納米材料在人居環(huán)境方面的應(yīng)用-修改

納米材料在環(huán)境及能源領(lǐng)域中的應(yīng)用智林杰國家納米科學中心納米材料在人居環(huán)境中的應(yīng)用納米材料在節(jié)能減排中的應(yīng)用納米材料在綠色能源中的應(yīng)用納米材料在太陽能電池中的應(yīng)用

納米材料在人居環(huán)境中的應(yīng)用人居環(huán)境衣食住行玩人居小環(huán)境衣納米材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用納米材料在紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用在紡織原料方面的應(yīng)用在后整理技術(shù)方面的應(yīng)用納米光敏微粒在紡織面料領(lǐng)域的應(yīng)用其它功能性紡織品在紡織原料方面的應(yīng)用（1）抗菌纖維：將某些具有一定殺菌性能的金屬離子（如納米銀離子、納米銅離子）與化纖復(fù)合紡絲，可紡制出各種抗菌纖維，該抗菌纖維比一般的抗菌織物抗菌效果更強，耐洗次數(shù)更多。在合成纖維中加1%的該抗菌粉體就能得到可紡性良好的抗菌纖維在紡織原料方面的應(yīng)用（2）抗紫外纖維太陽能對人體有傷害的紫外線主要在300—400nm波段，納米TiO2、ZnO、Fe2O3和納米云母等都有在這個波段吸收紫外線的特征，將少量納米微粒添加到化學纖維中，就會產(chǎn)生紫外線吸收現(xiàn)象，從而可以有效保護人體免受紫外線的損傷。。在紡織原料方面的應(yīng)用（3）防輻射衣服

傳統(tǒng)的防輻射服為金屬線紡織而成，其原理都是直接屏蔽，電磁波輻射來了之后就被這種面料的衣服給屏蔽然后折射到別的地方去，這樣就容易造成二次污染，而目前采用納米銀為面料的衣服防輻射的原理是吸收轉(zhuǎn)化原理，即衣服將來自于四面八方的電磁波輻射進行吸收，然后轉(zhuǎn)化為熱量再釋放到空氣中，這樣可以避免電磁波輻射的二次污染。是目前最好的防輻射材料。在紡織原料方面的應(yīng)用（4）抗水抗油在材料表面進行特殊加工在其宏觀界面建立一個二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)，使材料不僅具有防水、防油和防墨水等功能，而且用這種材料制成的衣物洗滌時可以僅用清水沖洗而不需使用傳統(tǒng)的洗滌劑。智能服裝納米光敏染料對各種不同波長的可見光敏感，因此可以感知周邊環(huán)境的顏色并作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，同時改變自己的色澤，變成與周邊環(huán)境一致的保護色。利用它的這種特性，將這種光敏染料植入纖維內(nèi)部，制成的服裝就具有了可以調(diào)節(jié)成與周邊環(huán)境一致的隱蔽色功能。高級智能服裝系統(tǒng)單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)系統(tǒng)食納米材料在食品領(lǐng)域的應(yīng)用在食品包裝方面的應(yīng)用在食品檢測方面的應(yīng)用在高效醫(yī)藥方面的應(yīng)用納米材料的生物安全性問題在食品加工過程中，添加的納米顆粒(NPs)以其尺寸小(≤100nm)，比表面積大和表面活性高的特點，可有效提高食品的口味，改善食品的質(zhì)地和顏色，提高食品中營養(yǎng)成分被吸收的幾率，為人們的健康帶來益處，在食品包裝行業(yè)，納米復(fù)合材料以其抗菌效果好、機械強度高、阻隔能力強的特點在現(xiàn)代食品包裝市場上取得了快速發(fā)展?？咕ｕr類食品包裝材料納米結(jié)構(gòu)在水果保鮮中的應(yīng)用“活性”和“智能”食品包裝是近年來廣泛應(yīng)用的一類新型包裝技術(shù)。所謂“活性”，是指包裝材料具有去除異味和氧氣，增加食品色澤和感官指標的功能。例如，在食品包裝材料中復(fù)合碳黑(BC)和多壁碳納米管(MWNT)等具有表面積大和吸附氣體能力強的NPs以后，包裝袋內(nèi)釋放的異味氣體能被吸附;同樣，在MWNT中添加一定的香料后，可以有效保持包裝食品的色澤和感官指標?！爸悄堋卑b的概念和應(yīng)用較“活性”包裝要廣泛很多。例如，利用NPs合成得到的納米微球或囊泡可以攜帶食品防腐劑，在食品運輸和存儲過程中通過緩慢釋放起到防腐功效，這種包裝材料的開發(fā)是建立在納米生物開關(guān)的基礎(chǔ)之上，以達到“按需釋放(Release-on-Command)”的目的，另外，利用NPs研制的陣列傳感器，是一種基于“電子舌頭(ElectronicTongue)”的傳感技術(shù)，可以用于監(jiān)控，追溯和顯示包裝袋內(nèi)食品的基本安全情況。這種監(jiān)控和溯源技術(shù)在食品加工、運輸、存儲、銷售、質(zhì)量監(jiān)管等領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用價值?！盎钚浴卑b與“智能”包裝“電子舌頭”這種人工舌頭的用途無限，它可以用陣列的色澤指示器來識別葡萄酒的年齡和品種，還可以檢測有毒物質(zhì)和人類的血糖水平。目前電子舌只能檢測出甜味，而酸、苦、辣、鮮、咸還需要進一步做工作才能完成。納米材料本身就是非常敏感的化學和生物傳感器，納米技術(shù)與生物學、電子材料相結(jié)合，可以制備新型的傳感器件。例如與生物芯片等技術(shù)結(jié)合，可以使分子檢測更加高效、簡便。

美國喬治亞大學與韓國食品研究所的聯(lián)合研究團隊發(fā)現(xiàn)了一項新穎高效的探測食源性病原菌沙門氏菌的方法。他們研制出一個金/硅基于異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒技術(shù)的沙門氏菌探測傳感器。納米材料在食品檢測中的應(yīng)用納米材料在高效醫(yī)藥中的應(yīng)用藥物的高效輸運與選擇性反應(yīng)具有納米結(jié)構(gòu)的藥物納米材料在高效醫(yī)藥中的應(yīng)用納米材料的生物安全性問題碳納米材料的毒性？！住納米材料在建筑方面的應(yīng)用納米材料在建筑方面的應(yīng)用低毒性、多功能建筑涂料納米孔超級隔熱保溫材料橡膠類防水納米材料混凝土添加材料低毒性、多功能的建筑涂料乳膠涂料的組分水殺微生物劑增稠劑成膜助劑潤濕分散劑顏、填料其他助劑納米TiO2在建筑涂料中的應(yīng)用與常規(guī)材料相比，納米TiO2具有獨特的性能：（1）比表面積大（2）磁性強（3）光吸收性好，且吸收紫外線的能力強（4）表面活性大（5）熱導(dǎo)性好（6）分散性好，所制懸浮液穩(wěn)定TiO2超雙親性涂料——自清潔玻璃光的照射可以引起TiO2表面在納米區(qū)域形成親水性和親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)，使宏觀的TiO2表面表現(xiàn)出巧妙地超雙親性。利用這種原理制作的新材料，可修飾玻璃表面及建筑材料表面，使之具有自清潔及防霧等效果納米TiO2光催化涂料光催化涂料可以做為一種環(huán)保涂料有效的降解空氣中的各種污染物，如氮氧化物、鹵代烴、硫化物、醛類、多環(huán)芳烴等，現(xiàn)已被廣泛添加到涂料類產(chǎn)品中。

TiO2相對于其他光催化劑具有化學穩(wěn)定性好、無毒、價廉易得到等優(yōu)點，是理想的光催化劑。實驗表明：添加納米TiO2的涂料與為添加的同類產(chǎn)品相比較，前者在自然光微弱的條件下對氮氧化物的催化降解率仍然可達80%以上。納米SiO2在建筑涂料中的應(yīng)用納米SiO2的特性：（1）基本物性納米SiO2為無定型白色粉末，是一種無毒、無味、為污染的無機非金屬材料。這種材料顆粒尺寸小，比表面積大，表面存在大量不飽和殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基。（2）獨特的光學特性由于其粒徑只有幾個納米或十幾個納米而表面出現(xiàn)奇異的小尺寸效應(yīng)和表面幾面效應(yīng)。納米SiO2作為涂料改善劑抗紫外老化和熱老化的添加劑：納米SiO2具有極強的紫外吸收、紅外反射特性，對波長400nm以下的紫外光吸收率高達70%以上，對800nm以上的紅外光反射率也達70%。顏色保持劑：由于納米SiO2具有三維硅石結(jié)構(gòu)，龐大的比表面積，表面嚴重的配位不足，出現(xiàn)極強的活性，以致對色素粒子的吸附力很強，緊緊包裹在色素粒子表面，形成屏蔽作用，大大降低了因素外光的照射而造成的色素衰減，同時納米SiO2粒子的分散相是透明的，對色彩毫無影響。納米CaCO3建筑涂料中的應(yīng)用納米CaCO3作為涂料填充劑：將納米CaCO3添加到涂料中可顯著增加涂料的力學性能，同時納米CaCO3表面結(jié)構(gòu)比較簡單，對填充的聚合物材料是化學惰性，很適合有特殊要求的聚合物材料的填充增強增韌。納米ZnO建筑涂料中的應(yīng)用耐人工老化能力當涂料顏基比越高時，ZnO越可以顯著提高涂料的附著力，同時涂料的耐水、耐堿、耐擦洗性等也均有很大的提高高效殺菌劑其對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等細菌的殺滅效果均非常突出有機/金屬混合聚合物在電致變色玻璃中的應(yīng)用—原理關(guān)閉電源后電致變色窗戶保持透明打開電源后低壓電流使電致變色窗戶變得半透明有機/金屬混合聚合物在電致變色玻璃中的應(yīng)用采用金屬離子與有機分子連成串珠狀的有機/金屬混合聚合物顯示多種顏色的元件。通過對該元件在－2.5～＋2.5V范圍內(nèi)改變施加的電壓使顏色發(fā)生變化，實現(xiàn)了5種顏色顯示。試制元件在制造時將混合聚合物涂在玻璃透明電極上形成薄膜，然后通過固體電解質(zhì)重疊。元件厚度僅為2mm。使用兩節(jié)5號電池驅(qū)動，在1秒內(nèi)可穩(wěn)定并可逆性地反復(fù)寫入（顯色）和擦除（褪色）納米孔超級隔熱保溫材料為了減少環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，保溫材料在建筑材料中的使用倍受關(guān)注。國內(nèi)外在開發(fā)和研制新型保溫材料方面都做了大量工作國外絕熱材料的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀礦物棉：以礦渣為原料玻璃棉：以玻璃為原料膨脹珍珠巖：原料以珍珠巖為主硅酸鈣絕熱制品：硅酸鈣為主要原料我國絕熱材料的現(xiàn)狀和發(fā)展1980年以前，我國保溫材料的發(fā)展十分緩慢，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、礦渣棉、超細玻璃棉、微孔硅酸鈣等產(chǎn)品改革開放以來，我國的絕熱保溫材料的生產(chǎn)有了長足的進展，其中一些大些的生產(chǎn)企業(yè)如北新建材等在北京奧運會建材的投標項目中打敗了眾多外國知名企業(yè)。絕熱材料中的納米效應(yīng)1、零對流效應(yīng)空氣中的分子在無限制條件下可自由的運動，這種運動既包含了宏觀的遷移，又包含了圍繞其平衡位置附近的振動。但是當空間的限制尺寸小于空氣分子的平均振幅時，分子就會處于宏觀的“靜止”狀態(tài)，這種可以發(fā)生分子宏觀遷移的最小尺寸為氣體分子的“自然程”。由于空氣分子的平均自由程為70nm，因此當材料內(nèi)部的氣孔全封閉孔同時小于50nm時，所有的空氣分子都失去了宏觀遷移的能力，因此也就失去了熱對流運動和對流傳熱能力。絕熱材料中的納米效應(yīng)2、無窮多遮熱板效應(yīng)當氣孔尺寸減少到納米級時，納米氣孔的表面積急劇增加，產(chǎn)生的氣-固界面的層數(shù)趨向于無窮多。熱輻射的射線穿過每一層界面時都會發(fā)生反射、吸收、透射和在輻射，相當于在熱輻射傳播的路徑上設(shè)置了近于無窮的遮熱板，使熱輻射的傳播能力迅速衰減，最后大部分被吸收在納米孔絕熱材料中，通過再輻射的方式返回給原有的發(fā)射體，從而達到保溫的目的。絕熱材料中的納米效應(yīng)3、長路途效應(yīng)

這種形式是通過固體熱導(dǎo)路徑的延長實現(xiàn)的。雖然“路徑效應(yīng)”在普通絕熱材料中也存在，但對納米孔超級絕熱材料來說，這種路徑效應(yīng)要比普通絕熱材料大幾十甚至上百倍。具有良好隔熱性能的SiO2氣凝膠納米透明隔熱涂料

應(yīng)用于建筑物的玻璃表面，不改變玻璃的透光性．能有效屏蔽紅外熱輻射和吸收紫外線。而且兼顧了整體性和美觀性。只要在玻璃表面涂敷形成20um左右的透明整體涂膜．玻璃在施工前后的溫差達6℃～8℃。尤其是在日照最歷害、隔熱需求最強烈的中午前后表現(xiàn)更為出色?？捎行Ы档涂照{(diào)制冷消耗，節(jié)能達35％左右，隔熱效果顯著。納米透明隔熱涂