对纳米科技的认识

对纳米科技的认识

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机电工程学院机械类专业 2015级

指导教师鲁娟

摘要参与了一学期“走进纳米科学”的学习后，我在对纳米科技的认识上有了很大的收获，通过一些个人的总结和思考，我对纳米科技有了更加深入的理解，对于其未来发展也有一些个人的看法和想法，希望通过这篇小论文表述出我个人对于纳米科技利与弊的理解，并且希望借由此次机会展示我这一学期的学习成果。这一课程开阔了我的视野，翻新了我的世界观，受益匪浅，十分感老师这一学期的指导。

关键词纳米科技利与弊展望未来

1 对纳米科技的大体认识

1.1 什么是纳米科技？

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0.1至100纳米围材料的性质和应用。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，它是现代科学（混沌物理、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。

1.2 纳米技术的主要容

1.2.1 纳米材料

当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。

1.2.2 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.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。

1.2.3 纳米生物学和纳米药物学

纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体，可以用于定向杀癌细胞。

1.2.4 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，更小，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。纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。

2 纳米科技的利

2.1 衣

2.1.1在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。

2.1.2 化纤布虽然结实，但有烦人的静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。

2.2 食

2.2.1利用纳米材料，冰箱可以抗菌。

2.2.2纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。

2.2.3利用纳米粉末，可以使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。

2.2.4纳米食品色香味俱全，还有益健康。

2.3 住

2.3.1纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。

2.3.2玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。

2.3.3含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。

2.4 行

2.4.1纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。

2.4.2纳米瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。

2.4.3纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

2.5 医

2.5.1把各种有治疗作用的纳米粒子注入到人体各个部位，便可以检查病变和进行治疗，其作用要比传统的打针、吃药的效果好。

2.5.2碳材料的血液相溶性非常好，21世纪的人工心瓣都是在材料基底上沉积一层热解碳或类金刚石碳。

2.5.3纳米材料粒子将使药物在人体的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。

2.5.4使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。

3 纳米科技的弊

3.1社会危害

现代，公认的观点是，虽然我们需要关注有固定纳米粒子的材料，自由纳米粒子是最紧迫关心的。

因为，纳米粒子同它们日常的对应物实在是区别太大了，它们的有害效应不能从已知毒性推演而来。这样讨论自由纳米粒子的健康和环境影响具有很重要的意义。

更加复杂的是，当我们讨论纳米粒子的时候，我们必须知道含有的纳米粒子的粉末或液体几乎从来不会单分散化，而是具有一定围许多不同尺寸。这会使实验分析更加复杂，因为大的纳米粒子可能和小的有不同的性质。而且，纳米粒子具有聚合的趋势，而聚合的纳米粒子具有同单个纳米粒子不同的行为。

3.2健康问题

纳米颗粒进入人体有四种途径：吸入，吞咽，从皮肤吸收或在医疗过程中被有意的注入（或由植入体释放）。一旦进入人体，它们具有高度的可移动性。在一些个例中，它们甚至能穿越血脑屏障。基本上，纳米颗粒的行为取决于它们的大小，形状和同周围组织的相互作用活动性。它们可能引起噬菌细胞（吞咽并消灭外来物质的细胞）

的“过载”，从而引发防御性的发烧和降低机体免疫力。它们可能因为无法降解或降解缓慢，而在器官里集聚。还有一个顾虑是它们同人体中一些生物过程发生反应的潜在危险。由于极大的表面积，暴露在组织和液体中的纳米粒子会立即吸附他们遇到的大分子。这样会影响到例如酶和其他蛋白的调整机制。

3.3生命伦理问题

生命伦理学是指对生命科学和卫生保健领域中人类行为的系统研究，用道德价值和原则检验此围人的行为。纳米技术为我们提供了一种对医学乃至生命科学的全新认识方法和实践方法。纳米器件直接作用于患处，纳米微粒药物可以全面渗透患处等大大提高了我们的医疗水平，但如果不加限制地滥用，则会引发一系列的伦理问题。

3.3.1威胁人类健康

由于纳米微小的身材，导致它及其不易控制。散发到空气中的纳米微粒，被人体吸收后将会产生特殊生物机制，作用于人体心肺，严重威胁人体健康。

纳米药物的使用不当也会产生严重后果。“是药三分毒”，何况纳米药物特性的神秘不可预测。例如，当用纳米颗粒作为蛋白质的载体，它一旦注入体，纳米颗粒也会与体的天然蛋白质发生结合，从而干扰血液和细胞中蛋白质的功能

3.3.2 基因优生问题

用纳米技术可以在微小尺度里重新排列遗传密码，则人类可以利用纳米基因芯片查出自己遗传密码中的错误，并迅速利用纳米技术进行修正，使各种遗传性疾病或缺陷得以改善，甚至还可以加入一些优良基因来优化自身。

一旦这种技术滥用，将会引加剧社会的不平等。有条件的父母将会改造出优秀的孩子，从而加大了分化。而且孩子没有出生就被强制地设计了性别、性格、发展方向等，这样剥夺了他们的自由选择权利。

3.3.3 延长人寿命问题

科学家认为，决定人类寿命长短的重要物质很可能是端粒酶。在纳米尺度上，利用纳米技术可能探明它的机理，甚至激发端粒酶的活性来延长生命。但是这明显干扰了自然进程，扰乱了生物节律，有可能降低生命质量，出现始料未及的问题。科学家已经进行昆虫试验证明它具有产生癌变等不利异变的可能。而且生命被无限延长，可能会使人们丧失奋斗的动力，随之而来的便是精神上严重的失落感，人类生命的价值