對(duì)納米科技的認(rèn)識(shí)

1、對(duì)納米科技的認(rèn)識(shí)1529401029機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械類專業(yè) 2015級(jí)指導(dǎo)教師 魯娟摘要參與了一學(xué)期“走進(jìn)納米科學(xué)”的學(xué)習(xí)后，我在對(duì)納米科技的認(rèn)識(shí)上有了很大的收獲，通過一些個(gè)人的總結(jié)和思考，我對(duì)納米科技有了更加深入的理解，對(duì)于其未來發(fā)展也有一些個(gè)人的看法和想法，希望通過這篇小論文表述出我個(gè)人對(duì)于納米科技利與弊的理解，并且希望借由此次機(jī)會(huì)展示我這一學(xué)期的學(xué)習(xí)成果。這一課程開闊了我的視野，翻新了我的世界觀，受益匪淺，十分感謝老師這一學(xué)期的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞納米科技 利與弊 展望未來1 對(duì)納米科技的大體認(rèn)識(shí)1.1 什么是納米科技？納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技

2、術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué)）和現(xiàn)代技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)）結(jié)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)等。1.2 納米技術(shù)的主要內(nèi)容1.2.1 納米材料當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1100納米這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。 這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料

3、。1.2.2 納米動(dòng)力學(xué)主要是微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱為微型電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)（MEMS),用于有傳動(dòng)機(jī)械的微型傳感器和執(zhí)行器、光纖通訊系統(tǒng)，特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設(shè)計(jì)和制造的新工藝。特點(diǎn)是部件很小，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動(dòng)機(jī)，用于超快速離心機(jī)或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測(cè)準(zhǔn)原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進(jìn)入納米尺度，但有很大的潛在科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1.2.3 納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)納米生物學(xué)發(fā)展到一定技術(shù)時(shí)，可以用納米材料制成具有識(shí)別能力的納米生物細(xì)胞，并可以吸收癌細(xì)胞的生物醫(yī)藥，注入人

4、體內(nèi)，可以用于定向殺癌細(xì)胞。1.2.4 納米電子學(xué)包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢(shì)要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷，更小，是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個(gè)器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術(shù)是建設(shè)者的最后疆界，它的影響將是巨大的。2 納米科技的利2.1 衣2.1.1 在紡織和化纖制品中添加納米微粒，可以除味殺菌。2.1.2 化纖布雖然結(jié)實(shí)，但有煩人的靜電現(xiàn)象，加入少量金屬納米微粒就可消除靜電現(xiàn)象。2.2 食2.2.1利用納米材料，冰箱可以抗菌。2.2.2納米材料做的無菌餐具、無菌食品包裝用品已經(jīng)面世。

5、2.2.3利用納米粉末，可以使廢水徹底變清水，完全達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。2.2.4納米食品色香味俱全，還有益健康。2.3 住2.3.1納米技術(shù)的運(yùn)用，使墻面涂料的耐洗刷性可提高10倍。2.3.2玻璃和瓷磚表面涂上納米薄層，可以制成自潔玻璃和自潔瓷磚，根本不用擦洗。2.3.3含有納米微粒的建筑材料，還可以吸收對(duì)人體有害的紫外線。2.4 行2.4.1納米材料可以提高和改進(jìn)交通工具的性能指標(biāo)。2.4.2納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)部件的理想材料，能大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、工作壽命和可靠性。2.4.3納米衛(wèi)星可以隨時(shí)向駕駛?cè)藛T提供交通信息，幫助其安全駕駛。2.5 醫(yī)2.5.1把各種有治療作用的納米粒子

6、注入到人體各個(gè)部位，便可以檢查病變和進(jìn)行治療，其作用要比傳統(tǒng)的打針、吃藥的效果好。2.5.2碳材料的血液相溶性非常好，21世紀(jì)的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。2.5.3納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。2.5.4使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測(cè)少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。2.5.5通過納米粒子的特殊性能在納米粒子表面進(jìn)行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便于檢測(cè)的藥物傳輸載體，為身體的局部病變的治療提供新的方法，為藥物開發(fā)開辟了新的方向。3 納米科技的弊3.1社

7、會(huì)危害現(xiàn)代，公認(rèn)的觀點(diǎn)是，雖然我們需要關(guān)注有固定納米粒子的材料，自由納米粒子是最緊迫關(guān)心的。因?yàn)?，納米粒子同它們?nèi)粘５膶?duì)應(yīng)物實(shí)在是區(qū)別太大了，它們的有害效應(yīng)不能從已知毒性推演而來。這樣討論自由納米粒子的健康和環(huán)境影響具有很重要的意義。更加復(fù)雜的是，當(dāng)我們討論納米粒子的時(shí)候，我們必須知道含有的納米粒子的粉末或液體幾乎從來不會(huì)單分散化，而是具有一定范圍內(nèi)許多不同尺寸。這會(huì)使實(shí)驗(yàn)分析更加復(fù)雜，因?yàn)榇蟮募{米粒子可能和小的有不同的性質(zhì)。而且，納米粒子具有聚合的趨勢(shì)，而聚合的納米粒子具有同單個(gè)納米粒子不同的行為。3.2健康問題納米顆粒進(jìn)入人體有四種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過程中被有意的注入（或

8、由植入體釋放）。一旦進(jìn)入人體，它們具有高度的可移動(dòng)性。在一些個(gè)例中，它們甚至能穿越血腦屏障。基本上，納米顆粒的行為取決于它們的大小，形狀和同周圍組織的相互作用活動(dòng)性。它們可能引起噬菌細(xì)胞（吞咽并消滅外來物質(zhì)的細(xì)胞）的“過載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機(jī)體免疫力。它們可能因?yàn)闊o法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個(gè)顧慮是它們同人體中一些生物過程發(fā)生反應(yīng)的潛在危險(xiǎn)。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會(huì)立即吸附他們遇到的大分子。這樣會(huì)影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機(jī)制。3.3生命倫理問題生命倫理學(xué)是指對(duì)生命科學(xué)和衛(wèi)生保健領(lǐng)域中人類行為的系統(tǒng)研究，用道德價(jià)值和原則檢驗(yàn)此范圍內(nèi)人的行為。

9、納米技術(shù)為我們提供了一種對(duì)醫(yī)學(xué)乃至生命科學(xué)的全新認(rèn)識(shí)方法和實(shí)踐方法。納米器件直接作用于患處，納米微粒藥物可以全面滲透患處等大大提高了我們的醫(yī)療水平，但如果不加限制地濫用，則會(huì)引發(fā)一系列的倫理問題。3.3.1威脅人類健康由于納米微小的身材，導(dǎo)致它及其不易控制。散發(fā)到空氣中的納米微粒，被人體吸收后將會(huì)產(chǎn)生特殊生物機(jī)制，作用于人體心肺，嚴(yán)重威脅人體健康。納米藥物的使用不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果?！笆撬幦侄尽?，何況納米藥物特性的神秘不可預(yù)測(cè)。例如，當(dāng)用納米顆粒作為蛋白質(zhì)的載體，它一旦注入體內(nèi)，納米顆粒也會(huì)與體內(nèi)的天然蛋白質(zhì)發(fā)生結(jié)合，從而干擾血液和細(xì)胞中蛋白質(zhì)的功能3.3.2 基因優(yōu)生問題用納米技術(shù)可以在微

10、小尺度里重新排列遺傳密碼，則人類可以利用納米基因芯片查出自己遺傳密碼中的錯(cuò)誤，并迅速利用納米技術(shù)進(jìn)行修正，使各種遺傳性疾病或缺陷得以改善，甚至還可以加入一些優(yōu)良基因來優(yōu)化自身。一旦這種技術(shù)濫用，將會(huì)引加劇社會(huì)的不平等。有條件的父母將會(huì)改造出優(yōu)秀的孩子，從而加大了分化。而且孩子沒有出生就被強(qiáng)制地設(shè)計(jì)了性別、性格、發(fā)展方向等，這樣剝奪了他們的自由選擇權(quán)利。3.3.3 延長(zhǎng)人壽命問題科學(xué)家認(rèn)為，決定人類壽命長(zhǎng)短的重要物質(zhì)很可能是端粒酶。在納米尺度上，利用納米技術(shù)可能探明它的機(jī)理，甚至激發(fā)端粒酶的活性來延長(zhǎng)生命。但是這明顯干擾了自然進(jìn)程，擾亂了生物節(jié)律，有可能降低生命質(zhì)量，出現(xiàn)始料未及的問題?？茖W(xué)家已

11、經(jīng)進(jìn)行昆蟲試驗(yàn)證明它具有產(chǎn)生癌變等不利異變的可能。而且生命被無限延長(zhǎng)，可能會(huì)使人們喪失奮斗的動(dòng)力，隨之而來的便是精神上嚴(yán)重的失落感，人類生命的價(jià)值也面臨被消解的危險(xiǎn)。還有一點(diǎn)不能被忽視，就是整個(gè)社會(huì)的老齡化，導(dǎo)致人們選擇不繁衍后代等社會(huì)問題隨之可能會(huì)出現(xiàn)。3.3.4 復(fù)制人問題科學(xué)家認(rèn)為，決定人類壽命長(zhǎng)短的重要物質(zhì)很可能是端粒酶。在納米尺度上，利用納米技術(shù)可能探明它的機(jī)理，甚至激發(fā)端粒酶的活性來延長(zhǎng)生命。但是這明顯干擾了自然進(jìn)程，擾亂了生物節(jié)律，有可能降低生命質(zhì)量，出現(xiàn)始料未及的問題?？茖W(xué)家已經(jīng)進(jìn)行昆蟲試驗(yàn)證明它具有產(chǎn)生癌變等不利異變的可能。而且生命被無限延長(zhǎng)，可能會(huì)使人們喪失奮斗的動(dòng)力，隨之而來的便是精神上嚴(yán)重的失落感，人類生命的價(jià)值也面臨被消解的危險(xiǎn)。還有一點(diǎn)不能被忽視，就是整個(gè)社會(huì)的老齡化，導(dǎo)致人們選擇不繁衍后代等社會(huì)問題隨之可能會(huì)出現(xiàn)。4 總結(jié)納米科技正在影響著我們生活的方方面面，也許有人會(huì)擔(dān)心關(guān)于納米技術(shù)的倫理問題，但是我們都知道問題就