信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)作為２１世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三大支柱已成為多數(shù)科學(xué)家的共識(shí)。但是究竟什么是科學(xué)意義上的納米技術(shù)？它的應(yīng)用前景又如何呢？對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)還只是一知半解。
納米技術(shù)快速拓展材料應(yīng)用領(lǐng)域
我們應(yīng)當(dāng)知道１納米為１０－９米。２０世紀(jì)８０年代，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)許多物質(zhì)當(dāng)其幾何尺寸為納米級(jí)時(shí)，其物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了突變，例如１０納米金的晶體是黑色的；公認(rèn)導(dǎo)電良好的銅做成納米級(jí)材料（細(xì)纖維）則是絕緣體。有關(guān)專(zhuān)家提出，必須同時(shí)滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件才能稱(chēng)之為納米材料（技術(shù)）：一是該材料至少在一維長(zhǎng)度上或在其他特征尺寸上達(dá)到納米量級(jí)（１－１００納米），也就是說(shuō)可以制成納米薄膜、納米纖維或納米微粒；二是該物質(zhì)的納米材料與普通材料相比，其物理或化學(xué)性質(zhì)有非線(xiàn)性的變化（突變）。近２０年來(lái)人類(lèi)先后發(fā)現(xiàn)了納米材料的一些與常規(guī)材料相比更有應(yīng)用前景的特性，因而納米技術(shù)受到世界各國(guó)的高度重視。
目前，納米科技主要在以下９個(gè)方面開(kāi)發(fā)其應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品：納米結(jié)構(gòu)材料；納米電子、光電子與磁性材料；保健、治療與診斷用納米材料；納米過(guò)程與環(huán)境改良；高效能源轉(zhuǎn)化與貯存；微型航天飛機(jī)與太空探測(cè)；用于監(jiān)測(cè)傳染性疾病和生物威脅的傳感器裝置；納米技術(shù)與新型交通工具和設(shè)施；納米技術(shù)與國(guó)家安全。
納米光催化空氣凈化系列產(chǎn)品問(wèn)世
光催化凈化技術(shù)是近年來(lái)興起的一種高科技前沿凈化技術(shù)，而納米光催化是基于下面原理：半導(dǎo)體納米粒子或薄膜由于存在著顯著的量子尺寸效應(yīng)，會(huì)使半導(dǎo)體能隙變寬，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，而價(jià)帶電位變得更正，這便使其獲得了更強(qiáng)的氧化還原能力；另一方面納米材料的表面效應(yīng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)材料，如一粒大米粒大小的納米材料其表面積相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)那么大，高比表面使得納米材料具有強(qiáng)大的吸附污染物的能力，這對(duì)于提高催化反應(yīng)的速度是十分有利的；而且粒徑越小，電子與空穴復(fù)合幾率越小，電荷分離效果越好，從而導(dǎo)致催化活性的提高。當(dāng)紫外線(xiàn)照射在半導(dǎo)體二氧化鈦（ＴｉＯ２）納米材料表面時(shí)，ＴｉＯ２能夠發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生活潑的價(jià)帶空穴和導(dǎo)帶電子，這種電子、空穴對(duì)和周?chē)乃�、氧氣發(fā)生作用后，能產(chǎn)生有高氧化性能的自由基，將空氣中的甲醛、苯、氨等污染物直接分解成無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子，如ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，Ｎ２等，能夠?qū)⒓?xì)菌、病毒等具有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的微生物殺死，并且將其分解成無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子，從而達(dá)到凈化空氣的目的。
將納米光催化技術(shù)成功地應(yīng)用于空氣凈化，最關(guān)鍵的是解決一系列工藝和技術(shù)問(wèn)題。由北京首創(chuàng)科技投資有限公司聯(lián)合清華大學(xué)、北京市新材料發(fā)展中心等單位共同發(fā)起設(shè)立的北京首創(chuàng)納米科技有限公司，是專(zhuān)業(yè)從事納米應(yīng)用技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)公司。該公司發(fā)明了利用醇解法制備ＴｉＯ２薄膜催化劑技術(shù)，制備出結(jié)合強(qiáng)度高、晶相結(jié)構(gòu)可以控制的高比表面納米薄膜催化劑。由于金紅石和銳鈦礦混合可以使納米材料的催化活性大大增強(qiáng)，該公司在晶相結(jié)構(gòu)控制上取得突破，獲得了金紅石和銳鈦礦的最佳結(jié)合可控制的混合型催化劑。該公司還解決了ＴｉＯ２納米薄膜與金屬絲網(wǎng)載體結(jié)合困難的技術(shù)難題。絲網(wǎng)狀的薄膜光催化劑載體可以使流體（空氣）運(yùn)動(dòng)方向與光線(xiàn)入射方向一致，保證氣流與光催化劑最大限度的接觸，同時(shí)提高了催化劑對(duì)光的吸收效率。上述三項(xiàng)技術(shù)均已申報(bào)了專(zhuān)利。在此基礎(chǔ)上，首創(chuàng)納米科技公司通過(guò)控制納米結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、晶相結(jié)構(gòu)、薄膜厚度、表面摻雜狀態(tài)，在金屬絲網(wǎng)等載體表面制備出具有高比表面、高光催化活性的納米多孔ＴｉＯ２薄膜光催化劑，并生產(chǎn)出高水平的空氣凈化模塊、空調(diào)凈化網(wǎng)、空氣凈化器和空氣凈化機(jī)等系列產(chǎn)品。
納米光催化空氣凈化技術(shù)應(yīng)用前景廣闊
在納米光催化空氣凈化技術(shù)發(fā)明之前，空氣凈化主要采用過(guò)濾、活性碳吸附、臭氧消毒殺菌、紫外線(xiàn)殺菌、靜電除塵、負(fù)氧離子凈化等原理，采用這幾種原理生產(chǎn)的空氣凈化器都有一些不足之處，如存在二次污染，需定期更換濾芯或除塵，使用不當(dāng)有副作用等。而納米光催化空氣凈化器則能較好地克服上述缺陷，具有凈化比較徹底，凈化污染物、病菌病毒范圍較廣，不需更換濾芯，使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域和范圍更廣。
納米光催化空氣凈化器可以利用陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)做光源，日本首先將這種凈化器用于汽車(chē)內(nèi)部的空氣凈化。由于該裝置可以主動(dòng)凈化廢氣，車(chē)內(nèi)的空氣往往比車(chē)外的更潔凈、更安全，因此備受汽車(chē)行業(yè)關(guān)注。
納米光催化空氣凈化器不僅可以獨(dú)立在室內(nèi)使用，如果將這種凈化器的核心部分——光催化網(wǎng)或模塊用于空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)可以較好地解決其空氣殺菌凈化問(wèn)題。特別是傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)都是采用全空氣空調(diào)原理，由于大量回風(fēng)通過(guò)空調(diào)機(jī)組循環(huán)使用，因此通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)傳播微生物污染物的可能性較大。１９７６年在美國(guó)費(fèi)城就發(fā)生過(guò)中央空調(diào)系統(tǒng)造成軍團(tuán)病菌交叉感染的事例。在今年抗擊非典的斗爭(zhēng)中，我國(guó)有關(guān)部門(mén)和專(zhuān)家對(duì)于空調(diào)，特別是中央空調(diào)系統(tǒng)可能造成非典病毒的交叉感染予以了高度的關(guān)注。改造這類(lèi)傳統(tǒng)中央空調(diào)是一項(xiàng)十分棘手的工作，如果采用在中央空調(diào)的出風(fēng)管道（口）或回風(fēng)管道（口）的適當(dāng)位置加裝納米光催化空氣凈化模塊或空調(diào)凈化網(wǎng)則是一個(gè)比較好的改造方案。據(jù)北京首創(chuàng)納米科技有限公司測(cè)算，１００個(gè)終端的中央空調(diào)系統(tǒng)，改造工程直接成本在３萬(wàn)元左右。該公司生產(chǎn)的納米催化空氣凈化產(chǎn)品不僅在國(guó)內(nèi)受到歡迎，目前美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)的家電公司也已購(gòu)買(mǎi)了該公司的納米光催化空氣凈化產(chǎn)品。
納米技術(shù)快速拓展材料應(yīng)用領(lǐng)域
我們應(yīng)當(dāng)知道１納米為１０－９米。２０世紀(jì)８０年代，一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)許多物質(zhì)當(dāng)其幾何尺寸為納米級(jí)時(shí)，其物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了突變，例如１０納米金的晶體是黑色的；公認(rèn)導(dǎo)電良好的銅做成納米級(jí)材料（細(xì)纖維）則是絕緣體。有關(guān)專(zhuān)家提出，必須同時(shí)滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件才能稱(chēng)之為納米材料（技術(shù)）：一是該材料至少在一維長(zhǎng)度上或在其他特征尺寸上達(dá)到納米量級(jí)（１－１００納米），也就是說(shuō)可以制成納米薄膜、納米纖維或納米微粒；二是該物質(zhì)的納米材料與普通材料相比，其物理或化學(xué)性質(zhì)有非線(xiàn)性的變化（突變）。近２０年來(lái)人類(lèi)先后發(fā)現(xiàn)了納米材料的一些與常規(guī)材料相比更有應(yīng)用前景的特性，因而納米技術(shù)受到世界各國(guó)的高度重視。
目前，納米科技主要在以下９個(gè)方面開(kāi)發(fā)其應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品：納米結(jié)構(gòu)材料；納米電子、光電子與磁性材料；保健、治療與診斷用納米材料；納米過(guò)程與環(huán)境改良；高效能源轉(zhuǎn)化與貯存；微型航天飛機(jī)與太空探測(cè)；用于監(jiān)測(cè)傳染性疾病和生物威脅的傳感器裝置；納米技術(shù)與新型交通工具和設(shè)施；納米技術(shù)與國(guó)家安全。
納米光催化空氣凈化系列產(chǎn)品問(wèn)世
光催化凈化技術(shù)是近年來(lái)興起的一種高科技前沿凈化技術(shù)，而納米光催化是基于下面原理：半導(dǎo)體納米粒子或薄膜由于存在著顯著的量子尺寸效應(yīng)，會(huì)使半導(dǎo)體能隙變寬，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，而價(jià)帶電位變得更正，這便使其獲得了更強(qiáng)的氧化還原能力；另一方面納米材料的表面效應(yīng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)材料，如一粒大米粒大小的納米材料其表面積相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)那么大，高比表面使得納米材料具有強(qiáng)大的吸附污染物的能力，這對(duì)于提高催化反應(yīng)的速度是十分有利的；而且粒徑越小，電子與空穴復(fù)合幾率越小，電荷分離效果越好，從而導(dǎo)致催化活性的提高。當(dāng)紫外線(xiàn)照射在半導(dǎo)體二氧化鈦（ＴｉＯ２）納米材料表面時(shí)，ＴｉＯ２能夠發(fā)生電子躍遷，產(chǎn)生活潑的價(jià)帶空穴和導(dǎo)帶電子，這種電子、空穴對(duì)和周?chē)乃�、氧氣發(fā)生作用后，能產(chǎn)生有高氧化性能的自由基，將空氣中的甲醛、苯、氨等污染物直接分解成無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子，如ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，Ｎ２等，能夠?qū)⒓?xì)菌、病毒等具有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的微生物殺死，并且將其分解成無(wú)害的無(wú)機(jī)小分子，從而達(dá)到凈化空氣的目的。
將納米光催化技術(shù)成功地應(yīng)用于空氣凈化，最關(guān)鍵的是解決一系列工藝和技術(shù)問(wèn)題。由北京首創(chuàng)科技投資有限公司聯(lián)合清華大學(xué)、北京市新材料發(fā)展中心等單位共同發(fā)起設(shè)立的北京首創(chuàng)納米科技有限公司，是專(zhuān)業(yè)從事納米應(yīng)用技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)公司。該公司發(fā)明了利用醇解法制備ＴｉＯ２薄膜催化劑技術(shù)，制備出結(jié)合強(qiáng)度高、晶相結(jié)構(gòu)可以控制的高比表面納米薄膜催化劑。由于金紅石和銳鈦礦混合可以使納米材料的催化活性大大增強(qiáng)，該公司在晶相結(jié)構(gòu)控制上取得突破，獲得了金紅石和銳鈦礦的最佳結(jié)合可控制的混合型催化劑。該公司還解決了ＴｉＯ２納米薄膜與金屬絲網(wǎng)載體結(jié)合困難的技術(shù)難題。絲網(wǎng)狀的薄膜光催化劑載體可以使流體（空氣）運(yùn)動(dòng)方向與光線(xiàn)入射方向一致，保證氣流與光催化劑最大限度的接觸，同時(shí)提高了催化劑對(duì)光的吸收效率。上述三項(xiàng)技術(shù)均已申報(bào)了專(zhuān)利。在此基礎(chǔ)上，首創(chuàng)納米科技公司通過(guò)控制納米結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、晶相結(jié)構(gòu)、薄膜厚度、表面摻雜狀態(tài)，在金屬絲網(wǎng)等載體表面制備出具有高比表面、高光催化活性的納米多孔ＴｉＯ２薄膜光催化劑，并生產(chǎn)出高水平的空氣凈化模塊、空調(diào)凈化網(wǎng)、空氣凈化器和空氣凈化機(jī)等系列產(chǎn)品。
納米光催化空氣凈化技術(shù)應(yīng)用前景廣闊
在納米光催化空氣凈化技術(shù)發(fā)明之前，空氣凈化主要采用過(guò)濾、活性碳吸附、臭氧消毒殺菌、紫外線(xiàn)殺菌、靜電除塵、負(fù)氧離子凈化等原理，采用這幾種原理生產(chǎn)的空氣凈化器都有一些不足之處，如存在二次污染，需定期更換濾芯或除塵，使用不當(dāng)有副作用等。而納米光催化空氣凈化器則能較好地克服上述缺陷，具有凈化比較徹底，凈化污染物、病菌病毒范圍較廣，不需更換濾芯，使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域和范圍更廣。
納米光催化空氣凈化器可以利用陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)做光源，日本首先將這種凈化器用于汽車(chē)內(nèi)部的空氣凈化。由于該裝置可以主動(dòng)凈化廢氣，車(chē)內(nèi)的空氣往往比車(chē)外的更潔凈、更安全，因此備受汽車(chē)行業(yè)關(guān)注。
納米光催化空氣凈化器不僅可以獨(dú)立在室內(nèi)使用，如果將這種凈化器的核心部分——光催化網(wǎng)或模塊用于空調(diào)和中央空調(diào)系統(tǒng)可以較好地解決其空氣殺菌凈化問(wèn)題。特別是傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)都是采用全空氣空調(diào)原理，由于大量回風(fēng)通過(guò)空調(diào)機(jī)組循環(huán)使用，因此通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)傳播微生物污染物的可能性較大。１９７６年在美國(guó)費(fèi)城就發(fā)生過(guò)中央空調(diào)系統(tǒng)造成軍團(tuán)病菌交叉感染的事例。在今年抗擊非典的斗爭(zhēng)中，我國(guó)有關(guān)部門(mén)和專(zhuān)家對(duì)于空調(diào)，特別是中央空調(diào)系統(tǒng)可能造成非典病毒的交叉感染予以了高度的關(guān)注。改造這類(lèi)傳統(tǒng)中央空調(diào)是一項(xiàng)十分棘手的工作，如果采用在中央空調(diào)的出風(fēng)管道（口）或回風(fēng)管道（口）的適當(dāng)位置加裝納米光催化空氣凈化模塊或空調(diào)凈化網(wǎng)則是一個(gè)比較好的改造方案。據(jù)北京首創(chuàng)納米科技有限公司測(cè)算，１００個(gè)終端的中央空調(diào)系統(tǒng)，改造工程直接成本在３萬(wàn)元左右。該公司生產(chǎn)的納米催化空氣凈化產(chǎn)品不僅在國(guó)內(nèi)受到歡迎，目前美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)的家電公司也已購(gòu)買(mǎi)了該公司的納米光催化空氣凈化產(chǎn)品。
