JZ0104wd02纳米科技与精细化工

《精细化学品制备》课程

职业教育精细化工技术专业教学资源库（2019-51）纳米：长度单位，1nm=10-9m纳米科技与精细化工一、纳米科技 ۞InGreek,“nano”meansdwarf什么是纳米科技(Nano-ST)？创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料设计、制备各种纳米器件和装置探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理制造和研究纳米尺度（10-9

～10-7m）的器件和材料的科学技术。纳米科技概念的提出与发展人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器,而这较小的机器可以制作更小的机器,这样一步步达到分子线度,即逐级地缩小生产装置,以至最后直接按意愿排列原子,制造产品.那时,化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。

当2000年人们回顾历史的时候,他们会为直到1959年才有人想到直接用原子,分子来制造机器而感到惊讶。

---RichardP.Feynman,1959“Theprinciplesofphysics,asfarasIcansee,donotspeakagainstthepossibilityofmaneuveringthingsatombyatom.”“Puttheatomsdownwherethechemistsays,andsoyoumakethesubstance.”RichardP.Feynman(1959)

PhysicsNobelLaureate纳米科技的发展

Taniguchi

第一届国际纳米科学技术会议(Internationalconferenceonnanoscienceandtechnology)

1990年7月美国巴尔的摩EricDrexler1974年科学家唐尼古奇(Taniguchi)最早使用纳米技术(Nanotechnology)一词描述精细机械加工;

1977年美国麻省理工学院德雷克斯勒教授提出,可以从模拟活细胞的生物分子的人工类似物---分子装置开始研究,并称之为纳米科技.他70年代末在斯坦福大学建立第一个纳米科技研究小组。

纳米科技的科学意义（1）纳米科技将促使人类认知的革命;

（2）纳米科技将引发一场新的工业革命;（3）纳米科技是一门综合性的交叉学科.师昌绪院士为国家自然科学基金资助纳米科技研究成果展览题词

1~100nm固体，大小在胶体粒子（1nm~1µm）范围。二、纳米粒子 ۞熔点变化电学性质颗粒间距小于5nm时，电子可穿过颗粒间势垒而传递。隧道效应很难从小于10nm的金属粒子中取去或注入电子。

这种粒子具有保持电中性的趋势，对比热容、

磁化、超导电性都有重要影响（Kubo效应）。纳米颗粒的烧结温度

强烈的量子尺寸效应纳米的四大效应（1）表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。（2）量子尺寸效应当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立能级和纳米半导体微粒的能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。（3）小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸效应。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。纳米技术应用特点标准性采用纳米技术可对精细化学品实施综合检测，按照精细化工行业提出的质量标准，对成品、半成品等实施实施详细检测，及时发现产品中存在的质量问题，以免后期使用带来的风险。工艺性纳米技术具有科学的工艺流程，依据精细化学品工艺标准执行生产方案，并且完成产品原料、加工质量、样品检测等工作，体现了纳米技术应用的工艺性特点。技术性纳米技术配备了高端生产设备，为精细化学品质量控制提供科学依据，建立了更具时代需求的精细化工产业模式。纳米技术测量检测加工合成组装纳米技术与精细化工纳米农用陶瓷浸种器具有吸收远红外线的功能，可使大水分子团产生共振分解成小水分子。小水分子带有大量动能，速度快，渗透力比普通水强30％以上，容易进入生物体内，不断撞击生物体细胞，促进新陈代谢，增强抗病性，达到增产目的。种植专用纳米863生物助长器胆固醇含量过高会导致人体动脉硬化；在食品中加入植物固醇，如果能在大肠中被吸收，胆固醇吸收量便会减少。植物固醇难以溶解，很难吸收；用纳米技术将植物固醇制成微粒，在一定的温度下将微粒均匀分散于植物脂肪中，可大大增强人体对植物固醇的吸收和利用。植物固醇纳米技术可将纤维素粉碎成单糖、葡萄糖和纤维二糖等，使地球上丰富的有机物成为可利用的营养物质。利用纳米技术，只要操纵DNA链上少数几种核苷酸甚至改变几个原子的排列，就可培养出新的基因食品。纳米破壁花粉转基因食品服装会沾染汗液、皮脂及其他分泌物，同时也粘附环境中的污物。这些污物是各种微生物的营养源，病菌在服装上不断繁殖，使污物产生臭味，导致皮炎及其他疾病。把纳米材料加到色浆中，通过织物与染料的结合，使抗菌剂牢固附着在织物上，得到抗菌服装、抗菌毛巾、棉被、枕巾等织物。

抗菌衬衣和领带纳米抗菌防静电面料纳米毛巾纤维细度仅为头发丝的1/200，超细、超柔软、超长寿命。是纳米级的高科技产品。是时尚的更新换代性清洁日用品。纳米毛巾的六大显著特点：高吸水性（比普通毛巾多吸水30%）、去污强（能清洁皮肤毛孔，可代替洗面奶产品）、易洗涤、不脱色、不落毛、长寿命。纳米毛巾某公司将纳米ZnO和纳米SiO2放入化纤中，使其具有除臭功能，广泛用于制造绷带、手术服、护士服，还可用于内衣、外装等，有效预防和杜绝人与人之间、人与物之间的交叉感染。用对人体红外线有很强吸收作用的纳米微粒添加到衣服纤维中，可提高衣服保暖效果，制成保暖内衣，同时还有抑菌和杀菌的效果。保暖内衣在水泥配料中加入部分收集的纳微米级粉尘，经均匀分散后，水泥烧成温度降低，还有利于改善水泥性能，提高水泥强度、耐久性等一系列指标。控制配料，还可获得一系列新品种水泥，如弹性水泥、延性水泥、太阳能水泥、远红外水泥、环境友好水泥等。超细水泥新装修的房间内空气中有机物浓度很高，从中可检测出几百种有机物，最主要的是甲醛、甲苯等对人体有害和致癌物。纳米材料可降解空气中的有害有机物，其中纳米TiO2的降解效果最好，可达到100％。降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。TiO2喷雾剂降解室内甲醛

HCHOgermC6H6Sungeneralnano-TiO2

Wo~~，energyisnotenough！ultravioletradiation

5%!!!涂料可以美化居室，但是传统材料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就变得斑驳陆离。纳米技术的应用，使涂料的许多指标都大幅度提高。外墙涂料的耐洗刷性就可以由原来的一千多次提高到一万多次，寿命也延长了两倍多。玻璃和瓷砖表面图上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘在表面上的物质，包括油污、细菌等，在光的照射下，由于纳米的催化作用，可以变成气体或很容易被擦掉的物质。新型纳米涂料-液体壁纸纳米涂炭材料洗衣机内部的环境非常潮湿，闲置几天就会滋生大量细菌。使用时间越长，细菌滋生越多，对衣物污染就越严重。长期使用这种洗衣机洗衣服，就有可能产生交叉感染，引发各种皮肤病。纳米银复合材料洗衣机外筒，能增加韧性，具有耐摩擦、耐冲击的特点，还有很强的防垢能力，阻止污垢在桶壁沉积，保持洗衣机自身清洁。纳米洗衣机纳米空调借助纳米材料的抗菌效果，大肠杆菌杀灭率大于95％，金黄色葡萄球菌杀灭率大于95％，甲琉醛、乙硫醛的清除率可达98%。纳米冰箱是将其经常与人体和食物接触的部件都加入纳米抗菌成分(如托盘、搁物架、抽屉、蛋盒、门把手等)，可有效预防和杜绝细菌在冰箱表面存留，而且不沾染污垢。空调中的抗菌装置纳米抗菌冰箱69％的电能转化为红外线，仅少部分转化为光能。如何提高发光率，增加照明度一直是急需解决的问题。人们用纳米SiO2和纳米TiO2微粒制成多层干涉膜，衬在灯泡内壁，不但透光率好，而且有很强的红外反射能力。这种灯泡亮度与传统的卤素灯相同时，可省电15％。高压钠灯探照灯生物波纳米水杯：经过了生物波纳米技术处理，一个看上去普普通通的水杯，如果倒入饮用水可以让水分子变得更小，更容易被人体吸收，可改善血液循环，而倒入牛奶则可以分解乳糖，倒入茶水可减少茶的涩味。

我们平时喝的水，一半都是大分子团水，活性较差，经过生物波纳米杯作用，可以促使水分子之间的缔结断裂，形成小分子团水，使水具有强渗透力、强溶解力，增强含氧量，更容易被人体细胞吸收，有“活水”之称。而长期饮用这种水可以改善血液循环