高科技產(chǎn)業(yè)中國(guó)納米產(chǎn)業(yè)

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1、高科技產(chǎn)業(yè)概論之 中國(guó)奈米產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)教授：陳永璋老師組 員：連梅峮92114147工三甲 劉姿伶92114217工三乙 何謂奈米？所謂的奈米實(shí)際上是一個(gè)度量單位nanometer (nm)的譯名，指的是十億分之一公尺(1 nm = 10-9m)，也就是百萬(wàn)分之一公釐。如果要具體形容的話，就是說(shuō)一個(gè)奈米大小的物體比例就等同把一顆乒乓球放在地球上一般。 一個(gè)奈米到底有多??？一個(gè)奈米大概是34個(gè)原子相連的長(zhǎng)度，約等於人類(lèi)頭髮直徑的十萬(wàn)分之一。如果說(shuō)地球的直徑只有一公尺的話，一顆彈珠的直徑就相當(dāng)於一個(gè)奈米。 自然界奈米在自然界的例子就是荷葉效應(yīng)，表皮有覆蓋著疏水性的含蠟絨毛，是屬於奈米級(jí)尺寸的顆粒，這些

2、細(xì)小突起的表皮細(xì)胞將水珠頂起，使水珠無(wú)法與葉面完全接觸，微小纖毛結(jié)構(gòu)讓污泥、水粒子不容易沾附，含蠟絨毛又削弱水珠與葉面的吸附力量，更加強(qiáng)荷葉的疏水能力。只要給予少許動(dòng)能，水珠就能在葉面上快速移動(dòng)，將灰塵帶走，而達(dá)到自潔的功效。 自然界奈米(續(xù))蜜蜂體內(nèi)存在著磁性的奈米粒子，這些粒子具有羅盤(pán)的作用，這就是蜜蜂飛行的導(dǎo)航系統(tǒng)了。 以蝴蝶翅膀?yàn)槔澉[片上有光子晶體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其週期在數(shù)百奈米左右，可反射部分顏色的光，並讓其餘顏色的光穿透過(guò)去。當(dāng)光與光子晶體所產(chǎn)生的夾角改變時(shí)，會(huì)使光子晶體反射不同頻率的光，所以翅膀顏色會(huì)隨觀看角度而改變。自然界奈米(續(xù)) 自然界奈米(續(xù))昆蟲(chóng)多半體積嬌小、重量極輕，

3、如果翅膀上沾有一點(diǎn)點(diǎn)灰塵或水滴，在飛行時(shí)會(huì)因重量不平均而造成問(wèn)題，所以許多昆蟲(chóng)的翅膀表面具有奈米構(gòu)造，即使有灰塵或小水滴落於翅膀上，也能很輕易地將其抖落。 夜行性的飛蛾在夜間飛行時(shí)，為了避免被敵人發(fā)現(xiàn)，演化出看起來(lái)異常漆黑且不會(huì)反光的眼睛。飛蛾眼睛的角膜表面具有奈米級(jí)的細(xì)小突起，甚至小於光線的波長(zhǎng)，所以反光性極低，而且似乎可以吸收來(lái)自四面八方的光線。市面上已有企業(yè)模仿此種蛾眼效應(yīng)，推出不會(huì)反光的玻璃，將來(lái)在鏡片、電視及電腦螢?zāi)簧?，?yīng)有可觀的應(yīng)用潛力。自然界奈米(續(xù)) 奈米科技奈米科技是指由於物質(zhì)在奈米尺寸下，會(huì)呈現(xiàn)有別於巨觀尺度下的物理、化學(xué)或生物特性、現(xiàn)象。所謂奈米科技便是運(yùn)用這方面的知識(shí)，

4、在奈米尺寸等級(jí)的微小世界中操作、控制原子或分子組合成新的奈米尺度結(jié)構(gòu)(奈米材料)，以便展現(xiàn)新的機(jī)能與特性。並以其為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)、製作、組裝成新的材料、器具或系統(tǒng)，使之產(chǎn)生全新功能，並加以利用的技術(shù)總稱(chēng)。 有保溫、除臭功能的奈米竹碳，不易磨損的奈米合成皮製棒球。利用奈米粉粒去跟一些皮料做結(jié)合，形成一種複合式的材料，其最佳效果就是有很好的耐磨性，例如相關(guān)的棒球皮件、鞋子等，平常使用一段時(shí)間後就會(huì)磨損，但是經(jīng)過(guò)奈米處理之後，就不容易磨損而可以用更久。奈米材料商品化應(yīng)用 奈米光觸媒光觸媒就是受到照光激發(fā)時(shí)，能催化化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的一種物質(zhì)。目前最主要的光觸媒材料是二氧化鈦，它需要的光是在紫外光範(fàn)圍。奈米光觸

5、媒是目前最廣泛使用的奈米材料之一，奈米化對(duì)光觸媒的正面影響有：反應(yīng)活性提高、氧化還原能力增強(qiáng)、呈無(wú)色透明狀態(tài)、可穩(wěn)定懸浮及分散於溶劑中。奈米光觸媒具有抗菌、清淨(jìng)空氣、淨(jìng)水、防污、防霧及醫(yī)療等六大功能。奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù)) 目前已推出結(jié)合奈米光觸媒的磁磚、地板、窗簾、隔牆板及抗菌噴劑等產(chǎn)品。奈米光觸媒的強(qiáng)氧化能力可分解空氣中的惡臭物質(zhì)及有機(jī)物質(zhì)，可製成多功能之冷氣機(jī)、電風(fēng)扇及空氣清淨(jìng)機(jī)。塗有奈米光觸媒的物體在紫外光照射下，除有分解油污的能力外，還有良好親水性，可藉水的力量沖去表面的灰塵或油污，達(dá)成自我清潔的效果，應(yīng)用範(fàn)圍包括大樓外牆、汽車(chē)烤漆等。運(yùn)用此種超親水性，於玻璃或鏡面塗上奈米光觸媒，

6、可產(chǎn)生防霧功效。奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù)) 奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù))塗有奈米光觸媒的物體在紫外光照射下，除有分解油污的能力外，還有良好親水性，可藉水的力量沖去表面的灰塵或油污，達(dá)成自我清潔的效果，應(yīng)用範(fàn)圍包括大樓外牆、汽車(chē)烤漆等。運(yùn)用此種超親水性，於玻璃或鏡面塗上奈米光觸媒，可產(chǎn)生防霧功效。 奈米技術(shù)領(lǐng)域雖然說(shuō)奈米科技的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，不過(guò)就發(fā)展以及應(yīng)用類(lèi)型加以區(qū)分的話，還是可以分為下面三種主要類(lèi)型：分別是奈米元件、奈米材料以及奈米檢測(cè)技術(shù) 奈米元件：所謂奈米元件，是指以分子、原子為基礎(chǔ)，製造具特殊功能的微小元件。而製造方法有兩種，一種是由上而下的方式，就是利用微加工的方式，使較大的元件不斷的微小

7、化，最後變成所需的大小，另一種則是由下而上的方式正好相反，是利用分子、原子為原料，用類(lèi)似拼積木的方式，把其組裝成細(xì)微元件。奈米技術(shù)領(lǐng)域(續(xù)) 奈米材料：則是指材料具有幾何形狀，且這些形狀是表現(xiàn)在奈米的程度上。會(huì)產(chǎn)生特殊的特性與功能。而這些具特殊結(jié)構(gòu)奈米材料，則會(huì)產(chǎn)生包括表面效應(yīng)、特殊的光學(xué)性質(zhì)、熱性質(zhì)、磁性質(zhì)以及力學(xué)性質(zhì)等和往常材質(zhì)不同的效應(yīng)，使得相同的原料可以在加工後產(chǎn)生不同的用途。奈米技術(shù)領(lǐng)域(續(xù)) 奈米檢測(cè)技術(shù)：如果沒(méi)有精確檢測(cè)的技術(shù)，想觀察奈米元件與材料之結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是不可能做到的，因此必須建立奈米檢測(cè)技術(shù)，以進(jìn)一步研究各種奈米結(jié)構(gòu)的力、光、電、磁等性質(zhì)。奈米技術(shù)領(lǐng)域(續(xù)) 中國(guó)奈米資訊

8、在北京成立奈米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，將為鑒別奈米產(chǎn)品提供技術(shù)支援體系，推動(dòng)奈米產(chǎn)品市場(chǎng)永續(xù)發(fā)展。對(duì)於這些產(chǎn)品的安全、性能和環(huán)境影響，應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，以保障消費(fèi)者使用安全和高質(zhì)量的奈米產(chǎn)品與奈米技術(shù)。 中國(guó)奈米資訊(續(xù))及產(chǎn)業(yè)有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)目前還處?kù)冻跏茧A段，世界各國(guó)正在加緊部署奈米技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，中國(guó)已於2001年啟動(dòng)奈米材料標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，如果中國(guó)能掌握機(jī)會(huì)，在奈米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，將保持與國(guó)際同步的水準(zhǔn)。 上海交大藥學(xué)院的專(zhuān)家為乙肝患者研製出一種會(huì)認(rèn)路的凍干粉針制劑，讓針劑長(zhǎng)眼的是一種奈米級(jí)脂質(zhì)顆粒，能帶領(lǐng)藥物向肝臟聚集，並通過(guò)肝臟代謝，不僅提高了藥效，還降低了藥物對(duì)腎臟的副作

9、用。該項(xiàng)目正是上海未來(lái)五年中確定的七大優(yōu)先研究的奈米技術(shù)領(lǐng)域之一奈米靶向藥物中的一項(xiàng)。中國(guó)奈米資訊(續(xù)) 總體目標(biāo)為：用奈米技術(shù)改變和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，增強(qiáng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力；用奈米技術(shù)改善環(huán)保，使城市綠色化，特別要為2010年上海世界博覽會(huì)做出貢獻(xiàn)；把奈米技術(shù)用於生物醫(yī)學(xué)，保護(hù)人民健康、優(yōu)化生活質(zhì)量；探索奈米技術(shù)的新方向，真正做到在基礎(chǔ)研究方面有所突破、有所創(chuàng)新。為努力使一批奈米科技成果實(shí)用化或產(chǎn)業(yè)化，形成一批具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的骨幹企業(yè)，上海提出七個(gè)優(yōu)先研究的技術(shù)領(lǐng)域：奈米粒子和奈米復(fù)合材料、奈米光催化材料、碳奈米管、奈米靶向藥物、奈米電子學(xué)的基礎(chǔ)研究、奈米加工技術(shù)以及奈米計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)化。中國(guó)奈米

10、資訊(續(xù)) 據(jù)悉，三年來(lái)，上海奈米科技發(fā)展依照基本佈局、優(yōu)勢(shì)整合和重點(diǎn)突破的三步走策略，已發(fā)展和完善了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和研究中心60餘個(gè)，奈米項(xiàng)目投入約2億元，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得了一批高水準(zhǔn)的科研成果。2002年上海奈米產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已達(dá)2.1億元，很多產(chǎn)品居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。中國(guó)奈米資訊(續(xù)) 中國(guó)奈米技術(shù)改質(zhì)之實(shí)用化路線 浙江明日公司與江蘇揚(yáng)州顏料有限公司合作，利用奈米材料的光學(xué)性能成功地合成出高性能奈米系列複合顏料 ，成本降低很多，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)塗料普遍存在懸浮穩(wěn)定性和觸變性差、不耐老化、光滑度不高等缺陷，添加奈米材料改性，生產(chǎn)出的新塗料一改傳統(tǒng)產(chǎn)品的不足。將奈米粉體添加到

11、陶瓷中製成的奈米陶瓷製品，其硬度、耐磨性、韌性、抗冷熱疲勞等性能均可得到明顯提高 。 中國(guó)奈米技術(shù)改質(zhì)之實(shí)用化路線(續(xù))中國(guó)大陸在80年代著手於奈米技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，將奈米技術(shù)研究列入為國(guó)家計(jì)畫(huà)，投注總經(jīng)費(fèi)約達(dá)700萬(wàn)美元，在瀋陽(yáng)成立了瀋陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合) 實(shí)驗(yàn)室，目前，中國(guó)已在奈米技術(shù)部分領(lǐng)域取得世界領(lǐng)先的原創(chuàng)性研究成果，1999年大陸中科院物理研究所得到直徑為1.3奈米的信息儲(chǔ)存點(diǎn)，當(dāng)時(shí)世界最小的直徑為40奈米。 (資料來(lái)源：2001 / 5 / 1 2中國(guó)時(shí)報(bào)；基礎(chǔ)科學(xué)兩岸差距日益擴(kuò)大；作者：中國(guó)文化大學(xué)董事長(zhǎng)張鏡湖先生) 中國(guó)奈米材料商品化應(yīng)用 奈米材料冰箱在中國(guó)科協(xié)所舉辦的奈

12、米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研討會(huì)上，美菱集團(tuán)推出的新一代奈米材料冰箱，其在抗菌內(nèi)襯門(mén)把手、防霉門(mén)封條、複合增強(qiáng)材料、陶瓷塗料、清味器等應(yīng)用了奈米技術(shù)，使冰箱內(nèi)食物儲(chǔ)存環(huán)境得到極大改善，增強(qiáng)了冰箱的抑菌保鮮功能，與中科院固體物理研究所聯(lián)合成立了美菱納米家電研究中心。已在奈米材料應(yīng)用於改善塑料製品的抗菌性、耐磨性、耐高溫、耐腐蝕、耐老化，以及產(chǎn)品之增韌、自潔、抗靜電、紫外光屏蔽等方面，取得了一系列研發(fā)成果。 中國(guó)奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù))奈米軟式排球利用奈米材料，解決了球體與奈米材料合理結(jié)合的難題，製造出奈米軟式排球。這種奈米排球像荷花葉子一樣不沾水，不沾灰塵。雖然奈米技術(shù)屬於高科技，但是奈米排球的價(jià)格卻跟普通排

13、球差不多。採(cǎi)用奈米技術(shù)的排球，其成本每顆僅比普通排球多1元多人民幣。 中國(guó)奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù))奈米鐵釘天津大學(xué)奈米工程研究中心用從市場(chǎng)上買(mǎi)的普通水泥釘，藉由奈米技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的金屬處理後，可在鐵釘內(nèi)部形成了一個(gè)個(gè)直徑約為26奈米的碳化鐵顆粒，根本上改變了鋼釘?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，大幅地提高了鋼釘?shù)挠捕?，使其能夠輕鬆釘穿3mm左右的普通鋼板。 中國(guó)奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù))奈米機(jī)動(dòng)車(chē)輪胎材料天津大津輪胎膠囊廠與本市方氏化工技術(shù)有限公司合作，利用奈米技術(shù)研製出一種全新的、具有超越性能的新型橡膠材料。此一新型橡膠材料恢復(fù)了奈米氧化物的一次顆粒形態(tài)，使輪胎模具的使用次數(shù)由400次提高到500次，在耐熱性、抗氧

14、化性等方面打破了原有的極限，使機(jī)動(dòng)車(chē)輪胎質(zhì)量提高、生產(chǎn)成本明顯下降的目標(biāo)。 中國(guó)奈米材料商品化應(yīng)用(續(xù))奈米領(lǐng)帶中國(guó)大陸中科院的科學(xué)家應(yīng)用奈米表面處理技術(shù)，可使蠶絲、羊毛、棉等紡織品兼具撥水和撥油特性。在不影響紡織物基本物性下，使織物經(jīng)奈米表面處理技術(shù)而獲得如同荷葉表面結(jié)構(gòu)相似功能出污泥而不染。 奈米市場(chǎng)之未來(lái)商機(jī)預(yù)估近年來(lái)，各國(guó)相繼投入奈米技術(shù)研發(fā)，美國(guó)於2000年投入2.7億美元，2002年倍增為5.2億美元，日本每年耗資十億美元；中國(guó)大陸與臺(tái)灣亦將奈米技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)科技計(jì)畫(huà)，國(guó)內(nèi)於工研院成立應(yīng)用奈米技術(shù)中心，預(yù)計(jì)未來(lái)六年內(nèi)斥資新臺(tái)幣230億元，致力研發(fā)奈米材料、奈米電子、奈米光電、奈米化學(xué)品及奈米生物科技等五大領(lǐng)域，相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值可望於2008年達(dá)到新臺(tái)幣3,000億元，主要是化纖、造紙、橡塑膠及鋼鐵等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，將有八百家廠商投入；預(yù)估2012年產(chǎn)值可達(dá)一兆元，主要是電子、半導(dǎo)體、生技、材料、化工、鋼鐵、人纖及橡塑膠等高科技及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。