纳米技术总结范例(12篇)
纳米技术总结范文篇1
【论文关键词】电子技术；理论与应用；近似计算；静态分析
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。
（1）纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。
（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。
（3）超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
（4）纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
（5）纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。
纳米技术总结范文
关键词：纳米技术意义展望
一、纳米技术的内涵
纳米技术是一门在0.1―100nm空间尺度内操纵原子和分子，对材料进行加工、制造具有特定性能的产品，或对物质进行研究、掌握其原子和分子的规律和特征的高新技术学科，被认为是“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。
纳米技术包含下列四个主要方面：（1）纳米材料。当物质到纳米尺度以后，即0.1―100nm这个范围空间，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，又不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。（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，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μm，而宽度误差很小。（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，dna的精细结构，等等。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，注入人体内，用于定向杀癌细胞。（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，等等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。更快，是指响应速度要快。更冷，是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度，纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。
二、研发纳米技术的重要意义
在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术、新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方英寸400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉。高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。
研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（0.1―100nrn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，因而纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，又不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
纳米技术作为一门新兴的学科，被誉为21世纪最具有发展前景的技术，是对未来经济和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在社会上的应用前景非常广阔，纳米技术不仅会推动新产品的开发，而且将为改善人们的生活环境，提高生活质量作出不可估量的贡献。纳米技术将成为21世纪新型技术的发展新方向，相信在不久的将来，我们将跨入一个全新的时代。
三、对纳米技术未来发展的展望
纳米技术将从根本上改变未来制造的两种基本类型方式――连续制造和离散制造。连续制造是指批量物质或材料的生产，例如化学品或金属卷材。离散制造是指单个配件的生产，例如螺栓或元件（集成电路）或组装系统（计算机）。对于纳米尺度制造来说，原子、分子与团簇都是生产“原料”。因此，纳米尺度制造的生产工艺和设备与目前应用于大于100nm的微制造工艺与设备将会有很大不同。纳米制造未来的研究方向包括以下几个。
1.材料开发
了解和模拟纳米尺度物质合成、操控及监测的现象和工艺，这是开发新型纳米制造技术所需的；开发表征、监测、筛选、分离和控制纳米结构大小/形状/多分散性和表面或体积特征的方法。
2.制造纳米系统的材料操控与控制
分子、大分子、纳米颗粒及纳米尺度组件的定位、定向、分散、集群和导向自我组装，非共价键和信息内容是不可或缺的；纳米材料的包装和输运，如通过超声和纳米流化床；纳米自组装结构融入功能器件和系统。
3.与微观和宏观系统相结合
把自下而上和自上而下的制备技术融入低本高效的优化生产制造中；制造技术的尺度放大、并行和集成能力，如平行探针或束阵列等方法。
4.制造工具
改造和控制表面组成/结构，以确保随后组装的稳定性和功能性；开发可支撑的、用户与环境友好、廉价而高产的制图技术；开发和运用纳米结构复制方法；纳米制造结构和性能的低本高效清除/修复/接缝技术，等等。
5.测量和标准工具
纳米颗粒与结构的化学和结构表征技术（除几何形状特征外）；开发三维加工和非破坏性表面下探测技术；把在线传感与监测技术同制造方法融合在一起；远程制作和远程表征设备和仪器，等等。
参考文献：
纳米技术总结范文篇3
关键词：纳米技术；药物制剂；应用分析
随着不断研究给药系统理论，高分子科学得到了高速的发展，药物系统的剂型和研究品种也一致增多和变化。新兴的科技逐渐的应用于药物制剂中，相比较来说纳米技术已经比较成熟，现在已经在各个领域以及医药卫生行业广泛应用，尤其是药物制剂上。经过研究发现，大部分物质得到纳米的尺度后，就可能出现性能突变，表现为一些不同于分子形式和宏观形式的特殊性能，这些特点均可以列入新型药物开发中，也说明药物研发开始了一个新的时代。由于现代药学制剂的研究主要是运用新型科室的手段，将过去药物的束缚摒弃，制造新型的药物，让药物具有更多的优点，这些优点纳米药物均具备，使其能够帮助人们更好的战胜疾病。
一、何为纳米技术
纳米属于一种长度单位，用符号表现为nm。1纳米等于1毫微米，是一米的十亿分之一，约为10个原子的总长度。做一个形象的比喻，假如说一个头发的直径是0.05mm，将其径向剖为5万根，每根的厚度大约就是1nm。
纳米技术是研究在0.1～100nm结构尺寸范围内的原子、电子以及分子的特性以及运动规律，这属于一项新兴的技术，也属于纳米级的制造技术。科学家在长时间研究后发现，在物质的构成上，纳米尺度下隔离的原子或者分子具有很多新的特性，合理的运用这些设备能够制造出一些特定的功能，换句话说就是纳米技术。纳米技术也就是一种用单个分子、原子射程物质的技术。
二、纳米技术与药物制剂
在药剂学领域所说的纳米范围包括了超过100nm的亚微米粒子，正是因物质的物理空间出现了变化，才导致物质的生物学特性、理化特性等出现了巨大的改变。在药学领域应用纳米技术，已经作为一种前沿科学，被研究人员不断的探索。最近几年，在药物制备方面已经广泛应用纳米技术，同时经过研究发现，纳米技术能够加强药物的稳定性，降低刺激胃肠道的成都，引起的不良反应术后，而且药物的利用度很高等诸多优点。大部分药剂学中指的纳米粒指的是纳米药物及纳米载体，所说的纳米药物是说通过纳米技术能够直接将原料药加工诶纳米粒，纳米粒从本质上上即为超粉技术以及微粉化技术进一步的发展；纳米载体也是说将多种未见溶解和分散的纳米粒，具体是指纳米球、聚合物胶囊、聚合物纳米囊以及纳米脂质体等等。纳米药物制剂与过去的药物制剂相比，具有明显的优势。
以下主要介绍纳米技术制备用于纳米新型药物的几种形式：
（1）纳米乳液为一类运用纳米微乳化技术制成的微粒直径属于纳米级同时动力学和热力学稳定的胶体分散体系。微乳液主要是由水相、油相、表面活性剂以及助表面活性剂构成的一种外观透明或者半透明的液体稳定体系。微乳液是在微乳化技术下形成的制剂，是物质或者药物更有助于穿透生物膜同时被吸收。纳米乳液的主要作用是促进药物通过皮肤进行吸收，延长药物的消除半衰期，提高其生物利用度。
（2）纳米凝胶主要是一种新型的运用纳米技术载药系统，通过纳米级聚合物在结果上网格组成水凝胶颗粒，主要包括化学凝胶和物理凝胶两种。化学凝胶是由交联共价键形成，物理凝胶是由非共价键形成，使其具有良好的稳定性能和较强的负载能力，发挥靶向治疗的效果，生物利用度较高，效果好。
（3）固体脂质纳米粒（SLN）多是指物质粒直径在10～1000nm，表现为固态胶体颗粒状，主要是常温下固态的合成或者天然类脂为载体的一种新型给药系统。通过研究发现，SLN不仅能够对药物的释放速度进行控制，同时还可以避免药物出现泄漏或者药物发生降解，能够发挥很好的靶向治疗等诸多优点。
（4）聚合物纳米粒分天然和人工合成两种，多在10～1000nm之间的粒径，呈固态胶体颗粒，属于一种低毒、高效的靶向药物载体。聚合物纳米粒已经被广泛应用与人工化学合成药物以及蛋白类药物等方面，发展前景广阔。
（5）纳米药物结晶：主要是运用多种不同的技术将药物转变为纳米微粒，直径多不超过1000nm，分散形成所说的纳米晶体。其具有毒性低等优势，但是纳米药物结晶基本适合用于全部药物类型，甚至是一些对水存在高度敏感性的药物，也可以制备成为纳米结晶。
三、小结
纳米技术主要用于药物制剂中生产的新型药物，具体有纳米凝胶、微乳液、固体脂质纳米粒等等，通过研究发现这类新型药物制剂能够对改善药物的稳定性、控制药物的释放、提升药物的生物利用度、减低药物的不良反应以及提升药物的靶向治疗等等。在药物制剂中应用新型纳米技术避免了过去药物制剂中存在的问题和缺陷。在药物制剂上纳米技术发挥了明显的效果。纳米技术还在不断的进步和完善，相信不久的将来必然会出现多种新型纳米药物制剂，与此同时也提醒我们注意应用纳米药物的前提是遵循自然规律，更快更好的促进药物制剂的发展，使其更好的为人类服务。
参考文献：
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[3]杨涛，吕扬，杜冠华.影响仿制药物临床疗效的因素分析[J].中国药学杂志.2010，36（19）：697-698
纳米技术总结范文篇4
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
纳米技术总结范文篇5
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。
（1）纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。
（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。
（3）超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
（4）纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
（5）纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。
1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的，分别称为世界时（UT）和历书时（ET）。这种基于天文方面的宏观计时标准，设备庞大，操作麻烦，精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展，产生了量子电子学、激光等新技术，由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准，如（133Cs）频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后，将过去基于宏观的天体运动的计时标准，改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化，体积、重量大减小；另一方面使频率标准的稳定度大为提高（可达10-12—10-14量级，即30万年——300万年差1秒）。1967年第13届国际计量大会正式通过决议，规定：“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准，发展了高精度的测频技术，大大有助于宇宙航行和空间探索，加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之，在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后，广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣，尖端信息普遍进入我们生活之中的同时，国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用，因此说，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
[1]张凡，殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》，2006（01）。
[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J]，《汽车运用》，2006（09）。
[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J]，《电子设计应用》，2005（05）。
[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J]，《中国科技信息》，2006（01）。
[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J]，《中国科技信息》，2005（19）。
纳米技术总结范文1篇6
【关键词】食品包装纳米材料食品贮藏
引言
纳米科学是20世纪末兴起的最重要的科技领域之一，因其在国计民生等诸多领域都产生了深远甚至革命性的影响，得到了各国政府的高度重视与投入。美国自1991年开始将纳米技术列为“政府关键技术”；我国将纳米科学研究列入“863计划”、“国家基金重大研究计划”等重点研究计划。伴随纳米科学理论日益成熟，纳米材料的应用领域不断扩大。纳米材料因其特殊的结构，产生了小尺寸效应、量子效应、表面效应（界面效应），具备卓越的光、电、热、磁、放射、吸收等特殊功能，在机械、电子、化工、包装、国防等领域有着广阔的应用前景。
1纳米及纳米材料
1.1纳米
纳米（nanometer）是一个长度单位，1nm=10-9m，通常界定1-100nm的体系为纳米体系。由于这个尺度空间略大于分子的尺寸上限，恰好能体现分子间相互作用，因此，具有这一尺度物质粒子的许多性质均与常规物质相异，在这个领域中物质的性质有时既不能用经典力学、电磁学等加以解释，也不能用量子力学等理论来理解，需要一个全新的理论和视角。研究上述领域的客观规律的科学被称之为纳米科学。
1.2纳米材料
纳米材料根据构成材料物质属性的不同，可以分成金属纳米材料、半导体纳米材料、纳米陶瓷材料、有机纳米材料等，当上述纳米结构单元与其他材料复合时则构成纳米复合材料。纳米复合材料中包括无机一有机物复合、无机―无机复合、金属―陶瓷复合、聚合物―聚合物复合等多种形式。
1.3纳米包装材料
食品包装材料多由聚合物制成，如聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇（PET）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚酞胺（尼龙，PA）等，其制成包装材料透气性难以满足各式果蔬的呼吸强度，尤其当果蔬的呼吸强度很高时，大部分膜不能使包装内氧气和二氧化碳配比达到最佳。进入20世纪90年代，纳米材料及技术的应用发展，给聚合物包装材料的发展带来的巨大革新，纳米包装材料应运而生。
纳米包装材料主要是指应用纳米技术，通过对包装产品进行纳米合成、纳米添加、纳米改性，使其具有某一特性或功能的一类包装材料的总和。在食品包装领域，研究最多的纳米包装材料是聚合物基纳米复合材料PNMC（PolymericNano-MeteredComposites），常用的聚合物有PA、PP、PE、PVC、PET、LCP等，常用的纳米材料有金属、无机物聚合物等无机系和有机系成分，通过扦层复合等技术将高分子聚合物和纳米材料复合。
2纳米包装材料在食品贮藏中的应用
复合纳米包装材料的优良性质使其在食品包装领域广受欢迎，纳米抗菌性包装材料、纳米保鲜包装材料、纳米高阻隔性包装材料等已在食品包装中有了一定的应用，其中在食品保鲜领域中的应用研究已较深入。
采用纳米复合技术制成的新型包装材料聚酞钱-6塑料（NPA6）与传统的尼龙塑料相比，有更多的优越性。其氧气和二氧化碳的透过率降低了一半，水的透过率也下降了30%左右。用它来包装食品，如香肠、火腿、泡菜等，食物的变质程度更小，保质期更长。添加0.1%～0.5%的纳米Ti02制成的包装材料可以防止紫外线引起的肉类食品的自动氧化变质，保护维生素和芳香化合物不受破坏，使食品保持新鲜。陈丽等人将纳米Ti02粒子和其它11种功能材料加入到PVC中研制出的保鲜膜，可使富士苹果的保存期延长到208天，同时对蔬菜也有较好的保鲜效果。
纳米银粉应用于食品包装中既有抗菌又有保鲜的作用，对细菌和霉菌等抗菌效果好、抗菌时间长，添加到食品包装材料中可保持长期的抗菌效果，且不会因挥发、溶出或光照引起颜色改变或食品污染；同时，纳米银粉具有对乙烯氧化的催化作用，在保鲜包装材料中加入纳米银粉，可将果蔬食品释放出的乙烯加速氧化，减少乙烯含量，达到果蔬保鲜的效果。
结语
用于食品包装中的纳米包装材料优于一般材料，其具有抗菌、低透氧率、低透湿率和阻隔二氧化碳等优点，且具有韧性强、耐磨性等机械加工性能，耐热性、透明度高、抗磁防爆等理化性能。因此纳米包装在食品包装领域中得到了快速的发展。
参考文献
[1]刘兴华，饶景萍.果品蔬菜贮运[M].西安，陕西科学出版社，1998.
纳米技术总结范文1篇7
关键词:纳米科学纳米技术纳米管纳米线纳米团簇半导体
NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution
Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.
Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor
I.引言
纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。例如,美国政府2001财政年度在纳米尺度科学上的投入要比2000财政年增长83%,达到5亿美金。有两个主要的理由导致人们对纳米尺度结构和器件的兴趣的增加。第一个理由是,纳米结构(尺度小于20纳米)足够小以至于量子力学效应占主导地位,这导致非经典的行为,譬如,量子限制效应和分立化的能态、库仑阻塞以及单电子邃穿等。这些现象除引起人们对基础物理的兴趣外,亦给我们带来全新的器件制备和功能实现的想法和观念,例如,单电子输运器件和量子点激光器等。第二个理由是,在半导体工业有器件持续微型化的趋势。根据“国际半导体技术路向(2001)“杂志,2005年前动态随机存取存储器(DRAM)和微处理器(MPU)的特征尺寸预期降到80纳米,而MPU中器件的栅长更是预期降到45纳米。然而,到2003年在MPU制造中一些不知其解的问题预期就会出现。到2005年类似的问题将预期出现在DRAM的制造过程中。半导体器件特征尺寸的深度缩小不仅要求新型光刻技术保证能使尺度刻的更小,而且要求全新的器件设计和制造方案,因为当MOS器件的尺寸缩小到一定程度时基础物理极限就会达到。随着传统器件尺寸的进一步缩小,量子效应比如载流子邃穿会造成器件漏电流的增加,这是我们不想要的但却是不可避免的。因此,解决方案将会是制造基于量子效应操作机制的新型器件,以便小物理尺寸对器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我们能够制造纳米尺度的器件,我们肯定会获益良多。譬如,在电子学上,单电子输运器件如单电子晶体管、旋转栅门管以及电子泵给我们带来诸多的微尺度好处,他们仅仅通过数个而非以往的成千上万的电子来运作,这导致超低的能量消耗,在功率耗散上也显着减弱,以及带来快得多的开关速度。在光电子学上,量子点激光器展现出低阈值电流密度、弱阈值电流温度依赖以及大的微分增益等优点,其中大微分增益可以产生大的调制带宽。在传感器件应用上,纳米传感器和纳米探测器能够测量极其微量的化学和生物分子,而且开启了细胞内探测的可能性,这将导致生物医学上迷你型的侵入诊断技术出现。纳米尺度量子点的其他器件应用,比如,铁磁量子点磁记忆器件、量子点自旋过滤器及自旋记忆器等,也已经被提出,可以肯定这些应用会给我们带来许多潜在的好处。总而言之,无论是从基础研究(探索基于非经典效应的新物理现象)的观念出发,还是从应用(受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使)的角度来看,纳米结构都是令人极其感兴趣的。
II.纳米结构的制备———首次浪潮
有两种制备纳米结构的基本方法:build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件(纳米团簇、纳米线以及纳米管)组装起来;而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤:1)纳米部件的制备;2)纳米部件的整理和筛选;3)纳米部件组装成器件(这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等)。“build-up“的优点是个体纳米部件的制备成本低以及工艺简单快捷。有多种方法如气相合成以及胶体化学合成可以用来制备纳米元件。目前,在国内、在香港以及在世界上许多的实验室里这些方法正在被用来合成不同材料的纳米线、纳米管以及纳米团簇。这些努力已经证明了这些方法的有效性。这些合成方法的主要缺点是材料纯洁度较差、材料成份难以控制以及相当大的尺寸和形状的分布。此外,这些纳米结构的合成后工艺再加工相当困难。特别是,如何整理和筛选有着窄尺寸分布的纳米元件是一个至关重要的问题,这一问题迄今仍未有解决。尽管存在如上的困难和问题,“build-up“依然是一种能合成大量纳米团簇以及纳米线、纳米管的有效且简单的方法。可是这些合成的纳米结构直到目前为止仍然难以有什么实际应用,这是因为它们缺乏实用所苛求的尺寸、组份以及材料纯度方面的要求。而且,因为同样的原因用这种方法合成的纳米结构的功能性质相当差。不过上述方法似乎适宜用来制造传感器件以及生物和化学探测器,原因是垂直于衬底生长的纳米结构适合此类的应用要求。
“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制,而且它的制造机理与现代工业装置相匹配,换句话说,它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(MBE)、化学气相淀积(MOVCD)等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。在“build-down”方法中有几条不同的技术路径来制造纳米结构。最简单的一种,也是最早使用的一种是直接在衬底上刻蚀结构来得到量子点或者量子线。另外一种是包括用离子注入来形成纳米结构。这两种技术都要求使用开有小尺寸窗口的光刻版。第三种技术是通过自组装机制来制造量子点结构。自组装方法是在晶格失配的材料中自然生长纳米尺度的岛。在Stranski-Krastanov生长模式中,当材料生长到一定厚度后,二维的逐层生长将转换成三维的岛状生长,这时量子点就会生成。业已证明基于自组装量子点的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子点器件的饱和材料增益要比相应的量子阱器件大50倍,微分增益也要高3个量级。阈值电流密度低于100A/cm2、室温输出功率在瓦特量级(典型的量子阱基激光器的输出功率是5-50mW)的连续波量子点激光器也已经报道。无论是何种材料系统,量子点激光器件都预期具有低阈值电流密度,这预示目前还要求在大阈值电流条件下才能激射的宽带系材料如III组氮化物基激光器还有很大的显着改善其性能的空间。目前这类器件的性能已经接近或达到商业化器件所要求的指标,预期量子点基的此类材料激光器将很快在市场上出现。量子点基光电子器件的进一步改善主要取决于量子点几何结构的优化。虽然在生长条件上如衬底温度、生长元素的分气压等的变化能够在一定程度上控制点的尺寸和密度,自组装量子点还是典型底表现出在大小、密度及位置上的随机变化,其中仅仅是密度可以粗糙地控制。自组装量子点在尺寸上的涨落导致它们的光发射的非均匀展宽,因此减弱了使用零维体系制作器件所期望的优点。由于量子点尺寸的统计涨落和位置的随机变化,一层含有自组装量子点材料的光致发光谱典型地很宽。在竖直叠立的多层量子点结构中这种谱展宽效应可以被减弱。如果隔离层足够薄,竖直叠立的多层量子点可典型地展现出竖直对准排列,这可以有效地改善量子点的均匀性。然而,当隔离层薄的时候,在一列量子点中存在载流子的耦合,这将失去因使用零维系统而带来的优点。怎样优化量子点的尺寸和隔离层的厚度以便既能获得好均匀性的量子点又同时保持载流子能够限制在量子点的个体中对于获得器件的良好性能是至关重要的。
很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期,研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示,如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来,我们必将收获更多的成果。
在未来的十年中,纳米科学和技术的第二次浪潮很可能发生。在这个新的时期,科学家和工程师需要征明纳米结构的潜能以及期望功能能够得到兑现。只有获得在尺寸、成份、位序以及材料纯度上良好可控能力并成功地制造出实用器件才能实现人们对纳米器件所期望的功能。因此,纳米科学的下次浪潮的关键点是纳米结构的人为可控性。
III.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮
为了充分发挥量子点的优势之处,我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围(或者更小才能避免高激发态子能级效应,如对于GaN材料量子点的横向尺寸要小于8纳米)才能实现室温工作的光电子器件,在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说,如果它们能在室温下工作,则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。
—电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题,那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。在电子束光刻中的电子散射因为所谓近邻干扰效应(proximityeffect)而严重影响了光刻的极限精度,这个效应造成制备空间上紧邻的纳米结构的困难。这项技术的主要缺点是相当费时。例如,刻写一张4英寸的硅片需要时间1小时,这不适宜于大规模工业生产。电子束投影系统如SCALPEL(scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography)正在发展之中以便使这项技术较适于用于规模生产。目前,耗时和近邻干扰效应这两个问题还没有得到解决。
—聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。但不同于电子束光刻的是这种技术并不受在光刻胶中的离子散射以及从衬底来的离子背散射影响。它能刻出特征尺寸细到6纳米的图形,但它也是一种耗时的技术,而且高能离子束可能造成衬底损伤。
—扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面,甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。此项技术已经用来刻划金属(Ti和Cr)、半导体(Si和GaAs)以及绝缘材料(Si3N4和silohexanes),还用在LB膜和自聚集分子单膜上。此种方法具有可逆和简单易行等优点。引入的氧化图形依赖于实验条件如扫描速度、样片偏压以及环境湿度等。空间分辨率受限于针尖尺寸和形状(虽然氧化区域典型地小于针尖尺寸)。这项技术已用于制造有序的量子点阵列和单电子晶体管。这项技术的主要缺点是处理速度慢(典型的刻写速度为1mm/s量级)。然而,最近在原子力显微术上的技术进展—使用悬臂梁阵列已将扫描速度提高到4mm/s。此项技术的显着优点是它的杰出的分辨率和能产生任意几何形状的图形能力。但是,是否在刻写速度上的改善能使它适用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的还有待于观察。直到目前为止,它是一项能操控单个原子和分子的唯一技术。
—多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备,它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。铝膜在酸性腐蚀液中阳极氧化就可以在铝膜上产生六角密堆的空洞,空洞的尺寸可以控制在5-200nm范围。制备多孔膜的其他方法是从纳米沟道玻璃膜复制。用这项技术已制造出含有细至40nm的空洞的钨、钼、铂以及金膜。
—倍塞(diblock)共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。目前,经过反应离子刻蚀后,在旋转涂敷的倍塞共聚物层中产生的图形已被成功地转移到Si3N4膜上,图形中空洞直径20nm,空洞之间间距40nm。在聚苯乙烯基体中的自组织形成的聚异戊二烯(polyisoprene)或聚丁二烯(polybutadiene)球(或者柱体)可以被臭氧去掉或者通过锇染色而保留下来。在第一种情况,空洞能够在氮化硅上产生;在第二种情况,岛状结构能够产生。目前利用倍塞共聚物光刻技术已制造出GaAs纳米结构,结构的侧向特征尺寸约为23nm,密度高达1011/cm2。
—与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。各种尺寸的聚合物球珠是商业化的产品。然而,要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比较困难的。用球珠单层膜已能制备出特征尺寸约为球珠直径1/5的三角形图形。双层膜纳米球珠掩膜版也已被制作出。能够在金属、半导体以及绝缘体衬底上使用纳米球珠光刻术的能力已得到确认。纳米球珠光刻术(纳米球珠膜的旋转涂敷结合反应离子刻蚀)已被用来在一些半导体表面上制造空洞和柱状体纳米结构。
—将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法,比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。其中微接触印刷法已被证明只能用来刻制特征尺寸大于100nm的图形。复制铸模法的可能优点是ellastometric聚合物可被用来制作成一个戳子,以便可用同一个戳子通过对戳子的机械加压能够制作不同侧向尺寸的图形。在溶剂辅助铸模法和用硬模版浮雕法(或通常称之为纳米压印术)之间的主要差异是,前者中溶剂被用于软化聚合物,而后者中软化聚合物依靠的是温度变化。溶剂辅助铸模法的可能优点是不需要加热。纳米压印术已被证明可用来制作具有容量达400Gb/in2的纳米激光光盘,在6英寸硅片上刻制亚100nm分辨的图形,刻制10nmX40nm面积的长方形,以及在4英寸硅片上进行图形刻制。除传统的平面纳米压印光刻法之外,滚轴型纳米压印光刻法也已被提出。在此类技术中温度被发现是一个关键因素。此外,应该选用具有较低的玻璃化转变温度的聚合物。为了取得高产,下列因素要解决:
1)大的戳子尺寸
2)高图形密度戳子
3)低穿刺(lowsticking)
4)压印温度和压力的优化
5)长戳子寿命。
具有低穿刺率的大尺寸戳子已经被制作出来。已有少量研究工作在试图优化压印温度和压力,但显然需要进行更多的研究工作才能得到温度和压力的优化参数。高图形密度戳子的制作依然在发展之中。还没有足够量的工作来研究戳子的寿命问题。曾有研究报告报道,覆盖有超薄的特氟隆类薄膜的模板可以用来进行50次的浮刻而不需要中间清洗。报告指出最大的性能退化来自于嵌在戳子和聚合物之间的灰尘颗粒。如果戳子是从ellastometric母版制作出来的,抗穿刺层可能需要使用,而且进行大约5次压印后需要更换。值得关心的其他可能问题包括镶嵌的灰尘颗引起的戳子损伤或聚合物中图形损伤,以及连续压印之间戳子的清洗需要等。尽管进一步的优化和改良是必需的,但此项技术似乎有希望获得高生产率。压印过程包括对准、加热及冷却循环等,整个过程所需时间大约20分钟。使用具有较低玻璃化转换温度的聚合物可以缩短加热和冷却循环所需时间,因此可以缩短整个压印过程时间。
IV.纳米制造所面对的困难和挑战
上述每一种用于在衬底上图形刻制的技术都有其优点和缺点。目前,似乎没有哪个单一种技术可以用来高产量地刻制纳米尺度且任意形状的图形。我们可以将图形刻制的全过程分成下列步骤:
1.在一块模版上刻写图形
2.在过渡性或者功能性材料上复制模版上的图形
3.转移在过渡性或者功能性材料上复制的图形。
很显然第二步是最具挑战性的一步。先前描述的各项技术,例如电子束光刻或者扫描微探针光刻技术,已经能够刻写非常细小的图形。然而,这些技术都因相当费时而不适于规模生产。纳米压印术则因可作多片并行处理而可能解决规模生产问题。此项技术似乎很有希望,但是在它能被广泛应用之前现存的严重的材料问题必须加以解决。纳米球珠和倍塞共聚物光刻术则提供了将第一步和第二步整合的解决方案。在这些技术中,图形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分来确定。然而,用这两种光刻术刻写的纳米结构的形状非常有限。当这些技术被人们看好有很大的希望用来刻写图形以便生长出有序的纳米量子点阵列时,它们却完全不适于用来刻制任意形状和复杂结构的图形。为了能够制造出高质量的纳米器件,不但必须能够可靠地将图形转移到功能材料上,还必须保证在刻蚀过程中引入最小的损伤。湿法腐蚀技术典型地不产生或者产生最小的损伤,可是湿法腐蚀并不十分适于制备需要陡峭侧墙的结构,这是因为在掩模版下一定程度的钻蚀是不可避免的,而这个钻蚀决定性地影响微小结构的刻制。另一方面,用干法刻蚀技术,譬如,反应离子刻蚀(RIE)或者电子回旋共振(ECR)刻蚀,在优化条件下可以获得陡峭的侧墙。直到今天大多数刻蚀研究都集中于刻蚀速度以及刻蚀出垂直墙的能力,而关于刻蚀引入损伤的研究严重不足。已有研究表明,能在表面下100nm深处探测到刻蚀引入的损伤。当器件中的个别有源区尺寸小于100nm时,如此大的损伤是不能接受的。还有就是因为所有的纳米结构都有大的表面-体积比,必须尽可能地减少在纳米结构表面或者靠近的任何缺陷。
随着器件持续微型化的趋势的发展,普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版,以及修正光学近邻干扰效应等措施,特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显着缩小尺寸。采用X光和EUV的光刻技术仍在研发之中,可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看,虽然也有一些具挑战性的问题需要解决,特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题,但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度,可是此项技术却有固有的慢速度,目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂梁能否使它达到可以接受的刻写速度。利用转移在自组装薄膜中形成的图形的技术,例如倍塞共聚物以及纳米球珠刻写技术则提供了实现成本不是那么昂贵的大面积图形刻写的一种可能途径。然而,在这种方式下形成的图形仅局限于点状或者柱状图形。对于制造相对简单的器件而言,此类技术是足够用的,但并不能解决微电子工业所面对的问题。需要将图形从一张模版复制到聚合物膜上的各种所谓“软光刻“方法提供了一种并行刻写的技术途径。模版可以用其他慢写技术来刻制,然后在模版上的图形可以通过要么热辅助要么溶液辅助的压印法来复制。同一块模版可以用来刻写多块衬底,而且不像那些依赖化学自组装图形形成机制的方法,它可以用来刻制任意形状的图形。然而,要想获得高生产率,某些技术问题如穿刺及因灰尘导致的损伤等问题需要加以解决。对一个理想的纳米刻写技术而言,它的运行和维修成本应该低,它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力,还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外,它也应能够做高速并行操作,而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日,仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。
另一项挑战是,为了更新我们关于纳米结构的认识和知识,有必要改善现有的表征技术或者发展一种新技术能够用来表征单个纳米尺度物体。由于自组装量子点在尺寸上的自然涨落,可信地表征单个纳米结构的能力对于研究这些结构的物理性质是绝对至关重要的。目前表征单个纳米结构的能力非常有限。譬如,没有一种结构表征工具能够用来确定一个纳米结构的表面结构到0.1à的精度或者更佳。透射电子显微术(TEM)能够用来研究一个晶体结构的内部情况,但是它不能提供有关表面以及靠近表面的原子排列情况的信息。扫描隧道显微术(STM)和原子力显微术(AFM)能够给出表面某区域的形貌,但它们并不能提供定量结构信息好到能仔细理解表面性质所要求的精度。当近场光学方法能够给出局部区域光谱信息时,它们能给出的关于局部杂质浓度的信息则很有限。除非目前用来表征表面和体材料的技术能够扩展到能够用来研究单个纳米体的表面和内部情况,否则能够得到的有关纳米结构的所有重要结构和组份的定量信息非常有限。
V.展望
纳米技术总结范文篇8
1纳米医药发展前景分析
纳米医药是最近才出现的一个多学科交叉的领域。虽然目前已经进入市场的纳米医药产品不多，而且这一高风险高回报的领域还并没有充分确立，但是，利用纳米技术的药释系统、诊断方法和药物研发方法正在使药物的版图发生革命性变化，尤其是靶向特异性药释系统很有可能解决许多医学问题。尽管人们对纳米医药的预测是十分鼓舞人心的，但是纳米医药研发也面临着巨大的挑战，主要包括：①成本高。②在没有相关的安全指南出台前，很难得到公众的信任。③能得到的风险投资相对较少。④人们对纳米材料与活细胞之间关系(如生物相容性问题和纳米材料的毒性)了解较少。⑤大型制药公司不愿意向纳米医药投资。⑥生产缺少质量控制，重复性差等。⑦专利局(如美国专利与商标局)和药物审批部门(如FDA)管理措施混乱和滞后。⑧媒体对纳米材料尤其是纳米医药负面影响(尤其是环境、健康和安全性)的关注。为了在政策上适应并促进纳米医药的发展，各国政府也采取了各种措施，希望解决上述问题。各国专利局都在不断改进对纳米医药相关专利的审查，各国政府管理部门也正在制定纳米药物的相关安全指南，以便适应纳米医药产品的发展需求。下面将对美国纳米医药审查体系进行详细介绍和分析。
2纳米医药专利发展现状
在过去十年中纳米医药领域的研究文献和专利申请都迅速增长。欧洲专利局的一项调查显示，向欧洲专利局提交的纳米医药专利已经由1993年的220件上升到了2903年的2000件。根据欧洲专利局的统计结果，在纳米医药专利申请方面，美国一直处于全球领先的地位，从1993—2003年间，其专利申请约占全球总申请量的54％，随后依次是德国占12％，日本占5％，法国和英国均占3％。我国目前只有清华大学材料系研究的纳米人工骨在美国获得了专利。从全球纳米医药专利申请所涉及的领域来看，药释放系统专利最多，约占全球纳米医药专利申请总数的59％，接下来依次是体外诊断方法、成像技术和生物材料专利，分别占14％，13％，8％，药物、治疗和活性移植物方面的专利相对较少，各占3％左右。无论是研究人员、生意人还是专利从业者都意识到纳米医药专利的重要性，都在努力获得尽可能广泛的纳米高分子材料的专利保护。市场上的纳米医药产品相对缺乏也推动了纳米医药专利工作的发展。制药公司认为获得专利是证明自己实力、吸引风险投资的最佳途径。有一些公司认为如果他们不去抢先申请尽可能多的专利，就很可能会因为被别人抢先申请而使自己处于被动地位。同样，研究人员为了提高学术地位也感到申请专利的必要。大多数发明者发现在纳米医药专利出现的早期，PTO对纳米医药专利的管理是比较混乱的，但这正是对有价值的上游技术获得广泛专利保护的绝佳时期。在今后的几十年中，纳米医药将会不断的走向成熟并获得突破性的成果，专利将会给公司带来大量的实施许可费并成为公司交易和合并的杠杆。
3纳米药释系统专利的申请
3．1纳米药释系统专利开发的优势和方法
纳米医药对药释系统已经产生了重大影响，制药公司目前已经意识到药释系统的研究是他们研发过程中必不可少的一部分。根据来自《NanoMar-kets))的一份市场报告的测算，到2012年，纳米技术将使药释系统产生48亿美元的收入。该报告还指出，到2009年全球药释产品和服务市场的收入将超过670亿美元。另外一份来自《NanotechnologyLawBusiness))的市场报告也指出纳米技术能使药释系统市场的销售额从2005年的12．5亿美元增至2010生国堑堑苤查!!塑生塑!!鲞箜!!塑年的52．5亿美元，2015年会增至140亿美元。固体纳米微粒是尺度在1—1000nm的颗粒，能用于药释系统。由于它具有能将各种药物基团运送到身体不同位点，并延长药物作用的性质，因此在药释系统研究中具有重要作用。纳米颗粒的大小和表面性质决定了它在体内的活性。纳米颗粒的物理性质也决定了它在体内能够达到大颗粒所不能达到的地方。另外，粒子大小也影响药物在体内各部位的分布。粒子变小，它的表面积就会呈指数增加，溶解速率和饱和度都大大增加，从而改变在体内的性质。在某些情况下，纳米颗粒药物还能够帮助降低血浆药物浓度峰值，也能防止血浆药物浓度降低至有效治疗浓度之下。目前美国的专利法允许对老药的新剂型申请专利，纳米技术就能够为已经存在的化合物提供新的剂型。这些新剂型能够获得FDA和PTO的批准。只要老药的纳米剂型能够满足专利性的要求，就能申请专利。在美国，创新性的药释系统本身也可以申请专利。创新性的药释系统能够帮助制药公司对已经专利过期或即将过期的化合物设计出新剂型。这种策略能够拖延或打击非专利药对过期专利药的冲击，尤其是当改进剂型的药物优于原专利药时。实际上，这种策略也延长了原专利药物的生命周期，通常也被称为“常绿化”策略。
3．2纳米药释系统专利的审批和申请
3．2．1纳米药释系统新药的审批应当指出的是，把已有药物改造为纳米药物通常会导致产生创新性的新化学实体(NCE)，因为纳米药物与原药物的药代动力学数据是完全不同，换句话说，就是不具有生物等效性，因此纳米制药公司并不能通过缩短的新药申请(ANDA)来通过FDA的审批。
3．2．2纳米药释系统专利的专利性审查标准我们现在还很难判断，纳米颗粒专利是否也将会面临电子商务和生物技术曾经面临的专利障碍。电子商务与生物技术专利最初是被认为不具有专利性的。无论如何，基于纳米颗粒的药物剂型和其他纳米发明一样，只要满足专利性的要求就可以申请专利。在美国，大小本身并不是专利性的标准，某个装置或方法如果只在大小上发生了改变，并不能使其具有专利性。事实上，法条中已经明确规定：如果仅对某种物质、装置的大小加以限定并不足以使其与现有技术相区别而具有专利性。美国联邦巡回法院(CAFC)也认为：如果权利要求中描述的发明仅大小上与现有技术相区别，而在作用上与现有技术没区别，那么，这项发明就不具有新颖性。也就是说，具有纳米级量纲的物质也必须具有新的功能才具有专利性。此外，产品发明者还必须能够证明他们的发明对于本领域普通技术人员来说，不是显而易见的。
3．2．3纳米药释系统专利申请中的困难——证明具有非显而易见性嵋。对已有药物的新剂型申请专利，最大的困难就是证明该项发明的非显而易见性。FrO常认为，新的药物剂型不过是药物的优化，因此，并不具有可专利性。如果剂型中改变的只不过是成分，并且新增的成分曾经被用在其他的剂型中，产生能够预期的作用，这种观点当然是很有道理的。专利申请者要想说服审查员所申请的剂型不具有显而易见性，就必须证明该剂型具有意想不到的优点或改进。例如，降低毒性、增加生物利用度或改变生物利用度、改变药物稳定性、溶解度或活性。这就需要在专利申请中递交相关的试验数据，其中还包括与申请的剂型最接近的现有技术中的剂型的试验数据。这样，专利申请者就能够证明自己的发明具有创新性。由于纳米微粒药物的现有技术还不是很成熟，纳米微粒的性质也常常是很难预测的，因此证明纳米药物与传统药物相比具有意想不到的优点，从而获得专利授权是相对容易的。然而，随着纳米药物现有技术的不断增加，这种专利申请的趋势终将会改变，也将会有越来越多的有关纳米技术的专利、法律问题显现出来。
4美国纳米医药专利体系存在的问题
4．1纳米技术的定义不准确纳米技术面临的一个问题是专家们对纳米技术的定义见仁见智。纳米技术是个概括性用语，它被用于定义产品、过程和特征，并覆盖了物理、化学和生命科学。美国国家纳米技术计划(NNI)中采用的纳米技术的定义是被引用最广泛的一种定义：“1～100nm尺寸问的物体，其中能有重大应用的独特现象的了解与操纵。”然而，一些专家反对给纳米技术限定如此严格的定义，他们认为应该强调数值范围的连续性而不是纳米到微米的界限。很显然，NNI的定义排除许多微米级的方法和材料，而许多纳米科学家都把微米量纲也纳入了纳米技术的范畴。实际上，许多政府机构都面临如何选用纳米技术的定义的问题。例如，FDA、PTO都采用了小于100nm的定义，也就是NNI的定义。这种定义就带来了许多麻烦，这不仅给纳米专利统计工作带来了困难，同时也给正确评估纳米技术的科学、法律、环生垦堑垫盘查!!塑生笙!!鲞篁!!塑境、管理和伦理学问题带来了麻烦。由于纳米技术需要许多技术的集合，每项技术又都有不同的特征和应用。小于100nm的大小可能对于纳米成像公司来说非常重要，因为量子效应直接依赖于粒子的大小。但是，这种大小的界限对于制药公司可能并不十分重要，因为从成分、剂型和有效性的角度来说，大于100nm的尺度也许才能获得某些理想的性质(如提高生物利用度、降低毒性、减少剂量、增强溶解度等)。有些专家指出，纳米技术并不是什么新的概念，因为许多生物分子都与纳米物质具有相似的大小。例如，肽分子的大小与量子相当(<10nm)，一些病毒与用于药释系统的纳米微粒的大小类似(<100nrfl)。因此，大多数分子药物和生物技术都可以纳入到纳米技术的分类中。因此，一些研究者建议纳米技术的定义中对纳米微粒的定义不应仅仅局限于大小本身。欧洲科学基金会对医药领域的纳米技术作出了如下的定义：“采用分子手段和知识用于诊断、预防和治疗疾病，改善人们健康的科学和技术。”这种定义没有局限于分子的大小，而是强调了对纳米材料的可控性操作是否能够带来医疗效果的改进。对于这个问题，也有学者提出，在纳米医药领域，不应该采用NNI的有关大小的限制，而应该把纳米技术应被称为“微型技术”更加合适，这样才能把纳米技术和显微技术都包括在内。
4．2纳米技术的定义不准确导致专利分类产生偏差2004年11月，PTO公布了一个纳米技术的初步分类(被称为第977类)，并且还正在不断补充977类下面的小类。2006年，12月，PTO把大约4500项专利申请纳入了第977类中。然而，这个数字实际上只是很粗略的估算，低于实际的纳米技术专利申请数量。这主要是因为FrO借用了NNI的非常狭窄的定义用于专利分类，就导致了专利分类系统产生偏差，尤其是对纳米医药和生物纳米技术有关的发明进行分类时，偏差就更加明显。另外，这种分类标准既不能很好地体现纳米医药发明特有的特征，也很难体现出纳米医药所包含的跨学科特征。PTO利用这种具有明显偏离的分类系统筛选出的几千项专利并没有达到当初建立977分类的目的，而当初的目的是：统计纳米技术领域的专利申请数量和授权数量、方便专利审查员和专利人进行纳米技术专利的检索。
4．3在纳米医药领域的现有技术检索中存在的问题和挑战
4．3．1审查员的检索资源和水平有限在纳米医药领域的检索中也存在着各种各样的问题。例如，一些专家认为PTO缺乏有效检索纳米医药现有技术的自动检索工具。另外，他们的数据库可能存在数据遗漏的问题。虽然，纳米医药专利的申请已经有显著增加，但是大多数的现有技术都被发表在杂志或书中。网站中的信息和公开的专利文献只是作为辅助的信息。而很多非专利文献，专利审查员是很难获得的，一方面是由于PTO并没有订购相关的商业数据库，另外一方面有些审查员在检索方面还不是非常专业。结果，专利审查员很可能会漏掉一些现有技术。这个问题可能并不仅仅是纳米医药专利审查中存在的问题，在其他技术领域的专利审查中也很常见。
4．3．2检索词难以确定由于目前广泛使用的纳米技术的定义常常相互重叠，就使对纳米技术相关专利的检索比其他技术领域的检索更加复杂。不同的检索词可能指的是相同的纳米材料和结构。例如，“nanofibers”、“fibrils”和“nanotubes”都可以代表多层碳纳米管，“singleshellnanocylinders”，“bucky—tubes”，“nanowires”and“nanotubes”都可以代表单层碳纳米管，因此要想精确作出纳米技术的专利地图是非常困难的。
4．3．3有些文献存在“假象”事实上，有些发明者在专利或出版物常常会把自己的发明撰写得十分隐蔽，以使自己潜在的竞争对手不会注意到他们的技术。另一方面，有一些具有商业头脑的发明者或发明的受让人，会把带有纳米的词汇加纳入到他们的专利或出版物中，以便获得较强的市场竞争力。因此，要在现有技术中找到真正的纳米技术，不但需要在检索专利和商业数据库时巧妙地选择关键词和专利分类代码，还要经过纳米技术专家的筛选，才能检索到最全面、最可靠的现有技术。十几年来，许多国家的专利局都面临着接受大量纳米医药相关专利申请的问题，PTO也不例外。随着纳米医药专利申请量的增多，其授权量也在不断猛增。但是由于PTO没能很好地解决审查工作质量低、专利授权量失控性猛涨以及职业道德降低的问题，将会对越来越紧迫的纳米医药的专利问题带来严重影响。归纳起来，PTO目前正面临的问题有：①审查员由于所能接触到的现有技术和检索水平有限，不能保证对每项纳米医药专利申请进行充分审查，做一】556一生垦堑堑苤查!!塑生笪!!鲞箜!!塑出授权决策依据的信息也往往有限。②审查员缺乏。③资金缺乏。④审查员的薪水只与审查数量挂钩，而不考虑审查质量，所以，审查质量低。⑤除了聘请过少数专家开展有关纳米医药讲座外，几乎没有聘请过外部的法律和技术专家。⑥Fro并不要求其审查员具有很高的学历。⑦没有专门针对纳米医药专利审查的培训教程和审查指南。
纳米技术总结范文
关键词：纳米材料；纳米技术；特性
纳米技术是上世纪出现的新技术，在当前社会的诸多领域都得到了广泛应用。纳米材料则是纳米技术的重要组成部分，从上世纪八十年代纳米技术问世以来，在之后的技术发展速度比较迅速，对应用领域的进一步发展起到了积极促进作用。通过从理论上加强纳米技术的研究分析，对纳米材料的实际应用就能提供理论支持。
1.纳米材料的特性以及制备的方法分析
1.1纳米材料的特性分析
纳米材料的类型是多样化的，在使用的常规材料方面尺寸都相对比较大，材料有着宏观陛。而纳米材料则与之不同，倘若是三维方向是几个纳米长的就是3D纳米微晶，在二维方向则是纳米级。从纳米材料的制造方法角度来看，只要是人工方式进行制造的就是人工纳米材料。纳米材料有着比较特殊的物理化学性能，由于其特殊性能，就在高分子材料领域有着广泛应用。从纳米材料的表面效应层面来看，主要是纳米粒子表面原子数和总原子数比会随着粒子粒径减小从而大幅度增大。在纳米粒子的表面能与表面的张力也会随之增加，这样就使得纳米粒子的性质有着很大变化，比较容易和其它的原子趋于稳定，这一材料的吸附特性也比较突出。
纳米材料的量子尺寸效应特性方面，在纳米粒子热能以及电能和磁场能等能级比平均的能级问还要小的时候，纳米材料就和宏观物质的特性有着不同。在量子隧道效应特性层面，纳米材料有着波粒二象性，所以就会有着隧道效应。当前的改性涂料使用的纳米材料通常是纳米半导材料。
除此之外，纳米材料的小尺寸效应特性也比较鲜明。在纳米材料的晶体尺寸和光波的波长以及传导电子德布罗意波长等物体特征尺寸相当以及比其小的时候，这样一般的固体材料就会以成立的周期性边界条件，将破关以及声和热等电磁特征显示出小尺寸的效应。
1.2纳米材料制备的方法分析
对纳米材料的制备过程中，需要在方法上科学应用。纳米材料的制备的方法比较多，其中的气相法就是比较突出的方法，是直接将气体以及通过各种手段把物质变成气体，然后在气体状态下发生物理变化以及化学反应。气相法的应用方法类型也比较多，比较重要的有化学气相反应法以及气体中蒸发法等。气体中蒸发法重要是在惰性气体或者是在活泼气体当中把金属以及合金等蒸发汽化，接着和惰性气体进行冲突以及冷却等从而就形成了纳米微粒。采用这一气体冷凝法进行制备纳米微粒表面清洁以及粒径分布相对比较窄。
通过液相法的应用也能对纳米材料进行制备，这一方法的应用主要是通过均相溶液作为出发点的，然后在各种途径的实施下，将溶质和溶剂进行分离，这样溶质就能形成相应形状以及大小的微粒。对溶胶以及凝胶的方法应用是比较多的，这是对纳米材料制备的特殊性工艺，对微粉以及纤维等复合材料能加以制备。由于这一方法的应用相对比较简单，对设备的应用要求也比较低，在未来的应用前景比较广阔。
纳米材料制备方法中的化学气相凝聚法也是比较重要的方法，这是上世纪末提出的新型纳米微粒合成技术。这一方法应用中，主要是通过气态原料在气相当中通过化学反应来形成的基本粒子，以及实施冷凝合成纳米微粒。当前采用这一方法对碳化硅以及二氧化锆等纳米微粒进行了合成。
2.纳米材料的应用领域
纳米材料在当前的应用领域比较多样，其中将纳米材料在建筑涂料中的应用，对建筑涂料的性能改变有着影响，能起到抗老化以及耐候性的作用效果。涂料的康老虎以及耐候性主要是涂膜受到紫外线以及阳光照射等因素影响出现的褪色以及变色等，在纳米材料的应用下，就能将SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3等都是在实际中比较优良的抗老化剂，对建筑涂料的抗老化以及耐候性的性能提高有着积极促进作用。
纳米材料应用到化学电源当中也比较广泛。纳米材料其庞大表面积以及特异电催化性能在化学电源当中的开发应用比较突出，纳米轻烧结体是电池电源的性能质量提高的重要保障，这是将纳米微粒构成的密度只有原物质十分之一块状海绵体作为化学电池以及燃料电池电极，从而能有效增加以及电解质溶液和反应气体接触表面和对效率有效提高。
例如：镍和银的轻烧结体作为化学电池等的电极在实际当中已经得到了应用。TiO2纳米微粒的烧结体作为光化学电池和锂电池的电极得到了广泛的研究和开发。通过纳米材料和电源相结合，就能创造出新的电源类型，在电源的性能方面也能有效提高。
纳米材料在结构材料中的应用也比较广泛，纳米结构材料应用主要是对纯金属纳米材料的研究，在当前的多元合金和纳米复合材料的应用发展也比较突出。在纳米陶瓷材料的应用上就是比较重要的，其耐高温以及高强度性能在生活中的应用比较广泛，将其在高温发动机当中加以应用在当前已经得到了实现，对燃料的热效率增加也起到积极作用，对污染就能有效降低。
可以将纳米材料作为光催化剂加以应用。在半导体的光催化效应的发挥上比较突出，在光照下价带电子跃迁到导带以及价带空穴能将周围环境中烃基电子夺过来，从而烃基就成为了自由基，能作为强氧化剂加以应用。
纳米技术总结范文篇10
自开始纳米科技攀登之旅起，刘教授已在这一领域留下了一长串闪光的足迹：作为首席科学家和课题负责人，他已完成科研项目十余个，在专业科学杂志上100多篇，撰写英文专著一部和英文章节多篇，译著一部，获得国家一级标准物质5个，美国授权专利一项，中国授权发明专利10项。
刘教授曾在日本著名大学和研究机构留学工作多年，曾因其优秀的科学素养和杰出的科研成绩获得了日本罗大利米山奖励金、日本电气通信普及财团海外短期研究资助奖励等。2005年归国后任国家纳米科学中心研究员、博士生导师，在纳米事业上开始了新的征程。刘教授现任中文国际杂志《现代物理》主编和一些中英文杂志的编委，并被聘为澳大利亚科学研究委员会（ARC）国家基金项目的海外评审专家、科技部、基金委和中组部青年千人评审专家等。
刘前教授的主要研究领域为新型微纳加工方法、新概念的薄膜纳米器件、功能化薄膜纳米材料、纳米标准物质以及纳米光存储等。经过多年的不懈努力，获得了一系列具有创见性的成果，逐渐形成了自己的学术和研究特色。
微纳加工技术是材料功能化和器件构建的主要手段，分为“自上而下”和“自下而上”两种。目前常用的“自上而下”手段有电子束、离子束等。众所周知，激光作为另一种“自上而下”的加工手段具有生产效率高、加工精度高和经济实用的特点，一直受到人们的广泛青睐。实际上，激光早在上世纪70年代就已被应用于精密加工，然而由于激光系统的衍射极限限制，获得的激光系统的加工分辨率通常在微米量级，制约了其在纳米尺度上的加工能力。如何用激光获得纳米分辨的加工能力一直以来都是一个挑战性的课题。
刘前教授的团队和上海光机所合作，在国家863计划的支持下，经多年探索研制成功了世界上首套全新概念的纳米激光直写系统，达到了二十分之一入射激光波长的加工能力，远远超越了激光衍射极限的物理限制，为提高激光加工分辨率提供了一条不同于传统方法的技术道路。更重要的是将受体材料从传统的有机光刻胶推广到有机、无机、金属或导体、半导体、绝缘体等材料体系，极大地简化了激光光刻工序，降低了成本，提高了工效，有效拓宽了激光光刻的应用领域。他所领导的团队围绕着纳米光刻机系统的开发与应用，做出了一系列的优秀工作，论文已发表在Adv.Mater.，JACS，Nanoscale，ACSnano，Opt.Lett.，OptExp等国际顶尖和著名的科学杂志上，并获得了十余项美、日、欧和中国专利。他们发展的基于褶皱的表面微纳结构加工新方法、一步法纳米隧道制备新方法、可设计纳米带阵列制备新方法等为纳米制造能力的提升和技术手段的多样化起到了良好的推动作用，并引起国外同行的关注。
目前，刘教授领导的团队已与美、日、英、欧盟国家、澳大利亚等国家建立了稳定的合作关系。在应用技术开发中，该团队还特别重视自主知识产权的保护，短短几年已申请20余项专利保护，如他们开发的金属-氧化物灰度掩膜制备专利技术，不仅打破了国际上的专利垄断，而且具有更低的制作成本和更高的生产效率，已被多家公司跟踪探讨更深层次的技术开发；再如他们发明的超薄金属膜制备专利技术可有效的解决纳米薄膜制备中的颗粒粗大的问题，在科研和生产中得到了应用。
材料无疑是纳米科技的基础，刘教授领导的研究团队一直以来致力于功能化纳米薄膜材料的研究。他们在铋系化合物薄膜超结构制备上取得的突出进展就是一个很好的例子。铋系化合物的特殊电子结构使得它们在热电、传感、光电子等领域有很好的应用前景。有序铋系纳米材料由于能大幅提高其材料性能，因而受到人们的广泛重视。
在国家自然科学基金、科技部和欧盟项目的支持下，刘教授带领的研究团队采用超平BiOx薄膜作为前驱体制作分级纳米结构，制备出了由两组互相垂直方向生长的Bi2S3纳米棒组成Bi2S3网格，具有自相似的超结构――嵌套二维正交网格（N2DONW）。该结构具有很大的比表面积，因此在催化剂载体、电化学储氢、忆阻器件以及晶体外延引导的纳米加工等领域有潜在的应用前景，成果被选作封面文章发表在《美国化学会志》上。
如果把形核和生长进行分离，并人为地引导晶核的排列，可以制作出具有可控周期的网格结构和嵌套网格结构。这是常规的纳米加工技术无法制作的，因此它可以看成一种非光刻的纳米加工方法。为了提供给铋系化合物的二维正交网格（2DONW）制备的一般策略，研究团队又对铋系结构的通用制备途径展开了进一步研究。研究发现在铋系化合物中，很多重要的半导体材料和β-Bi2O3有类似的晶体结构和非常接近的晶格参数。实验证明，能满足上述晶体学方面要求的多种铋系化合物（β-Bi2O3，BiOCl，BiOBr，Bi2O2CO3，Bi2S3等）均能生成2DONW，并在一定条件下最终转化为Bi2S3N2DONW。该研究还预测了更多的铋系化合物，如γ-Bi2O3，δ-Bi2O3等也可形成具有特殊性能的四方超结构，研究成果发表在ACSNano上。为了推进该薄膜材料的实用化，该团队又发展了一种大面积（晶元尺度）制备该结构薄膜的新方法，成果已发表在Small上。他们还发展了BiOCl的分层结构并研究了其光学特性，其结果被发表在Nanotechnology上并被英国物理学会（IOP）评为2009年度该学会旗下杂志华人作者十佳论文。
纳米技术总结范文篇11
【摘要】在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）积极与多国的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作。其中，在与巴西的国际科技合作过程中，纳米中心探索出新的合作模式、合作管理形式、合作内容及成果等。
关键词国际科技合作；纳米中心(NERCN)；巴西；纳米技术
ExplorationofNERCNfortheInternationalCooperationofscienceandTechnology
——TheexampleofInternationalCooperationofScienceandTechnologywithBrazil
CHENJun-chenYINGui-linHEDan-nong
（NationalEngineeringResearchCenterforNanotechnology,Shanghai200241,China）
【Abstract】Withthestrongsupportofgovernment,inconsiderationofthenewtrendofthedevelopmentofinternationaleconomy,nanotechnologyandowndemand,NationalEngineeringResearchCenterforNanotechnology(NERCN)carriesoutawiderangeofinternationalcommunicationandcooperationwithmanyforeignuniversities,researchinstitutionsandcompaniesinthefieldofscienceandnanotechnology.Amongthem,NERCNexploresnewcooperationmode,cooperativemanagementform,cooperativecontentandresultsintheprocessofinternationalcooperationofscienceandtechnologywithBrazil.
【Keywords】Internationalcooperationofscienceandtechnology；NationalEngineeringResearchCenterforNanotechnology(NERCN)；Brazil；Nanotechnology
国际科技合作是指在世界范围内，寻求最有优势的生产要素和最先进的科技成果与本国的优势重新组合与配置，以取得最佳的经济效益[1]。随着全球科技创新和经济全球化程度的不断加深以及竞争的日益激烈，国际科技合作已成为提升创新效益和效率的关键领域，各国都试图通过开展国际科技合作来充分利用全球最优质的创新资源，通过不断参与国际科技创新活动减少成本、增强创新的能力[2]。近年来，欧美等发达经济国家以自身需求和国家利益为导向，以吸收高新技术和人才以及开拓国际技术市场为目的，在政府层面上与国外具有优势技术水平和科技资源的国家或地区签署了大量双边或多边科技协议，在这些协议指导下开展的对外科技合作数量不断增长。据初步统计，美国仅联邦政府各主要职能部门就与110多个国家和地区签署了近900个科技外交方面的协议及谅解备忘录等[3]。
1我国开展的国际科技合作
随着科技发展步伐的加快，我国科技水平也得到了大幅提高，国际专利授权量与日俱增，部分专利已达到国际领先水平，大量我国自主研发的科技产品具备相当雄厚的实力，迈入国际市场已是大势所趋。在经济全球化的背景下，一方面，我们要继续吸收以美国、欧洲、日本等为代表的科技发达国家和地区在国际市场中的先进科技，引进高水平科技成果，加强国际科技合作以提升自身竞争力；另一方面，我们也应与以巴西、印度、非洲等为代表的经济、科技水平欠发达的国家和地区展开深入的国际科技合作，通过科技援助等手段提高其科技水平。因此，与包括中国在内的国家建立科技合作也是这些经济、科技水平欠发达的国家和地区发展自身的内在需要。
鉴于国际科技合作对经济发展尤其是科技进步方面发挥的作用越来越大，我国政府通过以建立国际科技合作项目等形式与包括欧美、俄罗斯、日本以及巴西等国家开展了一系列的国际科技合作。从目前的发展情况来看，我国国际科技合作的广度和深度不断拓展，从能源、环境、材料等科技创新合作领域发展到经贸合作领域。技术转移在国际科技合作中所占比重越来愈大，技术的输入输出成为国际合作的主要内容，国际科技合作方式也趋于灵活、多元化。
基于我国目前科技合作的发展现状，合作模式也呈现出多样化的特点。依合作渠道可分为“中外型”、“中中外型”和“中外外型”；依合作目的可分为“R&D型”、“二次开发型”、“技术辐射型”和“产品产业化型”等；依合作内容可分为“互访交流型”、“引进核心技术或产品型”、“引进设备型”、“引进核心部件型”和“引进材料型”等；依合作组织可分为“民间合作型”、“政府间合作型”和“混合型”等；依科技实力可分为“强-强合作型”、“强-弱合作型”和“弱-弱合作型”等；依合作参与方数目可分为“双边合作型”和“多边合作型”等[4-5]。
上述任何类型的国际科技合作都离不开“政府主导型”和“自由发展型”的分类。“政府主导型模式”是指在社会发展领域、政府投资的重点项目等方面,由政府整合资源、发挥主导作用、组织和协同相关主体协同开展国际科技合作，发挥了政府在根据科技发展趋势和我国科技发展需要规划国际科技合作战略等方面的优势。“自由发展型模式”主要是指以企业、高校科研院所、中介等主体为主，由主体根据自身组织的发展目标和战略来自主开展各类国际科技合作，凸显了企业、高校科研院所等主体发挥自身市场或技术优势[6-8]。然而，如何将政府主导型与自由发展型两种国际科技合作模式相结合，从而使各自优势都得到彰显，无疑是国际科技合作模式的探索和发展。
2纳米技术及应用国家工程研究中心开展的国际科技合作
纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）经国家发展改革委批准成立，是国家在布局发展纳米科技与产业方面专门设立的从事纳米技术及应用研究的部级工程研究中心。自建立以来，纳米中心一直致力于推动我国纳米技术的国际交流与合作。
2007年，科技部国际合作司批准“纳米技术与产业国际科技合作基地”在纳米中心设立，为中心的国际交流与合作奠定了更为坚实的基础。在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米中心积极与多国（包括美国、俄罗斯、英国、德国、澳大利亚、法国、日本、韩国、丹麦、荷兰、巴西、智利等）的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作，承担了10余项国家及地方国际合作科研项目。此外，纳米中心积极与国外知名企业建立良好的交流与合作关系，以引进国外先进的“产学研用”相结合的技术创新体系和高科技产业化运作模式，积极推进中心的纳米技术与产品输出，并与国外企业签订了合作协议，为中心拥有的纳米技术占领国际市场奠定了良好基础。
目前，纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合国际科技合作是指在世界范围内，寻求最有优势的生产要素和最先进的科技成果与本国的优势重新组合与配置，以取得最佳的经济效益[1]。随着全球科技创新和经济全球化程度的不断加深以及竞争的日益激烈，国际科技合作已成为提升创新效益和效率的关键领域，各国都试图通过开展国际科技合作来充分利用全球最优质的创新资源，通过不断参与国际科技创新活动减少成本、增强创新的能力[2]。近年来，欧美等发达经济国家以自身需求和国家利益为导向，以吸收高新技术和人才以及开拓国际技术市场为目的，在政府层面上与国外具有优势技术水平和科技资源的国家或地区签署了大量双边或多边科技协议，在这些协议指导下开展的对外科技合作数量不断增长。据初步统计，美国仅联邦政府各主要职能部门就与110多个国家和地区签署了近900个科技外交方面的协议及谅解备忘录等[3]。
1我国开展的国际科技合作
随着科技发展步伐的加快，我国科技水平也得到了大幅提高，国际专利授权量与日俱增，部分专利已达到国际领先水平，大量我国自主研发的科技产品具备相当雄厚的实力，迈入国际市场已是大势所趋。在经济全球化的背景下，一方面，我们要继续吸收以美国、欧洲、日本等为代表的科技发达国家和地区在国际市场中的先进科技，引进高水平科技成果，加强国际科技合作以提升自身竞争力；另一方面，我们也应与以巴西、印度、非洲等为代表的经济、科技水平欠发达的国家和地区展开深入的国际科技合作，通过科技援助等手段提高其科技水平。因此，与包括中国在内的国家建立科技合作也是这些经济、科技水平欠发达的国家和地区发展自身的内在需要。
鉴于国际科技合作对经济发展尤其是科技进步方面发挥的作用越来越大，我国政府通过以建立国际科技合作项目等形式与包括欧美、俄罗斯、日本以及巴西等国家开展了一系列的国际科技合作。从目前的发展情况来看，我国国际科技合作的广度和深度不断拓展，从能源、环境、材料等科技创新合作领域发展到经贸合作领域。技术转移在国际科技合作中所占比重越来愈大，技术的输入输出成为国际合作的主要内容，国际科技合作方式也趋于灵活、多元化。
基于我国目前科技合作的发展现状，合作模式也呈现出多样化的特点。依合作渠道可分为“中外型”、“中中外型”和“中外外型”；依合作目的可分为“R&D型”、“二次开发型”、“技术辐射型”和“产品产业化型”等；依合作内容可分为“互访交流型”、“引进核心技术或产品型”、“引进设备型”、“引进核心部件型”和“引进材料型”等；依合作组织可分为“民间合作型”、“政府间合作型”和“混合型”等；依科技实力可分为“强-强合作型”、“强-弱合作型”和“弱-弱合作型”等；依合作参与方数目可分为“双边合作型”和“多边合作型”等[4-5]。
上述任何类型的国际科技合作都离不开“政府主导型”和“自由发展型”的分类。“政府主导型模式”是指在社会发展领域、政府投资的重点项目等方面,由政府整合资源、发挥主导作用、组织和协同相关主体协同开展国际科技合作，发挥了政府在根据科技发展趋势和我国科技发展需要规划国际科技合作战略等方面的优势。“自由发展型模式”主要是指以企业、高校科研院所、中介等主体为主，由主体根据自身组织的发展目标和战略来自主开展各类国际科技合作，凸显了企业、高校科研院所等主体发挥自身市场或技术优势[6-8]。然而，如何将政府主导型与自由发展型两种国际科技合作模式相结合，从而使各自优势都得到彰显，无疑是国际科技合作模式的探索和发展。
2纳米技术及应用国家工程研究中心开展的国际科技合作
纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）经国家发展改革委批准成立，是国家在布局发展纳米科技与产业方面专门设立的从事纳米技术及应用研究的部级工程研究中心。自建立以来，纳米中心一直致力于推动我国纳米技术的国际交流与合作。
2007年，科技部国际合作司批准“纳米技术与产业国际科技合作基地”在纳米中心设立，为中心的国际交流与合作奠定了更为坚实的基础。在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米中心积极与多国（包括美国、俄罗斯、英国、德国、澳大利亚、法国、日本、韩国、丹麦、荷兰、巴西、智利等）的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作，承担了10余项国家及地方国际合作科研项目。此外，纳米中心积极与国外知名企业建立良好的交流与合作关系，以引进国外先进的“产学研用”相结合的技术创新体系和高科技产业化运作模式，积极推进中心的纳米技术与产品输出，并与国外企业签订了合作协议，为中心拥有的纳米技术占领国际市场奠定了良好基础。
目前，纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合作、技术输出等方面，全方位展开了国际交流与合作工作，对外交流工作的层次不断提高、规模不断扩大、合作伙伴不断增多。
3纳米中心与巴西开展的国际科技合作
我国纳米技术经过多年的发展，取得了大批成果，在诸多领域走在了世界前列。近年来，巴西政府非常重视纳米技术的发展，巴西科技部已经制定了较为系统的纳米技术创新发展战略和部署，建立了由各部委共同组成的纳米技术联合委员会，总体负责国家纳米技术发展规划和管理；确立了纳米材料、纳米器件与系统、纳米生物技术等主要的发展方向；倡导整合资源，联合了国内几十家相关实验室，建立了巴西“国家纳米技术联合实验室体系”，集合了国内一批科研机构推进纳米技术发展，部分技术成果已经在工业界获得了应用。因此，在巴西有关国家纳米技术发展战略的引导下，纳米技术必将会支撑巴西在新世纪科技与产业的发展。
巴西的纳米技术具有自身的特点，但在整体规模、全面性和应用开发方面与我国相比还有一定差距，因此，巴西对我国领先领域的纳米技术仍有巨大需求。近年来，中国与巴西两国的双边合作领域不断拓展，政治互信逐步加深，中国政府积极推动与巴西等发展中国家的科技合作。
纳米中心作为国家在发展纳米技术研究方面的布局单位，多年来十分重视纳米技术的应用研究，在已签署的合作协议基础上，进一步整合资源，积极与巴西开展多方面的合作，以行动落实双方政府签约的合作内容，为推进我国纳米技术与产业的发展，以及中巴的合作和友谊多做贡献。
（1）合作模式创新：政府主导与自由发展相结合
2009年，中巴政府签署了《科技与创新合作工作计划书》。在此基础之上，为推动两国在纳米技术领域的交流与合作，2011年4月，中国科技部与巴西科技部在北京签署了《关于建立中国巴西纳米技术研究和创新中心的谅解备忘录》。同年6月，中巴政府签署了《中国政府与巴西政府十年合作规划》，纳米技术合作被列为了该框架战略合作协议的重点合作领域之一，纳米中心作为中方的管理机构之一和中国科学院一起与巴西相关单位共同参与建设“中国-巴西纳米技术联合研究中心”。
在科技部的大力支持下，为了推动中国与巴西在纳米技术及产业化方面的交流，纳米中心与巴西相关科研机构积极对接，与巴西能源与材料国家工程研究中心（CNPEM）、巴西纳米技术国家重点实验室（LNNano），于2012年在上海召开了“纳米科技发展中巴双边会议”，探讨纳米技术应用研究合作内容，并签署了《纳米技术开发与推广合作协议》，开启了中巴纳米技术合作的大门。
自2012年9月纳米中心与巴西相关机构签订合作协议以来，为进一步落实双边合作协议，纳米中心与巴西开展了多层次的频繁交流。纳米中心与巴西科技部、巴西纳米技术国家实验室和中方国家纳米科学中心在巴西坎皮纳斯联合举办了“2014中巴纳米技术发展论坛”；参加了由巴西圣卡塔琳娜大学和巴西CERTTI基金会组织的“巴西第二届纳米技术研究与产业化论坛”；并派代表团对巴西进行了多次访问，与巴西纳米技术国家重点实验室（巴西能源与材料国家工程研究中心、国家纳米实验室、国家同步辐射光源实验室等）、巴西能源与核研究所、巴西坎皮纳斯大学、巴西圣保罗大学、巴西圣卡塔琳娜大学等多个从事纳米技术研究的主要科研机构进行了交流，对巴西开展纳米技术研究的情况进行了全面了解，并与更多机构签署了合作协议。同时，巴西相关机构代表也应纳米中心的邀请来中国进行了访问，对中心将纳米技术应用于环境治理、能源、传感、医疗等方面的成果留下了深刻印象，为双方开展进一步的交流与合作奠定了重要基础。
在中巴政府的大力支持下，通过人员互访及长期沟通，中巴双方聚焦了合作点，开展了项目联合研究，同时建立了长期的交流机制。
（2）合作管理形式创新：统筹规划、个性化管理
中国与巴西具有不同的国情，故纳米中心与巴西高校、科研机构和企业的跨国合作也要依两国具体情况而定。中巴双方会对每次合作进行充分的沟通及协商，先统筹规划拟定符合双方发展的“共赢”方针，再结合各自的情况进行适合的个性化管理，最大程度发挥纳米中心在纳米应用研究领域的优势，帮助巴西在纳米科技方面取得进步。同时，纳米中心积极进行人员交流，通过多种渠道帮助巴方培养青年科技人员。
（3）合作内容及成果创新：从实验室走向产业化
纳米中心与巴西纳米技术企业建立了合作关系，根据巴西市场的需求，合作开发具有针对性的纳米技术产品，推动纳米技术成果在巴西开展推广应用。
纳米中心与巴西国家纳米实验室联合承担了《纳米功能材料产业化关键技术联合开发与推广应用》项目，并于2013年与巴西某纳米技术公司签订了《纳米技术与产品推广合作协议》等，为中心的技术和产品出口巴西奠定了基础。之后，纳米中心代表团远赴巴西，与巴方高层举行了多次会谈，在技术研发及产品销售方面等进行了深入沟通，针对巴西市场特点，在多种纳米功能材料的应用方面开展系列合作，进行联合开发及推广。
目前，纳米中心与巴西有关高校、科研机构和企业在纳米技术领域已开展了多方面的交流与合作，建立了良好的关系，在多个方面均取得了大幅进展：（1）进行了频繁的人员互访，并形成了长期交流机制；（2）在纳米功能材料领域开展了多项科技项目技术合作；（3）与纳米技术企业在纳米产品方面开展了合作，进行产品输出；（4）积极进行人员交流，通过多种渠道帮助巴方培养青年科技人员。
4结论与展望
纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合作、技术输出等方面，全方位展开了国际交流与合作工作，对外交流工作的层次不断提高、规模不断扩大、合作伙伴不断增多。
纳米中心与巴西相关高校、科研机构及企业的交流与合作已取得了一系列初步成果，形成了良好的发展势头。纳米中心将在已签署的各项合作协议基础上，通过进一步整合资源，不断深入、拓展与巴西在纳米技术领域的合作，为中巴合作夯实基础，为中巴友谊多做贡献：（1）继续坚持中巴双方频繁交流，将目前开展的双边互访及“双边论坛”制度化，发展成为长期性的定期双边交流活动，建立长期稳定的中巴纳米技术合作交流平台；（2）切实落实双方的项目合作，通过与巴西科研机构开展长期稳定的纳米技术联合研究，为巴方合作单位提供长期的技术支持；（3）通过与巴西企业联合开展针对性的应用技术及产品开发，实现我国纳米技术及产品在巴西的大规模推广和应用；（4）建立和完善双方人才交流机制，为双方培养纳米技术人才。
参考文献
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［2］王葆青.以国际新兴理念思考我国的国际科技合作[J].中国科学院院刊,2014,29(2):185-191.
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纳米技术总结范文篇12
关键词：微纳米曝气技术水环境治理
中图分类号：X52文献标识码：A
1、引言
中国是个水资源严重短缺的国家，水环境问题极为突出。为了满足人类社会可持续发展的需要和实现人与自然的和谐发展，受污染水体修复的研究和实践成为当前热点问题。目前，对于日益严重的河湖污染问题，水体曝气作为一种投资少、见效快的河湖污染治理技术被广泛采用。
目前，我国通常采用的曝气设备，难以产生微纳米级的细小气泡，溶氧率低、能耗高。而微纳米气泡发生装置能够生产直径在50μm和数十纳米(nm之间的微小气泡，可快速地溶解于水体中，溶氧效率大大提高。该技术作为一种新型水体曝气技术，在水环境治理中的市场前景极为广阔。
2、微纳米曝气技术简介
微纳米气泡发生装置主要由发生装置、微纳米曝气头及连接管件组成。通过水泵加压，由曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使其内部形成负压区，空气通过进气口进入负压区，在容器内部分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的气石出气部将空气均匀切割成直径5一30μm的微纳米气泡。由于气泡细小，不受空气在水中溶解度的影响，不受温度、压力等外部条件限制，可以在污水中长时间停留，具有良好的气浮效果。
1）微纳米曝气技术特性分析
水体中氧的传递是利用空气和污水中氧气的浓度梯度，使氧气由高密度的空气向低密度的污水中转移，因此氧气浓度梯度和接触而积决定了曝气效果。在氧气浓度梯度不变的条件下，空气与水体接触而积是决定曝气效果好坏的关键因素。
微纳米气泡技术有效解决了气泡在水体中的接触而积问题，其原因是由于微纳米气泡的表而积能有效增大，如0.1cm的大气泡分散成100nm微气泡，其表而积可增大10000倍，因此可以大大提高溶氧效率。同时，由于气泡的细小且具有良好的气浮性，可以在污水中长时间停留，从而能够达到实现较好曝气效果的目的。
由于微纳米气泡发生装置工作原理及所产生的气泡大小与常规曝气装置有很大的不同，因此该装置产生的微纳米气泡具有以下独有特点。
①电离现象:气体在水中的溶解度受气压影响较大，但电解质的离子化水可以让溶入的微纳米气泡表而形成双层电离子，并随着表而积的不断减少而急剧收缩，可以让气泡内的气体散逸得以抑制，从而大大提高了溶解度。
②超声波性:微纳米气泡由于高能破裂而产生超声波，这种超声波具有较强的杀菌作用。
③带电性:微纳米气泡表而带有负电荷，所以气泡间很难合为一体，在水体中能产生非常浓密而细腻的气泡，不会像常规气泡一样会融合增大而破裂。通常微纳米气泡的表而电位为-30~-50mV，可以吸附水体中带正电的物质。利用表而电荷对水体微粒的吸附性，可以把水体中的有机悬浮物固定而分离。因此，该技术在提高溶解氧的同时，也具有一定的水质净化效果。
④滞留性:微纳米气泡在水体中上升速度非常缓慢，似香烟雾在水中弥漫，如10μm的气泡以100μm/S的速度上升、在水体中上升lm需花3h的时间，所以微纳米气泡会在水中逗留很长时间。该特性也是其具有高度溶解效率的核心所在。这种滞留性的产生除与气泡微小浮力减少有关外，更重要是由它的电性所致。如果采用极板进行观察，随着电极的转换，可以看到小气泡的极性运动和z字形缓慢上升的现象。
2、微纳米曝气改善水质的主要作用
溶解氧是水体净化的重要因素之一。溶解氧高，有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化;反之，溶解氧低，水体中污染物降解缓慢。微纳米曝气技术对改善水质的作用主要有以下几个方面。
①消除有机物污染和黑臭:由于微纳米气泡具有很强的滞留性，能够提供更加充足的氧气，在丰富好氧微生物的条件下，有机物污染指标COD和BOD明显下降，黑臭现象消失。同时，水体底部的有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒和有害气体被去除。
②减少水体营养盐含量:由于微纳米气泡具有很强的气浮性、滞留性和扩散性，其上升作用弱，水体充氧后可有效抑制湖底厌氧菌的有机质分解过程，减少水底氮、磷营养盐的释放量。
③消除藻类水华:微纳米曝气具有较强的复氧功能，可提高水生动物的生存环境，从而抑制藻类的生长。
④改善水色及透明度:被污染水体中的多种无机和有机悬浮物、活的浮游植物及死亡的残骸、大型水生植物碎屑、分解的有机体碎屑等是影响水色和透明度的主要物质。微纳米曝气能够更加有效地促进水生生物的生长，从而减少了水中有机质，使水体透明度明显提高，改善水色。
⑤减少底泥内源污染:微纳米曝气增氧后，河湖底质表层含氧量增加，好氧微生物活动趋强，通过微生物的代谢过程促进底泥有机污染物的降解，逐步形成无机化底质覆盖层，阻断内源污染。
3、微纳米曝气试验研究
1）试验目的
通过微纳米曝气技术的现场试验，对水体溶解氧含量、持续时间、节能以及对水质处理效果等方而进行分析，对该项技术进行安全性、有效性及经济性的综合评价，为今后治理河湖水体的水环境工程建设提供技术参数。
2）试验方法
采用微纳米曝气装置和射流曝气装置，通过工程的运行和监测，进行曝气效果的对比分析。
3）水质监测指标
进行连续的水质监测，主要监测指标为溶解氧(DO)、水温、气温等。
4）试验成果分析
①与常规曝气效果的比较分析。微纳米曝气前、后溶解氧的变化与射流曝气前、后溶解氧的变化对比状况，如图1所示。
图1微纳米曝气前、后溶解氧的变化与射流曝气前、后溶解
氧的变化对比
通过上述两种曝气技术的应用，从水体中溶解氧的监测结果中可以看出，采用纳米曝气技术曝气后溶解氧总体平均值为9.88m/L，而射流曝气溶解氧总体平均值为6.37m/L，前者曝气效果总体高于后者的35.5%。纳米曝气后，水体中溶解氧最高值达到18.85mg/L，主要原因是产生的大量微纳米级的气泡悬浮于水体中，随着水体一起运动，形成超饱和状态。而常规射流曝气难以产生微小气泡，大量气泡在水体中迅速上升，到达水而后消失，不能形成超饱和状态，溶氧效果较低。
②微纳米曝气运行效果分析:微纳米曝气系统自10月运行开始监测，每周1次，测试时间截至8月，主要监测曝气前、后溶解氧(DO)的变化。曝气前、后溶解氧相对关系曲线，如图2所示
图2微纳米曝气运行期间溶解氧相对关系曲线
通过近一年的水质监测，分析如下:⑴曝气设备运行期间.水体水质改善显著.曝气后的DO平均值为9.16m/L，平均比曝气前的DO值增加了4.73m/L左右。总体来说，曝气设备运行稳定，曝气效果较好，满足后续水处理工程的需要。⑵将曝气前和曝气后的DO值相比较，二者变化趋势一致，曝气后的DO值随水源DO值的变化而变化，说明曝气系统运行非常稳定。⑶水源水质不稳定，个别时段也出现了水源水质极端恶化的现象。随着曝气设备的正常运行，源水DO为0.72~0.78m/L的情况下，曝气后DO值为5.41和4.81m/L，说明经过曝气，水中溶解氧有了很大的提高，满足后续水处理工程的需要。
结语：
总之，水体经曝气后溶解氧增加，为耗氧生物提供了充足的氧，同时还可以促进水体的流动，改变了水体的自然状态，使水体的层流得以交换，有利于保护水质，所以水体会得到明显改善。微纳米气泡发生装置是一项新兴技术，应用范围广泛，与传统的曝气装置比较，在形成气泡的浓度、均匀性及节能耗电方而具有明显优势，属于国内空白、世界领先的新一代高效节能环保技术，具有巨大的发展潜力。