納米流體技術(shù)的特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

產(chǎn)品應(yīng)用及技術(shù)進(jìn)步，是一個(gè)古老而新興的話題，典籍中早就有“木牛流馬”等減少磨損，提高效率的記錄。進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械設(shè)備向著大功率小型化、自動(dòng)化、高精度、縮小體積、減輕重量、增大功率、提高效率、增加可靠性的方向不斷發(fā)展，摩擦部件設(shè)計(jì)更為復(fù)雜、承受更大的載荷、更高的溫度、更惡劣的環(huán)境，技術(shù)及產(chǎn)品對(duì)現(xiàn)代設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、管理，以及能源等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大牽制影響已經(jīng)非常顯現(xiàn)。隨著工業(yè)文明水平的不斷提高，人們對(duì)產(chǎn)品的性能提出了更高要求，產(chǎn)品的主要使用性能和內(nèi)涵也發(fā)生著巨大的變化。有專家指出“極壓抗磨”性能的突破，是技術(shù)突破的單元技術(shù)核心，這將是技術(shù)的一次革命。

近幾十年來，多種抗磨劑產(chǎn)品在市場(chǎng)涌現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外政府和科研機(jī)構(gòu)也紛紛投入大量資金，開展先進(jìn)技術(shù)的研究，雖然在“抗磨添加劑”技術(shù)開發(fā)方面取得了多項(xiàng)重要成果，在理論研究方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。但“抗磨添加劑”的“極壓”性能還不夠理想，特別在工業(yè)應(yīng)用方面尚有待突破。長(zhǎng)期以來，由于我國(guó)缺乏高性能油脂，工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備的重要部位只能使用昂貴的進(jìn)口油脂，但這些進(jìn)口產(chǎn)品也只是一般理化性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，而在“極壓抗磨”性能方面與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相比并沒有太大的突破，難以滿足高低溫、高低速、重載、超高真空等苛刻條件下的，而且價(jià)格昂貴，直接提高了生產(chǎn)成本，從某種程度上講，也制約了我國(guó)工業(yè)發(fā)展的速度。所以，技術(shù)的突破對(duì)于加速我國(guó)工業(yè)文明意義重大，應(yīng)該引起廣泛關(guān)注。

一般來講，油技術(shù)的發(fā)展主要來自于兩個(gè)方面：一是通過基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)來提高基礎(chǔ)油的品質(zhì)，二是通過油配方技術(shù)的改進(jìn)來提高產(chǎn)品的性能?；A(chǔ)油的生產(chǎn)技術(shù)是基礎(chǔ)，添加劑是關(guān)鍵，是改善油性能的核心。產(chǎn)品的每一次升級(jí)換代都是在添加劑技術(shù)獲得突破的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)代技術(shù)性能突破的核心，就是產(chǎn)品在極限壓力條件下的抗磨效果突破。為防止設(shè)備軸承和齒輪等摩擦表面的點(diǎn)蝕、擦傷，過去多采用大體積笨重設(shè)備和高粘度的油形成厚的油膜，滿足耐沖擊性重負(fù)荷、高承載力條件的要求。但過高的油粘度會(huì)帶來動(dòng)力損失浪費(fèi)和溫度升高，以致油的氧化變質(zhì)速度加快，造成機(jī)械事故和油品損失。而且過高的粘度對(duì)冷啟動(dòng)也十分不利，一旦混入雜質(zhì)和水分，也不易分離和沉降。過重的大體積設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、管理、能耗、以及對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的牽制影響非常巨大。其實(shí)在條件下兩金屬表面相互作摩擦運(yùn)動(dòng)，如承受較大的沖擊負(fù)荷時(shí)，則不易保持彈性流體狀態(tài)，而呈邊界，也就是不能保持完全的連續(xù)油膜時(shí)，油的性能幾乎和粘度無關(guān)，這時(shí)油的抗沖擊負(fù)荷性能主要由油在摩擦化學(xué)作用條件下產(chǎn)生的油膜強(qiáng)度即“極壓抗磨”性能保證。因此，現(xiàn)代油液“極壓抗磨”性能，是產(chǎn)品減少摩擦磨損問題的最重要指標(biāo)。

所以，為滿足現(xiàn)代設(shè)備大功率小型化、低能耗、重負(fù)荷、高速、高承載、高可靠性、長(zhǎng)壽命運(yùn)行不維修對(duì)流體油的技術(shù)要求，解決邊界造成的設(shè)備磨損和油粘度過高帶來的動(dòng)力損失浪費(fèi)等問題，就必須提高油的“極壓抗磨”性能，降低油的粘度。研究發(fā)現(xiàn)，添加了優(yōu)質(zhì)“極壓抗磨劑”的流體油液，“極壓抗磨性能”指標(biāo)就會(huì)明顯提高。油的“極壓抗磨”性能越高，它的抗點(diǎn)蝕、擦傷能力越強(qiáng)，摩擦損失越小，從而極大地減少摩擦磨損、提高承載負(fù)荷、降低能耗、提高效率、降低噪音、減少機(jī)械故障、延長(zhǎng)設(shè)備壽命，實(shí)現(xiàn)設(shè)備大功率小型化、節(jié)能減排的效果。而油的油膜強(qiáng)度即“極壓抗磨”性能，取決于油“極壓抗磨添加劑”的配方和生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，這是決定摩擦化學(xué)條件下成膜強(qiáng)度的關(guān)鍵，也是提高油“極壓抗磨”性能的最有效手段。

珠海美昆印佳油有限公司，依據(jù)摩擦學(xué)理論，將納米金屬粒子預(yù)處理后與多種助劑按規(guī)定工藝生成無機(jī)有機(jī)納米復(fù)合物，密度接近基礎(chǔ)油，親油性提高，所配制的油不發(fā)生納米顆粒團(tuán)聚和沉淀。在金屬摩擦作用下，帶負(fù)電荷的烴類分子和金屬表面正電荷相互吸引，形成有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合物保護(hù)膜，這種保護(hù)膜具有抗極壓性能高，減摩、抗磨性能優(yōu)異的特點(diǎn)，完全可以滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備在低粘度條件下對(duì)耐沖擊性、重負(fù)荷、高承載力條件的要求。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，更高負(fù)荷條件下可以大大降低油粘度，降低重負(fù)荷、高承載設(shè)備對(duì)油粘度形成厚油膜來提高承載負(fù)荷的依賴，減少流體動(dòng)力損失。同時(shí)可以大大降低設(shè)備體積和重量。該技術(shù)解決了金屬納米抗磨材料在流體產(chǎn)品中易團(tuán)聚、沉淀、不能更好地發(fā)揮“極壓抗磨”作用兩項(xiàng)世界難題。應(yīng)用特點(diǎn)是改善和提高油超重極壓負(fù)荷條件下的抗磨損性能。添加了抗磨劑的流體油液，“極壓抗磨性能”指標(biāo)就會(huì)明顯提高，摩擦系數(shù)則大大降低，承載負(fù)荷也大幅度提升，既延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，又減少了因磨損造成的事故發(fā)生，是流體技術(shù)和相關(guān)設(shè)備向耐沖擊性重負(fù)荷、高承載力、低粘度、低能耗、設(shè)備設(shè)計(jì)制造向大功率小型化、高可靠性方向發(fā)展的核心技術(shù)保證。該技術(shù)完全自主創(chuàng)新、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)通過了省部級(jí)科技成果鑒定，獲得了國(guó)家發(fā)明專利保護(hù)。

該公司技術(shù)總監(jiān)夏成田介紹說，美昆印佳油公司生產(chǎn)的“喜樂”牌油較市面上常見的油具有三大特點(diǎn)：首先，大幅降低機(jī)械部件在運(yùn)行時(shí)的磨損，大大降低了能耗，提高了運(yùn)行功率，以汽車為例，在使用該品牌的油后根據(jù)路況和駕駛習(xí)慣不同百公里可節(jié)省燃料5―10%；其次，排放控制方面效果出乎意料，沒有膠質(zhì)，沒有黑灰，低碳且環(huán)保；最后，有效地延長(zhǎng)了運(yùn)行部件的時(shí)間，降低了運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)效果明顯。以汽車為例，市面上常見的油品種在汽車使用時(shí)一般的換油歷程是5000千米，而“喜樂”油可連續(xù)使用1萬千米，是一般油品的兩倍。

技術(shù)應(yīng)用無處不在，推廣應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，投資少、見效快、效益大。推廣應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)戰(zhàn)略意義重大，在軍事領(lǐng)域，可減少對(duì)國(guó)外能源、資源依賴給我國(guó)軍事戰(zhàn)略造成的威脅。軍事上可降低裝備體積和重量，延長(zhǎng)裝備壽命、延長(zhǎng)續(xù)航里程、提高子彈射程、減少維修類非戰(zhàn)斗機(jī)構(gòu)、設(shè)備和人員配置、降低保障難度、提高戰(zhàn)斗力。

推廣應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)綜合經(jīng)濟(jì)效益巨大。其意義體現(xiàn)在每個(gè)工序環(huán)節(jié)、工業(yè)環(huán)節(jié)重復(fù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。經(jīng)權(quán)威測(cè)試和實(shí)踐證明，在高耗能行業(yè)、運(yùn)輸、機(jī)械制造和機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)可直接節(jié)能10％以上?！跋矘贰庇统藴p少摩擦動(dòng)力損失、降低油粘度、減少流體動(dòng)力損失直接節(jié)省能源外，還可減少機(jī)械磨損、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、提高機(jī)械動(dòng)力、減少維修管理成本、提高承載負(fù)荷、提高效率、以及減小設(shè)備體積、對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)促進(jìn)等效益。而在一般傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)中，采用先進(jìn)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)節(jié)能1％，就相當(dāng)于完成企業(yè)利潤(rùn)10％的綜合效益。

珠海美昆印佳油有限公司董事長(zhǎng)尹安明先生表示，目前，中國(guó)小汽車擁有量已突破兩億輛，對(duì)產(chǎn)品的需求量非常大，隨著汽車數(shù)量的逐年增長(zhǎng)，油的需求空間也在不斷攀升，所以，發(fā)展前景十分廣闊。隨著政府環(huán)保工作開展的不斷深入，低碳理念漸漸深入人心，國(guó)家和每一位公民都在為保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排不斷努力，從這個(gè)層面講，一個(gè)品質(zhì)優(yōu)良、節(jié)能低碳的產(chǎn)品一定會(huì)被市場(chǎng)青睞。

第2篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

癌細(xì)胞的侵襲是生物層面上典型的集體行為,侵襲的路徑、模式、速度、細(xì)胞變化及其與侵襲環(huán)境的關(guān)聯(lián)是大于癌細(xì)胞尺度的研究,是生物和醫(yī)學(xué)研究所不涉及的領(lǐng)域.所以應(yīng)用物理的手段研究癌細(xì)胞在侵襲過程中的動(dòng)態(tài)行為,以及其在微環(huán)境的刺激(如藥物,生長(zhǎng)因子)下自身侵襲模式的變化非常有必要.另外,癌細(xì)胞的變異具有很強(qiáng)的個(gè)體性差異,只有建立模型去統(tǒng)計(jì)和定量地認(rèn)識(shí)、研究癌細(xì)胞的特性才可以得到具備一定普適性的結(jié)論.在傳統(tǒng)的癌癥研究中研究人員通常只能用小白鼠做實(shí)驗(yàn),腫瘤及癌癥的發(fā)展?fàn)顩r需要通過活體切片才能了解.這不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,最重要的是切片為靜態(tài)結(jié)果,并不能反推得到細(xì)胞侵襲過程中各種模式的成因和發(fā)展.另外廣泛使用于傳統(tǒng)意義癌細(xì)胞研究中的培養(yǎng)皿,始終存在不能模擬人體內(nèi)癌細(xì)胞生長(zhǎng)的三維環(huán)境的缺陷.腫瘤的產(chǎn)生、癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移以及細(xì)胞外間質(zhì)組織中成纖維細(xì)胞的繁殖都是在三維空間中發(fā)生的,研究已經(jīng)證實(shí)細(xì)胞在二維和三維空間中,在生物行為和細(xì)胞形態(tài)上通常存在巨大的差異[2].根據(jù)上述討論,要研究腫瘤細(xì)胞的侵襲行為最好可以通過在體外建立物理模型,模擬人體內(nèi)癌細(xì)胞侵襲的微環(huán)境[3],在微米尺度對(duì)細(xì)胞群侵襲的方式、形態(tài)和空間位置進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),定量研究細(xì)胞集體行為和侵襲機(jī)理.并且最好可以對(duì)微環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制,研究環(huán)境改變對(duì)于侵襲的影響[4].這項(xiàng)重任可以由三維微納米制造技術(shù)結(jié)合三維生物成像來擔(dān)當(dāng)和實(shí)現(xiàn).三維制造技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用可粘合材料在三維空間上將模型實(shí)體化的技術(shù),過去其常被用于模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等生產(chǎn)加工階段,后來隨著技術(shù)的成熟可以被用來直接制造成品.而三維打印技術(shù)(又稱3D打印)作為三維制造技術(shù)的一種,是采用分層加工、疊加成型的方式逐層增加材料來生成三維實(shí)體的方法[57],現(xiàn)正被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域.生物物理學(xué)家們通過優(yōu)化三維制造技術(shù)或3D打印技術(shù)在體外初步建立起可以模擬體內(nèi)微環(huán)境的三維微納米結(jié)構(gòu),研究了細(xì)胞群的生長(zhǎng)方式[8]、相互作用以及遷移特點(diǎn)[4]并取得了階段性成果.優(yōu)化后的這些技術(shù)更適合用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,幫助人們?cè)隗w外建立三維微納米結(jié)構(gòu)模擬體內(nèi)微環(huán)境,在微米尺度對(duì)細(xì)胞群的侵襲方式、侵襲機(jī)理進(jìn)行研究,同時(shí)也為深入了解癌癥的致命機(jī)理,開辟癌癥治療的新思路打下基礎(chǔ).

2三維微納米制造技術(shù)

以下介紹幾種現(xiàn)階段廣泛用于生物物理領(lǐng)域的三維微納米制造技術(shù),并舉例說明其制造出的三維微納米結(jié)構(gòu)在研究微流體、細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、細(xì)胞間相互作用以及細(xì)胞-環(huán)境間相互作用中的應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上分析其在癌癥生物物理研究中的應(yīng)用前景.

2.1PDMS模塑法

首先,最簡(jiǎn)單直接的也是人們最早想出來的方法是利用模具來加工三維結(jié)構(gòu).較早期,研究人員使用刻蝕了的玻璃和硅片作為模具,然后經(jīng)過倒模形成簡(jiǎn)單的三維結(jié)構(gòu)用于微流體芯片的制作和微流體系統(tǒng)的研究.微流體系統(tǒng)是指特征尺寸在10到100μm之間可控制液體或氣體流動(dòng)的裝置,多數(shù)用于化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域.經(jīng)過20多年的研究和發(fā)展,微流體芯片的加工工藝已經(jīng)發(fā)展得較為成熟.現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中常用到的加工材料是聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS).PDMS原本是一種黏稠透明狀液體,在與適量助凝劑混合之后便可凝固成形,這些性質(zhì)使得PDMS具有加工快、成本低、易封裝等特點(diǎn),除此之外它還具有良好的透氣性和生物兼容性.近些年隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展更可以將模具直接打印出來,進(jìn)一步簡(jiǎn)化了PDMS芯片的制作工序.圖1介紹了GermánComina等人(2013年)使用商業(yè)化3D打印機(jī)在20min之內(nèi)打印出精度大約為50μm的模板,經(jīng)PDMS倒模制成液體混合芯片,用以研究不同結(jié)構(gòu)的混合通道對(duì)液體的混合效果[9].該技術(shù)所使用的3D模板平均每個(gè)僅0.48美元,并且可以重復(fù)使用,制作出的微流體管道也能夠充分保留原有的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié).因此,GermánComina等人的研究為快速加工更為復(fù)雜的PDMS芯片或結(jié)構(gòu)提供了一種很好的思路.另外,由于PDMS具有良好的生物兼容性,微流體芯片又具有與細(xì)胞大小(10μm量級(jí))相近的特征尺寸(10μm到100μm),這就使得PDMS芯片非常適合用于細(xì)胞生物學(xué)研究領(lǐng)域.在這方面已經(jīng)有研究人員利用PDMS在體外構(gòu)建出特殊的三維微結(jié)構(gòu)用于癌細(xì)胞在這些結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)及生長(zhǎng)特性的研究.圖2顯示Kuo等人使用三維PDMS芯片研究人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)在特定趨化因子分布下的三維轉(zhuǎn)移特性[10].首先他們?cè)谛酒撞康哪z原蛋白中成功實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)因子(epidermalgrowthfactor,EGF,能促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化)濃度的線性分布,隨后將細(xì)胞團(tuán)置入到帶有納米小孔陣列的薄膜上層使其處于EGF濃度梯度下,連續(xù)觀察6天的結(jié)果表明在三維結(jié)構(gòu)中MCF-7在細(xì)胞EGF濃度梯度的作用下表現(xiàn)出一種明顯的定向遷徙的特點(diǎn).基于該三維轉(zhuǎn)移芯片可以在光學(xué)顯微鏡下很方便地研究不同種腫瘤細(xì)胞在不同細(xì)胞趨化因子的作用下的遷徙特點(diǎn).雖然現(xiàn)階段研究人員已經(jīng)在所建立的微結(jié)構(gòu)中研究并記錄了腫瘤細(xì)胞不同于在二維結(jié)構(gòu)中的遷徙行為,然而上述研究中使用的傳統(tǒng)微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)所制作出的三維微結(jié)構(gòu)多是由準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)(具有三維特征的二維結(jié)構(gòu))組合而成,尚不能做到體內(nèi)組織真實(shí)三維結(jié)構(gòu)的重現(xiàn).本文筆者所在的研究組在這個(gè)方面做了嘗試,結(jié)合現(xiàn)有的快速精準(zhǔn)的3-D打印技術(shù)和成熟的模塑法,基于一個(gè)真實(shí)病例在體外重構(gòu)出一個(gè)具有真實(shí)血管三維微結(jié)構(gòu)的PDMS芯片.研究組首先使用計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)軟件(computeraideddesign,CAD)在血管造影圖的基礎(chǔ)上重建出血管的三維結(jié)構(gòu)(如圖3(a)),之后使用3D打印機(jī)(美國(guó)3DSystems公司的ProjetHD3500噴墨式3D打印機(jī))將血管的模型打印出來(如圖3(b)),模型的材料選擇的是一種特殊的蠟質(zhì)(VisiJetM3Hi-Cast).將蠟基模型浸入PDMS中抽除氣泡并固定,放置于室溫待PDMS固化,接著使用正己烷溶液經(jīng)多次超聲溶解去除蠟基模型,最后將其洗凈干燥獲得具有真實(shí)三維結(jié)構(gòu)的PDMS芯片.(如圖3(c)).研究組使用的HD3500為當(dāng)今世界上最高精度3D打印機(jī)之一,其精度可達(dá)16μm.圖4(b)是PDMS芯片的通道內(nèi)表面的掃描電鏡照片,從圖中已經(jīng)可以看到真實(shí)還原的血管的三維形貌,但是管道內(nèi)壁較為粗糙.雖然打印機(jī)的加工精度為16μm,但是脫模之后得到的粗糙度卻大約為50μm,對(duì)于細(xì)胞(10μm量級(jí))來說這個(gè)精度還不夠高.綜上所述,研究組目前已經(jīng)能夠制作具有真實(shí)體內(nèi)結(jié)構(gòu)的PDMS芯片,用來研究毫米尺度的腫瘤細(xì)胞在血流帶動(dòng)下的分流特點(diǎn).但是由于受制作工藝的限制,芯片結(jié)構(gòu)精度還不夠高而且管道為不可侵入的PDMS材質(zhì),故還不能滿足未來細(xì)胞尺度的特異性研究需求,如不同腫瘤細(xì)胞粘附血管內(nèi)皮的能力和微觀機(jī)理、腫瘤細(xì)胞在血流中貼附血管內(nèi)壁之后穿過血管向組織內(nèi)部繼續(xù)侵襲的特點(diǎn)等.所以該工藝還有望從結(jié)構(gòu)加工精度和結(jié)構(gòu)材質(zhì)兩個(gè)方面重點(diǎn)加以改進(jìn).

2.2飛秒雙光子三維激光直寫技術(shù)

相較于傳統(tǒng)的PDMS模塑法,飛秒雙光子三維激光直寫技術(shù)在加工精度方面就有了很明顯的優(yōu)勢(shì).飛秒雙光子三維激光直寫技術(shù)的核心是雙光子聚合的化學(xué)反應(yīng).光引發(fā)劑吸收雙光子(或與光敏劑配合吸收光子)引發(fā)聚合物單體鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng),實(shí)現(xiàn)三維微納米結(jié)構(gòu)制造.具體來說就是固定裝置物鏡焦點(diǎn)不變通過控制樣品臺(tái)的移動(dòng)精確地控制位移,光敏材料被激光照射到的點(diǎn)吸收光子(雙光子的吸收遵循非線性光學(xué)理論,即吸收率正比于光強(qiáng)的平方)發(fā)生聚合反應(yīng)逐點(diǎn)固化,進(jìn)而在三維空間上實(shí)現(xiàn)聚合形成三維結(jié)構(gòu),從而精確控制材料的三維加工.也正是這種逐點(diǎn)加工的特點(diǎn)使飛秒雙光子激光直寫技術(shù)擁有更高的打印精度(二維特征尺度可達(dá)到100nm,三維特征尺度也可以小于150nm),為制造出更精細(xì)更具仿生性的細(xì)胞微環(huán)境結(jié)構(gòu)提供了可能.2.2.1光刻膠生物支架目前最常用的光敏材料為光刻膠,它的主要成分是光敏化劑、光引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和溶解抑制劑.現(xiàn)階段在生物物理研究中被廣泛使用的光刻膠包括:SU-8,Ormocomp等.TiemoBückmann等人就利用光刻膠作原材料,用浸入式三維激光直寫技術(shù)制造出了可調(diào)節(jié)泊松比、具有各向異性的蝴蝶結(jié)狀功能性原件[11],如圖5,該元件形狀特別同時(shí)精度較高有望在骨組織研究領(lǐng)域或生物體外細(xì)胞培養(yǎng)中得到應(yīng)用.制造所使用的浸入式三維激光直寫技術(shù)實(shí)際上是在傳統(tǒng)三維激光直寫技術(shù)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn),通過將光刻膠置于物鏡與玻璃襯底之間,有效降低傳統(tǒng)技術(shù)中與深度有關(guān)的光學(xué)畸變,從而實(shí)現(xiàn)在保留結(jié)構(gòu)亞微米級(jí)特征尺寸的同時(shí),還能將總體結(jié)構(gòu)的打印高度提升至毫米級(jí).這一微結(jié)構(gòu)在高度尺寸上的突破也有望用于滿足研究癌細(xì)胞的細(xì)胞群或整體組織的移動(dòng)、侵襲及細(xì)胞間交互作用時(shí)的需求.當(dāng)三維激光直寫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高精度三維結(jié)構(gòu)制造這第一步,科學(xué)家們就開始寄希望于在設(shè)計(jì)制作的特定結(jié)構(gòu)中培養(yǎng)細(xì)胞,來實(shí)現(xiàn)體外的細(xì)胞行為觀察及病理學(xué)、藥理學(xué)研究,同時(shí)也希望能夠通過控制微結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng),推進(jìn)藥物目標(biāo)傳遞、體內(nèi)標(biāo)記、活體組織檢查、細(xì)胞控制、短距離放射治療等方向的發(fā)展[12].因此FranziskaKlein等人就使用生物兼容性光刻膠Ormocomp作為材料,用飛秒雙光子激光直寫技術(shù)制造出三維結(jié)構(gòu)來測(cè)量細(xì)胞的作用力[13].如圖6所示,該結(jié)構(gòu)中的柱體高度為15μm,連接橫梁直徑為0.6μm,這也再次證明了激光直寫技術(shù)具有非常高的加工精度.該研究組通過在結(jié)構(gòu)上添加一層纖維連接蛋白來使心肌細(xì)胞附著在生物支架上,并記錄心肌組織收縮使橫梁產(chǎn)生的位移量,測(cè)量支架的彈性系數(shù),最后計(jì)算出心肌細(xì)胞收縮力.由此可見,飛秒雙光子激光直寫技術(shù)實(shí)現(xiàn)的精細(xì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造,有助于檢驗(yàn)細(xì)胞生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)相關(guān)理論,了解相關(guān)物理參量,同時(shí)也為研究癌細(xì)胞侵襲過程中細(xì)胞間相互作用打下基礎(chǔ).基于上述結(jié)果,SangwonKim等人同樣使用這種方法制造出了可以磁驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人[14],以實(shí)現(xiàn)三維細(xì)胞培養(yǎng)和定向運(yùn)輸(如圖7所示).該研究組利用光刻膠SU-8作為材料,通過調(diào)試掃描速率、激光能量、薄層間距離等參數(shù)值,應(yīng)用三維激光直寫技術(shù)制造了具有六面體和圓柱體多孔結(jié)構(gòu)的兩種微型機(jī)器人.更重要的意義在于,該研究用蒸鍍的方式在微型機(jī)器人結(jié)構(gòu)表面沉積上一層鎳以實(shí)現(xiàn)磁控制,沉積一層鈦以提升生物兼容性,一舉實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)的磁驅(qū)動(dòng)和人胚腎細(xì)胞(HEK293)在其上的培養(yǎng).證明了機(jī)器人使用的材料不僅對(duì)細(xì)胞沒有毒性,而且還能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的黏著、增殖與遷移.此項(xiàng)研究的成果日后很有希望用于微結(jié)構(gòu)中癌細(xì)胞的培養(yǎng)、多細(xì)胞群體在血管中的定點(diǎn)控制和藥物傳遞.2.2.2膠原蛋白、明膠生物支架上述的兩個(gè)研究都是采用在光刻膠制造的結(jié)構(gòu)上附著一層生物兼容性材料(如纖維連接蛋白、金屬鈦等)的方法來提升三維結(jié)構(gòu)表面的生物兼容性.但是這種方法使制造工藝變得繁瑣,且將研究范圍局限在三維結(jié)構(gòu)表面,無法研究癌細(xì)胞侵入三維結(jié)構(gòu)內(nèi)部的過程.而膠原蛋白以及明膠類材料不但本身具有優(yōu)良的生物兼容性,其良好的表面活性也利于細(xì)胞吸附,有研究者把細(xì)胞、細(xì)菌等直接和膠原蛋白、明膠混合,采用模塑法或雙光子聚合法將混合后的液態(tài)材料制成三維微結(jié)構(gòu).這里所說的模塑法是先利用PDMS等制作模板,再將膠原蛋白注入模板中成型、組裝,并利用化學(xué)方法和物理方法使膠原蛋白發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),進(jìn)而形成三維結(jié)構(gòu).圖8為YingZhang等人在膠原蛋白生物芯片中,通過觀察分析內(nèi)表皮細(xì)胞的生長(zhǎng)、內(nèi)表皮細(xì)胞與血管周細(xì)胞的相互作用以及內(nèi)表皮細(xì)胞與血液成分的相互作用,研究血管再生術(shù)和血栓癥[15].而在癌癥生物物理研究中,癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移也需要探究其進(jìn)入血管血液中和從血液中重新粘附血管進(jìn)入組織的過程.相信該模型會(huì)為癌細(xì)胞在血管中移動(dòng)或黏附、細(xì)胞－環(huán)境交互作用對(duì)侵襲的行為影響、藥物對(duì)癌細(xì)胞的行為影響等眾多方面研究提供新的思路.Connell等人將光敏分子混入明膠、牛血清蛋白等中成功配制出能有效提升細(xì)胞存活率的優(yōu)良生物兼容性光刻膠,如圖9所示,并將不同細(xì)菌混合在光刻膠中制備出雖然具有物理間隔,兼?zhèn)浠瘜W(xué)交互作用的結(jié)構(gòu),在體外研究了不同種細(xì)菌群落的相互作用[16].可見,相比上文提到的利用模塑法制造成的膠原蛋白矩形血管網(wǎng)絡(luò),飛秒雙光子激光直寫技術(shù)加工的三維高精度復(fù)雜血管構(gòu)造和其他組織,顯然在結(jié)構(gòu)的仿生性上向前邁進(jìn)了一大步,對(duì)升級(jí)現(xiàn)有微流體芯片制造技術(shù),開拓嶄新的癌癥生物物理研究方向非常重要.自2013年初,筆者所在研究組開始使用飛秒雙光子三維激光直寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制備可用于細(xì)胞研究的三維微納米生物兼容性結(jié)構(gòu).研究組通過用CAD設(shè)計(jì)出可直接被激光直寫系統(tǒng)識(shí)別的三維微納米結(jié)構(gòu),在活體外建立腫瘤細(xì)胞的三維轉(zhuǎn)移模型,并研究細(xì)胞轉(zhuǎn)移機(jī)理.圖10(a)是腫瘤細(xì)胞發(fā)生多點(diǎn)轉(zhuǎn)移的示意圖,腫瘤細(xì)胞脫離原發(fā)位置通過血管流向不同的遠(yuǎn)端組織并進(jìn)行轉(zhuǎn)移.通過CAD的方法可以構(gòu)建圖示的三維結(jié)構(gòu),其中衍架結(jié)構(gòu)(包括一處原始腫瘤位置,三處細(xì)胞轉(zhuǎn)移位置)用于支撐和固定細(xì)胞外基質(zhì),而其余中間空心管道用于模擬血管,連接原始腫瘤位置及轉(zhuǎn)移位置.圖10(b)的SEM照片顯示的是通過激光直寫系統(tǒng)加工出的轉(zhuǎn)移模型圖像,再一次證明了飛秒雙光子三維激光直寫系統(tǒng)具備較高加工精度,能夠用于制造非常精細(xì)的三維結(jié)構(gòu),滿足癌細(xì)胞三維體外研究精度的需求.進(jìn)一步的工作正在進(jìn)行當(dāng)中.上述研究表明與模塑法相比利用光為媒介的飛秒激光三維直寫技術(shù)可以將打印精度大大提高,并且可以選擇多種高分子材料及生物兼容性材料作為加工基底.但從上述多個(gè)研究中也可以看出使用這種制造技術(shù)制造的三維結(jié)構(gòu)尺寸多局限在毫米級(jí)以內(nèi),而單個(gè)細(xì)胞尺寸就達(dá)到10μm,如果用此方法大量建造研究癌細(xì)胞所需的三維生物結(jié)構(gòu),那么所需要的時(shí)間將以天數(shù)計(jì)算,而且還會(huì)對(duì)激光器造成極大的損耗.

2.3紫外線照射固化水凝膠成型技術(shù)

為了能在確保打印精度的同時(shí)提高打印速度,科學(xué)家們用紫外光(ultraviolet,UV)照射固化水凝膠(hydrogel)的方法進(jìn)了行新的嘗試.水凝膠是一種高含水量的親水或雙親性聚合物材料,其具有與人體軟組織相似的力學(xué)性質(zhì)且具有很好的生物兼容性,因此被廣泛用于組織工程中.傳統(tǒng)的水凝膠固化方法是利用高分子鍵間的化學(xué)作用或者物理作用使分子交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),這個(gè)過程很難人為地精確調(diào)控,因此也無法實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠固化所形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì).有一種改進(jìn)的方案是用化學(xué)修飾的方法在水凝膠中透明質(zhì)酸(hyaluronicacid,HA)的高分子側(cè)鏈上引入甲基丙烯酸基團(tuán),得到可以在紫外光照射下產(chǎn)生交聯(lián)的水凝膠,即被紫外光照射到的部分會(huì)固化成型,而沒有被紫外光照射到的部分依然呈液態(tài),這樣通過控制曝光就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控.基于以上基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)的紫外光照射固化水凝膠的3D打印平臺(tái)原理如圖11,UV光源1通過冷光鏡過濾、透鏡聚焦后均勻照射到數(shù)字微鏡芯片(digitalmicromirrordevice,DMD)3上.由計(jì)算機(jī)控制的DMD接收CAD三維結(jié)構(gòu)斷層切片圖像數(shù)據(jù),偏轉(zhuǎn)芯片上面的幾百萬個(gè)微反射鏡陣列將UV圖像點(diǎn)陣反射到曝光平臺(tái)[8],精密投影鏡頭4把UV圖像點(diǎn)陣聚焦在焦平面上,使焦平面上的水凝膠單體薄層曝光固化[57].電動(dòng)平臺(tái)5的位移通過計(jì)算機(jī)編程控制[3,8,17].其中DMD芯片3作為平臺(tái)的核心部件,可以精準(zhǔn)地控制材料成型確保打印平臺(tái)的打印精度,其主要原因是DMD芯片能將計(jì)算機(jī)輸入的CAD圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成高分辨率、大尺度、動(dòng)態(tài)的數(shù)字掩模.以德州儀器公司的DLP9500DMD芯片為例,它上面載有1920×1080個(gè)10.8μm×10.8μm大小的鋁鏡微陣列,每個(gè)微鏡都可通過尋址對(duì)應(yīng)0/1開關(guān)通斷獨(dú)立控制偏轉(zhuǎn)±12的傾斜角,使其對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)光束朝向或偏離光路,而開關(guān)速率可高達(dá)23kHz,這樣其產(chǎn)生的高分辨率動(dòng)態(tài)掩模圖形就可以確保打印過程中較好的打印精度(～1—10μm).另外整個(gè)過程中水凝膠薄層的厚度是通過石英玻璃片和平臺(tái)表面之間注入的水凝膠單體的體積來控制.一般每10s左右就可以完成一個(gè)薄層的曝光,然后由計(jì)算機(jī)控制的電動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)下移一段距離,注入新的單體,在已經(jīng)固化的結(jié)構(gòu)上面繼續(xù)曝光上一層.這樣通過多層疊加就可以快速重構(gòu)出完整的任意三維復(fù)雜水凝膠結(jié)構(gòu),相較秒雙光子三維激光直寫技術(shù)逐點(diǎn)固化成型的加工方式,該技術(shù)大大縮短了復(fù)雜三維微納米結(jié)構(gòu)的加工時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了省時(shí)省力的目標(biāo).根據(jù)研究需要將細(xì)胞種植到3D打印的水凝膠支架上,可以進(jìn)行必要的細(xì)胞生物物理體外研究.在實(shí)際研究應(yīng)用中科學(xué)家們一般還會(huì)在透明質(zhì)酸分子骨架引入細(xì)胞黏附肽、肝素等生物分子或是改性透明質(zhì)酸的參數(shù)來調(diào)節(jié)水凝膠材料的性質(zhì),分析不同情況下細(xì)胞的存活率和黏附性能,調(diào)控細(xì)胞在水凝膠3D支架上的生長(zhǎng)行為[7,18],以得到最優(yōu)化的3D打印的材料,實(shí)現(xiàn)最大限度模擬體內(nèi)微環(huán)境的目的Zhang等人就利用這種UV照射固化水凝膠的技術(shù)設(shè)計(jì)打印出一系列特定的三維微納米結(jié)構(gòu)[8].圖12(a)是一種半球式結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片,可以看出其結(jié)構(gòu)非常規(guī)則且表面十分光滑.證明了這種打印技術(shù)加工精度較高而且比較適合用于加工較軟的生物材料,因此可以用作加工復(fù)雜的細(xì)胞外間質(zhì)結(jié)構(gòu).之后他們又在這種半球式結(jié)構(gòu)(材料含有15%的甲基丙烯酸明膠GelMA)上種植臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC),培養(yǎng)4天后用共聚焦顯微鏡觀察,如圖12(a)—(d)可以看出在接近結(jié)構(gòu)底部平面上(類似于二維培養(yǎng)皿)的細(xì)胞群和半球球面上的細(xì)胞群表現(xiàn)出不同的形態(tài)特征,細(xì)胞仿佛能識(shí)別這種幾何架構(gòu).日后的研究或許可以通過設(shè)計(jì)三維支架,也就是給細(xì)胞不同的幾何線索,來操縱HUVEC細(xì)胞群組成不同的組織形態(tài).這種細(xì)胞與環(huán)境交互作用的研究也為探究癌細(xì)胞侵襲過程中與環(huán)境交互作用的機(jī)理提供了很好的思路.除此之外,Huang等人也利用這種技術(shù)打印出如圖13的蜂窩狀結(jié)構(gòu)[18].通過設(shè)計(jì)三種不同的結(jié)構(gòu)寬度,種入具有轉(zhuǎn)移性的宮頸癌細(xì)胞(Hala)或沒有轉(zhuǎn)移性的胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞(10T1/2),研究?jī)煞N細(xì)胞在不同寬度的三維結(jié)構(gòu)中的生長(zhǎng)情況和移動(dòng)速率.其研究數(shù)據(jù)顯示三維結(jié)構(gòu)的寬度對(duì)Hala有影響,隨結(jié)構(gòu)寬度的增加Hala的體積減小遷移速率也減小,但是10T1/2的生長(zhǎng)和移動(dòng)卻沒有明顯地受到結(jié)構(gòu)寬度的影響.這個(gè)結(jié)論也解釋了10T1/2遷移過程中對(duì)幾何線索相對(duì)不敏感的特性.也就是說癌變細(xì)胞對(duì)幾何線索比非癌變細(xì)胞更敏感,這種差異的背后機(jī)制很可能是潛在的癌癥治療策略.在UV數(shù)字投影(DMD-PP)固化水凝膠的核心技術(shù)的支持下,PranavSoman等人得到如圖14的條狀層疊結(jié)構(gòu),用來研究細(xì)胞在不同軟硬程度(彈性系數(shù)不同)的三維結(jié)構(gòu)上的遷移表現(xiàn)[4].大多數(shù)實(shí)體瘤或是體內(nèi)結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出柔軟和彈性,癌細(xì)胞在面對(duì)軟硬不同的三維微環(huán)境所表現(xiàn)出來的侵襲特性也很有可能是不同的.因此他們用分別用含19%和95%的PEGDA材料打印出軟硬程度不同的兩類三維支架,其中較硬三維支架的壓縮模量(～5.5MPa)約是較軟支架(～0.9MPa)的6倍左右.人正常乳腺癌細(xì)胞(HMLE)與轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞(HMLET)被種植在這些結(jié)構(gòu)上,經(jīng)過相同的時(shí)間觀察其生長(zhǎng)特性如圖14(c),(d)他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)了在面對(duì)較軟的結(jié)構(gòu)時(shí)轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞和非轉(zhuǎn)移性癌細(xì)胞的遷移表現(xiàn)出比較明顯的差異性,而在面對(duì)較硬的結(jié)構(gòu)時(shí)這種差異則不明顯.如圖14(e),(f)這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果肯定了我們?cè)隗w外還原體內(nèi)復(fù)雜微環(huán)境的必要性,也就是說用傳統(tǒng)堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)來研究癌細(xì)胞的遷移行為是存在缺陷的.所以進(jìn)一步的研究就需要探究能高度還原癌細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境材料的參數(shù).Linetal則用這種技術(shù)做出如下一種實(shí)心結(jié)構(gòu)和一種多孔的結(jié)構(gòu).脂肪干細(xì)胞被封裝在結(jié)構(gòu)內(nèi)部,結(jié)構(gòu)的主要材料是聚乙二醇(polyethylenegly-col,PEG)和鋰苯基-2,4,6-三甲基苯甲?；⑺狨?培養(yǎng)幾天后用力學(xué)測(cè)試與模擬MTS(mechan-icaltesting&simulation)實(shí)驗(yàn)分析不同孔隙率結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞活性[19],如圖15(b).可以看出,24h以內(nèi)兩種結(jié)構(gòu)中的細(xì)胞活性基本相同,但在第三天和第七天兩種結(jié)構(gòu)上的細(xì)胞活性表現(xiàn)出明顯差異(第三天p<0.01(),第七天p<0.05()),細(xì)胞在帶有孔隙的三維結(jié)構(gòu)中比在實(shí)心的三維結(jié)構(gòu)中有更高的生物活性.帶有孔隙的結(jié)構(gòu)能提供給細(xì)胞生存代謝更多的氧氣,他們的工作再一次證明了細(xì)胞在面對(duì)結(jié)構(gòu)特性不同的三維結(jié)構(gòu)時(shí)所做出的反應(yīng)是不同的.由此可見,紫外光照射固化水凝膠的方法已經(jīng)能打印出一系列的體外三維微結(jié)構(gòu)用于細(xì)胞生物物理的研究,并且取得了一些階段性成果.這種方法相較于模塑法和激光直寫技術(shù)具有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):一是它的材料本身有著良好的生物兼容性,無論是在力學(xué)性能或是化學(xué)通透性方面都能夠較好的模擬體內(nèi)環(huán)境,更適合還原細(xì)胞生長(zhǎng)的外在條件;二是它可以在實(shí)現(xiàn)較高精度(～1—10μm)的同時(shí)在短的時(shí)間內(nèi)打印出一些較大的器件,所以用這種方法來建造研究癌細(xì)胞相關(guān)性質(zhì)和侵襲機(jī)理所需尺度的三維生物結(jié)構(gòu)比較合適.

3三維微生態(tài)仿真系統(tǒng)的展望

第3篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞 工程力學(xué) 理論研究 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：U172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

由于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，使得力學(xué)在其中多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展中起著重要的甚至是關(guān)鍵的作用。力學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生既可以從事力學(xué)教育與研究工作，又可以從事與力學(xué)相關(guān)的機(jī)械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業(yè)的設(shè)計(jì)與研究工作，還可以從事數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球或生命等基礎(chǔ)學(xué)科的教育與研究工作。從這個(gè)意義上講，力學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的對(duì)口是非常寬的，社會(huì)對(duì)力學(xué)人才的需求也是很多的。

隨著力學(xué)學(xué)科的發(fā)展，在本世紀(jì)將產(chǎn)生一些新的學(xué)科結(jié)合點(diǎn)，如生物醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境與資源、數(shù)字化信息等。經(jīng)典力學(xué)與納米科技一起孕育了微納米力學(xué)將力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生物領(lǐng)域產(chǎn)生了生物力學(xué)和仿生力學(xué)；這些都是近年來力學(xué)學(xué)科發(fā)展的亮點(diǎn)?？梢灶A(yù)料，隨著社會(huì)的發(fā)展，力學(xué)學(xué)科與環(huán)境和人居工程等專業(yè)的學(xué)科交叉也將會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。

1工程力學(xué)研究方向

主要學(xué)習(xí)力學(xué)、數(shù)學(xué)基本理論和知識(shí)，受到必要的工程技能訓(xùn)練，具有應(yīng)用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段解決與力學(xué)有關(guān)的工程問題的基本能力。畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識(shí)與能力：

（1）具有較扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)，較好的人文、藝術(shù)和社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)及正確運(yùn)用本國(guó)語言、文字的表達(dá)能力；

（2）較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的技術(shù)理論基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括固體力學(xué)、流體力學(xué)、電工與電子技術(shù)、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及企業(yè)管理等基礎(chǔ)知識(shí)；

（3）具有較強(qiáng)的解決與力學(xué)有關(guān)的工程技術(shù)問題的理論分析能力與實(shí)驗(yàn)技能；

（4）具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)和外語應(yīng)用能力；

（5）具有較強(qiáng)的自學(xué)能力、創(chuàng)新意識(shí)和較高的綜合素質(zhì)。

主干學(xué)科：力學(xué)。主要課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)及程序設(shè)計(jì)。

2工程力學(xué)發(fā)展趨勢(shì)與學(xué)科交叉

（1）固體力學(xué)方面：

經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的模型和體系可能被突破，它們可能將包括某些對(duì)宏觀力學(xué)行為起敏感作用的細(xì)觀和微觀因素，以及它們的演化，從而使復(fù)合材料的強(qiáng)化、韌化和功能化立足于科學(xué)的認(rèn)識(shí)之上。固體力學(xué)的發(fā)展，必將推動(dòng)科學(xué)和工程技術(shù)的巨大進(jìn)步。

（2）流體力學(xué)方面：

為了盡可能多地開采地下油氣，需要深入研究滲流機(jī)理并定量化。它的研究還有助于了解各種新陳代謝的宏觀機(jī)制。

化工流程的設(shè)計(jì)，很大程度上歸結(jié)為流體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算問題。由于流動(dòng)的復(fù)雜性，針對(duì)若干典型化工設(shè)備進(jìn)行深入的研究，將為化工設(shè)計(jì)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等提供新方法和基礎(chǔ)。而復(fù)雜流場(chǎng)計(jì)算需要各種計(jì)算方法和理論，必須發(fā)展新的計(jì)算機(jī)軟硬件，這就必須在計(jì)算流體力學(xué)上投入更大的力量。

（3）一般力學(xué)方面：

隨著技術(shù)的發(fā)展，諸如機(jī)器人、人造衛(wèi)星和高速列車等等領(lǐng)域的發(fā)展，亟需解決多體系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和控制、大尺度柔性部件和液體的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、車輛與軌道作一個(gè)高度復(fù)雜非線性系統(tǒng)等的建模，求解理論和方法等的研究分析。

一般力學(xué)近來已經(jīng)進(jìn)入生物體運(yùn)動(dòng)的研究，例如研究人和動(dòng)物行走、奔跑及跳躍中的力學(xué)問題。其研究結(jié)果可提供生物進(jìn)化論方向的理性認(rèn)識(shí)，也可為提高某些機(jī)構(gòu)、機(jī)械的性能提供指導(dǎo)。

（4）力學(xué)與其他學(xué)科的交叉：

所為學(xué)科的交叉可分三類：學(xué)科內(nèi)部不同分支交叉，例如流體彈性力學(xué)；兩種不同學(xué)科間的交叉，例如物理力學(xué)；兼有前兩者的特點(diǎn)，例如爆炸力學(xué)、物理化學(xué)滲流、生物力學(xué)等。

交叉學(xué)科并非兩個(gè)學(xué)科或分支學(xué)科的簡(jiǎn)單加合，它基于源學(xué)科又有區(qū)別，它的發(fā)展有利于發(fā)展新學(xué)科并促進(jìn)源學(xué)科的發(fā)展。

20世紀(jì)力學(xué)已經(jīng)與工程交叉產(chǎn)生了工程力學(xué)，與地學(xué)結(jié)合產(chǎn)生了地球流體力學(xué)，與生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)結(jié)合產(chǎn)生了生物力學(xué)等等。

3工程力學(xué)學(xué)習(xí)技巧與方法

工程力學(xué)主要課題是研究材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性問題。所涉及材料的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的剛度及穩(wěn)定性、疲勞斷裂問題。通過力學(xué)分析，確定材料是否安全以及安全系數(shù)，為工程設(shè)計(jì)等做基礎(chǔ)。先學(xué)好理論力學(xué)，學(xué)會(huì)在二維、三維情況下對(duì)物系正確的受力、力矩分析。然后逐漸掌握最基本的四種形式：軸向拉伸與壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲。掌握好處理四種形式的分析方法，最后學(xué)會(huì)強(qiáng)度、剛度校核。其中最關(guān)鍵的是要能準(zhǔn)確并正確的認(rèn)知其受力狀況。

第4篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

1引言

納米科技是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性)，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。納米科技成果擁有科技成果的特征和納米科技的特點(diǎn)。

2科技成果簡(jiǎn)介

2.1成果定義和特征

科技成果是指對(duì)某一科學(xué)技術(shù)研究為內(nèi)容，通過試驗(yàn)研究、調(diào)查考察取得的具有一定實(shí)用價(jià)值或?qū)W術(shù)意義的結(jié)果，包括研究課題結(jié)束已取得的最后結(jié)果，研究課題雖未全部結(jié)束但已取得的可以獨(dú)立應(yīng)用或具有一定學(xué)術(shù)意義的階段性成果。科技成果具有新穎性與先進(jìn)性、實(shí)用性與重復(fù)性，有獨(dú)立、完整的內(nèi)容和存在形式，應(yīng)通過一定形式予以確認(rèn)等特征。

2.2科技成果轉(zhuǎn)化描述

科技成果轉(zhuǎn)化是指為了提高生產(chǎn)力水平，對(duì)科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)產(chǎn)生的具有實(shí)用價(jià)值的科技成果進(jìn)行的后續(xù)試驗(yàn)、開發(fā)、應(yīng)用、推廣，直至形成新產(chǎn)品、新工藝、新材料，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)的相關(guān)活動(dòng)。從宏觀上來看，科技成果轉(zhuǎn)化是一個(gè)由科技供給系統(tǒng)、科技轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、科技需求系統(tǒng)和科技環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成的大系統(tǒng)。在微觀方面，科技成果轉(zhuǎn)化一般包括實(shí)驗(yàn)室研究、中間試驗(yàn)、工業(yè)性實(shí)驗(yàn)、工廠化生產(chǎn)等諸多環(huán)節(jié)。

2.3科技成果轉(zhuǎn)化三個(gè)發(fā)展階段

科技成果產(chǎn)生階段：該階段主要從確定研究開發(fā)項(xiàng)目開始，到初步成果（產(chǎn)品）形成才基本完成?？萍汲晒D(zhuǎn)移階段：該階段主要包括成果（產(chǎn)品）進(jìn)入中試試驗(yàn)和工業(yè)化試驗(yàn)等?？萍汲晒麘?yīng)用階段;該階段主要包括成果（產(chǎn)品）進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)，并進(jìn)入市場(chǎng)等。

2.4科技成果轉(zhuǎn)化基本要求

科技成果轉(zhuǎn)化作為一項(xiàng)復(fù)雜的社會(huì)系統(tǒng)工程，需具備多方面條件，滿足多方面要求，如科技成果自身的成熟程度、轉(zhuǎn)化環(huán)境，以及相應(yīng)的政策、社會(huì)服務(wù)與支持等都是重要的轉(zhuǎn)化條件，是順利轉(zhuǎn)化的基本要求。以下分別作說明。

2.4.1技術(shù)成熟度

技術(shù)成熟度，即科技成果適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展需要的實(shí)際水平，是科技成果轉(zhuǎn)化的最根本的條件。技術(shù)成熟度特征:完全成熟的科技成果，應(yīng)當(dāng)是可以立即生產(chǎn)的；不夠成熟的成果則還需再投入進(jìn)行二次開發(fā)，才可能投入生產(chǎn)，所需要投入量越大，表示成果就越不成熟。技術(shù)不成熟原因：技術(shù)認(rèn)識(shí)不同，科技投入不足，使科研條件和科研深度都較為缺乏；中試環(huán)節(jié)薄弱，中試的欠缺使得成果的先進(jìn)性、適應(yīng)性、配套性、可靠性達(dá)不到要求，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。例如：長(zhǎng)期以來，由于經(jīng)費(fèi)短缺，我國(guó)中試基地建立的數(shù)目較少。以上海為例，2005年從基礎(chǔ)研究到中試再到產(chǎn)業(yè)化，投資比例為1：1.03：10.55，而較為合理的比例是1：10：100。中試的欠缺使我國(guó)科技成果的轉(zhuǎn)化率低，已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)“瓶頸”。結(jié)論：科技成果要實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，首先要求科技成果技術(shù)成熟。因而需加大投資力度，加強(qiáng)中試試驗(yàn)研究力度，形成成熟的、可靠的科技成果，促進(jìn)成果的推廣。

2.4.2轉(zhuǎn)化環(huán)境

轉(zhuǎn)化環(huán)境主要包括轉(zhuǎn)化的市場(chǎng)需求、政策和意識(shí)。第一，樹立以市場(chǎng)為導(dǎo)向的意識(shí)。要從科研源頭起與市場(chǎng)需求相結(jié)合，以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，針對(duì)現(xiàn)有和潛在市場(chǎng)，開發(fā)具有市場(chǎng)前景的科技成果，促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化；要避免科學(xué)研究與市場(chǎng)脫節(jié)，造成成熟的技術(shù)也無法進(jìn)行推廣，致使大量的科技成果無法產(chǎn)業(yè)化。例如：美國(guó)儀器制造業(yè)對(duì)高科技成果的一項(xiàng)調(diào)查顯示：11項(xiàng)首次發(fā)明的新儀器，思路100%來自用戶；66項(xiàng)重大改進(jìn)，85%來源自用戶；85項(xiàng)小改小革，67%來自用戶。結(jié)論：以市場(chǎng)為導(dǎo)向的研究，更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化，科研人員必須始終堅(jiān)持以市場(chǎng)需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿。第二，科技發(fā)展政策?？茖W(xué)技術(shù)與政策的關(guān)系日益密切?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越依賴國(guó)家的支持，國(guó)家的科技投入和政策引導(dǎo)成為影響科技發(fā)展的重要因素。需著眼于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、依靠科技進(jìn)步機(jī)制的形成和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位的建立來制定配套政策，加強(qiáng)政府以科技需求為導(dǎo)向的行為，強(qiáng)化政策的激勵(lì)引導(dǎo)作用。政策的制定要從科技成果轉(zhuǎn)化大系統(tǒng)和全過程出發(fā)，在促進(jìn)科技成果供給的政策、促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化過程整體化的政策等方面，形成體系上的一體化，避免“頭疼醫(yī)頭”、“捉襟見肘”，形成不合力。例如：美國(guó)是獲諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)最多的國(guó)家，一方面，美國(guó)較高的物質(zhì)生活待遇吸引了高級(jí)人才；另一方面是美國(guó)適宜的科技政策和社會(huì)文化氛圍，推動(dòng)了科技的發(fā)展。在這個(gè)意義上說，比爾•蓋茨出現(xiàn)在美國(guó)決不是偶然的。結(jié)論：要有激勵(lì)的政策，更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。第三，科研成果轉(zhuǎn)化意識(shí)。成果轉(zhuǎn)化意識(shí)是一切成果轉(zhuǎn)化活動(dòng)賴以發(fā)起的內(nèi)驅(qū)力，是貫穿于成果轉(zhuǎn)化過程的內(nèi)在動(dòng)力；低科技成果轉(zhuǎn)化率的一個(gè)重要原因在于科技成果轉(zhuǎn)化意識(shí)的缺乏，如科技成果的價(jià)值意識(shí)、商品意識(shí)、社會(huì)科技開發(fā)意識(shí)不強(qiáng)?？萍汲晒麚碛姓弑仨氂袕?qiáng)烈的轉(zhuǎn)化意識(shí)，才能從主觀上發(fā)揮其積極性，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。例如：不少科研單位和科研人員把科研成果的獲得作為科研工作的最終目標(biāo)，不能主動(dòng)把科研成果作為商品推向社會(huì);同時(shí)企業(yè)對(duì)購買科技成果表現(xiàn)冷淡，因而造成了大量的科技成果的擱置，導(dǎo)致科技成果轉(zhuǎn)化率低。結(jié)論：科研人員具有強(qiáng)烈的成果轉(zhuǎn)化意識(shí)，更容易促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。

2.4.3宣傳策略

科技成果的推廣必須注重市場(chǎng)宣傳和推廣，一方面加大宣傳力度，另一方面注重宣傳適度。主要宣傳策略如下：1.強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，健全科技宣傳網(wǎng)絡(luò)；2.明確目標(biāo)責(zé)任，強(qiáng)化考核督查力度；3.整合科技資源，拓寬科技宣傳渠道；4.加強(qiáng)媒體合作，搞好科技宣傳；5.開展科技培訓(xùn)，促進(jìn)成果推廣；6.開展科技活動(dòng)，豐富宣傳形式；7.加強(qiáng)技術(shù)交流，建立信息平臺(tái)；8.注重方式方法，宣傳適度確保質(zhì)量。

2.5科技成果應(yīng)用現(xiàn)狀分析

農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、軍事、材料、電子、生物、航天等領(lǐng)域的科研成果，大量的成果怎么處理呢？這些都需要進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，這些新產(chǎn)品、新材料、新工藝，只有進(jìn)行科技成果的轉(zhuǎn)化才能有真正的作用，同時(shí)科技成果也有市場(chǎng)需求。突出表現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn)：一方面大量科研成果生成，一方面有巨大的市場(chǎng)需求。

2.5.1科技成果轉(zhuǎn)化率低

我國(guó)每年有2萬余項(xiàng)比較重大的科學(xué)技術(shù)研究成果和5千多項(xiàng)專利，但是其中最終轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品的成果不足5%，而歐美發(fā)達(dá)國(guó)家轉(zhuǎn)化率則為45%以上。我國(guó)科學(xué)技術(shù)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的比例為10%～15%，也遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的60%～80%。高新技術(shù)企業(yè)的產(chǎn)值在社會(huì)總產(chǎn)值的比例僅為2%，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的25～30%相比，更是不可同日而語。結(jié)論：目前我國(guó)科技成果轉(zhuǎn)化率低。2.5.2科技成果轉(zhuǎn)化率低的原因我國(guó)科技成果轉(zhuǎn)化率低的原因主要有：科技成果本身存在先天不足，成熟度低；科技成果系統(tǒng)配套不夠；科技成果對(duì)企業(yè)缺乏吸納和轉(zhuǎn)化的動(dòng)力與活力；科技成果轉(zhuǎn)化缺乏資金支持，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)投資基金匱乏；科技成果中介機(jī)構(gòu)不健全，社會(huì)服務(wù)職能不完善；體制上產(chǎn)學(xué)研系統(tǒng)各自獨(dú)立，科技與生產(chǎn)脫節(jié)；市場(chǎng)體制不成熟，法律保障不足。

3納米科技成果及產(chǎn)業(yè)

3.1納米科技成果及產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)

納米技術(shù)屬于高科技領(lǐng)域，因此與高科技成果有著共同的特征：高風(fēng)險(xiǎn)，高投入；高額的利潤(rùn)前景；巨大的市場(chǎng)需求。納米科技為多學(xué)科交叉領(lǐng)域，其應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化又具有許多獨(dú)特的特征：多學(xué)科交叉特性；潛在的高額利潤(rùn)；潛在的市場(chǎng)需求。

3.2納米科技成果市場(chǎng)分析

納米技術(shù)有巨大的潛在市場(chǎng)，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)共同成為二十一世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的三大支柱，也是當(dāng)今世界大國(guó)爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。據(jù)權(quán)威的研究報(bào)告顯示，2000年納米技術(shù)對(duì)全世界GDP的貢獻(xiàn)為4000億美元，預(yù)測(cè)2010年納米技術(shù)對(duì)美國(guó)GDP的貢獻(xiàn)將達(dá)到10000億美元，日本納米技術(shù)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)劃也將達(dá)到273000億日元。納米科技的健康發(fā)展，對(duì)二十一世紀(jì)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全以及人們的生活和生產(chǎn)方式帶來巨大的影響。結(jié)論：納米技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已成為世界各國(guó)搶占的巨大市場(chǎng)。

3.3納米科技成果轉(zhuǎn)化現(xiàn)狀

在納米科技產(chǎn)業(yè)化方面，除了納米粉體材料在少數(shù)幾個(gè)國(guó)家初步實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)外，納米生物材料、納米電子器件材料、納米醫(yī)療材料等產(chǎn)品仍處于開發(fā)研制階段，要形成一定市場(chǎng)規(guī)模還需一段時(shí)間。目前成果以基礎(chǔ)研究為主，納米技術(shù)應(yīng)用成果處于初期階段，產(chǎn)業(yè)化效果不理想，成果轉(zhuǎn)化率低。如果將納米產(chǎn)品的成熟程度按中試、批量生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)劃分，其分布明顯呈劇烈遞減態(tài)勢(shì)。研究開發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)的距離較大，大約只有5%的實(shí)驗(yàn)室成果最終能轉(zhuǎn)化為規(guī)?；a(chǎn)。

3.4納米科技成果轉(zhuǎn)化率低原因

3.4.1投入的科研經(jīng)費(fèi)不足

成果轉(zhuǎn)化未知因素多，造成研究工作周期長(zhǎng)、所需經(jīng)費(fèi)多；對(duì)科研的投入未考慮中試等應(yīng)用技術(shù)研究，影響科技成果的轉(zhuǎn)化。

3.4.2缺乏風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和市場(chǎng)服務(wù)意識(shí)

納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)與其它高新技術(shù)一樣都存在投資風(fēng)險(xiǎn)、政策性風(fēng)險(xiǎn)，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和自由競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)等。同時(shí)，納米技術(shù)還存在著潛在風(fēng)險(xiǎn)。另外，科研工作者市場(chǎng)服務(wù)意識(shí)淡薄，缺乏主動(dòng)為企業(yè)服務(wù)的意識(shí)。

3.4.3科研缺乏布局和規(guī)劃

缺乏制定戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃以及科研與產(chǎn)業(yè)的合理布局，造成低水平重復(fù)和資源浪費(fèi)；重視基礎(chǔ)性研究，輕視應(yīng)用性研究，造成科研成果缺乏市場(chǎng)，成果難以被企業(yè)吸納和轉(zhuǎn)化。

3.4.4納米科技成果成熟度低

在研究中，研究人員常常只注重論文，納米科技成果論文水平很高，但產(chǎn)業(yè)化并不理想；注重實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，沒有潛心于后續(xù)的應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)支持，造成成果成熟度不夠，先天不足，難以轉(zhuǎn)化；大部分企業(yè)屬于生產(chǎn)型，缺乏持續(xù)創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)能力，只能接受非常成熟的技術(shù)。

3.4.5缺乏信息溝通缺乏信息溝通，導(dǎo)致產(chǎn)學(xué)研系統(tǒng)各自獨(dú)立，科技與生產(chǎn)脫節(jié)。從事納米科技研究的人員，分屬不同的行業(yè)和部門，條塊分割，由于缺乏相互交流，更缺乏與一線企業(yè)的交流與合作；由于信息不暢，造成成果難以滿足需求，以及成果和需求重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重；企業(yè)間應(yīng)用成果壁壘森嚴(yán)，難以推廣，導(dǎo)致不少低水平重復(fù)，重點(diǎn)不突出，阻礙了整體優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

3.4.6納米專業(yè)人才匱乏

納米科技由多學(xué)科交叉，因此需要具有多學(xué)科知識(shí)的復(fù)合型人才；納米科技的迅速發(fā)展，需要大量納米科技領(lǐng)域及其相關(guān)領(lǐng)域的人才。而中國(guó)傳統(tǒng)分門別類教育體制培養(yǎng)的“專業(yè)人才”，不能適應(yīng)擁有多學(xué)科知識(shí)復(fù)合型納米研發(fā)人才的需要。因此，為推動(dòng)我國(guó)納米材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要培養(yǎng)一批復(fù)合型納米科研人員及納米經(jīng)營(yíng)管理人才。

3.4.7知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)淡薄

中國(guó)納米技術(shù)近幾年有了突破性的發(fā)展，但知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)在科學(xué)界尤其是開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域仍然淡薄。專利數(shù)量有所增加，但是在總量上申請(qǐng)的專利還是很少。在我國(guó)，申請(qǐng)的專利大部分是納米粉體材料制備方面的專利，而國(guó)外的專利很多是納米應(yīng)用專利。

3.4.8行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范缺乏

目前納米科技應(yīng)用研究很熱，市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多“納米商品”，然而，很多的“納米商品”還不是真正意義上的“納米產(chǎn)品”。市場(chǎng)上缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的約束，一些人熱衷于炒作納米概念，造成初級(jí)產(chǎn)品過剩，浪費(fèi)了社會(huì)整體資源；一些生產(chǎn)微米材料的企業(yè)，在其產(chǎn)品性能用途完全沒變的情況下，貼上納米標(biāo)簽，搖身一變成了納米材料企業(yè)，誤導(dǎo)納米概念；一些企業(yè)在投入少量資金注冊(cè)了納米材料公司或納米材料應(yīng)用公司后，就開始在經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)上做文章，蓄意編造是專門從事納米科研、生產(chǎn)和應(yīng)用的實(shí)力企業(yè)的假象，最終達(dá)到圈資、騙政策的目的。

4納米科技推廣應(yīng)用思路

針對(duì)納米科技成果轉(zhuǎn)化率低及成果推廣過程中所存在的問題，促進(jìn)納米科技的推廣應(yīng)用，應(yīng)切實(shí)做好以下工作。

4.1根據(jù)市場(chǎng)需求，選好研究目標(biāo)

針對(duì)我國(guó)納米科技產(chǎn)業(yè)化處于初級(jí)階段，納米科技發(fā)展資金投入不足，納米科技產(chǎn)業(yè)化效果不理想等現(xiàn)狀，在有限的資金和設(shè)施條件下，納米科技的發(fā)展一定要從科研源頭上加以調(diào)控，科研項(xiàng)目選題要以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識(shí)和市場(chǎng)服務(wù)意識(shí)，發(fā)展具有競(jìng)爭(zhēng)力的新技術(shù)和新產(chǎn)品，并推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而促進(jìn)納米科技成果更快地得到推廣和應(yīng)用。

4.1.1科研項(xiàng)目選題時(shí)應(yīng)遵循的原則

創(chuàng)新性原則：強(qiáng)調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識(shí)；產(chǎn)業(yè)化原則：以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，能獨(dú)立形成新產(chǎn)品、新技術(shù)；競(jìng)爭(zhēng)力原則：注重可提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)及材料，注重與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合；市場(chǎng)化原則：以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，注重市場(chǎng)推廣。

4.1.1.1強(qiáng)調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識(shí)

自主創(chuàng)新已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略基點(diǎn)和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式的中心環(huán)節(jié)。十一五發(fā)展規(guī)劃指出：“科學(xué)技術(shù)發(fā)展，要堅(jiān)持自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”。納米科技屬于高新技術(shù)領(lǐng)域，因而，必須強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識(shí)，研究和開發(fā)具有源頭創(chuàng)新性的新技術(shù)和新產(chǎn)品，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的跨越，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資本、社會(huì)資本和知識(shí)資本的有效組合及轉(zhuǎn)化增值。強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)展納米科技，必須以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，發(fā)展成熟的技術(shù)，努力提升其競(jìng)爭(zhēng)力，吸引企業(yè)及其它投資公司的參與和投資。加強(qiáng)納米科技源頭創(chuàng)新，要以納米電子學(xué)、納米尺度的加工及組裝技術(shù)、納米生物和醫(yī)學(xué)、納米材料學(xué)等科學(xué)前沿的理論和方法學(xué)為重點(diǎn)，爭(zhēng)取取得重大進(jìn)展，獲得具有自己特色的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造，促進(jìn)納米科技的產(chǎn)業(yè)化。

4.1.1.2以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，能獨(dú)立形

成新產(chǎn)品、新技術(shù)選題時(shí)要以產(chǎn)業(yè)化為根本目標(biāo)，研究方向要與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，要策劃出一個(gè)行業(yè)的主體并且形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條。開發(fā)市場(chǎng)前景廣闊、能夠獨(dú)立成新產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，吸引以納米技術(shù)為關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)投資，推動(dòng)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。圍繞國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，將納米技術(shù)與信息、環(huán)境、能源、生物醫(yī)藥及先進(jìn)制造、海洋、空間等高新技術(shù)相結(jié)合，提高納米技術(shù)在這些產(chǎn)業(yè)中的含量，建立以納米技術(shù)為主旋律的一批納米產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈并形成產(chǎn)品、商品，為提高我國(guó)的綠色GDP做貢獻(xiàn)。舉例1：信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)以納米陣列體系為基礎(chǔ)的量子磁盤，1998年正式問世，存儲(chǔ)量高達(dá)465Gb/in2，相當(dāng)于現(xiàn)在磁盤10萬個(gè)的存儲(chǔ)量。1999年，美國(guó)惠普公司在實(shí)驗(yàn)室成功制造了100×100nm芯片。正像克林頓所說，利用現(xiàn)代的納米技術(shù)制備的超高密度存儲(chǔ)元器件，可以將美國(guó)國(guó)會(huì)所有的信息存儲(chǔ)在只有方糖大小的體積內(nèi)。2000年，IBM公司通過納米技術(shù)把這種磁盤的存儲(chǔ)量提高到1000Gb/in2，相當(dāng)于100萬個(gè)現(xiàn)在磁盤的存儲(chǔ)量。利用納米技術(shù)可以將動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和電腦CPU縮小到70nm，晶體管的尺寸為100～200nm。結(jié)論：納米技術(shù)在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，將成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)主要發(fā)動(dòng)機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對(duì)世界的影響相形見絀。舉例2：生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的納米技術(shù)采用納米超順磁載體制作的示蹤劑使核磁共振檢出的癌細(xì)胞尺寸大大降低，便于早期診斷、早期治療；利用納米技術(shù)輸送生物大分子藥物，可克服其吸收差、穩(wěn)定性低的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其天然、高效等特點(diǎn)，顯示出良好的應(yīng)用前景；根據(jù)藥物分子的性質(zhì)設(shè)計(jì)納米顆粒表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到人為地設(shè)計(jì)藥物的靶向目標(biāo)及其釋放和作用方式，明顯提高藥效；利用納米技術(shù)制備支架、骨骼等植入材料，具有很好的生物相容性，并可發(fā)揮治療效果。結(jié)論：納米材料技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、人類健康等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2015年，納米技術(shù)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用，全球市場(chǎng)將達(dá)到2000億元。

4.1.1.3注重發(fā)展提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的新技術(shù)和新材料

傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展需要納米科技來提升其技術(shù)和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，這就決定了發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)應(yīng)切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，努力提升對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增值。納米科技的發(fā)展需重視與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。納米技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用具有投入少、見效快、市場(chǎng)前景廣闊等特點(diǎn)，因此，將納米科技與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合，可以有力促進(jìn)納米科技的推廣應(yīng)用。加強(qiáng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作，必須以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，發(fā)展具有市場(chǎng)潛力的產(chǎn)品和技術(shù)，通過納米技術(shù)顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。加強(qiáng)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作，從一開始，就要積極吸納企業(yè)的參與投入，發(fā)展能顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的新技術(shù)和新材料。舉例1：紡織行業(yè)中的納米技術(shù)納米催化劑在化纖原料滌綸聚酯合成中的應(yīng)用，將使生產(chǎn)效率提高5倍以上，大大降低了生產(chǎn)周期和成本，這項(xiàng)技術(shù)在化纖行業(yè)的推廣可帶來數(shù)十億元的收益；利用納米技術(shù)對(duì)各類化纖進(jìn)行改性，使之具有功能性，如吸水吸濕纖維、變色纖維、芳香纖維、磁性纖維、防輻射纖維、遠(yuǎn)紅外纖維，還可采用復(fù)合紡絲法來生產(chǎn)功能化織物；納米功能氧化物填充到纖維中可制得各種差別化、功能化纖維，為纖維的發(fā)展帶來一場(chǎng)健康革命，其市場(chǎng)規(guī)模也超過二十億元。結(jié)論：納米技術(shù)的應(yīng)用將對(duì)紡織行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。舉例2：建材行業(yè)中的納米技術(shù)納米技術(shù)在建材領(lǐng)域的應(yīng)用：利用納米材料的自潔功能可開發(fā)的抗菌防霉涂料、PPR供水管；利用納米材料具有的導(dǎo)電功能可開發(fā)的導(dǎo)電涂料；利用納米材料屏蔽紫外線的功能大大提高PVC塑鋼門窗的抗老化變形性能；利用納米材料可大大提高塑料管材的強(qiáng)度等。另外，納米抗菌不銹鋼塑料復(fù)合管、納米抗菌PPR管是在管材內(nèi)層塑料中添加納米級(jí)抗菌材料，經(jīng)共擠出而制成具有抗菌、衛(wèi)生自潔功能的管材。僅以PVC塑鋼門窗為例，近幾年我國(guó)每年城鄉(xiāng)工業(yè)和民用建筑的建造量平均約12億平方米，需要門窗3億平方米，年需塑鋼門窗約3000萬平方米，年需硬PVC異型材約30萬噸。結(jié)論：納米材料在建材中具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效應(yīng)。

4.1.1.4以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，加強(qiáng)服務(wù)意識(shí)，注重市場(chǎng)推廣

以市場(chǎng)成熟代替技術(shù)成熟是發(fā)展納米技術(shù)的最佳方式。改變傳統(tǒng)的“技術(shù)導(dǎo)向”為“市場(chǎng)導(dǎo)向”，始終堅(jiān)持以市場(chǎng)需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，以市場(chǎng)需求為拉動(dòng)機(jī)制，著重推動(dòng)具有應(yīng)用前景的新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)，注重對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和提升，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)納米科技的產(chǎn)業(yè)化。著重發(fā)展有重大影響的方向與領(lǐng)域，注重納米技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的交叉融合，使納米技術(shù)和產(chǎn)品能服務(wù)于各個(gè)行業(yè)。注重納米技術(shù)的市場(chǎng)推廣，加強(qiáng)納米科技與各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域間的交叉融合，加強(qiáng)科研成果和企業(yè)及投資商之間的交流合作，建立信息交流平臺(tái)，創(chuàng)建科研成果轉(zhuǎn)化的渠道，為納米科技發(fā)展提供有力服務(wù)和支持。

4.2注重技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新

“創(chuàng)新”是科技發(fā)展的生命力所在。對(duì)于納米科技的發(fā)展，需加強(qiáng)新技術(shù)和新產(chǎn)品的原始性創(chuàng)新，提升產(chǎn)品和技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)能力。同時(shí)在重視原始性創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，更應(yīng)該注重具有重大應(yīng)用價(jià)值的集成創(chuàng)新，通過對(duì)集成要素的優(yōu)勢(shì)整合，提升集成整體的競(jìng)爭(zhēng)能力，實(shí)現(xiàn)更大的市場(chǎng)價(jià)值。

4.2.1技術(shù)集成創(chuàng)新有利于形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

長(zhǎng)期以來，人們比較注重單項(xiàng)技術(shù)繼發(fā)展，這是技術(shù)開發(fā)初級(jí)階段的必然過程。但從科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的內(nèi)在要求來看，單項(xiàng)技術(shù)的研究開發(fā)，因?yàn)槿狈εc其它相關(guān)技術(shù)的銜接，在當(dāng)前很難形成有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品或新興產(chǎn)業(yè)，這就造成我國(guó)每年所取得的數(shù)萬項(xiàng)科技成果最終束之高閣，削弱了我國(guó)科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

4.2.2技術(shù)集成創(chuàng)新將提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力

核心競(jìng)爭(zhēng)力的形成，不僅僅是一個(gè)創(chuàng)新過程，更是一個(gè)組織過程，使各種單項(xiàng)和分散的相關(guān)技術(shù)成果得到集成，其創(chuàng)新性以及由此確立的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和國(guó)家科技創(chuàng)新能力在價(jià)值上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單項(xiàng)技術(shù)的突破。加強(qiáng)技術(shù)集成創(chuàng)新，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的新思考，也是企業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。

4.2.3納米技術(shù)的集成主要內(nèi)容

4.2.3.1納米科技成果的集成

將分散的技術(shù)集中，形成一個(gè)可達(dá)目標(biāo)功能的技術(shù)體系，即組合應(yīng)用性技術(shù)成果，也稱為技術(shù)捆綁或技術(shù)整合。納米科技成果的集成應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：注重主題的策劃，選好技術(shù)與成果，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)顯示度。（1）注重主題的策劃以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，關(guān)注市場(chǎng)需求的多樣化，強(qiáng)化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)；以納米技術(shù)或產(chǎn)品為關(guān)鍵要素，解決需求中的重大問題，具有行業(yè)導(dǎo)向性與共性；拓展解決方案的豐富性，注重外部資源的易取性；強(qiáng)化研發(fā)時(shí)間的迅捷性，凸顯研發(fā)質(zhì)量的配比性。（2）選好技術(shù)與成果始終堅(jiān)持把市場(chǎng)需求作為出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，選擇具有市場(chǎng)前景的技術(shù)和成果，選擇具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的納米材料或技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)要素，具有前景的技術(shù)與成果，注重其成熟度和可靠性。同時(shí)加大中試研究力度、中試研究領(lǐng)域和資金投入，注重集成要素中技術(shù)和成果的協(xié)調(diào)與融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使集成整體具有新的價(jià)值。（3）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)顯示度注重目標(biāo)功能的實(shí)現(xiàn)，不僅要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)集成要素的功能目標(biāo)，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)。集成要素和集成系統(tǒng)的功能定量指標(biāo)應(yīng)具有競(jìng)爭(zhēng)性，以實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品的顯示度，有利于產(chǎn)品的推廣。

4.2.3.2注重技術(shù)集成創(chuàng)新

（1）從納米科技發(fā)展到產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作在產(chǎn)業(yè)鏈的銜接上，由于納米技術(shù)的跨學(xué)科性，急需將努力的方向由“單打獨(dú)斗”轉(zhuǎn)向“集成協(xié)作”。實(shí)驗(yàn)和技術(shù)上存在局限性，而研究的廣泛和復(fù)雜，造成設(shè)施難以完備；技術(shù)的成熟度不夠；研究成本高和周期長(zhǎng)，造成產(chǎn)業(yè)化難度大。因此，僅依靠某一個(gè)工業(yè)部門或者研究機(jī)構(gòu)，將無法加快推動(dòng)納米科技的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的步伐。結(jié)論：要實(shí)現(xiàn)和促進(jìn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，需要采用合理的產(chǎn)業(yè)化與投融資模式，推動(dòng)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的全方位發(fā)展。這就是所謂的為了構(gòu)筑我國(guó)納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大戰(zhàn)略，也是目前國(guó)內(nèi)眾多研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)正在的探索大聯(lián)合的適當(dāng)途徑。（2）納米科技發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作方式第一，建立國(guó)家級(jí)研究開發(fā)平臺(tái)，充分發(fā)揮國(guó)家級(jí)研究開發(fā)平臺(tái)的作用，推動(dòng)各研究部門之間的交流合作，實(shí)現(xiàn)軟硬件資源共享，避免重復(fù)建設(shè)。第二，建立產(chǎn)業(yè)孵化基地?！翱蒲?孵化-企業(yè)”一條龍式的產(chǎn)業(yè)化模式，有利于推動(dòng)科研成果產(chǎn)業(yè)化，因此，在有條件的地方應(yīng)建立納米科技孵化基地。第三，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研的合作。積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化的進(jìn)程，把研究、開發(fā)和應(yīng)用過程的各個(gè)階段建成一個(gè)系統(tǒng)，使之緊密銜接、相互交替，保證從科研到生產(chǎn)整個(gè)過程的連續(xù)性，從而使科研單位前期的研究、開發(fā)優(yōu)勢(shì)與企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)融為一體，促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。（3）各領(lǐng)域科學(xué)研究人員間的協(xié)作從目前情況看，我國(guó)從事納米科技的研究人員，分屬不同的行業(yè)、部門，彼此之間信息溝通不暢，研究人員之間也缺乏必要的交流，致使研究力量大大分散，而且各地研究所重復(fù)研究、重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重。納米科技屬于多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域，要?jiǎng)訂T和組織信息、物理、化學(xué)、生物、醫(yī)藥、材料等學(xué)科的專家參與納米科技的研究開發(fā)，抓好多學(xué)科在納米科技方面的集成。結(jié)論：納米科技的多學(xué)科交叉特性必然要求加強(qiáng)各領(lǐng)域科學(xué)人員之間的協(xié)作。

4.2.3.3納米科技推廣注重技術(shù)集成創(chuàng)新的應(yīng)用案例分析

應(yīng)用1：“以應(yīng)用納米技術(shù)打造新世紀(jì)康居商住樓”思路（1）為了貫徹《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》以及“十一五”規(guī)劃中的要求，促進(jìn)生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展，提出集成整合最先進(jìn)的納米技術(shù)研究成果，積極推動(dòng)健康、環(huán)保的生態(tài)建筑技術(shù)的應(yīng)用與推廣。為打造康居示范工程提供有力的技術(shù)支持和保障，致力于搭建三大公共技術(shù)平臺(tái)，即居住環(huán)境健康性和安全性公共技術(shù)平臺(tái)；建筑物與居家用品節(jié)能和環(huán)保性公共技術(shù)平臺(tái)；資源綜合利用公共技術(shù)平臺(tái)。（2）應(yīng)用納米技術(shù)打造新世紀(jì)康居商住樓，可以體現(xiàn)在環(huán)保、健康、節(jié)能等方面的優(yōu)勢(shì)上。具體應(yīng)用可以包括外墻涂料、內(nèi)墻涂料、變色玻璃、地毯地板門、廚房、家用電器、衛(wèi)生潔具、床上用品、窗簾、玩具及衣物等。（3）面向生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展的需要、面向《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》以及“十一五”規(guī)劃中的要求，新世紀(jì)康居樓的打造將對(duì)該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響，將形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，引導(dǎo)該行業(yè)的發(fā)展。以納米材料或技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)要素，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；選擇具有很好市場(chǎng)前景的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷、應(yīng)用納米技術(shù)的太陽能電池等技術(shù)和產(chǎn)品，打造一個(gè)健康、環(huán)保、節(jié)能的居住環(huán)境，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外，選擇的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷等成果技術(shù)成熟度較好。應(yīng)用2：“建立應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)的納米技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈”思路（1）納米技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，可以包括納米材料改性內(nèi)飾件、納米結(jié)構(gòu)超強(qiáng)鋼板、納米結(jié)構(gòu)鋁材料、高耐腐納米水性汽車涂料、納米隔熱涂料、納米材料改性高性能輪胎、高強(qiáng)度膠黏劑、納米汽車油、納米汽車燃油添加劑、納米傳感器、汽車動(dòng)力應(yīng)用納米新型太陽能電池、納米汽車尾氣催化凈化材料等。（2）面向十一五規(guī)劃的“建設(shè)環(huán)境友好型，資源節(jié)約型社會(huì)”，面向中國(guó)巨大的汽車產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在近幾年速度迅猛，是世界上最大最有潛力的市場(chǎng)。選擇具有很好市場(chǎng)前景的納米改性內(nèi)飾件、納米改性涂料、納米改性高性能金屬材料、高強(qiáng)度膠黏劑、納米汽車尾氣催化凈化材料、納米汽車燃油添加劑及汽車動(dòng)力應(yīng)用納米新型太陽能電池等技術(shù)和產(chǎn)品，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。納米技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，將降低汽車各部件磨損、降低汽車消耗、減少汽車使用成本，還能消除汽車尾氣污染，改善排放?？梢灶A(yù)見，納米技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用將對(duì)該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響，將形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，引導(dǎo)該行業(yè)的發(fā)展。應(yīng)用3：納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國(guó)家重大工程掛鉤納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國(guó)家重大工程的掛鉤可以吸引國(guó)家或地方政府等的財(cái)政撥款，同時(shí)可以吸引公司和企業(yè)的投資和參與。納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中等各領(lǐng)域中的滲透，將加快納米科技的產(chǎn)業(yè)化；納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中的應(yīng)用，將提升這些行業(yè)的技術(shù)含量，增加其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)其發(fā)展；同時(shí)對(duì)其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的改變具有深遠(yuǎn)的影響。例如：納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式，組織上海城建集團(tuán)、上海高校和科研院所利用納米技術(shù)和其它技術(shù)集成解決道路隧道內(nèi)的廢氣治理問題，這是納米科技在城市市政工程中的重要應(yīng)用，該項(xiàng)目已列入國(guó)家支撐計(jì)劃。結(jié)論：通過集成技術(shù)、產(chǎn)學(xué)研合作等方式與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國(guó)家重大工程掛鉤，容易吸引投資，促進(jìn)納米技術(shù)與其它技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的融合，從而促進(jìn)納米技術(shù)的發(fā)展。

4.3樹立誠(chéng)信市場(chǎng)理念

4.3.1納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠(chéng)信意識(shí)

誠(chéng)信的本質(zhì)首先是經(jīng)濟(jì)規(guī)律，其次才表現(xiàn)為倫理性質(zhì)。誠(chéng)信不足，敗事有余。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)就是信用經(jīng)濟(jì)，信用是現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的基石，沒有誠(chéng)信，就沒有秩序，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)道德就會(huì)陷入混亂之中。目前納米科技應(yīng)用研究很熱，市場(chǎng)上出現(xiàn)了魚目混珠的現(xiàn)象，虛假的“納米商品”，納米概念的炒作，嚴(yán)重?cái)_亂了納米市場(chǎng)的秩序，誤導(dǎo)人們對(duì)納米的認(rèn)識(shí)，損害了納米科技的形象，嚴(yán)重阻礙了納米科技的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。結(jié)論：納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠(chéng)信意識(shí)，誠(chéng)信的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理念。

4.3.2如何樹立誠(chéng)信意識(shí)

加強(qiáng)誠(chéng)信意識(shí)培養(yǎng)；健全市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，讓誠(chéng)信成為人們自覺遵奉的客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律；強(qiáng)化監(jiān)督，建立相互補(bǔ)充、相互制約的誠(chéng)信監(jiān)督體系；加快建立信用體系，規(guī)范信息傳遞和披露機(jī)制，發(fā)展資信評(píng)估行業(yè)；強(qiáng)化法制建設(shè)，為誠(chéng)信規(guī)范提供堅(jiān)實(shí)的法制保障。

4.4制定適合納米政策納米科技的應(yīng)用推廣，需要制定適

合納米科技發(fā)展的政策，保障納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

4.4.1制定發(fā)展規(guī)劃，實(shí)施專項(xiàng)行動(dòng)

第一，堅(jiān)持“有所為，有所不為”的方針，制定納米科技的發(fā)展戰(zhàn)略，制定我國(guó)納米科技發(fā)展的近期、中長(zhǎng)期規(guī)劃，對(duì)納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究進(jìn)行整體規(guī)劃，制定國(guó)家納米科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，集中力量，重點(diǎn)突破。第二，根據(jù)市場(chǎng)要求，依托現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)和基礎(chǔ)，確定重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。第三，按照市場(chǎng)需求，集中優(yōu)勢(shì)力量研究、開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、市場(chǎng)潛力大、技術(shù)可行的項(xiàng)目和對(duì)未來有重大影響的關(guān)鍵領(lǐng)域，突出特色。

4.4.2建立創(chuàng)新體系，強(qiáng)化專利保護(hù)意識(shí)

組建全新機(jī)制的實(shí)體性創(chuàng)新平臺(tái)，建立以企業(yè)為主、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的納米科技創(chuàng)新體系。強(qiáng)調(diào)納米科技的原始創(chuàng)新，注重技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合，在原始創(chuàng)新基礎(chǔ)上，同時(shí)注重集成創(chuàng)新，強(qiáng)化專利保護(hù)意識(shí)，提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)在企業(yè)發(fā)展中的重要作用。另外，建立和健全納米技術(shù)成果產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度，優(yōu)先資助擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利成果的產(chǎn)業(yè)化。

4.4.3重視人才培養(yǎng)，加強(qiáng)技術(shù)交流

制定人才優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)人才流動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)，努力創(chuàng)造人盡其才、才盡其用的良好環(huán)境。建立培養(yǎng)和吸引納米科技人才的政策，培養(yǎng)高質(zhì)量的納米技術(shù)人才和領(lǐng)軍人物，引進(jìn)國(guó)外具有真才實(shí)學(xué)的優(yōu)秀人才。加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外科研單位及企業(yè)之間關(guān)于納米技術(shù)的信息交流，建設(shè)開放式的國(guó)家納米技術(shù)信息交流平臺(tái)，加強(qiáng)國(guó)際交流和合作，擴(kuò)大國(guó)際影響。

4.4.4加快基地建設(shè)，吸引多元投資

鼓勵(lì)科研單位、高等院校與生產(chǎn)企業(yè)共建納米技術(shù)創(chuàng)新基地、開放式研究開發(fā)中心等，改善基礎(chǔ)設(shè)施條件，對(duì)共性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，建立以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的納米技術(shù)創(chuàng)新體系，加速納米技術(shù)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化步伐。重視以政府政策資金為導(dǎo)向，建立多元投資融資體系，吸引風(fēng)險(xiǎn)投資及民間投資，使其大規(guī)模地介入納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)并與科技界融合。同時(shí)，鼓勵(lì)納米科技型企業(yè)在資本市場(chǎng)上融資，加速納米成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。4.4.5完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范技術(shù)市場(chǎng)重視標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)，根據(jù)納米技術(shù)產(chǎn)品的性質(zhì)、用途，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制定我國(guó)納米技術(shù)行業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，建立權(quán)威性的國(guó)家納米產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，使納米產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售有章可循。盡快制定出臺(tái)相關(guān)的政策法規(guī)，規(guī)范納米市場(chǎng)，避免納米技術(shù)及應(yīng)用研究重復(fù)建設(shè)和過度競(jìng)爭(zhēng)。

4.4.6加強(qiáng)科普宣傳，倡導(dǎo)科學(xué)道德

重視納米技術(shù)的普及工作，加強(qiáng)對(duì)納米科技的科普教育，使大眾對(duì)納米科技有正確的科學(xué)認(rèn)識(shí)，避免過分炒作和誤導(dǎo)。重視納米科技相關(guān)學(xué)科的建設(shè)工作，保障我國(guó)納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

5納米科技成果介紹

納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心積極整合社會(huì)資源，積極推動(dòng)納米技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。

5.1應(yīng)用在環(huán)境領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)

成果1：用于汽車尾氣催化凈化處理的介孔基催化材料成果簡(jiǎn)介：孔道內(nèi)擔(dān)載貴金屬Pt/Rh/Pd的氧化鋯基（氧化鋯/氧化鈰）復(fù)合納米介孔催化劑。該催化劑采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的涂覆工藝，成功負(fù)載于金屬載體表面，經(jīng)檢測(cè)，排放性能及催化劑老化性能達(dá)到并優(yōu)于歐IV標(biāo)準(zhǔn)（GB18352.3）。技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：特殊的介孔結(jié)構(gòu)，高比表面積；貴金屬用量低，熱穩(wěn)定性好；優(yōu)良催化活性和穩(wěn)定性；抗老化性好。產(chǎn)業(yè)化前景：2007年我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到900萬輛，并逐年遞增。同時(shí)，我國(guó)將面臨新車必須全部加裝凈化器的局面，該項(xiàng)目具有極其廣闊的市場(chǎng)前景，其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益十分巨大。成果2：光催化凈化室內(nèi)空氣應(yīng)用技術(shù)光催化室內(nèi)凈化技術(shù)現(xiàn)狀：不能有效地去除室內(nèi)空氣中；危害性很大的細(xì)微顆粒物；催化劑活性組分易流失；微孔容易被顆粒物堵塞，致使催化劑失活。技術(shù)創(chuàng)新：將高流速高效率靜電除塵與光催化凈化室內(nèi)空氣兩相單元技術(shù)有機(jī)的結(jié)合。技術(shù)內(nèi)容：包括性能好低成本的金屬泡沫網(wǎng)狀載體的制備技術(shù)、光催化凈化活性組份在金屬泡沫載體上負(fù)載技術(shù)、凈化室內(nèi)空氣污染物一體化新技術(shù)、金屬泡沫網(wǎng)狀物負(fù)載光催化材料、室內(nèi)光催化凈化器。產(chǎn)業(yè)化前景：目前我國(guó)城鎮(zhèn)裝修過的房屋中80％存在甲醛超標(biāo)問題。凈化室內(nèi)裝修污染的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)100億元，并正以每年30％的速度增長(zhǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)2008年將達(dá)到200億元的市場(chǎng)規(guī)模。5.2應(yīng)用在能源領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)成果3：鎳氫（MH/Ni）動(dòng)力電池與鎳鋅動(dòng)力電池技術(shù)內(nèi)容：鎳氫動(dòng)力電池技術(shù)；鋅鎳動(dòng)力電池技術(shù)；在電極中添加納米添加劑；提高電池的循環(huán)壽命；提高電池的安全性。應(yīng)用范圍：電動(dòng)工具、割草機(jī)械、玩具模型、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車等。技術(shù)成果：《動(dòng)力鎳氫電池用納米材料測(cè)試技術(shù)》項(xiàng)目被上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心項(xiàng)目認(rèn)定辦公室認(rèn)定為上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。這意味著該中心又一項(xiàng)納米科技成果將走向市場(chǎng)。產(chǎn)業(yè)化前景：隨著WTO的加入，對(duì)動(dòng)力電池的需求逐年增加。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)鎳氫動(dòng)力電池的年需求量在數(shù)千萬節(jié)以上，也將在上千億的一次電池市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。

5.3應(yīng)用在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的納米材料和技術(shù)成果

4：超臨界粉碎技術(shù)成果簡(jiǎn)介：超臨界粉碎技術(shù)，采用超臨界流體，通過改變壓力快速改變?nèi)芤旱娘柡投?，使溶質(zhì)瞬時(shí)成核、獲粒度均勻、超微細(xì)納米級(jí)、無污染高純度產(chǎn)品。通過此藥物微細(xì)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中藥的微納米化，促進(jìn)藥物的溶解性，提高藥物的生物利用度。成果內(nèi)容：水飛薊素微納米顆粒，超臨界流體增強(qiáng)溶液分散技術(shù)（SEDS），粒徑尺寸介于50～300nm，納米化后的藥物在水中溶解速率得到顯著改善。谷甾醇納米顆粒，氣溶膠溶液萃取系統(tǒng)（ASES）技術(shù)，粒徑介于50～300nm，ASES處理后樣品結(jié)晶度降低；化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有明顯改變。產(chǎn)業(yè)化前景：超臨界微納米加工產(chǎn)品：如納米水飛薊素、植物甾醇可應(yīng)用于相關(guān)藥物或油類產(chǎn)品，按1%的附加值計(jì)算，相關(guān)藥物或油品的產(chǎn)值達(dá)100億，該產(chǎn)品產(chǎn)值可達(dá)1億元。成果5：用于腹腔淋巴靶向治療的納米給藥系統(tǒng)成果簡(jiǎn)介：以安全無毒的聚脂類生物降解聚合物為納米粒的骨架材料，用改良的乳化-液中干燥法制備載藥納米粒（NP）。腹腔化療方式治療卵巢癌，克服了紫杉醇游離藥物滲透性差、易過敏等缺點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：解決了材料的安全性，采用經(jīng)FDA批準(zhǔn)載體材料；制備工藝可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，粒徑及其分布可控制、重現(xiàn)性好，包裹率高，生產(chǎn)工藝條件不苛刻。產(chǎn)業(yè)化前景：全球卵巢癌每年新增病人19.2萬，死亡人數(shù)為11.4萬，其死亡率占婦科惡性腫瘤之首。建成應(yīng)用示范點(diǎn)，年創(chuàng)產(chǎn)值可達(dá)1000萬元。成果6：基于納米生物探針的微流控陣列蛋白質(zhì)芯片成果簡(jiǎn)介：該芯片是一種納米生物技術(shù)與微生物芯片技術(shù)的集成產(chǎn)物。通過納米生物自組裝技術(shù)將靶蛋白配體組裝在納米粒子界面上，構(gòu)成納米生物探針，可以特異性地與各種生物樣品（血清、細(xì)胞培養(yǎng)液等）中的靶蛋白結(jié)合，并最終被捕獲在微流控陣列的特定檢測(cè)區(qū)域，通過納米粒子所發(fā)出的光學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種靶蛋白的高特異高靈敏的同步多元分析。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：高靈敏、高分辨和低噪音；可以實(shí)現(xiàn)多種生物分子的同步檢測(cè)；具有在分析模式和使用便捷性上的多種優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)業(yè)化前景：主要應(yīng)用領(lǐng)域有蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能研究、醫(yī)學(xué)診斷和醫(yī)療、新藥開發(fā)、生物工業(yè)、低樣品消耗和快速的芯片反應(yīng)器系統(tǒng)，以及特定用途的專家系統(tǒng)。

5.4應(yīng)用在電子信息領(lǐng)域的納米材

料和技術(shù)成果7：CMP后清洗劑成果簡(jiǎn)介：采用表面活性劑的分子設(shè)計(jì)技術(shù)，利用表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)，研制了一系列高性能CMP后清洗劑。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：由表面活性劑、高性能功能性清洗助劑組成的水基清洗劑。適合拋光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、對(duì)工件腐蝕小、殘留少等。技術(shù)現(xiàn)狀：用于硬盤清洗的清洗劑已得到世界最大硬盤基片生產(chǎn)商“深科技”的認(rèn)可，指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。硅片清洗劑已在國(guó)內(nèi)企業(yè)得到初步應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)化前景：可廣泛用于計(jì)算機(jī)硬盤、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用，因而電子行業(yè)的清洗劑具有巨大的市場(chǎng)。CMP后清洗劑利潤(rùn)豐厚，以每年銷售1千噸計(jì)，利潤(rùn)在1000萬元以上。成果8：高性能納米粒子拋光液成果簡(jiǎn)介：化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)（CMP）是迄今幾乎唯一可以達(dá)到全局平面化的超精加工技術(shù)，納米粒子拋光液是CMP技術(shù)的關(guān)鍵要素。通過解決納米粒子改性分散技術(shù)、納米粒子拋光液的配伍與精制技術(shù)、原子級(jí)拋光工藝技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，成功制備出一系列含有納米磨粒的納米粒子拋光液。納米粒子拋光液由納米粒子研磨劑、功能性助劑、溶劑組成。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：在計(jì)算機(jī)硬盤基片的拋光中可以達(dá)到表面粗糙度(Ra)小于0.5；數(shù)字光盤母盤玻璃基片拋光中表面粗糙度達(dá)到4.68；均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。產(chǎn)業(yè)化前景：納米拋光液市場(chǎng)廣闊，用于高精加工的納米拋光液為消耗品，系一次性使用，不可循環(huán)使用以免影響拋光質(zhì)量，因而拋光液市場(chǎng)容量較大。

第5篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

需強(qiáng)調(diào)的是，質(zhì)譜也有局限性，雜質(zhì)結(jié)構(gòu)最可靠的確證還是依靠雜質(zhì)單體的獲得和結(jié)合其他技術(shù)的綜合解析。手性雜質(zhì)手性藥物中的對(duì)映異構(gòu)體限量檢查越來越受關(guān)注，旋光光譜(ORD)、圓二色光譜(CD)的測(cè)定仍是目前首選的快速檢測(cè)方法;手性色譜法不僅可以定性而且是更可靠的定量手段［20］。HPLC在手性分離方面仍然占據(jù)主要地位，運(yùn)用相對(duì)較廣泛的手性固定相多數(shù)是多糖類，鍵合相多糖類手性柱也日趨成熟，如ChiralIC柱。其他如環(huán)糊精、手性冠醚類、Pirkle型、蛋白質(zhì)、配體、離子交換以及大環(huán)抗生素等手性固定相以及新型柱前衍生化法方面仍有一些新的發(fā)展，采用整體柱技術(shù)制備手性色譜柱近年來也成為熱點(diǎn)。由于UHPLC的出現(xiàn)，小粒徑的手性填料也必將成為今后的研究熱點(diǎn)。離子液體在手性藥物色譜分析上的研究也日漸增多。傳統(tǒng)的氣相色譜依托著環(huán)糊精衍生物等固定相在手性分離中仍然有一定的運(yùn)用，而利用離子液體進(jìn)行手性分離成為手性氣相色譜的發(fā)展方向之一。其他色譜技術(shù)，如超臨界流體色譜、模擬移動(dòng)床色譜、高速逆流色譜等在手性藥物分析和對(duì)映體制備中繼續(xù)發(fā)揮著積極作用。CE具有獨(dú)特的分離機(jī)制，用于藥物光學(xué)異構(gòu)體的分析仍是一個(gè)較好的選擇。毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)和膠束電動(dòng)毛細(xì)管電泳(MEKC)仍是應(yīng)用最多的模式。在CE研究中非水毛細(xì)管電泳、毛細(xì)管微乳電動(dòng)色譜、2D-CE、3D-CE等也已成為熱點(diǎn)。另外，對(duì)毛細(xì)管柱的手性改性也是一些研究者關(guān)注的對(duì)象。由于毛細(xì)管電泳在手性分離上的優(yōu)勢(shì)，新的手性添加劑仍是其重要的研究方向。而毛細(xì)管整體柱的快速發(fā)展，使得毛細(xì)管電色譜(CEC)技術(shù)在手性藥物分析上成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)［21］?；蚨拘噪s質(zhì)的分析［4］171-191基因毒性雜質(zhì)(GTIs)的毒性閾值水平也是目前關(guān)注的熱點(diǎn)。2006年歐洲藥品局(EMEA)首先頒布了EvaluationofMedicinesforHumanUse，GuidelineontheLimitsofGenotoxicImpurities，F(xiàn)DA于2008年也正式簽發(fā)了類似指南［22］。要識(shí)別這些雜質(zhì)，應(yīng)該對(duì)涉及合成過程的化學(xué)反應(yīng)、與原材料有關(guān)的雜質(zhì)等進(jìn)行科學(xué)地評(píng)價(jià)。上述指南同時(shí)適用于輔料和藥物活性物質(zhì)?；蚨拘噪s質(zhì)的控制在藥物研究的初期就應(yīng)考慮，并貫穿于整個(gè)藥物研發(fā)、生產(chǎn)以及上市過程。基因毒性雜質(zhì)的檢測(cè)屬于痕量分析，對(duì)靈敏度、選擇性、重現(xiàn)性和耐用性有更高的要求，最常用的分析方法也是LC和GC，及其與質(zhì)譜的聯(lián)用。超臨界流體色譜法(SFC)和CZE方法最近在GTIs檢測(cè)中也有一些報(bào)道。對(duì)于無紫外可見吸收的GTIs，可以選擇電霧檢測(cè)器(CAD)、蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)等檢測(cè)器。如果檢測(cè)器對(duì)于GTIs沒有特別的專屬性，色譜分離就顯得尤其重要。若采用GC，常用的檢測(cè)器是FID和MS，也可以根據(jù)GTIs的結(jié)構(gòu)特征來選擇理想的檢測(cè)器(例如ECD)。處方前和早期階段的分析方法處方前研究應(yīng)根據(jù)不同檢測(cè)項(xiàng)目的需要選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒?。?duì)于藥物的鑒別，賦形劑和包裝的鑒定，F(xiàn)TIR，NIR和拉曼等光譜技術(shù)依然是重要的手段，一些分析技術(shù)如衰減全反射紅外光譜法(ATR-FTIR)也開始廣泛應(yīng)用到藥物研究中。電感耦合等離子體光譜(ICP)，原子光譜和X射線熒光對(duì)外來金屬污染物的檢測(cè)已成為必不可少的技術(shù)。對(duì)于一些新型給藥系統(tǒng)，目前藥物分析研究的熱點(diǎn)集中在高通量的樣品前處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的研究上。上述研究除了對(duì)應(yīng)的相關(guān)技術(shù)外，色譜方法仍是最重要和應(yīng)用最廣泛的定性定量手段。HPLC方法液相色譜的發(fā)展以色譜填料的發(fā)展為基礎(chǔ)，新的不同機(jī)制的固定相的不斷涌現(xiàn)帶動(dòng)了整個(gè)液相色譜的發(fā)展。由于所研究的化合物實(shí)體類型越來越多，對(duì)分離的要求也更高，新的功能化和吸附模式的固定相不斷涌現(xiàn)，例如用于極性化合物分離的親水作用色譜(hydro-philicinteractionliquidchromatography，HILIC)，多功能有機(jī)雜化硅膠、聚合物固定相、核殼型填料和納米及亞微米填料等。UHPLC方法亞微米顆粒(＜2μm)填充的微徑和納米級(jí)口徑的色譜柱，具有高柱效、高分辨率、高峰容量和高流量等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了UHPLC在藥物定性和定量分析中的廣泛應(yīng)用。特別是針對(duì)雜質(zhì)研究，結(jié)合掃描速度更快、分辨率更高的質(zhì)譜檢測(cè)更具優(yōu)勢(shì)。隨著更小顆粒填料的使用，能夠在更寬的線速度范圍內(nèi)保持恒定柱效，將大幅度改善液相色譜的分離度與靈敏度，微高效液相(micro-HPLC)［23］和納米高效液相色譜(nano-HPLC)［24］將成為未來幾年藥物色譜分析發(fā)展的新熱點(diǎn)。整體柱技術(shù)在藥物色譜分析領(lǐng)域，整體柱已成為藥物色譜分析研究的熱點(diǎn)［25］。近年來它在高效、快速、高通量分離分析方面得到了較快的發(fā)展，并開始廣泛用于藥物小分子和生物大分子的分析。整體柱具有通透性優(yōu)良、制備簡(jiǎn)單和背壓極低等特點(diǎn)，其在快速分離分析和二維液相色譜中具有明顯優(yōu)勢(shì)，而通過制備超長(zhǎng)柱不僅可彌補(bǔ)整體柱載樣量的不足，同時(shí)也可有效提高其分離能力。目前整體柱的研究主要集中在有機(jī)聚合物整體柱，無機(jī)-有機(jī)雜化整體柱，β-環(huán)糊精硅膠雜化的手性整體柱的研究?；蚬こ趟幬镔|(zhì)量研究蛋白類藥物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加上生產(chǎn)過程所造成的微觀不均一性的存在，使得這種復(fù)雜性倍增，而且在編譯DNA過程中，可能產(chǎn)生非預(yù)期的蛋白序列。除了生物大分子的常規(guī)分析外，藥物分析技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)研究領(lǐng)域。肽圖分析肽圖分析的主要手段是利用蛋白酶對(duì)特定的位點(diǎn)進(jìn)行分解，再采用HPLC-UV或LC-MS等方法進(jìn)行分離和測(cè)定，對(duì)蛋白質(zhì)和多肽結(jié)構(gòu)研究和特性鑒別具有重要意義。傳統(tǒng)的方法存在酶解時(shí)間長(zhǎng)、酶的自身分解以及測(cè)定重復(fù)性較差等問題。一些研究者利用激光照射提高酶解速度［26］。在溶液中加入鈣離子、減少甲基化和固定化酶等可以解決酶的穩(wěn)定性問題。其中，由于固定化酶的再使用性、減少底物稀釋以及可連續(xù)使用等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)越來越被廣泛的運(yùn)用到肽圖分析中，并且與LC-MS聯(lián)用后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基因工程藥物高通量的肽圖分析［27］。另外，由于CE具有樣品和試劑消耗低，分離效率高，分析速度快，分離模式多樣等優(yōu)勢(shì)，加上近年來其檢測(cè)技術(shù)的改善和與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的日趨成熟，使得其在肽圖的分析中發(fā)揮著越來越大的作用［28］。氨基酸分析目前氨基酸分析研究主要致力于縮短分析時(shí)間，隨著同位素標(biāo)記的發(fā)展［29－30］和微波技術(shù)的成熟，氨基酸的分析速度變得越來越快。毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)快速高效，已經(jīng)常被用于氨基酸分析，通過同位素標(biāo)記，其檢測(cè)的靈敏度大幅提高。而一些在線的前處理技術(shù)與色譜技術(shù)的聯(lián)用為高通量的實(shí)現(xiàn)提供了幫助。相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定基因工程藥物相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定的傳統(tǒng)方法主要是凝膠電泳或者高分辨質(zhì)譜，利用沉降速度的差異也可以測(cè)定大分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量［31］。同時(shí)，納米技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定技術(shù)的發(fā)展，研究表明加入碳納米管可以使得聚丙烯酰胺凝膠電泳分離的效果大大提高［32］。生物大分子結(jié)構(gòu)的研究生物大分子的生物活性取決于它們復(fù)雜的空間構(gòu)象，常規(guī)研究方法有圓二色譜、紅外光譜、拉曼光譜、X射線衍射和低溫電子顯微鏡等。利用多維NMR進(jìn)行蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子相互作用研究，以及利用生物質(zhì)譜進(jìn)行其結(jié)構(gòu)和定量研究仍是目前研究的熱點(diǎn)。

體內(nèi)藥物分析及藥物代謝體內(nèi)藥物分析逐步從以靜態(tài)物質(zhì)為中心向以動(dòng)態(tài)生命科學(xué)為基礎(chǔ)的方向轉(zhuǎn)變，研究藥物的吸收、代謝、分布、排泄、立體選擇性、藥物的相互作用、藥物對(duì)內(nèi)源性代謝的影響，為新藥發(fā)現(xiàn)提供了新的途徑。利用核磁共振、色譜質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法(模式識(shí)別、多元校正、多元曲線分辨)，采用組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)方法，研究生物體整體或組織細(xì)胞系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)代謝變化，特別是藥物對(duì)內(nèi)源代謝、遺傳變異乃至各種物質(zhì)進(jìn)入代謝系統(tǒng)的特征和影響，發(fā)現(xiàn)相關(guān)生物標(biāo)志物，也是體內(nèi)藥物分析近年來發(fā)展的重要方向。體內(nèi)藥物分析中的聯(lián)用技術(shù)聯(lián)用技術(shù)是分析體內(nèi)藥物和代謝物最常用的技術(shù)，如GC-MS、LC-MS/MS、HPLC/ICP-MS、LC-NMR、CE-ESI-MS等，它將分離、定量和定性融為一體。近年來，UHPLC及其聯(lián)用技術(shù)因其具有較高的分辨率和較快的分析速度使其在藥物代謝研究中備受青睞［33］。在體內(nèi)藥物分析中，GC作為一種成熟的方法已發(fā)展到一個(gè)瓶頸期，新的技術(shù)革新主要著眼于色譜柱和原有儀器的改進(jìn)以及便攜式微型GC的發(fā)展。GC-MS由于EI離子源較難得到分子離子峰因而也面臨著未知物測(cè)定的難題，利用HRAM-APCI-GC聯(lián)用技術(shù)可以得到準(zhǔn)確的分子離子峰，有效地解決了這一難題。近年來，二維氣相色譜(GC×GC)成為GC發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)，結(jié)合TOF/MS的聯(lián)用技術(shù)，使之具有更高的靈敏度和分辨率，特別適合于中藥復(fù)雜體系分析、興奮劑檢測(cè)以及臨床和法醫(yī)毒理學(xué)中的藥物毒物分析［34］。新的LC與MS的聯(lián)用技術(shù)層出不窮，例如同位素標(biāo)記/稀釋技術(shù)可以拓展LC-ESI-MS的線性范圍及降低基質(zhì)效應(yīng);微噴霧和納噴霧(nano-ESI)技術(shù)提高了微量樣品分析的靈敏度;具有高通量、靈敏度和準(zhǔn)確度的HPLC-MAL-DI/TOF-MS;能得到很多的碎片信息和更小的基質(zhì)效應(yīng)的LC-(coldEI)-MS技術(shù);LC與線性離子阱(lineariontrap，LIT)質(zhì)譜的聯(lián)用，與三維離子阱相比，貯存離子能力提高，空間電荷效應(yīng)有一定改善;在線分析中SPE與UPLC-QqLIT的聯(lián)用;LC-Q-TOF，LC-TOF-TOF、LC-線性離子阱靜電軌道阱聯(lián)用質(zhì)譜儀(LTQ-Orbitrap)等技術(shù)的應(yīng)用將使得藥物開發(fā)、藥物代謝分析、臨床醫(yī)學(xué)、毒物學(xué)研究以及蛋白質(zhì)組學(xué)等方面的研究將更為廣泛和深入［35－36］。在這些技術(shù)中，接口是影響聯(lián)用的一個(gè)關(guān)鍵因素，例如CE-MS最成熟的是電噴霧離子化接口(ESI)，新發(fā)展起來的無鞘流及低鞘流接口在分離效能和靈敏度方面表現(xiàn)出較大的吸引力，擴(kuò)大了CE-MS的應(yīng)用范圍［37］。芯片電泳中激光解析離子化(LDI)接口也逐漸被應(yīng)用，此外還有如CE-APEI-MS、CE-IT-MS、CE-API-MS等接口模式。代謝研究中的高分辨質(zhì)譜技術(shù)新型高分辨質(zhì)譜(HRMS)除了可得到所有待分析物質(zhì)全掃描MS數(shù)據(jù)，其系統(tǒng)的精密度目前可與三重串聯(lián)四極桿質(zhì)譜相媲美，增強(qiáng)了其定量測(cè)定能力。而且HRMS可以得到超過預(yù)設(shè)質(zhì)量范圍的信息，因而能夠?qū)ξ粗郎y(cè)物進(jìn)行測(cè)定，這是他區(qū)別于傳統(tǒng)多重檢測(cè)研究代謝組學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)。未來代謝組學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)將是利用MS特別是HRMS在更寬的質(zhì)量范圍收集全掃描數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)代謝物進(jìn)行定性和定量分析。盡管當(dāng)前MS的檢測(cè)靈敏度和耐用性得到了顯著提高，但許多問題仍不能得到解決，今后還應(yīng)更加關(guān)注代謝物離子的提取效率和儀器分辨率的提高。新型HRMS如LTQ-Orbitrap、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FTICR)的推出克服了以往TOF-MS在分析不同濃度待測(cè)物時(shí)質(zhì)量準(zhǔn)確度變化的缺點(diǎn)，并可在較大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行定量分析［38］。新的解吸附電噴霧離子化(DESI)技術(shù)幾乎不需要樣品前處理，利用噴霧解吸附、離子化，并將待測(cè)物導(dǎo)入質(zhì)譜儀，可用于生物樣品中藥物代謝物的原位測(cè)定。新型MALDI技術(shù)(例如硅膠解析以及納米技術(shù)的研究)將更加減少基質(zhì)對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾［39］。利用13C，15N和34S同位素標(biāo)記結(jié)合HRMS，用于體內(nèi)生物小分子、蛋白質(zhì)以及核酸的檢測(cè)，也是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。代謝研究中的NMR利用NMR進(jìn)行代謝產(chǎn)物特別是大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)確證是研究代謝的另一重要方法。最突出的技術(shù)進(jìn)步就是2D-NMR方法的發(fā)展。它從根本上改變了NMR技術(shù)用于解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題的方式，使NMR技術(shù)成為解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題的最重要的方法。2D-NMR的發(fā)展擴(kuò)展了雜核磁共振(X-NMR)的研究，如1H-13CHSQC和1H-15NHSQC等的廣泛研究和使用［40］。近幾年已出現(xiàn)3D-NMR技術(shù)來替代2D-NMR方法，用于生物大分子的結(jié)構(gòu)測(cè)定。初步探索的結(jié)果表明3D-NMR方法可以同時(shí)檢測(cè)13C，15N和1H之間的相互作用，能提供許多2D-NMR方法所不能提供的結(jié)構(gòu)信息，從而簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)解析過程［41］。近年來，一些新技術(shù)的出現(xiàn)也使NMR效能得到顯著提高，例如更高的磁場(chǎng)強(qiáng)度、低溫探針、微線圈探針、先進(jìn)脈沖序列、同位素標(biāo)記等。代謝研究中的CE技術(shù)CE技術(shù)在生物樣品中大分子物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的分析測(cè)定中具有顯著的優(yōu)越性。CE新技術(shù)為體內(nèi)小分子的測(cè)定提供了有力工具，微芯片電泳、3D毛細(xì)管電泳、毛細(xì)管凝膠電泳(CGE)，以及在微流控芯片上構(gòu)建多維分析系統(tǒng)也為大分子物質(zhì)的分離分析提供了新的技術(shù)平臺(tái)。由于CE的靈敏度仍不夠高，所以改進(jìn)檢測(cè)方法和樣品富集技術(shù)一直是CE方法的研究重點(diǎn)［21］。體內(nèi)藥物分析中的前處理技術(shù)傳統(tǒng)的生物樣品處理方法主要是液液萃取、液固萃取以及沉淀等方法。分子印跡技術(shù)在色譜分離中由于其存在固有的色譜性能缺陷，使得其在定量藥物分析領(lǐng)域應(yīng)用受到限制，但在樣品前處理領(lǐng)域仍有著廣泛的應(yīng)用前景。樣品的前處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是用樣量更少和選擇性更高，如液相微萃取、固相微萃取技術(shù)、利用離子液體的微萃取技術(shù)、膜分離技術(shù)、碳納米管技術(shù)、分子印跡技術(shù)等。而LC-MS的普及使在線固相萃取變得越來越重要。

現(xiàn)今仍然面臨兩個(gè)挑戰(zhàn):一是色譜分離機(jī)制必須與樣品成分的理化性質(zhì)相契合;二是在第一維色譜中分離的樣品成分不能在接下來的分離中損失。在中藥常量元素和痕量元素的質(zhì)量控制中，傳統(tǒng)的原子光譜技術(shù)依然占據(jù)主導(dǎo)地位，但一些靈敏度更高，分析速度更快、專屬性更好的技術(shù)(如ICP-MS)應(yīng)用越來越多［48］。中藥質(zhì)量控制是中藥發(fā)展的核心所在，多元化的中藥質(zhì)量控制方法和注重中藥的系統(tǒng)化研究將是發(fā)展趨勢(shì)，生物效價(jià)和代謝組學(xué)等生物檢測(cè)方法將會(huì)更廣泛的應(yīng)用于中藥質(zhì)量控制。中藥對(duì)照品的建立也是今后工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，借助高速逆流色譜制備及NMR定量等技術(shù)手段，將使其能夠得以更有效的實(shí)現(xiàn)。技術(shù)的不斷進(jìn)步和藥物研究水平的不斷提高，為藥物分析學(xué)科的發(fā)展提供了廣闊的空間，藥物分析學(xué)正經(jīng)歷著前所未有的巨大變化。傳統(tǒng)的藥物分析學(xué)主要側(cè)重于采用常規(guī)的分析方法對(duì)藥物質(zhì)量進(jìn)行靜態(tài)控制，而現(xiàn)代藥物分析學(xué)科的發(fā)展將為新藥的發(fā)現(xiàn)、藥物的制造和藥物的有效性和安全性的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供全方位強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)和保障，并引導(dǎo)藥物科學(xué)取得新的進(jìn)步。

作者：狄斌 蘇夢(mèng)翔 單位：中國(guó)藥科大學(xué) 教育部藥物質(zhì)量與安全預(yù)警重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

第6篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：磁性液體；應(yīng)用；制造；超聲波

CharacterandApplicationsofMagnetsLiquids

Abstract：Inthispaper，theapplicationsandcharacteristicofmagnetsliquidisalsogiven．

Keywords：magnetsliquids；applications；manufacture；ultrasonicwave

1引言

磁性液體最初是1965年美國(guó)宇航局為了解決太空服頭盔轉(zhuǎn)動(dòng)密封的技術(shù)難題而率先研制成功的。宇航員進(jìn)入太空所穿宇航服的一個(gè)關(guān)鍵部位--頸部，必須用液體磁性材料制作。頸部是宇航帽與宇航服連接之處，既要讓宇航員的頭部能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又要密封度高。如果密封不夠，宇航服里的氧氣泄漏，宇航員生命受到威脅。這個(gè)連接部位，若用固體物質(zhì)顯然太硬，而一般液體物質(zhì)密度不夠，惟有液體的納米磁性材料符合要求。

所謂磁性液體（MagneticLiquids），并非是指液態(tài)的磁性材料（物質(zhì)處于液態(tài)的溫度都高于其居里溫度，所以目前還沒有液態(tài)的磁性材料），而是把用表面活性劑處理過的納米級(jí)超細(xì)磁性微粒高度分散于基液中形成的一種均勻膠體溶液。該溶液在重力和磁場(chǎng)作用下也不會(huì)出現(xiàn)凝聚和沉淀現(xiàn)象，具有固體的磁性和液體的流動(dòng)性，因此具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，在電子、儀表、機(jī)械、化工、環(huán)境、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域都具有獨(dú)特而廣泛的應(yīng)用。根據(jù)用途不同，可以選用不同基液的產(chǎn)品。

2磁性液體的分類

磁性液體按材料、超微粒的制作、分散方法等不同，分為以下幾類：

（1）鐵氧體型磁性液體主要以金屬氧化物作為磁性微粒，以水、碳?xì)浠衔?、礦物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等為基液。

（2）金屬型磁性液體以金屬或合金作為微粒，按基液的不同分為非導(dǎo)體型和導(dǎo)體型。非導(dǎo)體型金屬磁液一般以甲苯或煤油為基液，導(dǎo)體型則以非磁性金屬膜（或合金膜）去覆蓋磁性金屬微粒。

（3）復(fù)合型磁性液體他是以普通磁性液體和非磁性微粒復(fù)合形成的一種新型磁性液體。

3磁性液體的性質(zhì)

由于磁性液體同時(shí)具有磁性和流動(dòng)性，因此具有許多獨(dú)特的磁學(xué)、流體力學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)特性。

磁性液體表現(xiàn)為超順磁性，本征矯頑力為0，沒有剩磁；在外磁場(chǎng)下，磁性液體被磁化，滿足修正的伯努利方程。與常規(guī)伯努利方程相比，添加了一項(xiàng)磁性能，使磁性液體具有其他流體所沒有的、與磁性相關(guān)聯(lián)的新性質(zhì)：例如磁性液體的表觀密度隨外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大。

當(dāng)光通過稀釋的磁性液體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光的雙折射效應(yīng)與雙向色性現(xiàn)象。當(dāng)磁性液體被磁化時(shí)，使相對(duì)于磁場(chǎng)方向具有光的各向異性，偏振光的電矢量平行于外磁場(chǎng)方向比垂直于外磁場(chǎng)方向吸收更多，具有更高的折射率。磁場(chǎng)有關(guān)，呈各向異性；磁性液體在交變場(chǎng)中具有磁導(dǎo)率頻散、磁粘滯性等現(xiàn)象。

4磁性液體的制作方法

（1）獲得磁性液體的基本條件

①顆粒尺寸應(yīng)小于某一臨界尺寸，該臨界尺寸在10nm以下。

②顆粒在溶劑中應(yīng)達(dá)到一定的表面活性化要求，從而即使在范德瓦爾斯等各種能量的作用下，也不發(fā)生凝聚。

（2）磁性液體的制作工藝

以磁性氧化物超微粒子的制作工藝為例

磁性氧化物化學(xué)穩(wěn)定，容易制成粉末，用途廣泛。磁性液體用氧化物的粒徑絕大多數(shù)應(yīng)分布在10nm以下。一般是以磁鐵礦等鐵氧體氧化物為主體，由金屬鹽類水溶液通過共沉淀法制成納米級(jí)超微粒。以磁鐵礦（Fe2O3·2Fe3O4）為例，就是在Fe2＋和Fe3＋的濃度比為1∶2的鐵鹽溶液中加入堿溶液，例如NaOH溶液，使其析出Fe2O3·2Fe3O4。在反應(yīng)過程中，通過調(diào)整溶液溫度、鐵鹽濃度、堿的中和過剩量、反應(yīng)時(shí)間等，可以對(duì)顆粒尺寸進(jìn)行控制。

此外，下述方法也可獲得氧化物超微顆粒：

①將固相反應(yīng)得到的鐵氧體在含有表面活性劑的油中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的球磨。

②使鐵氧體構(gòu)成金屬的醇鹽，并把他溶于乙醇等溶劑中，加水分解獲得。

③利用等離子體、弧光等使金屬蒸發(fā)，在含有適量氧的稀薄氣體中凝聚獲得

5磁性液體的應(yīng)用

（1）磁性液體原被稱為“磁流體”，也有稱為“磁液”的。磁性液體應(yīng)用最廣泛的是磁性密封技術(shù)，尤其在要求真空、防塵、或封氣體等特殊環(huán)境中的動(dòng)態(tài)密封最為適用。在高保真揚(yáng)聲器、電機(jī)阻尼、磁性傳感器等方面磁性液體均具有獨(dú)特的應(yīng)用。

磁性液體密封原理磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封是一種非接觸式密封（即動(dòng)件和靜件沒有直接接觸），其工作原理是：由環(huán)狀永磁體，導(dǎo)磁極靴和導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸構(gòu)成閉合磁路，利用永磁體中的磁能，在轉(zhuǎn)軸與極靴極齒頂端的齒形間隙中產(chǎn)生強(qiáng)弱相間的非均勻磁場(chǎng)，將磁性液體緊緊吸住，形成磁性液體“O”型密封環(huán)，把間隙堵死，從而達(dá)到密封的目的。如圖1和圖2所示。

主要特點(diǎn)：

①無磨損，因?yàn)榇判砸后w具有液體的性質(zhì)，并且由于基液具有性，所以還可起作用。

②密封度好，用于真空時(shí)可以達(dá)10～5Pa。

③無泄漏。

（2）磁性液體真空密封連接器是一種能夠在2個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)提供相互的可靠旋轉(zhuǎn)連接的裝置。全系列的設(shè)計(jì)使其在多種場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，例如單晶硅爐、各類鍍膜設(shè)備、氣相沉積、液晶再生、半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)等超高真空系統(tǒng)和設(shè)備。如圖3所示。磁性液體真空密封連接器組件根據(jù)各類常用真空設(shè)備使用的真空旋轉(zhuǎn)軸連接器技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)制造，可直接替代相應(yīng)的真空密封連接器使用，基本不需對(duì)原設(shè)備進(jìn)行改造。

（3）磁性微粉是各類磁性器件的主要原料，現(xiàn)代通訊，信息等的發(fā)展使諸如電感等磁性器件向超微化方向發(fā)展，因而對(duì)磁性微粉這類材料的需求更為嚴(yán)格。

Fe3O4是目前使用極廣泛的磁性材料，如圖4所示，近年的研究對(duì)其在磁性紀(jì)錄等方面應(yīng)用取得了不少突破，其納米化產(chǎn)品效能如吸波效應(yīng)、催化作用等，人們也正在進(jìn)行大量的試驗(yàn)，應(yīng)用前景十分廣闊。

主要技術(shù)指標(biāo)：

平均粒徑：10～30nm晶型：γ形

（4）磁性液體阻尼器，磁性液體的表觀性質(zhì)在磁場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生較大的改變，例如密度、粘滯性等，因?yàn)榇艌?chǎng)的作用，磁性液體可以定位在一定區(qū)域內(nèi)，磁性液體這些和磁性有關(guān)的獨(dú)特性質(zhì)，可以利用磁性液體制作高性能的阻尼器件。他是由一個(gè)非磁性的慣性塊、一個(gè)安裝了磁性體的輪圈以及一定量的磁性液體組成。其基本原理就是在輪圈與非磁性慣性塊的間隙中注入磁性液體，利用磁性體的強(qiáng)力磁場(chǎng)作用，使磁性液體在非磁性慣性塊和磁性體之間形成一層磁性液體層，從而使該非磁性慣性塊懸浮在磁性液體層上。這樣就使磁性液體既具有了液體滑動(dòng)軸承的功效，又由于磁場(chǎng)的作用而無泄漏之憂。同時(shí)磁性液體的粘性作用又產(chǎn)生了最佳的阻尼效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)將輪圈與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸固定，當(dāng)電機(jī)加速或減速時(shí)，由于非磁性慣性塊的慣性作用使其穩(wěn)定時(shí)間大幅度地縮短，同樣也可抑制電機(jī)在其共振頻域的振幅。當(dāng)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于輪圈和非磁性塊是同時(shí)回轉(zhuǎn)的，因此幾乎沒有能量損失。

（5）磁性液體軸承電機(jī)，現(xiàn)代硬盤技術(shù)的飛速發(fā)展，硬盤轉(zhuǎn)速的提高對(duì)電機(jī)性能提出了更高的要求，目前，希捷等專業(yè)硬盤廠商已經(jīng)在其主流產(chǎn)品使用了磁性液體軸承電機(jī)來滿足硬盤驅(qū)動(dòng)器高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定、低噪音的要求。

磁性液體軸承是利用被磁場(chǎng)固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸部位的磁性液體，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的液體膜使電機(jī)轉(zhuǎn)軸懸浮并自動(dòng)定中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)軸與電機(jī)其他部件沒有直接接觸，這樣電機(jī)工作時(shí)的磨損小、噪音低，如使用了SoftSonicTMFDB（流體軸承）的SeagateBarracuda（r）ATAIV，其聲強(qiáng)僅為20dB，并且還是現(xiàn)在市場(chǎng)主流硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率最高的產(chǎn)品。

磁性液體軸承電機(jī)可以應(yīng)用在多種需要高速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，例如激光打印機(jī)，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到10000～30000rpm，噪音僅35dB左右。

6結(jié)語

此外，磁性液體還廣泛應(yīng)用于電聲器件、選礦、工業(yè)廢液處理、熱交換、磁回路傳熱器、生物磁等方面，隨著對(duì)磁性液體理化性質(zhì)的深入認(rèn)識(shí)，以及對(duì)超微磁性粒子、穩(wěn)定劑和載液的深入研究，穩(wěn)定性更好、性能更高的實(shí)用化磁流體將不斷出現(xiàn)，并將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

［1］周文運(yùn)．永磁鐵氧體和磁性液體設(shè)計(jì)工藝［M］．成都：電子科技大學(xué)出版社，1991．

［2］梁志華，裴寧，鄧朝陽．磁流體密封技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望［J］．與密封，2000，（1）．

第7篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

1.1藥物載體

許多藥物都有細(xì)胞毒性，在殺死病毒細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)對(duì)正常細(xì)胞造成損傷。因而，理想的藥物載體不僅應(yīng)有較好的生物相容性、較高的載藥率，還應(yīng)具有靶向性，即到達(dá)目標(biāo)病灶部位才釋放藥物分子。無機(jī)納米材料的大小和表面的電荷等理化性質(zhì)決定了納米材料的性能，研究這些可控特性可應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。例如，用多孔硅作為藥物載體遞送柔紅霉素，治療視網(wǎng)膜疾病持續(xù)時(shí)間從幾天延長(zhǎng)到3個(gè)月。通過調(diào)控將納米粒子孔徑從15nm變?yōu)?5nm，使柔紅霉素的釋放率增大了63倍，從而調(diào)控藥物的釋放。用介孔二氧化硅納米粒子運(yùn)載化療藥物、探針分子向腫瘤細(xì)胞進(jìn)行遞送，可用于癌癥等疾病的靶向性治療和早期診斷。介孔二氧化硅在藥物傳輸、靶向給藥、基因轉(zhuǎn)染、組織工程、細(xì)胞示蹤、蛋白質(zhì)固定與分離等方面有廣泛的應(yīng)用。碳納米管及其衍生材料可開發(fā)用于電敏感的透皮藥物釋放，又可作藥物載體進(jìn)行持續(xù)性釋放。比如，用超支化聚合物修飾碳納米管，可以從復(fù)合物的羥基末端聚集活性基團(tuán)，從而增強(qiáng)溶解性能，作為抗癌的藥物載體，也可以用作藥物緩釋載體。用聚乙烯亞胺修飾多壁碳納米管，分散性好，能降低對(duì)細(xì)胞的毒性，進(jìn)一步結(jié)合在殼聚糖/甘油磷酸鹽上，能增加凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)，改變?nèi)芤旱膒H值、溫度等來構(gòu)建具有雙緩釋功能的溫敏性凝膠，能減少凝膠的突釋現(xiàn)象。納米鉆石（dND）裝載化療藥物具有較低的毒性和較高的生物兼容性。將葉酸等靶向分子修飾納米鉆石表面，用于裝載抗癌藥物，以H2N-PEG-NH2作為橋梁分子，形成納米靶向載藥系統(tǒng)，對(duì)C6細(xì)胞具有靶向作用，為研制腫瘤靶向治療提供了參考依據(jù)。為了避免被單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞系統(tǒng)等非特異性吸收，并讓藥物優(yōu)先進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，用超支化縮水甘油（PG）修飾納米鉆石得到dND-PG，有較好的生物相容性，能避免被正常細(xì)胞的巨噬細(xì)胞非特異性攝取。加載抗癌藥物阿霉素顯示出對(duì)腫瘤細(xì)胞具有選擇性的毒性作用，可作為腫瘤藥物載體，對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行選擇性給藥。將藥物分子插入LDHs的層間形成藥物-LDHs的納米雜化物，藥物與LDHs層間的相互作用以及空間位阻效應(yīng)能有效地控制藥物釋放，減少藥物發(fā)生酶解作用。LDHs表面存在大量的羥基，便于進(jìn)行表面功能化修飾，增強(qiáng)靶向性，避免被巨噬細(xì)胞吞噬而從人體內(nèi)清除，提高藥物的輸送效率。LDHs適合裝載不同類型的藥物，將藥物插入到LDHs的層間結(jié)構(gòu)，藥物以陰離子形式裝載并被控釋。通過共沉淀法在LDHs層間成功地嵌入維生素C，維生素C的陰離子垂直插于LDHs層間，熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。通過離子交換反應(yīng)來釋放維生素C，延長(zhǎng)釋放時(shí)間。

1.2蛋白質(zhì)載體

納米材料在診斷、藥物輸送、生物功能材料、生物傳感器等方面得到了迅猛的發(fā)展，出現(xiàn)了疾病治療、診斷、造影成像等多種功能的組合。無機(jī)納米材料在生物大分子藥物的載體，包括運(yùn)載蛋白質(zhì)、多肽、DNA和siRNA等方面的研究較多。納米多孔硅有較好的生物相容性、生物可降解性和可調(diào)控的納米粒徑，可作為藥物輸送系統(tǒng)。殼聚糖修飾多孔硅后可用于運(yùn)載口服給藥的胰島素，改善胰島素的跨細(xì)胞滲透，增加與腸道細(xì)胞黏液層的表面接觸，提高細(xì)胞的攝入，可用于口服遞送蛋白質(zhì)和多肽。納米羥基磷灰石與蛋白質(zhì)分子有高親和性，可用作蛋白質(zhì)藥物緩釋載體，能提供鈣離子，造成腫瘤細(xì)胞過度攝入，從而抑制腫瘤細(xì)胞活性，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1.3基因載體

基因治療是遺傳性疾病的臨床治療策略，主要依賴于發(fā)展多樣性的載體。無機(jī)納米材料用于基因療法是利用無機(jī)粒子和可生物降解的多聚陽離子合成新型的納米藥物載體，如介孔二氧化硅作為基因載體可用于腫瘤治療，促進(jìn)體外siRNA的遞送。乙醛修飾的胱氨酸具有自身熒光的特點(diǎn)，可對(duì)pH值和谷胱甘肽進(jìn)行響應(yīng)。通過熒光標(biāo)記類樹狀大分子的二氧化硅納米載體具有分級(jí)的孔隙，不僅毒性低、基因裝載率高，轉(zhuǎn)染率也較高。引發(fā)谷胱甘肽二硫鍵裂解，可促進(jìn)質(zhì)粒DNA（pDNA）釋放，并能使用自發(fā)熒光來實(shí)時(shí)示蹤。又如，通過π-π共軛、靜電作用等非共價(jià)鍵作用力結(jié)合，能將DNA、RNA等生物大分子和化學(xué)藥物固定在氧化石墨烯上。

1.4骨移植

臨床上可用自體骨移植來治療創(chuàng)傷、感染、腫瘤等造成的骨缺損，由于骨移植的來源有限，且手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，易導(dǎo)致失血過多和供骨區(qū)并發(fā)癥等，應(yīng)用受到限制。將異體骨用作骨移植，則存在免疫排斥反應(yīng)，且易被感染。而人工骨同自體骨有相近的療效，人工骨材料可采用鈦、生物陶瓷、納米骨、3D模擬人工骨髓等納米材料。例如，納米二氧化硅可替代骨組織，促進(jìn)人工植入材料與肌肉組織融合。納米羥基磷灰石與人體內(nèi)的無機(jī)成分相似，其粒子有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)及表面效應(yīng)等，可用作牙種植體或作為骨骼材料，能避免產(chǎn)生排斥反應(yīng)，促進(jìn)血液循環(huán)，促進(jìn)人體骨組織的修復(fù)、整合和骨缺損后的治愈。

1.5臨床診斷和治療

磁性氧化鐵納米粒子可作為造影劑用于腫瘤診斷中，對(duì)腫瘤分子產(chǎn)生磁共振分子影像或多模態(tài)腫瘤分子影像，也可用于循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分離、富集。免疫磁分離法基于磁性雜化材料可導(dǎo)電，在外部磁場(chǎng)下積累，可用于臨床熱療。磁熱療以磁流體形式進(jìn)入腫瘤組織，利用腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞之間不同的熱敏感度，將外部磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁能轉(zhuǎn)化成熱能從而殺死腫瘤細(xì)胞。磁性納米粒子還可用于生物傳感器中，利用磁現(xiàn)象和納米粒子從液相中分離并捕獲生物分子。用綠色熒光蛋白標(biāo)記，形成溫敏的磁性納米固相生物傳感器，用磁性材料制成固相生物傳感器的支架，在磁場(chǎng)作用下，響應(yīng)更快，表面易于更新，可用于免疫診斷。磁性納米氧化鐵作為臨床應(yīng)用的磁性納米材料，受到人們的廣泛關(guān)注。Fe3O4和γ-Fe2O3的特殊磁性質(zhì)使其在靶向腫瘤藥物載體、磁療、熱療、核磁共振成像、生物分離等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得以應(yīng)用。用無機(jī)納米材料制作激發(fā)熒光探針進(jìn)行臨床診斷，如用介孔二氧化硅制成的細(xì)胞熒光成像探針利用量子點(diǎn)良好的光穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的熒光壽命和較高的生物相容性，結(jié)合介孔二氧化硅可特異性地識(shí)別Ramos細(xì)胞的特點(diǎn)，并用激光共聚焦顯微鏡對(duì)Ramos細(xì)胞進(jìn)行熒光成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的早期診斷、檢測(cè)成像。富勒烯特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使其可以廣泛地應(yīng)用于光熱治療、輻射化療、癌癥治療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也可作為核磁共振成像的造影劑用于臨床診斷。但富勒烯不溶于水，對(duì)生物體存在潛在的毒性，限制了其在臨床的應(yīng)用。富勒烯結(jié)合含羥基的親水性分子可改善其溶解性，羥基化富勒烯無明顯毒性，可作為抗氧化劑。聚羥基富勒烯利用近紅外光激活體內(nèi)的納米材料，用光熱對(duì)腫瘤細(xì)胞定位，避免了金納米粒子、碳納米管等在體內(nèi)造成聚積，利用免疫刺激作用來抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移、生長(zhǎng)，從而減小腫瘤的尺寸，最終造成腫瘤細(xì)胞凋亡。因此，改造碳納米結(jié)構(gòu)，在成像、吸附、藥物裝載與靶向運(yùn)輸?shù)壬镝t(yī)學(xué)工程方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。銀納米粒子殺菌活性遠(yuǎn)高于銀離子，在殺菌抑菌方面得到廣泛的應(yīng)用，可用于外科手術(shù)中的傷口愈合、藥學(xué)、生命科學(xué)等生物和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。金納米粒子有較好的生物相容性，功能化的金納米粒子可用于生物分析、藥物檢測(cè)、臨床診斷等生物醫(yī)藥領(lǐng)域，可作為納米探針檢測(cè)重金屬離子、三聚氰胺等小分子，也可檢測(cè)DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子，還可以用于對(duì)細(xì)胞表面和細(xì)胞內(nèi)部的多糖、核酸、多肽等的精確定位。鎳納米粒子固定在海藻酸水凝膠中，通過熱敏感粒子與鎳磁納米粒子交聯(lián)形成囊狀結(jié)構(gòu)，組成熱磁雙敏感的磁性納米粒子。在交變磁場(chǎng)下緩慢釋放水凝膠中的鎳納米粒子，通過遠(yuǎn)程調(diào)控來激發(fā)水凝膠中成纖維細(xì)胞的凋亡。無機(jī)納米材料的類別不同，在尺寸、形貌上有很大的變動(dòng)范圍，因其核心材料的量子特性，已日益成為涉及臨床診斷、成像和治療的手段，為納米材料在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用提供更多的可能。

2展望

納米技術(shù)作為新時(shí)代的疾病治療模式，為未來的臨床用藥提供了新的可能，在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用上有很大的前景。目前，癌癥治療主要包括手術(shù)、放療和化療等手段，而藥物劑量增多會(huì)造成副作用。納米粒子可以作為靶向藥物載體、成像造影劑、化療、熱療、磁療系統(tǒng)，可通過血腦屏障，在治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病中有很大的潛力，有望成為攻克癌癥的新手段。無機(jī)納米材料在藥物載體、臨床診斷和治療等方面有廣闊的應(yīng)用前景，但目前的研究大多處于實(shí)驗(yàn)階段。無機(jī)納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中有待解決的問題包括：

（1）提高疾病治療的針對(duì)性、靶向性和可調(diào)控性；

（2）使無機(jī)納米材料相對(duì)固定在腫瘤細(xì)胞表面，不至于擴(kuò)散到正常組織，從而提高腫瘤部位的有效濃度，減少毒副作用；

（3）納米材料有潛在的毒性，可降低納米材料的毒副作用以達(dá)到臨床應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)；

（4）尋找優(yōu)質(zhì)材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高材料的生物相容性、生物安全性，并針對(duì)不同的藥物溶解性設(shè)計(jì)特定的載體和功能材料骨架，增加細(xì)胞的攝取和利用；

（5）生物合成方法與其他合成方法相結(jié)合，無機(jī)與有機(jī)材料組合成復(fù)合材料，組裝成集檢測(cè)與治療于一體、多靶點(diǎn)的功能材料；

第8篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制造；工藝；精密加工

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電控制系統(tǒng)最重要的基礎(chǔ)技術(shù)。近些年來，各種新興技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)也受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，它的主要支柱，如機(jī)械設(shè)計(jì)、制造工藝等出現(xiàn)了重大的變化，這些為機(jī)電控制系統(tǒng)的運(yùn)用創(chuàng)造條件。

1、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、材料選用及設(shè)計(jì)理論和方法等。目前，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)和方法，已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)實(shí)踐的需要。例如，汽輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、高效節(jié)能電機(jī)設(shè)計(jì)等，一般的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)已很難實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。如高度自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床，在生產(chǎn)加工中不能實(shí)施人工補(bǔ)償和調(diào)整，應(yīng)在設(shè)計(jì)上采用新結(jié)構(gòu)、新材料，保證機(jī)床結(jié)構(gòu)及工藝中的高精度、高剛度、微少熱變形和良好的精度保持性?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)方法已由直覺設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)代設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法是在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段應(yīng)用先進(jìn)理論和有效方法，解決設(shè)計(jì)中遇到的各類問題?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)涉及系統(tǒng)工程、仿真技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD）、動(dòng)態(tài)載荷和模態(tài)分析等內(nèi)容。它是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，進(jìn)行科學(xué)思維，有效利用設(shè)計(jì)方法。提高了設(shè)計(jì)的水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率，促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的高速發(fā)展。

1.2 制造工藝

（1）高效率。這是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要特征。制造工藝的高效可縮短加工周期，提高加工速度。如：冷加工工藝，一般采用三種方法：①提高切削速度。因涂層刀具、TiC硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具和金剛石刀具等一批高性能刀具的使用，高速切削的線速度可達(dá)10m/s以上。②采用新的加工工藝。對(duì)一些性能特殊、不易加工的材料，要采用新的加工工藝，比如在振動(dòng)和加溫過程中進(jìn)行切削；應(yīng)用激光、電火花、化學(xué)腐蝕等方法進(jìn)行加工。③實(shí)行集中加工方法。加工中心等設(shè)備集各類加工于一體，在計(jì)算機(jī)控制條件下，完成對(duì)工件的各種切削加工，縮短了加工周轉(zhuǎn)時(shí)間和輔助時(shí)間。

（2）高精度。精度對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)、國(guó)防、航空航天、核工業(yè)、制造產(chǎn)業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展做出的貢獻(xiàn)重大。

（3）高柔性。加工的柔性化是機(jī)械技術(shù)發(fā)展的重要方向。加工柔性化是加工品種的多樣性，加工的靈活性和多適應(yīng)性。各類程控、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等高度自動(dòng)化設(shè)備的出現(xiàn)，使柔性制造系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)。柔性制造系統(tǒng)分為柔性制造單元、柔性制造自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)，它們都是以數(shù)控設(shè)備為基礎(chǔ)的，以自動(dòng)運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)連接，由計(jì)算機(jī)控制的能加工多品種零部件的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。它的出現(xiàn)有力推動(dòng)了機(jī)械制造工藝的發(fā)展。

制造工藝對(duì)高精度的要求，使得傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)與新興技術(shù)相結(jié)合，形成了現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的重要發(fā)展方向，即精密機(jī)械技術(shù)，包括精密加工技術(shù)和微機(jī)械技術(shù)。

2、精密加工技術(shù)與微機(jī)械技術(shù)

2.1 精密加工技術(shù)

（1）精密切削技術(shù)。目前，直接用切削方法獲得高精度仍然是一種常用方法。但是，要用切削方法獲得高精度和高水平的表面粗糙度，必須排除機(jī)床、刀具、工件和外界等因素的影響。比如，為了提高機(jī)床的加工精度，要求機(jī)床具有高的剛度，小的熱變形和良好的抗振性能。這就要求采用更先進(jìn)的技術(shù)，如空氣靜壓軸承、精密陶瓷導(dǎo)軌、微驅(qū)動(dòng)和微進(jìn)給技術(shù)、精密定位技術(shù)、精密控制技術(shù)及其他先進(jìn)技術(shù)。當(dāng)然，提高機(jī)床主鈾的轉(zhuǎn)速也是行之有效的辦法?，F(xiàn)在超精密加工機(jī)床的轉(zhuǎn)速已從每分鐘幾千轉(zhuǎn)提高到幾萬轉(zhuǎn)。

（2）模具成型技術(shù)。據(jù)相關(guān)資料顯示，汽車、飛機(jī)、電機(jī)、儀表及家電產(chǎn)品的1/3以上零部件是用模具加工出來的，預(yù)計(jì)近幾年產(chǎn)品粗加工的3/4和精加工的1/4將由模具來完成。模具成型的關(guān)鍵是如何提高模具本身的加工精度。它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。電解加工工藝可以使模具達(dá)到微米級(jí)精度，并能有效地解決工件的表面質(zhì)量問題。數(shù)控電火花成型機(jī)床能可靠地解決電極自動(dòng)更換相重復(fù)定位精度間題，有利于復(fù)雜型腔的加工。

（3）超精密研磨技術(shù)。用于集成電路基板的硅片，其表面粗糙度要求達(dá)到1~2mm，需要進(jìn)行原子級(jí)的研磨拋光。用傳統(tǒng)的磨削、研磨和拋光等方法已很難滿足。為此，采用各種新原理、新方法的超精密研磨就應(yīng)運(yùn)而生。比如，包括彈性發(fā)射加工和流體動(dòng)壓型懸浮研磨的非接觸研磨；利用機(jī)械加工液，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)械化學(xué)研磨。這些新的研磨原理和方法，將為超精密研磨做出貢獻(xiàn)。

（4）微細(xì)加工技術(shù)。為了滿足電子元器件體積越來越小，運(yùn)行頻率越來越高，能量消耗越來越小的要求。日本利用超微細(xì)離子技術(shù)，在半導(dǎo)體上的加工精度達(dá)到了幾百個(gè)埃的水平。

（5）納米技術(shù)。它是一個(gè)多學(xué)科交叉的學(xué)科，是現(xiàn)代物理和先進(jìn)工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)品。納米機(jī)械技術(shù)發(fā)展十分迅速。它能在硅片上刻寫幾個(gè)納米寬的線，這表明信息存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)密度能提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

2.2 微機(jī)械技術(shù)

目前，微細(xì)加工技術(shù)已從一維、二維的平面結(jié)構(gòu)發(fā)展到三維立體結(jié)構(gòu)，這為微機(jī)械制作打下了良好的基礎(chǔ)。

（1）微機(jī)械驅(qū)動(dòng)技術(shù)。微機(jī)械技術(shù)能不能進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用范圍，驅(qū)動(dòng)技術(shù)是個(gè)關(guān)鍵?，F(xiàn)在一般運(yùn)用靜電力學(xué)原理的靜電動(dòng)機(jī)和壓電元件制成的微驅(qū)動(dòng)器，其動(dòng)作響應(yīng)快、精度較高、易于操作。

（2）微機(jī)械傳感技術(shù)。微機(jī)械除了要求傳感器微型化，還要求它具有更高的分辨率、靈敏度和數(shù)據(jù)密度。目前，用大規(guī)模集成電路技術(shù)已能生產(chǎn)如力傳感器、加速度傳感器、觸覺陣列傳感器等微型傳感器。而為了適應(yīng)微機(jī)械的特點(diǎn)和要求，已在研究開發(fā)無源傳感器、復(fù)合傳感器及驅(qū)動(dòng)、傳感合一的集成部件。

第9篇：納米流體技術(shù)的特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；特征

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)及其特征

中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)研究提出了未來20年機(jī)械工程技術(shù)發(fā)展路線圖。選擇了機(jī)械工程技術(shù)最重要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、成形制造、智能制造、精密與微納制造、再制造和仿生制造等6大技術(shù)領(lǐng)域，以及在我國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展中處于基礎(chǔ)地位、對(duì)主機(jī)和成套設(shè)備性能產(chǎn)生重大影響的流體傳動(dòng)與控制、軸承、齒輪、模具、刀具五大基礎(chǔ)領(lǐng)域，研究、制定了面向2030年的技術(shù)路線圖。從上述11個(gè)領(lǐng)域凝練出影響我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的8大機(jī)械工程技術(shù)問題，即:復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)意、建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，零件精確成形技術(shù)，大型結(jié)構(gòu)件成形技術(shù)，高速精密加工技術(shù)，微納器件與系統(tǒng)（MEMS），智能制造裝備，智能化集成化傳動(dòng)技術(shù)和數(shù)字化工廠。

現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)具備以下特征：（1）機(jī)械制造科學(xué)是由機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息、材料、自動(dòng)化等學(xué)科有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來的一門跨學(xué)科的綜合科學(xué)，它隨不同對(duì)象和時(shí)間而改變功能結(jié)構(gòu)及信息系統(tǒng)。（2）柔性、集成、并行工作?，F(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)具有多功能性和信息密集性，能夠制造生產(chǎn)成本與批量無關(guān)的產(chǎn)品，能按訂單制造，滿足產(chǎn)品的個(gè)性要求。（3）制造智能化。能夠代替熟練工人的技藝，具有學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的能力，并用以解決生產(chǎn)實(shí)際問題。智能制造系統(tǒng)能發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和具有人的智能和技能，強(qiáng)調(diào)以人為系統(tǒng)的主導(dǎo)者這一總的概念。在智能制造系統(tǒng)中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撐，反過來智能又促進(jìn)集成水平的提高。（4）設(shè)計(jì)與工藝一體化。傳統(tǒng)的制造工程設(shè)計(jì)和工藝分步實(shí)施，造成了工藝從屬于設(shè)計(jì)、工藝與設(shè)計(jì)脫離等現(xiàn)象，影響了制造技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往受到工藝條件的制約，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，設(shè)計(jì)與工藝必須密切結(jié)合，要以工藝為突破口，形成設(shè)計(jì)與工藝的一體化。（5）精密加工技術(shù)是關(guān)鍵。精密和超精密加工技術(shù)是衡量先進(jìn)制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一。當(dāng)前，納米加工技術(shù)代表了制造技術(shù)的最高精度水平。（6）產(chǎn)品生命周期的全過程。現(xiàn)代制造技術(shù)是一個(gè)從產(chǎn)品概念開始，到產(chǎn)品形成、使用，一直到處理報(bào)廢的集成活動(dòng)和系統(tǒng)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，不僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)，而且特別強(qiáng)調(diào)拆卸設(shè)計(jì)。使產(chǎn)品報(bào)廢處理時(shí)，能夠進(jìn)行材料的再循環(huán)。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

二、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

（一）精密工程技術(shù)

精密工程技術(shù)以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表,將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代;超精密加工的加工精度在2000年已達(dá)到01001μm(1nm),在21世紀(jì)初開發(fā)的分子束生長(zhǎng)技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程(STE)可使加工精度達(dá)到010003～010001μm(013～011nm),現(xiàn)在精密工程正向其終極目標(biāo)――原子級(jí)精度的加工逼近,也就是說,可以做到移動(dòng)原子級(jí)別的加工。

微型機(jī)械是一個(gè)新興的、多學(xué)科交叉的高科技領(lǐng)域，面臨許多課題，涉及許多關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的特征尺寸達(dá)到微米級(jí)和納米級(jí)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生許多新的科學(xué)問題。例如隨著尺寸的減少，表面積與體積之比增加，表面力學(xué)、表面物理效應(yīng)將起主導(dǎo)作用，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析方法將不再適用。為摩擦學(xué)、微熱力這等問題在微系統(tǒng)中將至關(guān)重要。微系統(tǒng)尺度效應(yīng)研究將有助于微系統(tǒng)的創(chuàng)新。

微型機(jī)械不是傳統(tǒng)機(jī)械直接微型化，它遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的概念和范疇。微型機(jī)械在尺度效應(yīng)、結(jié)構(gòu)、材料、制造方法和工作原理等方面，都與傳統(tǒng)機(jī)械截然不同。微系統(tǒng)的尺度效應(yīng)、物理特性研究、設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試研究是微系統(tǒng)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。

在微系統(tǒng)的研究工作方面，一些國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)已在微小型化尺寸效應(yīng)，微細(xì)加工工藝、微型機(jī)械材料和微型結(jié)構(gòu)件、微型傳感器、微型執(zhí)行器、微型機(jī)構(gòu)測(cè)量技術(shù)、微量流體控制和微系統(tǒng)集成控制以及應(yīng)用等方面取得不同程度的階段性成果。微型機(jī)械加工技術(shù)是微型機(jī)械發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，其中包括微型機(jī)械設(shè)計(jì)微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械組裝和封裝技術(shù)、為系統(tǒng)的表征和測(cè)量技術(shù)及微系統(tǒng)集成技術(shù)。

（二）制造系統(tǒng)的柔性化、集成化和智能化

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，使高質(zhì)量和高效率成為可能。現(xiàn)代制造系統(tǒng)的發(fā)展是：NC（數(shù)控）FMS（柔性制造系統(tǒng)）CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）IMS（智能制造系統(tǒng)）。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是一個(gè)工廠的全盤集成制造系統(tǒng)，它借助計(jì)算機(jī)將經(jīng)營(yíng)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、零件加工、產(chǎn)品裝配、檢查和銷售等各個(gè)自動(dòng)化子系統(tǒng)有機(jī)地綜合集成起來，成為高效益、高柔韌性、自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)系統(tǒng)。先進(jìn)工業(yè)國(guó)的柔性制造系統(tǒng)已相當(dāng)廣泛。我國(guó)起步較晚，但數(shù)控技術(shù)和柔性制造技術(shù)也已得到較廣泛的應(yīng)用，CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）的研究已取得了相當(dāng)?shù)某删停㈤_始在全國(guó)進(jìn)行試點(diǎn)、推廣，現(xiàn)已取得了良好的效果和效益。

（三）機(jī)械制造的靈捷化

靈捷化是指使生產(chǎn)推向市場(chǎng)準(zhǔn)備時(shí)間縮為最短，使機(jī)械制造廠的機(jī)制能靈活轉(zhuǎn)向。未來市場(chǎng)的一個(gè)基本特征：不確定性表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)多變和不可預(yù)期。面對(duì)高度不確定的市場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)上和生產(chǎn)上的靈活性、機(jī)敏性變得相當(dāng)重要。

虛擬制造從根本上改變了設(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。制造過程中的虛擬技術(shù)是指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過程的模擬和檢驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進(jìn)行生產(chǎn)過程計(jì)劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計(jì)的建模和仿真。虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真，通過仿真軟件來模擬真實(shí)系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場(chǎng)變化的能力。

（四）特種加工技術(shù)

特種加工技術(shù)是一種直接利用電能、熱能、光能、化學(xué)能、聲能、電化學(xué)能來進(jìn)行加工的方法。它可以加工高強(qiáng)度、高硬度、高脆性、耐高溫等難切削材料，以及精密細(xì)小和復(fù)雜形狀的零件。特種加工如電化學(xué)加工、電解加工、電子束加工、超聲波加工和激光加工、水射流加工等加工方法，已經(jīng)開始在一些先進(jìn)的制造廠家中應(yīng)用。

（五）綠色化趨勢(shì)

制造業(yè)新的課題就是快速實(shí)現(xiàn)制造的綠色化。綠色制造則通過綠色生產(chǎn)過程(綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品,產(chǎn)品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。目前綠色制造技術(shù)有以下幾個(gè)方面：

(1)精密成形技術(shù)成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術(shù)包括:精密鑄造(濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯)、精密鍛壓(冷濕精密成形、精密沖裁)、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。

(2)無切削液加工無切削液加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè),無切削液加工簡(jiǎn)化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來的一系列問題,如廢液排放和回收等等。

(3)快速成形技術(shù)快速原型零件制造技術(shù)(RPM),其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)所采用的材料去除的原則,而采用添加、累積的原理。其代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造(LOM),熔化沉積制造(FDM)等等。

以上這些技術(shù)之所以都被歸于綠色制造工藝,是因?yàn)檫@些工藝和技術(shù)不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期、減少了成本,而且有些工藝的改進(jìn)對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。這一切除了工藝革新外,還必須依靠信息技術(shù),通過計(jì)算機(jī)的模擬、仿真,實(shí)現(xiàn)綠色制造。

參考文獻(xiàn)

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