對納米科技的認識

1、對納米科技的認識1529401029機電工程學院 機械類專業(yè) 2015級指導(dǎo)教師 魯娟摘要參與了一學期“走進納米科學”的學習后，我在對納米科技的認識上有了很大的收獲，通過一些個人的總結(jié)和思考，我對納米科技有了更加深入的理解，對于其未來發(fā)展也有一些個人的看法和想法，希望通過這篇小論文表述出我個人對于納米科技利與弊的理解，并且希望借由此次機會展示我這一學期的學習成果。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期的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞納米科技 利與弊 展望未來1 對納米科技的大體認識1.1 什么是納米科技？納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學技

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。納米科學技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進科學技術(shù)為基礎(chǔ)的科學技術(shù)，它是現(xiàn)代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學）和現(xiàn)代技術(shù)（計算機技術(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，納米科學技術(shù)又將引發(fā)一系列新的科學技術(shù)，例如：納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米加工技術(shù)和納米計量學等。1.2 納米技術(shù)的主要內(nèi)容1.2.1 納米材料當物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1100納米這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會發(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 納米動力學主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統(tǒng)（MEMS),用于有傳動機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)計和制造的新工藝。特點是部件很小，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機，用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經(jīng)濟價值。1.2.3 納米生物學和納米藥物學納米生物學發(fā)展到一定技術(shù)時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫(yī)藥，注入人

4、體內(nèi)，可以用于定向殺癌細胞。1.2.4 納米電子學包括基于量子效應(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。當前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(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，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，完全達到飲用標準。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交通工具的性能指標。2.4.2納米陶瓷有望成為汽車、輪船、飛機等發(fā)動機部件的理想材料，能大大提高發(fā)動機效率、工作壽命和可靠性。2.4.3納米衛(wèi)星可以隨時向駕駛?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、注入到人體各個部位，便可以檢查病變和進行治療，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入人體后可主動搜索并攻擊癌細胞或修補損傷組織。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行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便于檢測的藥物傳輸載體，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、會危害現(xiàn)代，公認的觀點是，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。因為，納米粒子同它們?nèi)粘５膶?yīng)物實在是區(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，當我們討論納米粒子的時候，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單分散化，而是具有一定范圍內(nèi)許多不同尺寸。這會使實驗分析更加復(fù)雜，因為大的納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，而聚合的納米粒子具有同單個納米粒子不同的行為。3.2健康問題納米顆粒進入人體有四種途徑：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）。一旦進入人體，它們具有高度的可移動性。在一些個例中，它們甚至能穿越血腦屏障?；旧?，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性。它們可能引起噬菌細胞（吞咽并消滅外來物質(zhì)的細胞）的“過載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機體免疫力。它們可能因為無法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個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。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會立即吸附他們遇到的大分子。這樣會影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機制。3.3生命倫理問題生命倫理學是指對生命科學和衛(wèi)生保健領(lǐng)域中人類行為的系統(tǒng)研究，用道德價值和原則檢驗此范圍內(nèi)人的行為。

9、納米技術(shù)為我們提供了一種對醫(yī)學乃至生命科學的全新認識方法和實踐方法。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，被人體吸收后將會產(chǎn)生特殊生物機制，作用于人體心肺，嚴重威脅人體健康。納米藥物的使用不當也會產(chǎn)生嚴重后果?！笆撬幦侄尽保螞r納米藥物特性的神秘不可預(yù)測。例如，當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誤，并迅速利用納米技術(shù)進行修正，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，將會引加劇社會的不平等。有條件的父母將會改造出優(yōu)秀的孩子，從而加大了分化。而且孩子沒有出生就被強制地設(shè)計了性別、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 延長人壽命問題科學家認為，決定人類壽命長短的重要物質(zhì)很可能是端粒酶。在納米尺度上，利用納米技術(shù)可能探明它的機理，甚至激發(fā)端粒酶的活性來延長生命。但是這明顯干擾了自然進程，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家已

11、經(jīng)進行昆蟲試驗證明它具有產(chǎn)生癌變等不利異變的可能。而且生命被無限延長，可能會使人們喪失奮斗的動力，隨之而來的便是精神上嚴重的失落感，人類生命的價值也面臨被消解的危險。還有一點不能被忽視，就是整個社會的老齡化，導(dǎo)致人們選擇不繁衍后代等社會問題隨之可能會出現(xiàn)。3.3.4 復(fù)制人問題科學家認為，決定人類壽命長短的重要物質(zhì)很可能是端粒酶。在納米尺度上，利用納米技術(shù)可能探明它的機理，甚至激發(fā)端粒酶的活性來延長生命。但是這明顯干擾了自然進程，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。科學家已經(jīng)進行昆蟲試驗證明它具有產(chǎn)生癌變等不利異變的可能。而且生命被無限延長，可能會使人們喪失奮斗的動力，隨之而來的便是精神上嚴重的失落感，人類生命的價值也面臨被消解的危險。還有一點不能被忽視，就是整個社會的老齡化，導(dǎo)致人們選擇不繁衍后代等社會問題隨之可能會出現(xiàn)。4 總結(jié)納米科技正在影響著我們生活的方方面面，也許有人會擔心關(guān)于納米技術(shù)的倫理問題，但是我們都知道問題就