 （3）绿色包装制度。“绿色包装”也称环境之友包装或生态包装。绿色包装一般是指对生态环境和人体健康无害，能循环复用和再生利用或降解腐化，促进可持续发展的包装。 （4）绿色卫生检疫制度。绿色卫生检疫制度是建立在现代科学技术基础上的。各种检疫措施不仅极为严格，而且繁琐复杂。基于保护环境和生态资源，确保人类和动植物的健康，许多国家，特别是发达国家制订了严格的环境与技术标准。由于各国环境和技术标准的指标水平和检验方法不同，以及对检验指标设计的任意性，而使环境和技术标准可能成为绿色贸易壁垒 。 （5）绿色补贴。它是指一种将资源环境费用内在化以降低外部经济效果使成本与效益尽可能在生产和经营者身上得到统一的一种手段。为了保护环境和资源，有必要将环境和资源费用计算在成本之内，使环境和资源成本内在化，发达国家还将严重污染环境的产业转移到发展中国家，以降低环境成本，使发展中国家的环境成本因此而提高。 3、绿色贸易壁垒的特点及实施条件 （1）绿色贸易壁垒的特点 绿色贸易壁垒具有其他非关税壁垒所不具有的特征: 第一，表现内容上具有合理性。贸易保护主义者抓住消费者的心理，以保护人类、动物的生命或保护环境与资源为理由，表面上符合可持续发展的历史潮流，也迎合了绿色消费的需要，以达到其贸易保护主义的目的。 第二，保护对象上具有广泛性。绿色贸易壁垒具有广泛的保护倾向，不仅对产品本身的质量，而且对产品从生产前的设计一直到消费后的最终处理都有限制。近年来还从产品贸易扩展到服务贸易、技术贸易等领域，呈现出无所不包的态势。 第三，保护方式上具有隐蔽性。一些国家对某些商品质量、规格、性能和安全等规定了极为严格、繁琐和特殊的标准，检验手续繁琐复杂，而且经常变化，使外国商品难以对付和适应。其目的是利用环保之名行贸易保护之实，使出口方难以预见其内容及变化而难以对付和适应，但又不易产生贸易摩擦。 第四，制订形式上具有合法性。大多数非关税壁垒不是通过公开立法来加以规定和实施，而国际贸易中的绿色贸易壁垒则有相应的法律为依据，如1994年的《技术性贸易壁垒协议》(简称TBT协议)和《实施动植物卫生检疫措施协议》(简称SPS协议)，同时，各国还制订有本国关注的一些法规，如1989年美国实施的609条款。 第五，动态性。发达国家所制订的绿色贸易壁垒措施会随着其贸易伙伴经济和技术水平的进步而调整，从而使得绿色贸易壁垒出现不断提高的趋势。如近年来，日本对进口大米检验的量化指标已经从1993年的20多项增加到2000年的104项。有些国家规定，当某种具有绿色标志的产品在其市场的占有率超过2096时，该国对其环境标志的要求就会做出提高的调整。 （2）绿色贸易壁垒的实施条件 绿色贸易壁垒这种贸易保护措施，虽然能有效地阻止外国商品进入本国市场，但并不是所有国家都具有实施壁垒的条件。到目前为止，实施壁垒的主要是发达国家如欧盟、日本、美国，而受影响的主要是发展中国家如中国。这主要是因为: ①绿色贸易壁垒主要是通过规定高药残标准来提高农产品的市场准入门槛，如欧盟对氯霉素残留量的标准规定为0.2——0.3ug/kg，这个标准不仅是我国就是欧盟本身也很难达到标准。 ②实施绿色贸易壁垒要具有完善的检测体系。仅有高药残标准是不够的，必须辅以先进的检测设备、检测技术以及高素质的检测人员。具有先进的检测技术、设备可以增加应检农药的种类，以及最大限度的提高限量标准，这样就可以对低检测水平的国家形成壁垒。 二、我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的现状及原因分析 1、我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的现状 作为世界上最大的农业生产国，我国己经具备相当的农产品竞争力，在水稻、蔬菜、水果和畜产品、水产品、茶叶等方面具有较大的比较优势。我国以发展中国家的身份加入WTO后，良好的制度条件为我国扩大出口、发展开放型经济提供了广阔的空间。然而，“走出去”的道路上并非阳光灿烂，作为我国具有相对优势的农产品出口首当其冲，频频受挫。近年来虽然我国农产品的出口额一年比一年高，但农产品出口增长速度一直低于出口总增长速度，究其原因，除了我国出口的农产品主要是初级产品、产品附加值低以外，农产品出口屡遭国外绿色贸易壁垒是另一大重要原因 。 自1996年8月起，欧盟成员国相继停止从我国进口禽肉和部分水产。我国有关部门和企业按欧盟法规进行了全面整改，并于1997年接受了欧盟兽医代表团的考察。代表团考察报告对我国的相关工作给予了充分肯定，但欧盟只做出了恢复从我国3家工厂进口兔肉的决定。1998年9月、1999年6月和1999年10月，欧盟兽医代表团先后三次来华考察。2000年5月，欧方公布决议，认可我国山东、上海可以对其出口禽肉，但未批准我国加工厂注册。2001年欧方专家来华考察我国动物及动物源性产品残留物质监控体系，随后向欧委会提交了一份关于我国残留监控体系的片面的、不切实际的考察报告，导致我国冻鸡出口下降了41%，保鲜蔬菜和暂时保藏的蔬菜的出口分别下降了20%和29%。 近年来，许多进口国更是加大了对我国出口农产品的检测、检疫力度，这又在很大程度上增加了我国农产品出口的难度。2002年日本对我国青岛的肉鸡产品检疫项目增加了10个指标，对蔬菜农药残留化验检测项目，由入世前的4项增加到46项；韩国对我国出口蔬菜的检测仅农药残留的检测指标最高时就达200多项；欧盟对我国茶叶的检测项目从过去的6种农药残留检测增加到62种；据《中国新闻网》报道，美国以担心输入病虫害为由，自2005年4月1日起，禁止进口中国的人造圣诞树等人工木制装饰品，仅此一项禁令将会影响中国对美国上亿美元的出口。 2、我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的原因分析 使我国在经济发展过程中的资源浪费、环境污染、植被破坏、水土流失异常严重。因此在一定程度上破坏了农产品的生产环境，同时由于各种卫生、农药标准也因耕作方式不当而常常不合格，从而使中国成为遭遇绿色贸易壁垒的大国。 （1）我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的国内原因分析 ①我国环保意识淡薄，缺乏绿色经济观念。我国在向现代农业转化的进程中，尽管农作物的产量不断提高，但由于我国环保意识淡薄，没有及时采取有效的环保措施，致使农业的污染也日趋严重。工农业造成的19各种污染，通过周围的环境(土壤、水等)作用于农作物，使农产品受到污染，导致“问题蔬菜、问题粮食”的产生。此外，由于食品加工、包装、储运等环节设施落后，导致食品后续污染问题严重，造成食品生产前期污染未消除，后续污染依然存在的状况。然而，目前美国、德国、日本等发达国家都已建立了环境标志制度，国际标准化组织也推出ISO14000标准认证，其环境管理体系成为世界各国企业跨越绿色贸易壁垒的重要跳板，但我国企业并没有作出积极的反应 。 ②我国环境标准过低，农业生产企业认证能力薄弱。环境标准是有关控制污染、保护环境的各种标准的总称。在我国已有的国家标准中，采用国际标准和国外先进标准的不足50%，高新技术标准严重缺乏。此外，国外标准在产品研发阶段就已开始制定，而我国的标准制定却相对滞后，周期也长，没有严格的标准制约严重影响了我国农产品的品质。另一方面，我国农产品要进入国外市场，就需要获得国际上公认的和特定进口国家的绿色认证，一些企业担心认证会降低价格竞争能力，造成认证不积极，普遍存在侥幸的心理 。如在绿色标志认证方面，我国外贸企业要获取国外认可的绿色标志，不仅要支付大量的检验、测试、评估等费用，还要支付不菲的认证申请费和标志的使用年费，使一些企业望而生畏。 ③农产品检疫系统不健全。从中国近年来发生的假大米、有毒奶粉、冠生园劣质月饼事件到最近被查出的“苏丹红一号”等事件，“苏丹红一号”在十年前就已经被禁了，为什么在今天又查出它存在于大量食品中，在其他国家关注食品安全之际，我国的卫生检疫系统却还形同虚设，更为可气的是，还有一部分官员在开绿灯，使中国农产品生产者对其产品本身的质量要求不高而导致农产品受阻国外的绿色贸易壁垒，因此中国的检疫系统建设势在必行 。 ④环保法律规范不健全，执法力度不够。正是由于我国法律中有关农产品各种标准的规范不健全，才使发达国家常常钻我国法律的漏洞。目前我国引进外资、进口等环节中的环境条款还不完善，对国外进口产品和外商投资企业的环境保护要求不严，对外国产品和污染密集型企业的进入管制较为宽松。且在事实上，存在有法不依、执法不严的现象。（2）我国农产品出口遭遇绿色贸易壁垒的国际原因分析 ①国际社会对保护生态环境和食品安全的关注日益强烈。随着经济的高速发展，人们的生活水平迅速提高，生态价值观被广泛接受，人们对自己的生存环境和卫生食品安全日益关注，追求高品位生活的意识也越来越强，对衣、食、住、行的要求越加严格，“绿色”成为了一种时尚，一种健康的代言。这促使发达国家政府通过立法满足国内居民的绿色需求，保护本国产品在国内市场的竞争力。为此，发达国家政府便在国内推行绿色生产、绿色营销和绿色消费，实施绿色管理，通过制定相关法律与政策，约束和限制国外未达到本国或国际环境标准的农产品进入本国市场。 ②将同一标准使用在处于经济与科技发展不同阶段的国家。发达国家的科技水平较高，处于技术垄断地位，同时有强大的经济实力作后盾，它们制定了众多的环保技术标准和环境标志，是想利用生产和销售绿色产品，发展绿色科技和相关服务，控制未来的世界市场。而发展中国家面临着极为迫切的经济增长甚至是温饱问题，在环保领域的缺口较大，它们既无雄厚的资金，又无可以利用的高科技手段，其环保水平尚处于初始阶段，在短期内缺乏实施同一环境标准的能力。而在两个发展水平不相等同的阶段适用同一标准，这本身就是不合理的。这就使发展中国家在环保上始终处于被动局面，导致发中国家的产品被排斥在发达国家之外，极大的制约了发展中国家经济的发展和环保步伐的加快。 三、我国应对农产品出口中的绿色贸易壁垒的对策 1、强化国民绿色经济意识，完善国内环保法规 （1）加大传媒宣传环保的力度。21世纪经济的主旋律将是绿色经济，政府应呼吁提高国民的可持续发展意识，开展环境教育。环境教育的最终目的是为了将环境意识化为公众自觉的环境行为，因而要充分发挥媒体的舆论作用，鼓励公众参与环境保护事业，使其知晓我国经济的“绿化”是一项公益事业，受益的应是整个国家和每一个公民。同时，政府要注重发挥职能指导作用，提倡绿色生活方式，把绿色贸易、绿色生活的思想融入我们社会经济发展的全过程，这既可从根本上冲破绿色贸易壁垒，又可保持我国经济的可持续发展，使之适应全球一体化浪潮，并与国际贸易体系接轨 。 （2）制定和完善国内相应的环保法规。在国内立法方面，应加快我国环境保护法律与国际接轨的步伐，缩小与发达国加环保水平的距离。其中，值得注意的是，国际社会在处理贸易与环境争端案件时，与贸易有关的国际环境法和国内环境法往往倍受重视。从已处理的贸易与环境争端的一些案例的裁决来看，只要引用的国内环保法律规定准确、有权威性，维护环境利益的一方往往胜诉，而对环境保护不利的一方则往往败诉。因此，必须加速与贸易有关的环境立法。 2、改善我国农产品生产的外部环境 （1）整治农业环境，治理农业污染。主要是加强对农业环境、渔业水域、草原牧区、特别是土壤环境的监测。一是要定点、定期对主要农(畜)产品污染情况开展例行监测；二是开展对大中城市郊区、工矿企业周围等重点区域土壤环境例行监测；三是定期对重要水源进行常规性监测。及时掌握农业环境受污染损失状况，提出相应的治理对策，调整产业结构(例如受污染的土地种植花草等)，进行植物修复。 （2）控制农业水源污染，解决湖泊、大中型水库的富营养化问题。首先要纠正或扭转偏施、重施氮肥的习惯，推广节氮施肥技术。调整肥料结构，实行配方平衡施肥，大力发展多元高效肥，推广专用复合肥，积极推行有机无机肥配套施肥体系，同时应加强改善生态环境的新技术的研究。其次，要推进有机肥工程，以减少化肥的用量，采用多种形式使秸秆还田，集中处理加工畜禽养殖基地的鸡粪、猪粪等使之成为商品有机肥料。结合疏浚河道开发利用丰富的河泥资源，大力开展河湖清淤工作，同时实施河湖岸植树，减少水土流失 。 （3）加强对农业环境科学的研究。政府应增加农业环保科技的投入加强农业保护宣传培训，提高各级农业管理与技术人员及广大农民群众的农业环境保护意识，增加科技投入，引进国外先进的农业环境保护技术模式，引导农业结构合理化，逐步建立起农业经济、生态环境和社会效益相统一的农业结构体系，努力做到生产技术生态化，生产过程清洁化，农业产品无害化。 3、实施扶持绿色产业的政策措施 （1）制定绿色产业倾斜政策。一是要在税收上给予优惠，在一定时期内，对绿色产业企业可以减征或免征增值税，对企业新开发的绿色产品也可以缓征所得税。二是要对绿色产业企业在贷款利率、贷款额度上实行优惠，鼓励其上市通过资本市场直接融资。三是要在工商注册上对绿色产业企业给予照顾，并赋予一些规模较大的绿色产业企业以出口经营自主权。 （2）建立农产品国际绿色贸易壁垒预警机制。大量事实表明，绿色贸易壁垒之所以能起到限制与障碍作用，其中一个重要的原因是企业对进口国的技术法规、标准和合格评定程序不了解。我们可以借鉴发达国家的做法，组成专门的机构，收集研究我国主要出口农产品可能在哪些国家遇到什么样的绿色壁垒，提出需要采取的应对措施，形成预警机制，以改变目前这种遇到壁垒就无所适从的状况 。 4、积极推行IS014000标准 国际标准化组织制定的IS014000系列国际标准己于1996年正式公布。该标准以改善全球环境、促进国际贸易为目标，涉及从原材料的开发生产到产品制造使用及报废处理的所有环节和活动。对于任何不符合该标准的产品，任何国家都可以拒绝进口。因此，为了适应国际市场对出口产品环保标准的要求，我国应制定和实施与IS014000环境体系国际标准配套的国内法律法规以及适合我国国情的环境标志法律法规，通过立法程序把IS014000环境体系国际标准转化为国家标准，在全国范围内推广实施。 5、大力发展绿色农业，开发绿色食品 面对绿色贸易壁垒，开发绿色农业、发展绿色食品将有益于我国农产品出口、提升农产品在国际市场上的竞争力。具体方法： （1）实行专业化生产、规模化经营。目前，我国出口的部分绿色农产品多为农户零星生产，这种小规模分散经营阻碍了农业技术的改进和管理水平的提高，难以降低产品成本，参与国际竞争。要想在国际市场上占有一席之地，采取专业化生产、规模化经营是必然选择。只有企业联合起来，才能降低成本、提高质量、增强实力、实现规模效益，从而扩大经营范围，提高市场占有率和竞争力。应考虑扶持一批绿色农产品出口企业，实行贸工农一体化和企业集团化效益。可采取“公司+农户”的组织形式或者新的生产经营方式“公司+农场”，实现绿色农产品出口生产的规模化经营。 （2）建立绿色农产品生产基地。我国具有生产绿色农产品的自然条件、技术条件和社会环境条件，可以建立一批绿色农产品生产基地，利用科技成果优势，实现绿色农业加工增值。 6、积极推行农业标准化工作、推广绿色技术 农业标准化工作就是以农业科技和实践经验为基础，按照简化、统一、协调、选优的原则，把先进科技成果和绿色技术转化为标准，并加以监测、实施，使业生产、加工、管理和服务实现标准化、规范化、程序化的活动。实施农业标准化，既可提高农业科技成果的转化率，推动我国农业增长方式转变，又可以促进农产品优质化，增强我国农业的国际竞争能力。我国要加强对国际农业标准的研究，而在这一过程中，就需要企业自主研究和引进先进的环保技术、生态技术，并将其大力推广，使绿色技术上升为“农业标准化”中重要一部分的。我国根据农产品国际市场的需要，不断更新农业标准，并使农产品品质标准与安全卫生、分级、包装、运输标准相配套，通过逐步完善，形成与国际标准接轨的农产品质量标准体系 。从而为我国农产品顺利进入国际市场创造有利条件。 参考文献 1.《国际贸易理论》，龚关，武汉大学出版社，2000年版，第65页。 2.《贸易与环境》，赵玉焕著，对外经济贸易大学出版社，2002年版，第142页。 3.《如何应对贸易技术壁垒》，李志军著，民主与建设出版社，2001年版，第56页。 4. 《如何积极应对农业绿色贸易壁垒》，李一南著， 中国财政，2006，年9月。 5.《浅析绿色贸易壁垒及其对策》，余鹏著，世界经济情况，2006年7月。 6.《我国出口农产品突破绿色贸易壁垒的对策》，刘翠萍著，山东财政学院学报，2006年4月。 7.《国际绿色贸易壁垒及其突破对策探析》，谭蓉娟著，特区经济，2006年5月。 8.《如何应对农产品绿色贸易壁垒》，于宝苹著，辽宁行政学院学报，2006年6月。
1.花椒防虫法：花椒是天然抗氧化剂，又有特殊气味，用锅煮花椒水，凉后将布袋浸泡于其中，捞出晾干后，把晾干的大米倒入处理过的布袋中，再用纱布包些花椒，分放在米的各部分，扎袋后置于阴凉通风处。 2.海带防霉杀虫法：干海带吸湿能力较强，同时还具有抑制霉菌和杀虫的作用。将海带和大米按重量一比一百的比例混装，一周后取出海带晒干，然后再放回米袋中，这样可使大米干燥且具有防霉防虫的效果。 3.草木灰吸湿法：在米缸底层撒上约一寸厚的草木灰，铺上白纸或纱布，再倒入晾干的大米，密封后，置于干燥、阴凉处，这样处理的大米可长期储存。 4.家中贮藏的米如生小虫可用筛子将小虫筛出，或将米置于阴凉通风处晾干。千万不可将生虫的米拿到阳光下曝晒，因为这不但使怕光的小虫钻入米层中去，而且米粒会迅速脱水，变得又糙又碎，根本起不到除虫的作用。筛净的米，要选用合理的包装袋，最好选用布袋，不要用编织袋或麻袋，更不能用塑料袋。旧布袋要清洗干净后再用，防止有虫卵附着。米装袋后，要在封口处放一小包用布包扎好的花椒和几瓣蒜，用线绳将袋口扎紧，直到食用时打开。 米袋存放在通风、干燥的地方，并用砖或木板垫起来，与地面保持一定的距离，增进通风。
纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料 一、 纳米材料的特性 当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应 一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。 纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应 微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。 二、高聚物/纳米复合材料的技术进展 对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料 由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料 用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由S.Iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。 三、前景与展望 在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。 参考 文献 ： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》 【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。 【关键词】纳米技术 包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展 纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。 由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。 纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。 目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。 抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。 另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。 结语 随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。 参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，2004.12. [2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002. [3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21 纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》 摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。 关键词：纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 2.1纳米材料 纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 2.2纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例 目前纳米材料主要用于下列方面： 3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 3.2纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 3.3电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 3.4Al基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向 经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。 近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。
纳米是一个比微米小得多的计量单位。纳米技术是指在纳米范围内研究物质的结构及其变化规律，并应用于生产生活之中的技术。纳米材料(nano material)，纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子(nano particle)，纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。 世界上一些发达的工业国家，投入重金对纳米材料进行开发研究，在20多年中，纳米材料从问世至今，已经基本上完成了材料制备和性能开发阶段，步入了全面应用和完善工艺阶段，重视纳米科技发展的国家都得到了实惠。 我国在纳米科技领域的研究起步较早，基本上与国际发展同步；经过近20年的努力，我国已经初步具备开展纳米科技的研究条件，形成了一支研究队伍；近年来，我国在纳米材料与技术的基础研究领域取得了一些国际领先的成果。这些都为实现跨越式发展提供了可能。 2004年全球纳米新材料市场规模达22.3亿美元，年增长率为14.8％。2004年，中国纳米新材料市场总体规模达到29.2亿元，年增长率为18％，已经连续5年保持了15％以上的增长速度。其中，纳米粉体材料市场达到27.4亿元，占总体市场规模的93.8％，纳米复合材料市场1.8亿元，占总体纳米材料市场规模的6.2％。 2004内～2008年，世界纳米复合材料市场的年均增长率为18.4%，纳米复合材料市场将从2003年9080万美元增长到2008年2.11亿美元。世界聚合物纳米复合材料市场中，热塑性材料市场将从2003年7000万美元增长到2008年1.75亿美元，热固性材料市场将相应从2000万美元增长到2800万美元。 市场成长迅速；国家对高科技新材料产业的重视；我国的纳米材料技术水平的进一步突破；纳米材料与日常起居结合紧密，纳米与人们的生活日益接近等等这些因素必将使我国的纳米产业未来更加光明。
浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用，并研究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。关键词：纳米技术；微机械；机械工业；发展前景1纳米技术的内涵纳米是长度单位，原称“毫微米”，就是10－9（10亿分之一）米。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。2纳米技术的主要内容（1）纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。（2）纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。（3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。（4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光／电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。3纳米技术在机械工业中的应用3．1纳米技术在微机械领域中的应用随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。3．1．1采用微加工技术制造纳米机械（1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm（10－3μm）。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0．2 nm，编码器反馈单位为1／3 nm，故跟踪误差在±1／3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC－16i，实现AInano轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。（2）微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0．28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10％的位置重复精度（±5 nm），可适用于精密微细操作。我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。（3）微型电机。美国俄亥俄州克利夫西卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜下才能看得见。德国汽车零件制造商博士公司正在研制纳米技术传感器，这种传感器将为人们提供关于汽车上每个零部件在三维空间中运动的精确信息。当微型传感器探测到速度骤减时，就会自动释放安全气囊。3．1．2采用自组装技术制造纳米机械（1）生物器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选作生物芯片，利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇根韦思大学医学院生物分子信息小组，利用细菌视紫红质（简称BR蛋白质）和发光染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。（2）纳米分子电动机。美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五十分之一的硅原子构成的“悬臂”。上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊（纳米分子电动机）。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的目的。3．2纳米技术在包装机械领域中的应用采用纳米材科技术对包装机关键零部件（如轴承、齿轮、弹簧等）进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高设备的耐磨性、硬度和寿命。碳纳米管还具有较高的机械强度和较高的热导率。由于具有非常大的长度—直径比，可以制造出任何复杂形状的零件，是复合材料理想的增强纤维。目前，用价格低廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已走进企业，开始代替金属材料。现代胶印机上应用着很多传感器．如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等。纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性，也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关健部件的表面涂层。3．3纳米技术在食品机械领域中的应用纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收作用，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维。纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600 nm以上波长光的传输损耗小于10 dB／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。经研究证明，将30～40 nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400 nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：①具有很大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；②具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。这为污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域较引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50 nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了它在包装和食品机械上的大范围应用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙－6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。4纳米技术在机械行业中的发展前景（1）机械及汽车工业的滑配原件如：轴承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底的磨擦界面，大大减低磨损并能提高负载。（2）塑胶流道的低粘应用：例如T型模、拉丝模、套筒和热胶道，可有效减少积料碳化的产生几率。（3）射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润滑，更是任何金属所无法表现的优异性。（4）IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于具有极高的粘着性，因此必须借助大量脱模剂来帮助脱模，纳米陶瓷的荷叶效应可减少脱模剂的使用及模具清理时间。（5）纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑胶在模具内的流动性大幅提升，特别是高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均有明显的改善。5结语综上所述，纳米技术是近十多年来逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发21世纪新的工业革命。美国商业通讯公司研究报告称，未来五年，用于橡胶产品和油墨生产的碳黑填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今后几年，全球纳米材料的需求将以2．7％年增长速度增长，到2010年将达到1 030万t，所以纳米包装具有较大的市场发展潜力。过去，我国机械包装工业的一些先进设备、先进技术，大多是依靠进口。纳米技术的出现，将对我国机械包装行业的技术创新带来新的发展机遇。相信在不远的将来，纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领域，它给机械工业带来的变化将是巨大的。参考文献1向春礼．纳米科技及其发展前景［J］．新材料产业，2001（4）2王新林．金属功能材料的几个最新发展动向［J］．新材料产业，2001（4）3唐苏亚．纳米技术在微机械领域中的应用［J］．微电机，2002（5）4万乃建．21世纪数控技术新面貌［J］．机械制造，2001（20）5杨大智．智能材料与智能系统［M］．天津：天津大学出版社，2000
纳米吸波复合材料的研究与发展趋势吸波复合材料主要是应用在飞机，坦克等表面来降低其被探测和摧毁的概率，提高目标的生存能力。吸波复合材料是一类功能复合材料，它能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量_1]。吸波复合材料是由功能体(吸收剂)和基体组成。当吸波复合材料中的功能体为纳米量级时，吸波复合材料将产生不同于常规材料的吸波性能。在已公开报道的纳米吸波复合材料中，性能比较突出的是美国研制的“超黑粉”纳米吸波复合材料_2J，它实质上就是以纳米石墨为功能体的石墨一热塑性复合材料和石墨环氧树脂复合材料。纳米吸波复合材料之所以具有不同寻常的吸波性能是因为纳米材料的特殊结构引起的口]。一方面，纳米微粒尺寸为1～100 nm，远小于雷达发射的电磁波波长，对电磁波的透过率大大高于常规材料，这就大大降低了电磁波的反射率；另一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规微粒大3～4个数量级，对电磁波和红外光波的吸收率也比常规材料高得多。此外，随着颗粒的细化，颗粒的表面效应和量子尺寸效应变得突出，颗粒的界面极化和多重散射成为重要的吸波机制，量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级发生分裂，其间隔正处于微波能量范围(10 ～10eV从而形成新的吸波通道_|J。吸波复合材料按其应用形式可分为涂敷型吸波复合材料和结构型吸波复合材料。1 涂敷型吸波复合材料纳米铁氧体吸波复合材料_5。o]铁氧体吸波复合材料是既有一定介电常数和介电损耗，又有一定磁导率和磁损耗的双复介质。它除有电子共振损耗外，还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗等特性。其作用机理可概括为铁氧体对电磁波的磁损耗和介电损耗。23(5)：796—800．[37] 李华，Bocaz—Beneventi G，Have J．计算机与应用化学_J]，2002，1 9(3)：296—297．[38] 熊少祥，李建军，程介克．分析测试学报EJ3，1996，15(3)：69—73．将铁氧体纳米颗粒与聚合物复合而成的纳米复合吸波材料能有效吸收和衰减电磁波和声波，被认为是一种极好的吸波材料。铁氧体纳米复合材料多层膜在7～17 GHz的频率段内的峰值吸收为一4OdB，小于一lO dB的频宽为2GHz_l 。王国强等人对比了纳米铁氧体／导电聚合物复合吸波材料和非纳米铁氧体／导电聚合物复合吸波材料的吸波性能。实验结果表明，在8～12 GHz的频段内，纳米吸波复合材料的吸收率均高于非纳米吸波复合材料_1引。铁氧体吸波复合材料的研究重点在于如何通过调整材料本身的化学组成、粒径及其分布、粒子形貌及分散性等来提高复合材料损耗特性和降低其密度。美国已研制出一系列薄层状铁氧体吸波复合涂料，并成功应用于F一117A战斗机。纳米金属粉吸波复合材料_l �6�8从金属的电子能级跃迁、原子相对振动的光学波、原子的转动能级和原子磁能级的分析可以看出，具有磁性的金属超细颗粒与电磁波有强烈的相互作用，具备大量吸收电磁波能量的条件_l 。纳米金属粉吸波复合材料具有微波磁导率较高、温度稳定性好(居里温度高达770 K)等突出优点，己得到了广泛应用。纳米金属粉吸波复合材料主要包括羰基纳米金属粉复合材料和纳米磁性金属粉复合材料两类。其中羰基纳米金属粉主要包括羰基Fe、羰基Ni和羰基Co等：纳米磁性金属粉主要包括Co、Ni、CoNi和FeNi等。陈利民等人[1副制备了高抗氧化能力的纳米金属吸波复合材料y一(Fe，Ni)。实验结果表明，该材料在厘米波和毫米波波段均有较好的吸波性能。法国科学家最新研制成功了一种由CoNi纳米金属合金粉与绝缘层构成的复合材料。将该材料与粘合剂复合而成的吸波复合材料的电阻率高于5 Q�6�1cm，在50 MHz～50 GHz的频率范围内具有良好吸波性能 引。纳米有机聚合物吸波复合材料作为功能体的导电聚合物主要包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其主要的吸波机理是：利用某些具有共轭主链的高分子聚合物，通过化学或电化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构，实现阻抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波。将不同种类的无机纳米相与有机聚合物复合可以制成强吸收的电阻损耗型、介电损耗型、磁损耗型纳米吸波复合材料。比如，将碳纳米管与聚合物复合能形成一种性能优良的电阻型宽带吸波复合材料。因为碳纳米管具有良好的导电性，引入到聚合物中不仅可形成导电网络，而且对复合材料有增强作用，比常规的炭黑、石墨填充到聚合物中的吸波性能强得多。结构型纳米吸波复合材料n。 们结构型吸波复合材料既能吸波，又能承载，具有频率宽、效率高、不增加消极重量等优点。目前结构型吸波复合材料主要有两大类：蜂窝夹层型吸波复合材料和层压平板型吸波复合材料口 。。]。下面主要研究作为功能体的结构型纳米复合材料的特点与应用。纳米SiC吸波复合材料lL2 。SiC功能体具有密度小、耐高温性能好和吸收频带宽等优点，但常规制备的SiC吸收效率较低，不能直接作为吸波复合材料的功能体。因此，必须对SiC进行一定的处理以提高其吸收效率。一般采取以下两种处理方法：提高SiC的纯度和对其进行有控制的掺杂。日本利用高纯度的原料，制得了纯度极高的SiC粉体。前苏联曾用掺杂的方法提高了SiC的吸波性能。此外，还可以采用多层复合的结构形式进行改进。日本用二氧化碳激光法制备出了具有优良吸波性能的Si／C／N 和Si／C／N／O 吸波复合材料 。最新的研究结果表明，Si／C／N和Si／C／N／O纳米吸波复合材料在毫米波段和厘米波段均有优良的吸波性能。纳米SiC纤维吸波复合材料SiC系列纤维具有强度高、模量高、热膨胀系数低、电阻率可调节等特性和耐高温氧化直径小、易于编织等特点，是高性能复合材料的理想增强剂。由于常规SiC纤维的电阻率分布在10。～10 Q �6�1C1TI的范围内，而其电阻率在10 ～10。Q�6�1C1TI范围内才具备较好的吸波效果。因此，SiC纤维必须用适当的处理来调节其电阻率。一般采用的方法为高温处理法和掺杂异元素法。王 军等人L2 制备出力学性能良好、电阻率连续可调的纳米SiC／Ti复合纤维。将这种纤维与环氧树脂复合后可得到具有良好的吸波性能的结构型吸波复合材料。前景展望针对吸波材料“薄、轻、宽、强”等性能方面的更高要求，需要首先研制出具有吸波性能的纳米粉体，然后根据具体要求将不同种类的纳米粉体进行各种形式的复合以获得最佳吸波性能。在先进复合材料基础上发展起来的既能隐身又能承载的结构型吸波复合材料，是当今吸波复合材料的主要发展方向。其关键技术主要包括复合材料层板的研制、介电性能的设计匹配、有“吸、透、散”等功能的夹芯材料的研制与设计及诸因素的优化组合匹配等。随着先进探测器的相继问世，吸波复合材料必将发展成能兼容米波、厘米波、毫米波、红外和激光等多波段的吸波复合材料。
纳米科技发展态势和特点_(转) 科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。因此，近几年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，并引发了越来越激烈的竞争。 一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划 由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。 (一) 发达国家和地区雄心勃勃 众所周知，为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI)，其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。 曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后，曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。 欧盟在2002～2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。 (二) 新兴工业化经济体瞄准先机 意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。 中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。 (三) 发展中大国奋力赶超 综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。 二、纳米科技研发投入一路攀升 纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。 美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。 曰本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。曰本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。 在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。 中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。 就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，曰本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，曰本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美曰之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，曰本为0.02%。 另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年发布的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于这样的投资水平，基于纳米技术的创新势必将到来。 三、世界各国纳米科技发展各有千秋 各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。 (一) 在纳米科技论文方面曰、德、中三国不相上下 根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000～2002年，共有40 370篇纳米研究论文被《2000~2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。 2000~2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10 000篇，几乎占全部论文产出的30%。曰本(12.76%)、德国(11.28%)、中国(10.64%)和法国(7.89%)列在其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000~2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与曰本接近。 在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国三年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。 另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。 。