纳米技术在现代生活中的应用

纳米技术在环境保护中的应用

纳米技术具有极大的理论和应用价值，纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”。纳米技术研究在0．1．100nm尺度范围内物质具有的特殊性能及其应用。广义的纳米材料是指在三维空间中，至少有一维达到纳米尺度范围。或以其为基本单位所构成的材料。纳米材料具有辐射、吸收、杀菌、吸附等特性，众多研究表明这些新特性将在环境保护领域产生深远的影响。

一． 纳米技术在水处理中的应用

1）纳米催化剂

目 前 用 于水处理的纳米催化剂，主要指光催化剂，如Ti02,Cd5,ZnO等，其中TiO:因其活性高、稳定性好、对人体无害而最受重视。Matthews等P1曾对水中34种有机污染物的光催化降解进行研究，结果表明该方法可将水中的烃类、卤代物、轻酸盐表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等污染物转化成CO;和H2O等无害物质。利 用纳 米光催化剂光催化降解有机废水是其最重要的用途之一纳米TiO:玻璃薄膜光催化剂，可将玫瑰红 B催化降解为 C02,H 20及一些其它的简单无机物。用溶胶一箭胶法制备的8层粒径为21.2nm的锐钦矿T102(存在于玻璃薄膜中)，在(28-0.5)℃和振摇条件下，可使初始浓度为9.87 x 10“一1

摘要： 纳米技术听起来似乎晦涩难懂。 但于我们的生活随处不在， 无所不在。 纳米技术在科学上的定义则是能操作细小到0. 1～100nm物件的一类新发展的高技术。 生物芯片和生物传感器等都可归于纳米技术范畴。

关键词： 纳米技术； 污水处理； 医疗； 食品

引言： 也许你觉得纳米技术离你很远， 但它已经悄悄地确确实实地来到了你生活中， 纳米技术在生活中应用相当广泛， 日 本的 8mm 摄像机的生产， 抗菌除臭冰箱、 洗衣机、 高性能彩打墨粉等， 都是采用的纳米技术， 如果在分散的纳米分子材料上经过特殊处理， 再运用到纤维物体上， 那么衣服就可以不粘油、 不粘水，由于纳米分子非常非常小， 它不会影响纤维物体的透气性和清洗效果。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、 微电子和计算机技术、 医学与健康、 航天和航空、 环境和能源、 生物技术和农产品等方面。 用纳米材料制作的器材重量更轻、 硬度更强、 寿命更长、 维修费更低、 设计更方便。 利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料， 制作出生物材料和仿生材料。 虽然纳米技术从产生构想到实现并运用于我们的生活历史短暂， 但发展快速。

一、 纳米在我们衣食住行中的应用

衣 在纺织和化纤制品中

运筹学在现代生活中的应用

林艺妍

（福建农林大学金山学院09工程管理2班，福建，福州，353002）

摘要：通过对运筹学的学习，无论是从简单的故事，还是真实的案例中，我们可以发现，所谓的运筹，是用最小的功效获得最大的利益。这在我们的生产生活中有极大的意义。 运筹学有广阔的应用领域，它已渗透到诸如服务、库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位、能源、设计、生产、可靠性、等各个方面。

关键词：对策论，博弈论，排队论，菜篮子工程 中图分类号：022.

一、运筹学概论

运筹学作为一门用来解决实际问题的学科，在处理千差万别的各种问题时，一般有以下几个步骤：确定目标、制定方案、建立模型、制定解法。虽然不大可能存在能处理及其广泛对象的运筹学，但是在运筹学的发展过程中还是形成了某些抽象模型，并能应用解决较广泛的实际问题。

运筹学的思想在古代就已经产生了。敌我双方交战，要克敌制胜就要在了解双方情况的基础上，做出最优的对付敌人的方法，这就是“运筹帷幄之中，决胜千里之外”的说法。

但是作为一门数学学科，用纯数学的方法来解决最优方法的选择安排，却是晚多了。也可以说，运筹学是在二十世纪四十年代才开始兴起的一门分支。

运筹学的具体内容包括：规

纳米技术在食品加工和安全检测中的应用

摘要：纳米技术是在纳米尺度理解、控制和操纵物质世界的一项新技术，已在材料、化工、医药、食品等领域得到了广泛的应用。本文介绍了纳米技术在食品加工与安全检测方面的应用。

关键词：纳米技术 安全检测 食品加工

Nanotechnology application in food processing and safety

inspection

Abstract ：Nanotechnology was a new technology of understanding，controlling，and manipulating matters at the nanoscale.It had been widely used in the fields of materials ，chemical industry、medicine、food、and so on. This paper introduces the nanometer technology in food processing and safety testing applications. Key words：Nanotechnology secur

背景与意义:随着微电子技术的发展和应用市场的开发，对IC的集成密度的要求越来越高，电子器件的小型化以指数率持续变小，特征尺寸从微米级到亚微米级再缩小至纳米级。纳米电子技术是传统电子7K技术发展的必然结果。以理论研究、器件设计、工艺开发和电路研制.为内容的纳米半导体学科的研究是当前纳米电子学发展的主旋律，有必要着重讨论其发展现状与趋势。

理论基础:纳米电子器件的应用与发展主要研究在电子、信息、智能系统中的应用。纳米电子器件在功能器件上的分类利用纳米结构中电子所呈现的各种量子化效应，可以设计和制作各种量子功能器件。电子在纳米结构中的行为表现为量子力学的波粒二重性,其表现波动性或粒子性取决于它所处的环境。从量子的状态特征考虑，可以把各种量子功能器件分为二大类，即单电子器件和量子波器件。

1.单电子器件

这类器件的电子处于点结构，而且其行为以粒子性为侧重。单电子器件的典型实例如单电子晶体管、单电子开关等。

2.量子波器件

这类器件中的电子处于相位相干结构中，其行为以波动性为主。这类器件包括量子线晶体管、量子干涉器件、谐振隧道二极管、晶体管等。

此外除了上述基于纳米半导体范畴的量子功能器件即半导体量子效应器件和单电子器件外，从广义上讲纳米器件还可包括基于分子电子学

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

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，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

项目名称： 纳米材料与纳米技术在水污染物检测与

起止年限：依托部门：治理中的应用基础研究

逯乐慧 中国科学院长春应用化学研究

所

2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

本项目的主要研究内容包括： 1． 纳米材料的设计及制备

(1)针对特定水污染物检测设计相应纳米结构材料 从水中污染物检测的特殊需求出发考虑材料设计

1）针对低浓度重金属污染物，设计半导体纳米线、金属纳米簇、金属纳米粒子、半导体、氧化物纳米粒子以及它们的复合纳米材料；基于DNA或有机配体与特定金属污染物的相互作用特点，设计无机/有机杂化纳米材料。依据在痕量重金属污染物存在下，纳米体系的颜色、光谱强度(如荧光、紫外、拉曼等)、电化学信号等变化实现重金属污染物检测的目的；结合磁性纳米粒子的富集作用实现痕量污染物的超灵敏检测。

2）针对水中其它无机和低浓度有机污染物，结合表面增强拉曼光谱、荧光光谱、紫外吸收等谱学与电化学等手段，设计金属纳米材料及发光纳米材料等。依据在痕量有机污染物存在下，纳米体系颜色、拉曼光谱峰位及强度、荧光和紫外吸收光谱强度、电化学信号等变化检测低浓度有机污染物。

3）针对水体中有机污染物总量的测定，扩展新颖光催化材料TiO2的制

项目名称： 纳米材料与纳米技术在水污染物检测与

起止年限：依托部门：治理中的应用基础研究

逯乐慧 中国科学院长春应用化学研究

所

2010年1月-2014年8月 中国科学院

首席科学家：

一、研究内容

本项目的主要研究内容包括： 1． 纳米材料的设计及制备

(1)针对特定水污染物检测设计相应纳米结构材料 从水中污染物检测的特殊需求出发考虑材料设计

1）针对低浓度重金属污染物，设计半导体纳米线、金属纳米簇、金属纳米粒子、半导体、氧化物纳米粒子以及它们的复合纳米材料；基于DNA或有机配体与特定金属污染物的相互作用特点，设计无机/有机杂化纳米材料。依据在痕量重金属污染物存在下，纳米体系的颜色、光谱强度(如荧光、紫外、拉曼等)、电化学信号等变化实现重金属污染物检测的目的；结合磁性纳米粒子的富集作用实现痕量污染物的超灵敏检测。

2）针对水中其它无机和低浓度有机污染物，结合表面增强拉曼光谱、荧光光谱、紫外吸收等谱学与电化学等手段，设计金属纳米材料及发光纳米材料等。依据在痕量有机污染物存在下，纳米体系颜色、拉曼光谱峰位及强度、荧光和紫外吸收光谱强度、电化学信号等变化检测低浓度有机污染物。

3）针对水体中有机污染物总量的测定，扩展新颖光催化材料TiO2的制

纳米技术 在分子生物学中的应用

分子生物学是当今生命科学发展的主流和带

头学科，其研究的焦点是生物大分子，尤其是蛋白质和核酸的结构与功能。

DNA

RNA

protein

character

从宏观世界到微观世界

从分子的微观角度来看，目前的医疗技术尚无法达到分子修复的水平。而纳 米医学则是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，创造并利用纳米 装置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。例如：修复畸变的基 因、扼杀刚刚萌芽的癌细胞、捕捉侵入人体的细菌和病毒，并在它们致病前就 消灭它们；探测机体内化学或生物化学成分的变化，适时地释放药物和人体所

需的微量物质，及时改善人的健康状况。最终实现纳米医学，使人类拥有持续的健康。

一、在诊断方面的应用1、遗传病诊断纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8个星期时，血液中开始

出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术 应用于临床诊断中。

2、病理学诊断肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着 良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomic force microsco

纳米技术 在分子生物学中的应用

分子生物学是当今生命科学发展的主流和带

头学科，其研究的焦点是生物大分子，尤其是蛋白质和核酸的结构与功能。

DNA

RNA

protein

character

从宏观世界到微观世界

从分子的微观角度来看，目前的医疗技术尚无法达到分子修复的水平。而纳 米医学则是在分子水平上，利用分子工具和人体的分子知识，创造并利用纳米 装置和纳米结构来防病治病，改善人类的整个生命系统。例如：修复畸变的基 因、扼杀刚刚萌芽的癌细胞、捕捉侵入人体的细菌和病毒，并在它们致病前就 消灭它们；探测机体内化学或生物化学成分的变化，适时地释放药物和人体所

需的微量物质，及时改善人的健康状况。最终实现纳米医学，使人类拥有持续的健康。

一、在诊断方面的应用1、遗传病诊断纳米技术有助诊断胎儿是否有遗传缺陷。妇女怀孕8个星期时，血液中开始

出现少量胎儿细胞。利用具有纳米级大小孔洞的半透膜或特殊的合成纳米管等，可把胎儿细胞分离出来进行诊断。不需要进行羊水穿刺。目前美国已将此项技术 应用于临床诊断中。

2、病理学诊断肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但存在着 良恶性及细胞来源判断不准确的问题。利用原子力显微镜(atomic force microsco