【正文】 生物材料使其兼具生物功能和其他功能，生物仿生化學藥品和生物可降解材料；動植物的基因改善和治療，測定 DNA的基因芯片等。 這 方面的研究內(nèi)容 還 包括：研制低能耗、抗 輻 照、高性能 計 算機；微型航天器用 納 米集成的測試 、控制 電 子 設(shè)備 ；抗 熱 障、耐磨 損的 納 米 結(jié) 構(gòu)涂 層 材料。由于納米技術(shù)對經(jīng)濟社會的廣泛滲透性，擁有納米技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)和廣泛應(yīng)用這些技術(shù)的國家，將在國家經(jīng)濟安全和國防安全方面處于有利地位。 四、各國對納米技術(shù)的積極應(yīng)對 德國在納米材料、納米測量技術(shù)、超薄膜的研發(fā)領(lǐng)域具有很強的優(yōu)勢。美國于 2023年 2月宣布啟動 “國家納米科技計劃 (NNI)”，在 2023年財政年度撥款 ?！　》▏罱鼪Q定投資 8億法郎建立一個占地 8公頃、建筑面積為 6萬平方米、擁有 3500人的微米／納米技術(shù)發(fā)明中心，配備最先進的儀器設(shè)備和超凈室，并成立微米納米技術(shù)之家，專門負責申請專利和幫助研究人員建立創(chuàng)新企業(yè)。五、納米的奇異特性 ① 表面效應(yīng) 隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分數(shù)將會顯著地增加，假如原子間距為 3X104微米，表面原子僅占一層，粗略地估算表面原子所占的百分數(shù)見下表。效應(yīng)可忽略不計，當尺寸小于 超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為 在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子仿佛進入了 沸騰 狀態(tài)，尺寸大于 10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。 （ 1） 特殊的光學性質(zhì) 當黃金被細分到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。利用這個特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋㈦娔堋? （ 2） 特殊的熱學性質(zhì) 例如，金的常規(guī)熔點為 1064C，當顆粒尺寸減小到 10納米尺寸時，則降低 27℃ ， 2納米尺寸時的熔點僅為 327C左右；銀的常規(guī)熔點為 670C，而超微銀顆粒的熔點可低于 100℃ 。采用超細銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質(zhì)量。超微顆粒熔點下降的性質(zhì)對粉末冶金工業(yè)具有一定的吸引力。 （ 3） 特殊的磁學性質(zhì) 磁性超微顆粒實質(zhì)上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它游向營養(yǎng)豐富的水底。2′102微米的磁性氧化物顆粒。80安／米，而當顆粒尺寸減小到 6′103微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現(xiàn)出超順磁性。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。美國學者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬 3～ 5倍。 ③ 宏觀量子隧道效應(yīng) 原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數(shù)的原子構(gòu)成固體時，單獨原子的能級就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續(xù)的，從能帶理論出發(fā)成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯(lián)系與區(qū)別，對介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應(yīng)，原有宏觀規(guī)律已不再成立。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應(yīng)，稱之為宏觀的量子隧道效應(yīng)。例如，在制造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應(yīng)而溢出器件，使器件無法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在 。 六、納米材料應(yīng)用熱點評述 納米技術(shù)涉及的范圍很廣，納米材料只是其中的一部分，但它卻是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。超細薄膜可以是有機物也可以是無機物，具有廣泛的用途。碳納米管是由碳 60分子經(jīng)加工形成的一種直徑只有幾納米的微型管，是納米材料研究的重點之一。與其它材料相比，碳納米管具有特殊的機械、電子和化學性能，可制成具有導體、半導體或絕緣體特性的高強度纖維，在傳感器、鋰離子電池、場發(fā)射顯示、增強復合材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景，因而受到工業(yè)界的普遍重視。陶瓷材料在通常情況下具有堅硬、易碎的特點，但由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，有的可大幅度彎曲而不斷裂，表現(xiàn)出金屬般的柔韌性和可加工性。七、幾種典型的納米材料 在長期的晶體材料研究中，人們視具有完整空間點陣結(jié)構(gòu)的實體為晶體，是晶體材料的主體；而把空間點陣中的空位、替位原子、間隙原子、相界、位錯和晶界看作晶體材料中的缺陷。如果從逆方向思考問題，把 “缺陷 ”作為主體，研制出一種晶界占有相當大體積比的材料，那么世界將會是怎樣 ?? 格蘭特教授經(jīng)過 4年的不懈努力，他領(lǐng)導的研究組終于在 1984年研制成功了黑色金屬粉末。納米固體材料 (nanometer materials)就這樣誕生了。 效應(yīng)顏料 這是納米材料最重要最有前途的用途之一，特別是在汽車的涂裝業(yè)中，因為納米材料具有隨角變統(tǒng)汽車面漆大增光輝，深受配受專家的喜愛。防護材料 在產(chǎn)品和材料中添加少量 (一般不超過含量的 2%)的納米材料，就會大大減弱紫外線對這些產(chǎn)品和材料的損傷作用，使之更加具有耐久性和透明性。精細陶瓷材料 因為這些納米粒子非常小，很容易壓實在一起。涂有這種陶瓷的塑料眼鏡片既輕又耐磨，還不易破碎?！〈呋瘎?目前用納米粉材如鉑黑、銀、氧化鋁和氧化鐵等直接用于高分子聚合物氧化、還原及合成反應(yīng)的催化劑，可大大提高反應(yīng)效率。 磁性納料粒具有單磁疇結(jié)構(gòu)及矯頑力很高的特征，用它來做磁記錄材料可以提高信噪比，改善圖象質(zhì)量。利用這種超強磁性可作磁流體，磁流體具有液體的流動性和磁體的磁性，它在工業(yè)廢液處理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。 傳感材料 納米粒子具有高比表面積、高活性、特殊的物理性質(zhì)及超微小性等特征，是適合用作傳感器材料的最有前途的材料。 光電材料與光學材料 納米濾膜 其它還有將納米材料用作火箭燃料推進劑、 H2分離膜、顏料穩(wěn)定劑及智能涂料、復合磁性材料等。不僅在高科技領(lǐng)域有不可替代的作用，也為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來生機和活力。 這樣在宏觀的 TiO? 2表面將表現(xiàn)出奇妙的超雙親性。這種雙親二元協(xié)同原理，同樣可以用來指導我們進一步設(shè)計和創(chuàng)成在其他基材上使用的超雙親性修飾劑。可以設(shè)想洗滌衣物可以僅用清水沖洗，不再使用傳統(tǒng)的洗潔劑；同樣也可以應(yīng)用到人造血管和人造人體的形成，并且改善同活體組織的兼容性，來實現(xiàn)長時間的使用壽命。利用由下到上、由原子到分子、由分子到聚集體的外延生長納米化學方法，可以在特定的表面上建造納米尺寸同何形狀互補的 (如凸與凹相間 )界面結(jié)構(gòu)。這時水滴或油滴與界面的接觸角趨于最大值。這對于輸油管道的安全運行有重要價值。例如，在 TiO2表面的納米區(qū)域內(nèi)可以構(gòu)建光陽極與光陰極共存的二元協(xié)同界面結(jié)構(gòu)，在紫外光的照射下具有高效的光催化效果。該材料將在空氣凈化和殺菌抑菌方面有重要的應(yīng)用。納米二氧化鈦（ TiO2）作為一種新型光催化劑、抗紫外線劑、光電效應(yīng)劑等，以其神奇的功能，將在抗菌防霉、排氣凈化、脫臭、水處理、防污、耐候抗老化、汽車面漆等領(lǐng)域顯示廣闊的應(yīng)用前景。將納米 TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。納米 TiO2抗菌防霉機理由于 TiO2電子結(jié)構(gòu)所具有的特點，使其受光時生成化學活潑性很強的超氧化物陰離子自由基和氫氧自由基，攻擊有機物，達到降解有機污染物的作用。一般常用的殺菌劑銀、銅等能使細菌細胞失去活性，但細菌殺死后，尸體釋放出內(nèi)毒素等有害的組分。納米 TiO2屬于非溶出型材料，在降解有機污染物和殺滅細菌的同時，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的殺菌、降解污染物效果。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用?；旌舷∮袣怏w及有機化合物等的分離和濃縮，納米微粒還可用作導電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤滑劑等納米TiO2應(yīng)用領(lǐng)域在人們的居住環(huán)境中存在著各種有害細菌，對人類生活產(chǎn)生不良影響。如果在建筑內(nèi)墻涂料、地面覆蓋材料、墻面裝飾材料、家具面漆等材料中添入納米 TiO2，既可殺菌防霉，又可降解有機污染物，使人們生活在衛(wèi)生健康的環(huán)境中。抗菌纖維可制作醫(yī)療用品等，還可生產(chǎn)抑菌除臭的保健紡織品、衛(wèi)生紡織品等，以提供安全有效的保健功能。采用納米 TiO2光催化劑處理有機廢水，能有效地將水中的鹵代脂肪烴、鹵代芳烴、硝基芳烴、多環(huán)芳烴、酚類、染料、農(nóng)藥等進行除毒、脫色、礦化，最終降解為二氧化碳和水，目前這方面的研究已取得進展，光催化降解污水將成為有效的處理手段。研究結(jié)果顯示，納米 TiO2光催化空氣凈化涂料、陶瓷等材料在消除氮氧化物等方面的應(yīng)用具有良好的前景。隨著應(yīng)用研究的深入，它的應(yīng)用領(lǐng)域必將越來越廣泛。筆者認為，這一領(lǐng)域的研究應(yīng)從扎實的基礎(chǔ)理論研究開始，提倡多學科聯(lián)合，向縱深高層次發(fā)展，使之具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。飼料 飼料制造采用納米添加劑，可以提高畜禽腸胃吸收能力、吸收速度和吸收率。 獸藥 由于納米技術(shù)的出現(xiàn)