1、当纳米“联姻”生活 倪伟波 唐琳 提起纳米技术, 你会想到什么?与日常生活遥不可及的工业应用?还是一堆让老百姓云里雾里的专业词汇?其实, 纳米技术离我们的生活很近, 并且伴随着纳米科学与技术的飞速发展, 正越来越近。国外纳米用在哪儿?担心家里老人罹患帕金森?现在只需一个小小的贴片就可以防患于未然。韩国首尔大学的研究人员利用纳米技术发明了一种具有柔韧性和延展性的电子贴片, 这种神奇的贴片兼具数据存储、诊断病症、释放药物等功能, 能够识别出帕金森氏病特有的抖动模式, 并将收集到的数据存储起来备用。当识别出帕金森氏病时, 该电子贴片内置的热量和温度传感器能自动释放出定量药物, 对帕金森氏病进行治疗。
2、这仅仅只是纳米技术造福人类健康的一个缩影。在医学临床中, 为避免患者被感染, 所有的植入器件与手术用医疗器械在使用前必须经过非常严格的灭菌消毒过程。但即使这样, 也不能完全消除病人受细菌感染的可能性。这时, 纳米银粒杀菌剂就派上了用场。在医学领域, 纳米银粒杀菌剂已被用于制备外科用杀菌纱布和抗菌不锈钢医疗器械, 如手术刀、手术针、钳、夹和手术托盘等。纳米技术不仅会极大地促进生物医学产业的发展, 也必将会给人们生活质量的提高带来深远影响。当下, 纳米技术除了在上述的医药健康领域发挥作用外, 还在能源环境与日常生活中大展身手。手机常常没电?充电时间又太久?这些问题可逃不过科学家的眼睛。美国科学家研
3、发出一种纳米结构的锂电池, 这种电池比普通的锂电池充电时间更短, 其他性能也更为出色, 从而可能为遥感、显示屏、智能卡、柔性电子器件以及生物医学设备等领域带来革命性的突破。如果你是一名驴友, 那么在野外跋涉过程中如何净化饮用水则是一个大问题。如今, 南非的科学家们发明了一种方便携带、简单易用、环境友好的可净化水的产品。它外表看上去与普通的袋装茶一样, 只需将它塞在水壶 (瓶) 口, 从壶中流出的就是可以饮用的干净水。而杀死所有致病微生物的, 正是微细的纳米管。哪怕是污染最严重的水, 经过滤袋过滤后, 都可以变成 100%安全的饮用水。当然, 还有人们已经熟知的纳米布料。它是用一种特殊的物理和化
4、学处理技术将纳米原料融入面料纤维中, 从而在普通面料上形成保护层, 增加和提升面料的防水、防油、防污、透气、抑菌、环保、固色等功能, 可广泛应用于服装、家用纺织品以及工业用纺织品。中国纳米用在何处?当前, 建筑建材、交通工具、管网杆架所用传统涂料易受雨水污染、沾染污渍, 反复清洗耗费大量人力、物力和财力, 野外高空作业也会危及人身安全, 成为涂料领域亟待解决的难题。中科院合肥物质科学研究院研究人员研制的一种新型纳米材料, 可以有效降低涂料表面对灰尘的静电吸附能力, 显著增强涂料抗灰尘性能。不仅可使涂料表面灰尘污渍降低 50%以上, 还能节省人工清洁成本 50%以上。看似神奇的纳米技术其实离我们
5、并不遥远。不用感光冲洗、不产生废水, 就可以打印出报纸和书籍的版样;不用刻蚀就能打印出电脑、手机的线路板。听上去不可思议的事情, 在中国科学院化学研究所科研人员的努力下已成为现实。研究人员将纳米材料的最新研究成果和印刷术相结合, 发明了绿色制版技术。如同数码照相对胶卷照相的革命一样, 纳米绿色制版技术具有工艺简捷、操作方便、成本低廉等多方面优势, 已经成为目前最环保的印刷制版技术。随着这种技术的不断成熟, 它还可以在电子纸、电子服装、物联网、柔性显示、电子装饰、太阳能电池、照明导线、传感器等诸多产业大展拳脚。当前, 以 3D 打印为代表的第四次工业革命即将发生, 而微纳米尺度 3D 打印 (微
6、纳结构增材制造) 则是时下全球最前沿的先进制造领域之一。由深圳摩方材料科技有限公司研发的全球第一套多精度多材料微纳米 3D 打印系统不仅实现了量产, 还出口到了海外顶级研究机构。在保卫人类健康方面, 纳米技术的身影同样无处不在。南开大学研究人员利用全内反射下石墨烯对介质折射率异常敏感的光学现象, 实现了超灵敏单细胞实时流动传感。这一成果可以使癌细胞在形成之初即被精确“光测”出来, 精度可达数千分之一。除了疾病预防外, 在对已有疾病的治疗方面纳米技术也有了全新的角色。现有的肿瘤治疗方法是建立在杀死细胞的基础上, 它同时也杀死正常细胞。中科院研究人员研制出一种纳米药物 (含钆金属富勒烯) , 它并
7、不直接杀死细胞, 而是通过改变肿瘤细胞的生长环境, 将其“监禁”起来, 阻止它们继续生长和转移。这种药物有可能改变现有的肿瘤治疗方法。而在能源环境方面, 纳米技术正在发光发热。二氧化碳的过度排放一直被认为是造成温室效应的元凶。中国研究人员另辟蹊径, 开发出了一种由钴制成的新型纳米材料, 能将二氧化碳气体转化为一种名为甲酸盐的清洁燃料, 变废为宝, 高效利用。今年夏天, 国内不少城市都遭遇了高温的“拷问”。酷暑难耐之时, 唯有依靠空调度日。然而, 空调换热器的翅片表面在低温潮湿环境下很容易凝露结霜并堵塞其狭窄风道。这一问题不仅会导致换热器换热效率严重恶化, 而且现有通过高能耗加热除露化霜的方式也会造成能源的极大浪费。为此, 来自中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究人员利用纳米加工技术, 实现了低能耗除霜, 解决了行业难题, 并为进一步设计开发更节能的空调/热泵铝翅换热器奠定了基础。其实, 纳米技术就在我们身边。而且可以预见, 随着研究的不断深入, 纳米技术的快速发展将会给人们的生活、工作带来极大的改变, 激动人心的纳米时代正在到来。
