纳米比亚范文（精选12篇）
纳米比亚 第1篇
纳米比亚是一个神秘国家。它不像它的邻居南非那样举世闻名,但其境内的“红泥人”却远近闻名。
所谓“红泥人”,说的是辛巴族。辛巴族人生活在纳米比亚沙漠腹地,以游牧为生,仍然保存着500年前的原始风俗:一夫多妻,赤裸上身,全身上下挂满了装饰品。辛巴女人终年不洗澡,代之以用混合着黃油的红土涂抹在身上、头发上。她们坦胸露乳,从不穿上衣,被人们称为“红泥人”或者“红人”。
辛巴女人之所以要把自己的皮肤涂红,一是为了抵御烈日暴晒,二是防止蚊虫叮咬,三是红泥可以封闭毛孔起到保暖作用,四是通过擦红泥好比洗澡可以除去身体上的污物。
不过,随着社会的发展和时代的变迁,辛巴族人的生活也在发生变化。在上个世纪80年代,辛巴族还有20多万人口,到现在,大约只有2万多人了。过去,辛巴族男人外出狩猎,女人留守家园。现在,男人大多外出打工,留在村庄里的主要是妇女儿童和老人。
与辛巴“红泥人”相联系的是纳米比亚的红色沙漠。那些含有铁矿元素的沙子堆积成一个个沙丘,在阳光的照射下焕发出震憾人的红色,让人难以忘却。
而与红色沙漠联系在一起的是人类的起源。美国一个科学家通过DNA分析研究揭示,人类的祖先来自纳米比亚!这是《科学》杂志2009年发布的一项研究成果说的。这项研究又说,大约5万年前,150个非洲人首次离开非洲大陆,分散到世界各地。
非洲大陆最后一个获得民族独立的国家
纳米比亚旧名“西南非洲”,位于非洲西南部。北与安哥拉、赞比亚接壤,东、南邻博茨瓦纳和南非,西濒大西洋。国土面积825,418平方公里(居世界第33名)。现有人口约240万(2013年,居世界第142名);人口密度为2.5/km2 (居世界第235名)。全国分为13个行政区和50个地方政府,首都温得和克(Windhoek),人口31.6万。
1.概况
纳米比亚地处南非高原西侧,沿海有狭长平原,南部多沙漠,北部多草原,常年有水的河流极少。内陆全属高原、山地,一般海拔1,000米以上,最高点为海拔2610米的布兰德山。中部为中央高地;东部为卡拉哈里盆地的一部分;西部沿海一带为沙漠性平原。南部的奥兰治河和北部的库内内河,分别为同南非和安哥拉的界河。大部分地区属干燥的亚热带气候、半沙漠性气候,干旱少雨,年降水量自西南往东北从10毫米增至700毫米。因地势较高,终年温和,温差变化不大。年平均气温18-22℃。
最早居住在纳米比亚的是布须曼人、达马拉族人(Damara)和纳马族人(Namaqua)。公元14世纪,班图人自非洲中南部向南迁徙,其中少量人在纳米比亚一带定居。15世纪,荷兰、西班牙、英国等殖民者接踵而至。1884年,德国占领西南非洲沿海地区,宣布该地区为德国殖民地,名为德属西南非洲。1915年,德国在“一战”中战败,西南非洲被南非占领,并推行种族隔离政策。1966年,纳米比亚黑人开始展开反对南非的游击战。1968年6月,联合国大会决议将西南非洲更名纳米比亚。20世纪80年代,在国际社会的压力下,南非终于同意纳米比亚独立。1990年3月21日,纳米比亚宣布独立。由此,纳米比亚成为非洲大陆最后一个获得民族独立的国家。
2.人口与语言
纳米比亚的大部分居民是非白种人(84%),其中大部分又为奥万博族,约占总人口的一半,主要集中在北部地区。除了占大多数的黑人班图族外,还有大群的科伊桑族。科伊桑族人在外表上与班图族人和白人区别颇大。另外,还有占总人口约8%的“有色人”和“巴斯特人”——他们拥有荷兰人、德国人、英国人、法国人或葡萄牙人的血统——这个比例在撒哈拉沙漠以南非洲居第二位,仅次于南非。
纳米比亚的官方语言是英语,但大多数白人使用南非语或德语。在新一代人中,最广泛的语言是英语。
基督教是主要宗教,其中信奉路德教的人最多。另有10-20%的人信仰本地的土著信仰。
3.社会发展总体状况
纳米比亚是一个中等收入国家。2012年,国内生产总值(GDP)为122亿美元;人均国内生产总值约7097美元。人类发展指数为0.625(201 1年估计)。在《2010-2011全球竞争力排行》中,纳米比亚在全球139个国家中列第74位。
纳米比亚是全球贫富差距最大的国家之一,失业率高达51.2%,基尼系数高达0.743。占总人口1/5的富人收入占国家总收入的78.7%,占全国人口1/5的赤贫人口收入仅占全国收入的1.4%。全国约有1/3人口每天生活费仅有1美元。
纳米比亚的社会发展状况不太好,全国文盲率高达60%,医疗卫生状况也不容乐观。据《2010-2011全球竞争力排行》,纳米比亚每10万人中肺结核和艾滋病携带患者这一指标列全球第134位。
艾滋病在非洲十分猖獗,纳米比亚也深受其害,致使其国民的预期寿命由独立之初的60岁下降到目前的47岁。不过,经过多年努力,艾滋病感染率已经趋于稳定。
以矿业为主的国民经济
1.矿产资源丰富
纳米比亚矿产资源丰富,盛产稀有宝石矿物硼铝石,素有“战略金属储备库”之称。主要矿藏有钻石、铀、铜、铅、锌、金、银、镉、钒、锗、铀、天然气等,其中,钻石生产驰名世界。采矿业是纳米比亚经济的主要支柱,90%的矿产品出口,矿业所创产值占国内生产总值的近20%。主要生产氧化铀、钻石、黄金等。出口收入占国家总出口收入的一半以上。
纳米比亚是重要的钻石供应国,钻石产量居世界第六名。2008年,纳米比亚钻石产量达到222万克拉,产值分别占GDP的7.6%和矿业产值的47.6%,出口额约占商品出口总额的24.35%。受金融危机影响,2009年钻石产出急剧下降58.2%至92.90万克拉,出口额占商品出口总额的比重也下降为16.27%。2010年钻石产量有所回升,达147万克拉,比上年增长56.6%,销售额达50亿纳元。近年来,纳米比亚的钻石销售市场持续扩大,除美国外还销往中东和日本等地。
铀矿是纳米比亚居第二位的矿产。全国已发现8处铀矿藏,铀储量约28万吨,占世界储量的5%。
纳米比亚黄金储量约为1万吨,锌储量约为260吨,铜储量约20亿吨,铅储量约100万吨,为非洲第一大铅生产国,非洲第四大非燃料矿物出口国,非洲第一、南半球第二大铅生产国和非洲第三大锌生产国。此外,还探明天然气储量约3万亿立方米。
2.经济结构不甚合理
独立后,纳米比亚没有实行大规模国有化,采用赎买方式将未充分利用的土地收归国有,分配给无地或少地的黑人。实行混合经济体制,私人资本、外资和国有资本为国民经济主体,强调与私营经济部门建立合作伙伴关系。
纳米比亚经济结构不太合理,三大产业比重分别为:农业10%,工业46%,服务业44%。矿业、渔业和农牧业为三大传统支柱产业,种植业、制造业较落后。全国约有制造企业约300家,90%以上为小规模私人企业,主要从事肉类加工、皮革加工(鞣皮)、鱼类加工、乳业、食品饮料、纺织服装、木材加工和建材化工等。主要贸易对象为欧盟和美国。
纳米比亚主要出口矿产品、渔产品、畜牧产品及初级加工产品,其中钻石出口占出口收入总额的33%。经济对进口依赖性强,绝大部分生产、生活资料需要进口。201 1年出口总额45.68亿美元,进口总额53.45亿美元,逆差7.77亿美元。
近年来,铀矿增产势头强劲。2009年,铀矿业销售额达40亿纳元,首次超过钻石业。2010年,铀产量达到5306吨,成为非洲首位、世界第四大铀生产国(产量约占世界总份额的10%)。此外,黄金产量也达到2683公斤。
由于纳米比亚独立之前长期受南非殖民统治,导致对南非的依赖严重,连货币纳元也是与南非货币兰特挂钩。全国80%以上的工业品、消费品依靠从南非进口。2006年,纳米比亚货物的出口目的地南非居第二位,比重占24.7%(英国居首,达25.6%);进口来源地则是南非居首,达82.4%。
3.政府致力于可持续发展
纳米比亚政府先后制订了三个五年经济发展计划及2030年远景规划。政府制定优惠政策以大力吸引外资,加强公路、铁路和港口等基础设施建设,实行可持续发展战略,创造就业机会。重视扶贫工作和基础设施建设,积极利用外资,建立出口加工区,允许外资进入矿、渔、农业等各行业。2010年经济呈现复苏态势。近两年,纳政府将实施“就业和经济增长定点干预计划”作为工作重点,加大资金投入,通过重点发展农业、交通运输和旅游业,以刺激经济增长。201 1年,纳米比亚财政预算收入为280亿纳元,支出377亿纳元,较上财年增长36%。
201 1年世界投资报告显示,在全非及南共体地区外资流入低迷的背景下,2005年至2010年,纳米比亚吸引的外国投资增长1.5倍,从3.48亿美元增至8.58亿美元。外资80%主要来自非洲国家,当然也是以南非为主。
发展前景广阔的大农业
所谓大农业,是指包括种植业、畜牧业和渔业在内农业。
1.种植业比较落后
纳米比亚国有土地约占全国土地的15%,各部族占有的村社公地占41%,私有土地占44%。全国有可耕地面积6900万公顷。主要粮食作物有玉米、高粱和小米等。种植业一直比较落后,农业仅占全国GDP的10%左右。全国大约70%的人口生活在农村地区,农业吸纳了全国65%的劳动力。
由于雨量稀少,土地贫瘠,农作物产出率低且不稳定,粮食不能自给。在不干旱的年份里,能够满足大约70%的国内需求量。纳米比亚是世界粮食不安全状况国家之一,据《纳人报》2012年10月11日报道,根据联合国粮农组织报告显示,纳米比亚是撒哈拉以南非洲10个国家中饥饿状况最严重的国家,约34%的人口长期处于饥饿状态,远高于全球12.5%和非洲22.9%的平均水平。目前,70%的粮食依靠进口,主要来自南非。
纳米比亚干旱缺雨,又缺乏灌溉系统,致使粮食产量难于提高。鉴此,自2004年开始,政府制定并逐步实施旨在通过灌溉提高农业生产率的“绿色计划”项目,力求在2006-2030年的15年内,由政府规划实施新增灌溉面积27000公顷。政府负责筹资建设水利和道路等基础设施,负责提高低息和贴息的中长期贷款扶持农业开发项目。目前,全国已有大约7000公顷土地建有灌溉系统。
2011年,纳米比亚政府加大对农业的扶持和投入力度,推行“绿色农业计划”,力求增加粮食产量。
2.畜牧业比较发达
纳米比亚畜牧业比较发达。全国约85%的可耕地被用来发展畜牧业,畜牧业收入占农牧业总收入的比重高达88%。以养牛、羊为主,每年养牛180万～300万头,养羊400万只,大部分出口到南非和欧洲。纳米比亚出产的紫羔羊皮驰名世界——据说德属西南非洲时期,德国总督林德奎斯特引进了10头卡拉库尔羊。谁知这种羊所生成的紫羔皮大受市场青睐,后来以Swakara品牌驰名世界,成为纳米比亚农牧业的主要出口产品。纳米比亚饲养的卡拉库尔羊数目,居世界第一位。2008年,纳米比亚畜牧业产值达23.55亿纳元,出口额为7.85亿纳元。2010年,纳米比亚牛肉生产实现销售收入6.3亿纳元,畜牧业作为纳农业支柱地位继续得到巩固。
3.渔业发达
纳米比亚西频大西洋,有1,572公里的海岸线,其200海里专属经济区是世界上著名的优质渔场。纳米比亚是世界上海洋渔业资源最丰富的国家之一,捕鱼量位居世界十大产鱼国之列。鱼和鱼制品是除矿业外纳米比亚的第二大产业。主要出产鳕鱼、金枪鱼、沙丁鱼、荚鱼、龙虾和蟹,其中90%供出口,渔业出口约占出口收入的30%。2008年渔业产值达34.10亿纳元,占GDP的4.7%,出口额为3.69亿美元。
纳米比亚的渔业生产已有70多年的历史。现今有捕鱼船300多艘。全国共有大小渔业企业300多家,其中拥有渔权的捕捞企业近150家,大多数为当地公司和合资公司。还有几十家服务公司,提供渔船维修、渔网具生产、包装运输、水电供应、市场营销和金融保险等业务。渔业企业主要集中在鲸湾和吕得里茨港。鲸湾可泊2000吨级渔船,建有20000吨鱼品冷库。两个港口还建有数家冷冻加工厂、冰鲜鱼加工厂和鱼粉鱼油加工厂等。两港之间有公路相连,与纳米比亚主要城市之间交通便利。所有这些,都为渔业的进一步发展创造了良好条件。
“纳米材料与纳米技术”课程论文 第2篇
论文题目：纳米材料与技术的发展现状与趋势
学院：材料与能源学院
姓名：夏国东
学好：3110006707
纳米材料与技术的反转现状与趋势
21世纪前20年，是发展纳米技术的关键时期。由于纳米材料特殊的性能，将纳米科技和纳米材料应用到工业生产的各个领域都能带来产品性能上的改变，或在性能上有较大程度的提高。利用纳米科技对传统工业，特别是重工业进行改造，将会带来新的机遇，其中存在很大的拓展空间，这已是国外大企业的技术秘密。英特尔、IBM、SONY、夏普、东芝、丰田、三菱、日立、富士等具有国际影响的大型企业集团纷纷投入巨资开发自己的纳米技术，并到得了令世人瞩目的研究成果。纳米技术在经历了从无到有的发展之后，已经初步形成了规模化的产业。欧盟、日本、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、中国、韩国、以色列、新西兰等国在纳米材料领域的投资较大。日本国会提出要把发展纳米技术作为今后数十年日本的立国之本，政府机构和大公司是其研究资金的主要来源，中小企业的作用很小。
中国在上世纪80年代，将纳米材料科学列入国家“863计划”、和国家自然基金项目，投资上亿元用于有关纳米材料和技术的研究项目。但我国的纳米技术水平与欧美等国的差距很大。目前我国有50 多个大学20多家研究机构和300多所企业从事纳米研究，已经建立了10多条纳米技术生产线，以纳米技术注册的公司100多个，主要生产超细纳米粉末、生物化学纳米粉末等初级产品。
目前纳米材料与技术在各方面的应用越来越广泛，小到日常使用的刀具，大到航空航天，都遍布纳米材料的身影。
1、纳米技术在建筑涂料中的应用
涂料是建筑物的内衣（内墙涂料）和外衣（外墙涂料），国内传统的涂料普遍存在悬浮稳定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光洁度不高等缺陷。纳米复合涂料就是将纳米粉体用于涂料中所得到的一类具有耐老化、抗辐射、剥离强度高或具有某些特殊功能的涂料。在建材（特别是建筑涂料）方面的应用已经显示出了它的独特魅力。
2、纳米技术在混凝土材料中的应用
随着社会工业化的深入发展和我国基础建设的广泛开展，水泥混凝土作为一种传统的建材，其产量和用量都在不断地增加，高性能混凝土已成为水泥基复合材料领域中的研究热点。同时，许多特殊领域要求水泥混凝土具有一定的功能性，如希望其具有吸声、防冻、高强且高韧性等功能。纳米材料由于具有小尺寸效应、量子效应、表面及界面效应等优异特性，因而能够在结构或功能上赋予其所添加体系许多不同于传统材料的性能。利用纳米技术开发新型的混凝土可大幅度提高混凝土的强度、施工性能和耐久性能。
3、纳米技术在陶瓷材料中的应用
二十世纪90年代初，日本Nihara首次报道了以纳米尺寸SiC颗粒为第二相的纳米复相陶瓷具有很高的力学性能，并具有很多独特的性能。含有20%纳米钴粉的金属陶瓷是火箭喷气口的耐高温材料。氧化物纳米材料在这方面都优于同质传统陶瓷材料，在陶瓷基中添加其他纳米微粒的效果也正在研究。利用纳米粒子特殊的光电磁特性制成太阳能陶瓷、远红外陶瓷等，用于建筑物饰面，可开发太阳能，调节环境温度，促进人们身体健康。纳米技术在陶瓷上的应用潜力不可估量。
4、在国防科技上的应用
纳米技术将对国防军事领域带来革命性的影响。例如：纳米电子器件将用于虚拟训练系统和战场上的实时联系；对化学、生物、核武器的纳米探测系统；新型纳米材料可以提高常规武器的打击与防护能力；由纳米微机械系统制造的小型机器人可以完成特殊的侦察和打击任务；纳米卫星可用一枚小型运载火箭发射千百颗，按不同轨道组成卫星网，监视地球上的每一个角落，使战场更加透明。而纳米材料在隐身技术上的应用尤其引人注目。在雷达隐身技术中，超高频段电磁波吸波材料的制备是关键。纳米材料正被作为新一代隐身材料加以研制。
5、纳米医学和生物学
从蛋白质、DNA、RNA到病毒，都在1-100nm的尺度范围，从而纳米结构也是生命现象中基本的东西。细胞中的细胞器和其它的结构单元都是执行某种功能的“纳米机械”，细胞就象一个个“纳米车间”，植物中的光合作用等都是“纳米工厂”的典型例子。纳米微粒的尺寸常常比生物体内的细胞、红血球还要小，这就为医学研究提供了新的契机。
经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
新产物的出现总是伴随着优点与缺点，纳米材料的发展也不是一帆风顺的，随着人们对纳米材料的认识不断加深，一些存在的问题也不断被发掘出来。
1、职业暴露人群，包括纳米技术的研发人员和工人的健康安全问题。根据现有的毒理学研究，纳米粉尘和颗粒有可能通过呼吸和皮肤接触进入人体。这就给长期暴露在纳米材料氛围中的一线工人和研发人员的健康带来潜在威胁。此外，纳米材料还有一个特点就是易燃易爆。万一因为操作不当等带来火灾或者爆炸，后果不堪设想。因此，如何切实保护在纳米材料生产场所中暴露人员的健康，以及实验室和工作场所纳米材料的管理、纳米材料运输过程中的安全措施以及一旦发生危险的危机处理问题等应该成为劳动保护法和工业环境法研究和关注的对象。
2、消费者的权益问题。随着纳米技术的产业化程度的提高，目前，在化妆品和食品中纳米技术的应用越来越多。市场上的化妆品和体育用品有许多是纳米材料产品，比如说防晒霜和口红。食品包装中的聚合物基纳米复合材料(PNMC)的应用、作为食品机械的润滑剂、纳米磁致冷工质和食品机械原材料中橡胶和塑料的改性等等都用到纳米材料。毫无疑问这些材料具有独特的优点。但是在安全上也具有不确定性。但目前进行标识的纳米材料还微乎其微。从知情同意的伦理原则出发，消费者和相关人员有权知道自己所接触的材料的内容及其风险程度。
3、环境保护问题。研究证明，不仅在纳米技术的工作场所的环境问题关系到相关人员的健康，而且废弃的纳米材料进入空气、土壤、水体等环境后，可以产生一系列环境过程，最终对人和整个生物链产生负面影响。由于纳米材料具有强烈的吸附能力。在扩散、迁移过程中，还能吸附大气、土壤中存在的一些常见化学污染物如多环芳烃、农药、重金属离子等。因此，环境法应该研究纳米材料的环境问题，尤其必须加强废弃纳米材料的管理。
4、隐私权的保护问题。随着纳米器件的微型化，纳米技术在医学、社会治安和国防方面具有广泛的作用，但同时也构成对个人隐私的威胁。比如，通过将纳米设备嵌入对象物(身体或者物件)中，可以监视和跟踪目标，搜集个人信息和行为习惯。而可以储存一个人的全部基因和疾病信息的纳米芯片有可能成为被利用的工具，在劳资关系方面，成为企业用人歧视的理由或者成为保险公司限制患者自由的砝码。面对高新技术的应用如何保护个人的隐私权，是摆在我们法律工作者面前的一个重要问题
在技术和经济全球化的今天，纳米技术的许多前沿问题亦如能源问题、环境问题以及生物技术的问题一样，不是基于一个国家的力量所能解决的。一旦国家之间与纳米技术相关的法律框架存在不同，就不可避免地会导致国际间合作研究的障碍，以及全球纳米技术风险与利益分配不公等问题，因此，有必要在一定的国际法体系下就纳米技术发展中的某些基本的标准、原理达成一致意见，实现各国相关法律体系的协调。在此基础上，制定全球性的指导纳米技术发展的基本原则框架，促进成员国和公众对于纳米技术的关注，真正推动纳米技术风险的“善治”。而如果没有一个全球治理的框架协议，将导致纳米技术发展中的恶意竞争，从而最终阻碍纳米技术的健康发展。
纳米材料作为一种新型高科技材料，毫无疑问会引起一系列强烈的变革，中国对与纳米材料的研究与重视程度仍然落后于西方国家，在未来，如何在纳米材料领域更进一步不单是前人的责任更是我们大学生的责任，只有不断的自强不息，才能让祖国在未来高科技时代中不落于人后！
关 键 词：纳米材料，纳米科技，进展，应用，前景，问题
摘 要： 纳米材料是21世纪的新型发展领域，在各个方面都有重大的应用，带来很多技术改革和创新，但是也存在一些不用忽视的问题，未来的发展需要靠我们的努力。
参考文献：国家新材料行业生产力促进中心、国家新材料产业发展战略咨询委员会和北京麦肯资讯有限公司联合编辑出版的《中国新材料发展报告》
我的“纳米比亚化” 第3篇
这里交通很畅通，红绿灯是每个公民和司机要绝对遵守的，根本看不到乱闯红绿灯的现象。即使很晚很晚了，街上已经很少有车辆了，只要有红灯亮着，司机绝对不会闯。他们这种严格遵守交通规则的意识令我佩服不已。
我与一些白人朋友在野外的沙漠游玩。野炊之后，天已经完全黑下来了。夜晚很冷，我们燃起了篝火，边聊天，边喝一种他们说很“纳米比亚传统”（Namibian tradito）的饮料。根据他们的说法，只有能喝这种纳米比亚传统的人，才是完全的纳米比亚人。当然纳米比亚还有另外一个传统，就是吃肉。由于我平常跟他们在一起时，不是很爱吃肉，所以他们经常笑我还没有“纳米比亚化”。这次，他们根据自己的经验，认为我喝这种“传统”会是很难受的，所以他们笑嘻嘻地问我。要不要来一点试试。我当然不服气啦，中国人嘛，不能在外面丢面子！于是我要了一杯。他们是用一种很小很小的专用杯来喝这种“传统”，大约只有一个酒盖大小。他们说，只要我能够喝这种东西，就是100%的“纳米比亚化”了。
看他们每次一点点地“品尝”的样子，我很奇怪：什么东西这么难喝呢？我闻了一下，哈，原来是藿香正气水嘛！这有什么难的，想当年我把它当饮料喝呢！于是，我傲然地一口干了。然后我举起杯：“Bottom up!（一杯见底）”他们全都目瞪口呆了！看他们那个样子，显然还有点怀疑。其中一个问：“要不要再来一杯？”好呀！于是我马上让第二杯也“Bottom up”了，接着第三杯、第四杯……他们一齐伸出拇指佩服我：“你现在是100%的‘纳米比亚化’了。”
纳米比亚古老沙丘的守护精灵 第4篇
纳米布沙漠最高的沙丘——苏丝斯黎
纳米布沙漠是本格拉寒流的杰作。数亿年前,本格拉寒流冲击大西洋海岸,由于温度低,海水不仅不蒸发,还吸取了从海中吹来的湿气,经过上亿年大自然的变迁,干燥的热风将岸上山中的岩石风化为细沙和粉尘,纳米布成为一片沙海。纳米布沙漠每年的降雨量少于10毫米,几乎寸草不生,干旱和半干旱的气候已持续了8000万年,沙漠就在那个时候开始形成。
苏丝斯黎沙丘公园(Sossusvlei)属于纳米布-诺克鲁福特国家公园的一部分,后者面积超过5万平方公里,位于纳米比亚西侧,紧挨着长达1600公里的大西洋海岸线。虽然撒哈拉沙漠是世界上面积最大的沙漠,差不多和美国领土一样大,但却是一个很“年轻”的沙漠,形成于250万年前,而我们眼前的这片纳米布沙漠却有着超过8000万年的历史,绝对是世界上最古老的沙漠。纳米布在西南非洲那马部族语言中是“不毛之地”的意思,而纳米比亚的国名就取自于此。
从首都温得和克开车前往位于纳米比亚西部的沙丘大概有5个小时车程,路况较好,不过纳米比亚西部的沙化非常严重,两边都是低矮灌木丛,随着深入纳米布沙漠区域,绿色几乎全部消失,呈现清一色黄色的沙地。正值中午,烈日像一块烧红的烙铁,炙烤着大地万物,沙漠逐渐显现出它的威力。荒凉,这是纳米布给我们的第一感受。沿途几乎看不到人,看不到房子,看不到动物。
苏丝斯黎沙丘毫无疑问是纳米比亚这个西南非洲国家的标志性景点,距离纳米比亚首都温得和克约360公里,也是我们到达纳米比亚后第一个前往游览的景点。一路飞奔在开阔的公路上,心情也随着车速迅速提升,非洲永远明媚的太阳和蓝天白云总是让人愉快。
探寻45号沙丘
第二天一早5点多,我们就乘坐酒店的越野车向沙丘深处进发,目的就是赶在日出前到达沙丘。天空刚刚出现亮光,沙漠也撩开暗黑的面纱,显露出红色的脸庞。纳米布沙漠是世界上最古老的沙漠,形成于8000万年至上亿年之前。每年的降雨量少于10毫米,几乎寸草不生。这里的沙漠含有丰富的铁元素,经氧化后,沙漠表面就变成了红色。因为光线的变化,红色在不同的时间,不同的表面呈现出多样的红,风情万种。
首先来到最著名的45号沙丘。名字倒不是有什么内涵深意,只因为这座沙丘距离公园大门45公里,所以就取名为45号沙丘了。不过,简单的名字挡不住45号沙丘的魅力,历时8000万年精心打造的优美曲线,轻盈妖娆从眼前划过。因为太阳的光线,呈现出截然不同的两面。朝阳一面如血般殷红,背阳的一面则是深邃的黑,两种颜色互相冲撞,在山脊交汇。
为了在沙丘上迎接第一缕阳光,我们下车后快速飞奔到沙丘脚下,开始攀登。据说这是世界上最高的独立式沙丘,325米。清晨攀登沙丘是很好的主意,这个时候的沙温度还不高,光脚踩在上面凉凉的,很柔软。一溜脚印沿着山脊往上延伸,只需沿着前人的足迹往前即可。尽管300多米不是很高,但爬沙与爬山是完全不同的。一脚踩下去,全陷在沙里,花的力气都被无形的温柔化解,举步为艰。唯一省力的办法就是踩着前人的脚印。就这样,爬到一半处已是气喘吁吁。太阳也在这个时候完全跳跃出地平线,照耀大地。
沙漠中的自然遗产:死亡盆地
趁着太阳还没有显示出可怕的炎热,我们离开45号沙丘,继续向沙漠深处行进,差不多车行15公里,到达死亡盆地入口处,从这里开始,就必须步行了。太阳逐渐开始发威,虽然还不到8点,但沙漠的温度迅速攀升,沉重的相机让徒步变得很痛苦。
终于在翻过几座小沙丘后,我们看到了死亡盆地(Dead Vlei),全球知名的自然遗产景点,据说众多电影、广告都来此取景。死亡盆地是苏丝斯黎沙丘区域中的神奇土地,足球场般大小,被三面高耸的沙丘环抱。地上留下昔日河床泥土的遗迹,映衬着身后的层层红色沙丘,蓝天白云,不由得感叹世间竟有这样一种凄美的存在。在盆地里,到处孑然矗立着一棵棵枯死的骆驼树树干,屹立不倒几百年,苍凉且壮美。死亡盆地这个名字让人感觉很绝望,但那个瞬间我完全被这些顽强骆驼树的那种不屈不挠、向往生命的精神所震撼,俯瞰着脚下干涸几百年的土地和茫茫沙海,努力地向着蓝天和白云,自由伸展。
在不经意间,居然还看见一只野兔从我们身边纵身而过,瞬间消失在视线外,难道它是沙丘王国的精灵哨兵?
荒芜沙丘中的守护精灵
考虑到来一次沙漠不易,我们安排在下午5点再次驱车进入沙丘地带。临近傍晚的夕阳温和洒在沙丘上,光线黯淡赋予这片神奇土地犹如丝绸般的优美曲线、令人诧异的奇妙光影、极具冲击力的多彩暖色。细看沙丘表面,微风扬起一层细细的薄纱,像丝巾轻抚过一座座沙丘,别有一番韵味。看似毫无生机的咖啡色沙丘表面却点缀着充满活力的绿色,这些沙漠植物在夕阳中拖着长长的影子,象征着它们非凡的根基和顽强的生命力。
随着灼热阳光的散去,地面温度变得适宜活动,于是远处的沙地和沙丘前冒出了很多食草动物,剑羚、跳羚和鸵鸟在沙丘边悠闲地吃草。因为它们的出现,让死寂的沙丘顿生活力。每一张照片都是那么具有纳米比亚代表性:最著名的苏丝斯黎沙丘在温和夕阳和晚风的轻抚下显得如此充满魅力而细腻温柔,而不远处一头剑羚的出现则给这一幅宁静美丽的画面增添活力和动感,它们作为纳米比亚国宝级动物,如精灵一般世世代代守护着这片神秘的沙丘。
返回路上,巧遇几十个年轻的欧洲人在攀登最著名的45号沙丘,在夕阳照耀下他们沿着沙丘山脊曲线一字排开,慢慢向着顶端前行,一步一个脚印的进入沙丘的怀抱。虽然他们不是这里的守护者,但是这个场景不正是人与自然和谐相处的最好体现么?
拍摄心得
在【死亡盆地】拍摄,个人觉得关键在于捕捉死亡盆地中的强烈对比元素。
1.冷暖色调的强烈对比:天空湛蓝冷色调和沙丘盆地砖红暖色调所形成的对比是纳米比亚惊艳色彩的代表,可以选用枯树或者天空云彩作为画面主体,通过冷暖色调构图比例来表现作者思想。
2.死亡和生命的强烈对比:枯树肯定是死亡盆地的主元素,但是如果能够找到盆地中鲜有的绿色生命,通过镜头透视效果将绿色植物的勃勃生机作为主体,与背景的枯树或者干涸的泥土地形成对比,更能体现生命的价值。
3.阴影和面阳区域色温的强烈对比:太阳升起后,部分盆地区域在阳光的照射下显示出砖红或者土黄色等暖色调,而由于四周沙丘的阻挡,部分盆地区域仍旧在阴处,呈现出偏蓝的冷色调,这种强烈的对比是很多摄影师所追求的完美效果,当然前提就是需要在日出前就赶到死亡盆地,甚至日出之后因为云层的遮挡也会使得沙丘呈现不同的色彩和光影效果。
纳米材料与纳米技术选修结课论文 第5篇
通识教育课程论文
论文题目：纳米材料与纳米技术的发展及应用
课程名称: 纳米材料与纳米技术 学院 外国语学院 专业班级 15级科技英语2班 学 号 3115006865 姓 名 刘辉鹰 联系方式 *** 任课教师 陶平均
2016年10月31日 摘要：
1、纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米=百万分之一毫米。
2、纳米技术带动了技术革命。
3、利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管，“饿死”癌细胞。
4、如果在卫星上用纳米集成器件，卫星将更小，更容易发射。
5、纳米技术是多科学综合，有些目标需要长时间的努力才会实现。
6、纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流，它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。
7、纳米技术可以观察病人身体中的癌细胞病变及情况，可让医生对症下药。
和生物技术一样，纳米科技也有很多环境和安全问题（比如尺寸小是否会避开生物的自然防御系统，还有是否能生物降解、毒性副作用如何等等）。
1、纳米材料与纳米技术的定义：
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
纳米科学技术是介于微观与宏观之间的介观物理，关于纳米科学技术的定义很多，具有代表性的说法有：如英国科学家阿尔培特.佛朗克斯教授把纳米技术定义为“在0.1-100纳米尺度范围起关键作用的科学技术领域。”美国“国家纳米技术倡议”（NNI）即推荐采用科普作家伊凡.阿莫托在一本小册子中的提法：“纳米科学和纳米技术一般是指，在纳米尺度上，则从一纳米到几百纳米介观范围内，所从事的工作范畴”。
2、纳米材料与纳米技术的现状
目前纳米材料及技术的应用也越来越广泛，在专业电子信息产业，纳米技术的应用将为电子信息产业的发展克服以强场效应、量子隧穿效应等为代表的物理限制，以功耗、互联延迟、光刻等为代表的技术限制和制造成本昂贵、用户难以承受的经济限制，制造出基于量子效应的新型纳米器件和制备技术。具有量子效应的纳米信息材料将提供不同于传统器件的全新功能，从而产生出新的经济增长点。这将是对信息产业和其他相关产业的一场深刻的革命。这些技术的突破将全面地改变人类的生存方式，它所带来的经济价值是难以估量的。正如美国《新技术周刊》指出，纳米技术在电子信息产业中的应用，将成为21世纪经济增长的一个主要发动机，其作用可使微电子学在21世纪对世界的影响相形见绌。纳米技术将在生物医学、药学、人类健康等生命科学领域有重大应用。在纳米生物材料、微细加工、光学显示、生物信息和分子生物学等技术积累的基础上，发展生物芯片技术、形成新型生物分子识别的专家系统、临床疾病检测系统、药物筛选系统和生物工业活性监测系统等实用化技术，具有重要的社会与经济前景。预计到!“-#年，仅纳米技术在生物医药领域中的应用，全球市场将达到2000亿美元。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
3、纳米材料与技术的发展趋势：
自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段：
第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。
第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
而今天，从技术创新的发展趋势来看，需要更精致、环境友好、更具有智能化的技术创新。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
高级纳米技术，有时被称为分子制造，用于描述分子尺度上的纳米工程系统（纳米机器）。无数例子证明，亿万年的进化能够产生复杂的、随机优化的生物机器。在纳米领域中，我们希望使用仿生学的方法找到制造纳米机器的捷径。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高级纳米技术虽然最初会使用仿生学辅助手段，最终可能会建立在机械工程的原理上。
单纯由大到小（top down）的创新思维和方法已经面临挑战，纳米科学技术的研究方法（approaches），即提出了全新的创新思维和方法，这里有两种方法：第一是继续沿着古已有之的”由大到小“（top down）思路和方法干下去，不过这里的”小“可不是原有意义上的毫米、微米的小，而是在纳米尺度（0.1-100nm）上的小，在这么”小“的地方出现的景观同传统意义上的毫米、微米尺度上的出现的景象根本不同，在这里真正的发生了量子力学上的波粒二像性。现在用这种方法（top down），可以在宏观块体材料（如半导体）上利用机械和蚀刻技术制造纳米尺度结构。纳米材料的制备的种种方法，还是这一方法。估计二十一世纪的前半叶，甚至更长时间，这种方法还起到支柱作用。但是它创造的文明会是非常辉煌的。第二种方法，就是实现量子物理学界的奇才费曼所预言的那样”物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性“。即”由小到大"（bottom up）的方法，人们按需要用一个个原子或一个个分子组装创造出有机和无机物品。这方面的创新工作已取得一些成果，见诸报端的不少，但离真正的实用还要走很长的路。
4、纳米材料与纳米技术的应用：
1、天然纳米材料
海龟在美国佛罗里达州的海边产卵，但出生后的幼小海龟为了寻找食物，却要游到英国附近的海域，才能得以生存和长大。最后，长大的海龟还要再回到佛罗里达州的海边产卵。如此来回约需5～6年，为什么海龟能够进行几万千米的长途跋涉呢？它们依靠的是头部内的纳米磁性材料，为它们准确无误地导航。
生物学家在研究鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物为什么从来不会迷失方向时，也发现这些生物体内同样存在着纳米材料为它们导航。
2、纳米磁性材料
在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。
3、纳米陶瓷材料
传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。
4、纳米传感器
纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。
5、纳米倾斜功能材料
在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，最终便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。
6、纳米半导体材料
将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。
利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，最终生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能催化分解无机物和有机物。
7、纳米催化材料
纳米粒子是一种极好的催化剂，这是由于纳米粒子尺寸小、表面的体积分数较大、表面的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全，导致表面的活性位置增加，使它具备了作为催化剂的基本条件。
镍或铜锌化合物的纳米粒子对某些有机物的氢化反应是极好的催化剂，可替代昂贵的铂或钯催化剂。纳米铂黑催化剂可以使乙烯的氧化反应的温度从600 ℃降低到室温。
8、医疗上的应用
血液中红血球的大小为6 000～9 000 nm，而纳米粒子只有几个纳米大小，实际上比红血球小得多，因此它可以在血液中自由活动。如果把各种有治疗作用的纳米粒子注入到人体各个部位，便可以检查病变和进行治疗，其作用要比传统的打针、吃药的效果好。碳材料的血液相溶性非常好，21世纪的人工心瓣都是在材料基底上沉积一层热解碳或类金刚石碳。但是这种沉积工艺比较复杂，而且一般只适用于制备硬材料。
介入性气囊和导管一般是用高弹性的聚氨酯材料制备，通过把具有高长径比和纯碳原子组成的碳纳米管材料引入到高弹性的聚氨酯中，我们可以使这种聚合物材料一方面保持其优异的力学性质和容易加工成型的特性，一方面获得更好的血液相溶性。
实验结果显示，这种纳米复合材料引起血液溶血的程度会降低，激活血小板的程度也会降低。
使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。通过纳米粒子的特殊性能在纳米粒子表面进行修饰形成一些具有靶向，可控释放，便于检测的药物传输载体，为身体的局部病变的治疗提供新的方法，为药物开发开辟了新的方向。
9、纳米碳管
1991年，日本的专家制备出了一种称为“纳米碳管”的材料，它是由许多六边形的环状碳原子组合而成的一种管状物，也可以是由同轴的几根管状物套在一起组成的。这种单层和多层的管状物的两端常常都是封死的，如图所示。
这种由碳原子组成的管状物的直径和管长的尺寸都是纳米量级的，因此被称为纳米碳管。它的抗张强度比钢高出100倍，导电率比铜还要高。
在空气中将纳米碳管加热到700 ℃左右，使管子顶部封口处的碳原子因被氧化而破坏，成了开口的纳米碳管。然后用电子束将低熔点金属（如铅）蒸发后凝聚在开口的纳米碳管上，由于虹吸作用，金属便进入纳米碳管中空的芯部。由于纳米碳管的直径极小，因此管内形成的金属丝也特别细，被称为纳米丝，它产生的尺寸效应是具有超导性。因此，纳米碳管加上纳米丝可能成为新型的超导体。
纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。
5、纳米材料与纳米技术存在的问题：
尽管纳米材料在生物医学领域产生的革命性的变化，但是纳米材料的安全性问题同时也非常值得我们关注。任何一门技术都具有双面性，即有有利的一面也会存在有害的一面，纳米材料也不例外。
对纳米材料安全性的研究工作最早的是英国牛津大学和蒙特利尔大学的科学家在1997年发现防晒霜中的TiO2和ZnO纳米颗粒会破坏皮肤细胞的DNA。直到2003年3月，美国化学会年会上的有关纳米颗粒对生物可能存在危害的报告才引起了世界对纳米材料安全性的广泛关注。纽约罗切斯特大学的研究者让大鼠在含有粒径为20nm的聚四氟乙烯（特氟龙）颗粒的空气中生活15分钟，大多数实验大鼠在随后4小时内死亡；而另一组生活在含120nm特氟龙颗粒的空气中的大鼠，则安然无恙。
参考文献：
纳米比亚极致红与蓝 第6篇
实现指数：★★★☆☆
从中国到纳米比亚可选择南非航空公司的航班，在约翰内斯堡转机到温得和克，往返票价约一万元人民币。
西南非洲的纳米比亚拥有世界上最古老的红沙漠——苏丝斯黎（Sossusvlei），风沙卷起一种沧桑，在腥红里留下印记。那是纳米布沙漠的一部分，纳米比亚的国家名字就取自纳米布沙漠，在马纳语中意为“遥远的干燥平地”。沿着大西洋湛蓝的海岸延伸开来一片红色，沙漠含有丰富的铁，氧化后就变成了世界上独一无二的红沙漠。这里可以找到大自然慷慨给予纳米比亚的原始狂野和神秘气质。夕阳下，登上地球上最古老的红色沙丘，看着光线雕刻出各种迷人的造型，尤其是“45号沙丘”那美妙的S线形，光和影相辉相映，一向是摄影师的最爱。前不久，作为非洲最佳环保目的地，纳米比亚成功申办 “2013全球探险旅游峰会”，更是吸引了全世界的關注。
离开沙丘，步行进入“死亡谷（Dead Vlei）”，干涸龟裂的大地上，枯木老树投下凄美倒影，给人空灵的感觉。眼看夕阳西沉，晚霞柔和的光线还沙丘本来的红褐色，背对阳光的阴暗面呈现出黑褐色，两种颜色的交汇使得连绵沙丘最顶部的线条硬朗鲜明，配以形态怪异的枯树和动物们在沙漠上拉长的影子。
同样相中这块宝地的还有可爱的大嘴鹈鹕以及海豹们。在码头登上双层游艇，你会发现湛蓝的天空中数十只海鸥跟在船后面，久久不肯离去。原来要“开饭”了，就见船上的水手拎着一桶鱼来到甲板上，朝着空中打了个响亮的口哨，立刻出现了鹈鹕敏捷的身影，如同离弦之箭般俯冲下来，大嘴一张，准确叼住抛向空中的鱼。
食品纳米技术与纳米食品研究进展 第7篇
相关调查数据表明, 当前全球领域中发展速度较快的纳米食品生产公司有400多家, 而在未来10年的可持续发展背景下, 公司规模将逐渐上升至1 000多家, 同时, 未来两年, 纳米市场将随之呈现出10倍的增长趋势。因此, 为了推动食品产业的可持续发展过程, 并稳固其在市场竞争中的地位, 应着重提高对此问题的重视程度, 并注重挖掘食品市场潜在能力, 以此来推进当前纳米市场的进一步发展, 达到最佳的发展状态。
食品纳米技术分析
就当前的现状来看, 食品纳米技术主要涵盖了以下几个方面。
第一, 纳米包埋技术, 即在食品生产过程中利用果蔬汁在体内停留时间延长2~3倍的特点, 将生物利用率提高1.8~2.2倍, 并由此实现对食品口味的改进, 达到最佳的食品生产状态。
第二, 纳米抗菌技术, 即在食品生产过程中为了避免细菌的长期存在影响到人体健康。应注重在产品包装设计过程中, 坚守长期抗菌设计理念, 例如:在产品包装设计过程中添加0.1%~0.5%的纳米Ti O2, 最终由此实现对食品中维生素等营养成分的维护。再如, PET纳米塑料能在一定程度上将啤酒储存时间延长至4~5个月, 满足了消费者消费需求。
第三, 就中国产业信息网统计数据表明, 全球纳米材料市场规模将逐渐呈现出上升趋势, 即2010—2014年市场规模分别为:2010年385亿美元、2011年450亿美元、2012年520亿美元、2013年595亿美元、2014年677亿美元。同时, 在规模扩大的基础上, 亦对纳米膜技术展开了推广, 即利用纳滤为200~1 000 Da的特点, 对牛奶等食品进行调节, 由此达到最佳的食品生产状态。
纳米食品研究进展
纳米微胶囊
“十一五”期间, 我国在可持续发展过程中为了推动食品生产的进一步发展, 投入50亿元于纳米科研领域。截至2015年, 我国涉及纳米领域的SCI论文数量已经占据全球的23%左右, 即我国近年来提高了对纳米食品研究领域的重视程度。就纳米微胶囊研究角度来看, 在微胶囊生产过程中利用纳米技术优势将胶囊尺寸设定为1~100 nm, 同时在食品生产过程中通过对聚合技术、相分离技术等的引进, 提升了胶囊产品的稳定性。此外, 为了降低纳米微胶囊毒副作用, 在实践产品生产过程中更为注重对明胶、树胶等壁材的应用。另外, 在纳米微胶囊应用过程中为了提升整体应用水平, 我国学者刘彩云等人展开了研究活动, 在研究活动开展过程中将天然脂类包装而成的纳米微粒作为研究对象, 并结合苹果汁可延长2~3倍滞留时间的特点, 分析了人体对纳米微胶囊的吸收效果, 即纳米微胶囊与传统胶囊相比, 利用率将提升1.8倍左右。因此, 在当代社会可持续发展背景下, 应着重强调对纳米微胶囊的应用。
矿物质制剂
杨茂伟等学者在研究活动开展过程中为了全面掌控人体对铁的吸收效果, 将15 mg/kg的氢化可的松肌内注射作为实验研究对象, 并在研究过程中发现, 纳米钙补肾药剂具有对抗大鼠骨量减少的作用。因此, 在当前食品生产领域发展过程中应提高对此问题的重视程度, 并强调对纳米食品的合理化应用, 由此来提升整体矿物质制剂效果。
李桂甫亦针对300 mg/kg的纳米锌展开了实验研究, 同时在实验研究活动开展过程中发现, 新型纳米锌可代替传统药剂, 并能降低药剂的副作用, 提升整体药剂防治效果。
近年来, 研究人员在研究活动开展过程中, 逐渐将保健食品作为研究对象进行研究, 旨在推动当前纳米食品生产领域的进一步发展。
其他食品
纳米其他食品的研究进展主要体现在以下几个方面。
第一, 国内学者在纳米食品研究活动开展过程中为了提升食品整体免疫功能, 注重将纳米技术应用于食品防腐剂加工过程中。例如:学者张愍将准纳米银溶液作为防腐剂制作的原材料, 在实验过程中获知纳米技术的应用有助于增强食品整体杀菌效果。
第二, 以色列国家在纳米技术探究过程中, 致力于利用纳米技术将DHA/EPA或胡萝卜素等成分加工成30 nm的胶体, 由此来加快人体对营养成分的吸收速率。
结语
纳米比亚 第8篇
掺杂金属纳米晶体碳纳米管复合材料,根据所掺 杂金属纳米晶体 (如,Ag、Pt、Fe、Cu、和Ni)的位置不 同被划分 成2种[3,4]:一种是金属纳米晶体负载碳纳米管 的表面;另一种是 金属纳米晶体填入碳纳米管的孔道。本研究所合成的是金属纳米晶体负载填入碳纳米管表面[5,6,7,8]。
金属纳米晶体负载碳纳米管的表面,一方面可 以对所负 载的金属纳米晶起到保护其不会被轻易氧化的作用;另一方面,金属纳米晶体负载到碳纳米管表面会给予这种复合材料 许多奇特的、其本身所不具备的性能,从而可以得到许多新的用途。一般将金属纳米晶体负载到碳纳米管表面的方法归纳为2大类:两步法和一步法。所谓两步法是指碳 纳米管的 制备和金属纳米晶体负载分开进行,首先合成高纯碳纳米管,然后采用特殊的表面活性剂处理表面再浸渍金属纳米颗粒。虽然此方法较繁琐,但金属纳米晶体被负载效率高,而且易于控制负载量。因此本研究采用AAO模板碳化法[9,10],以糠醇为碳源首先制备高纯碳纳米管,以硝酸铜为金属源,以溶液浸渍法合成碳纳米管表面修饰的铜纳米粒子。整个实验过程工艺更简单,对碳纳米管破坏较小,成本低且整个反应过程中没有产生有毒物质。
1实验部分
1.1试剂及仪器
AAO模板,对甲苯磺酸,糠醇,乙醇,硝酸铜,氢氟酸。
全自动X-射线衍射仪(XRD,D/Max-c型);透射电子显微镜(TEM,JEM-2100型);环境扫描电子显微镜-能谱仪(SEM, Quanta 200型);拉曼分析仪(ALMEGA-TM型)。
1.2样品制备
首先把AAO模板(厚度60μm,平均孔径100nm)浸渍于0.5mol/L对甲苯磺酸乙醇溶液,其负载的对甲苯磺酸主要作为糠醇聚合 时的酸催 化剂。60min后,用少量乙 醇洗涤掉AAO模板表面多余的对甲苯磺酸,60℃烘干2h,然后把已处理好的AAO模板放在 小漏斗中,抽滤条件 下,滴加硝酸 铜 (0.24mol/L)、糠醇(0.66mol/L)及乙醇混合溶液,取出模板, 为使得内糠醇完全发生聚合反应,200℃热处理4h,随后把模板置于高温管式炉在氮气保护下900℃ 碳化4h,升温速率 为5℃/min,最后把碳化后的样品取出来在40% HF溶液中浸泡24h,以移除AAO模板。
2结果与讨论
2.1模板法合成碳纳米管的表征
(1)SEM、TEM形貌和EDX分析
SEM、TEM形貌和EDX分析[图1(a)、(b)、(c)]结果表明,由于扫描电子显微镜分辨率低从SEM图像上不能直接观察到碳纳米管的管状结构,TEM照片清楚地表明了开放管具有大约90~100nm的孔隙直径,具有一维 排列空结 构的管, 碳纳米管的长度为几 十微米。这跟本研 究所用的 阳极氧化 多孔铝(AAO)模板一致,AAO模板的厚 度为60μm,平均孔径为100nm,而且所制备的碳纳米管是无定型的。EDX结果显示,除了元素碳以外,没有其他 杂质元素,这表明以AAO模板,糠醇为碳 源,采用原位 法合成了 较高纯度 的无定型 碳纳米管。
[(a)SEM;(b)TEM;(c)EDX]
(2)拉曼分析
在拉曼谱图(图2)上有2个峰,一个是位于1580cm-1附近的石墨峰(G峰),是石墨晶体SP2杂化结构的特征峰;另一个位于1350cm-1附近(D峰),是石墨晶体产物中的无序态或缺陷态特征峰。2峰的强度比(IG/ID)可以定性反应样品中碳纳米管的石墨化程 度[11]。显然,D峰强度明 显高于G峰,因而合成的碳纳米管主要由无定型碳构成,这与XRD及TEM结果一致
2.2铜纳米颗粒修饰碳纳米管表面的表征结果
(1)TEM分析
如图3(a)所示,碳纳米管孔径在90~100nm,碳纳米管本身没有破坏,而且粒径为10~20nm的铜纳米颗粒均匀负载到碳纳米管表面[见图3(b)]。电子衍射证明[见图3(c)],这些颗粒为单质铜和Cu2O的纳米单晶,并铜纳米粒子具有很好的结晶度。
[(a)TEM;(b)HRTEM;(c)SAED]
(2)EDX分析
为了确定Cu纳米粒子是否负载到碳纳米管表面,利用能谱仪(FEI,Quanta 200型环境扫描电子显微镜-能谱仪),分析了产物所中元素的种类,得到图4。
能谱数据(图4)显示,样品除了主体碳、铜和极少量的氧外,没有其他杂质存在,少量的氧来自于碳纳米 管上的—OH或—COO。这与TEM结果一致。
(3)XRD分析
采用日本Rigalcu公司生产的D/Max-3c型X射线衍射 仪分析晶体结 构,(CuKα,工作电压40kV,工作电流30mA, λ=0.154056nm,扫描速率0.4°/min,步长间隔0.02°,低角扫描范围10~80°)。
XRD结果显示(图5),与样品的主要衍射峰相同,这些峰的位置与标 准卡片 (JCPDS No.04-0836)完全一致,在2θ= 43.3°、50.4°、74.1°处的衍射 峰可以归 为立方结 构Cu的 (111)、(200)和(220)晶面衍射峰,说明Cu纳米粒子已成功地修饰到了碳纳米管表面,在2θ=36.8°左右的是Cu2O(111)的晶面衍射峰,说明部分Cu纳米粒子表面被氧化[12]。此外,图中在2θ=26.1°处的衍射峰是碳纳米管(002)晶面衍射峰[13]。 利用谢乐公式 (D=Kλ/βcosθ,β为衍射峰 的半高宽 度,K= 0.943,λ=0.154056nm)对(111)衍射峰进行计算,获得了样品的晶粒尺寸18nm,与TEM结果一致。
3结论
碳纳米管表面铜和银纳米粒子的修饰 第9篇
本文采用层层自组装法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面相继修饰十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)聚丙烯酸钠(PAA),然后以表面修饰的碳纳米管为模板,将金属纳米粒子原位沉积在碳纳米管表面,形成MWCNT/CTAB/PAA/M(M:Cu,Ag)纳米复合材料。用Zeta-电势、X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫射电镜(SEM)等技术对所得复合材料进行研究。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
主要试剂和材料:碳纳米管(直径为60～80 nm,长度为10～15 μm)由深圳碳纳米港公司提供,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚丙烯酸钠(PAA)均购自中国医药(集团)上海化学试剂公司。其余药品和试剂等都是分析纯,均未经过处理。水为去离子水。
主要仪器:TEM照片和EDS谱图是在JEOL JEM-2100高分辨透射电镜上完成的。SEM照片是在JSM-6460电子显微镜上完成的。XRD谱图用Rigaku DMAX 2000 X-射线衍射仪测定(Cu/Kα,λ=0.15405 nm) (40 kV, 40 mA)。Zeta-电势分析所用的仪器为Malvern Zetasizer Nano-ZS90。
1.2 碳纳米管的预处理
称取1～2 g碳纳米管于250 mL烧瓶中,加入90 mL蒸馏水与30 mL浓硝酸,磁力搅拌,80 ℃油浴回流10 h。结束后撤去回流装置,静置冷却至室温。待自然沉降完全后,用大量蒸馏水多次清洗至中性,再置于50 ℃真空干燥箱内真空干燥,保存在干燥器内备用。
1.3 MWCNT/CTAB/PAA/M(M:Cu,Ag)纳米复合材料的合成
称取30.0 mg处理过的MWCNTs,加入30.0 mL含有1.0wt% CTAB的水溶液,超声分散3 h,让CTAB充分吸附在碳纳米管表面。离心分离,固体用水分散,再离心,如此反复3次,以除去过量的CTAB,然后将所得吸附了CTAB的碳纳米管分散在40.0 mL含有1.0wt% PAA 的水溶液中,超声2 h。离心分离,固体分别用水、甲醇洗三遍,以除去过量的PAA,然后将得到的吸附有CTAB和PAA的碳纳米管分散在40.0 mL甲醇中。称取0.02 mmol Cu(NO3)2·3H2O(或AgNO3),加入10.0 mL甲醇溶解,配制成含有Cu2+离子(或Ag+)的甲醇溶液,在搅拌下将此溶液加入到上述碳纳米管的悬浮液中,继续搅拌30 min。接着,将新配制的30.0 mL 0.1 mol/L的硼氢化钠甲醇溶液在搅拌条件下逐滴加入上述混合溶液中,滴加完毕后继续搅拌10 min,离心分离,用甲醇和蒸馏水洗涤,50 ℃真空干燥。
2 结果与讨论
2.1 Zeta电势分析
图1为MWCNT、MWCNT/CTAB和MWCNT/CTAB/PAA的Zeta电势图。这三种材料分别分散在去离子水中,配成浓度为0.1 mg/mL的均匀体系。酸处理过的MWCNTs的Zeta电位为-19.3 mV,说明其表面带有一定的负电荷。MWCNT/CTAB的Zeta电位为38.3 mV,因为CTAB本身是带正电荷的表面活性剂,可通过静电相互作用非共价地修饰到碳纳米管表面。MWCNT/CTAB/PAA的Zeta电位为-35.2 mV,这是由于PAA本身是带有负电性的聚电解质,能够与修饰于MWCNTs上的CTAB发生静电相互作用而形成MWCNT/CTAB/PAA自组装复合材料[11]。
2.2 XRD分析
以MWCNT/CTAB/PAA自组装体系为模板,可将Cu或Ag金属钠米粒子原位沉积到碳纳米管表面。图2(a)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag纳米复合材料的XRD谱图。在2θ=38.1°、44.3°、64.4°、77.4°处的衍射峰可以归属为立方结构Ag(JCPDS卡片编号:65-2871)的(1 1 1)、(2 0 0)、(2 2 0)、(3 1 1)晶面,表明该纳米复合材料中存在Ag纳米粒子。图2(b)是MWCNT/CTAB/PAA/Cu纳米复合材料的XRD谱图。在 2θ = 43.3°、50.4°、74.1°处的衍射峰可以归为立方结构Cu的(1 1 1)、(2 0 0)和(2 2 0)晶面,和Cu (JCPDS卡片编号:04-0836)的标准谱图一致,说明Cu纳米粒子已成功地修饰到了碳纳米管表面,在2θ = 36.8°是Cu2O的(1 1 1) 晶面,说明部分Cu纳米粒子表面被氧化了[12]。此外,图2中在2θ=26.1°处的衍射峰是碳纳米管(0 0 2)晶面衍射峰[12]。
2.3 SEM和TEM分析
所得MWCNT/CTAB/PAA/M纳米复合材料的形貌通过SEM和TEM技术进行表征。图3(a)和(b)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag和MWCNT/CTAB/PAA/Cu纳米复合材料的SEM图。由图中可以看出,金属银、铜纳米粒子已经成功地修饰到碳纳米管上,而且粒子尺寸比较均一。图3(c)是MWCNT/CTAB/PAA/Ag的EDS谱图(用TEM仪器所配备的EDS仪测定),发现有C、Ag 和 Cu 三种元素,其中C 主要来自碳纳米管,Ag来自金属银纳米粒子,Cu来自测试所用的铜网。图3(d) MWCNT/CTAB/PAA/Cu的EDS谱图(用SEM仪器所配备的EDS仪测定),有 C 和 Cu 三种元素,其中C 来自碳纳米管,Cu来自金属铜纳米粒子。
图4和图5分别是样品MWCNT/CTAB/PAA/Ag和MWCNT/CTAB/PAA/Cu的TEM图。从图4(a)可以看出,MWCNT/CTAB/PAA/Ag中银纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管表面,每个粒子接近于球形,纳米粒子的平均粒径为 3.5 nm (图4(d))。图4(b)的高分辨TEM照片显示,银纳米粒子具有很好的结晶度,图中所示的晶面间距为0.24 nm,与立方结构银的(1 1 1)晶面一致。图4 (c)的选区电子衍射图表明银纳米粒子为多晶态,除去碳纳米管的衍射环(0 0 2)之外,其余的衍射环分别是Ag纳米粒子的(1 1 1)和(3 1 1)晶面衍射。
从 MWCNT/CTAB/PAA/Cu的TEM图(图5(a))可以看出,铜纳米粒子均匀地覆盖在碳纳米管表面,纳米粒子的平均粒径为 2.0 nm (图5(d))。图5(b)的高分辨TEM图表明Cu纳米粒子具有很好的结晶度,图中标出的晶面间距为0.21 nm,归属于立方结构Cu纳米粒子的(1 1 1)晶面间距[12]。图5(c)的选区电子衍射图表明Cu纳米粒子为多晶态,除了碳纳米管(0 0 2)晶面的衍射环之外,图中出现了Cu纳米粒子的(1 1 1)晶面衍射。
3 结 论
纳米比亚 第10篇
德国纳米材料科学家Gleiter等[1],于1984年首用惰性气体凝聚法,成功地制备了铁纳米微粒,并以它作为结构单元制成纳米块体材料。由于纳米材料具有不同于体材料和单个分子的独特性能——表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等以及它在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的应用,而引起人们的高度重视[2]。纳米材料因其光吸收率大的特性,可应用于红外线感测器材料、高效光热材料、光电转换材料、红外隐身材料,还可制作红外敏感元件等。
纳米晶粒的吸光过程会受其能级分离的量子尺寸效应和晶粒及其表面上电荷分布的影响。光学性能与材料中电子的迁移相关,由于纳米微粒与介质构成的复合体系的介电常数和普通块体材料有较大不同,造成原子电离产生等离子激元共振的吸收峰,即电偶极振荡的吸收。纳米微粒的光吸收系数大,而光反射系数小,这一光学性能在纳米光学天线的应用尤为重要[3]。
1 碳纳米管的概述
1991年Iijima发现碳纳米管作为典型的一维纳米材料[4],其重量轻,六边形结构连接完整,具有多种异常的力学、电学和化学性能。随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其应用范围不断扩大。
1.1 力学性能
由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化,相比SP3杂化,SP2杂化中S轨道成分比较大,使碳纳米管具有高模量、高强度。
碳纳米管具有良好的力学性能,CNTs抗拉强度达到50~200 GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,比常规石墨纤维至少高100倍;它的弹性模量可达1 TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管,其抗拉强度约800 GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似,但其结构却比高分子材料更稳定。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料,可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性,使复合材料的性能有较大改善。
1.2 导电性能
碳纳米管上碳原子的p电子形成大范围的离域π键,由于共轭效应显著,碳纳米管具有一些特殊的电学性质。良好的导电性能,由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有较好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径>6 nm时,导电性能下降;当管径<6 nm时,CNTs可以被看成是具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说,通过计算认为直径为0.7 nm的碳纳米管具有超导性,尽管其超导转变温度只有1.5×10-4 K,但其在超导领域的应用会更为广泛。
1.3 传热性能
碳纳米管具有良好的传热性能,CNTs具有较大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外,碳纳米管还具有较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量碳纳米管,该复合材料的热导率将得到较大改善。
碳纳米管还具有光学和储氢等其他良好的性能,正是这些优良的性质使得碳纳米管被认为是理想的聚合物复合材料的增强材料。
2 纳米光学天线的制备
纳米光学天线是基于碳纳米管制备而成的,制备碳纳米管的方法很多,下面是基于碳纳米管制备的纳米天线结构,如图1所示,纳米量级的天线阵列整齐地排列在塑料薄板上[5]。
2.1 碳纳米管的制备
采用无氢化学汽相淀积法来制备碳纳米管,用多温区卧式反应炉,以Ф3 cm的石英管为反应室,氮气为载气,乙炔为碳源,二茂铁为催化剂,氮气的流量为100~300 ml/min,乙炔的流量为40~100 ml/min,反应温度为700~800 ℃,在700 ℃通过改变氮气的流量、乙炔的流量和二茂铁三者之间的比例关系,在催化剂的量和碳源的流量的比为1 g∶100 ml/min左右,载气和碳源的流量比为N2∶C2H2=2∶1到4∶1,气体的总流量不超过300 ml/min的条件下,实现了碳纳米管薄膜的制备[5]。所购买的元器件材料,就是用这种CVD方法制备而成的。
2.2 基本结构和原理
当今研究制备的纳米光学天线大多数是对称振子结构[6],由两片金属薄膜和反馈间隙构成,如图2所示,共振天线的长度取决于入射光的波长,纳米天线振子臂形状实验中用的是蝴蝶结形,薄膜材料选用碳纳米管制成。这是因为碳纳米管良好的光学特性对天线在吸收光波能量方面具有特殊的效果。
这种单个蝴蝶结状的纳米天线由两个宽45 nm,长200~400 nm的碳纳米管构成。两者之间有约20 nm宽的间隙。传统的天线只能“聚集”和放大电磁波,而该天线则可以放大可见光。即使其波长达到红外线的范围,当光通过该间隙时可聚焦成5 nm的光斑,如图3所示。基于纳米天线结构的太阳能面板,就能成功收集到红外线。因此,纳米光学天线可作为高效接收红外线的纳米光子器件。
纳米光学天线的基本原理是基于碳纳米管之间的孔隙超常透射现象,当光照射在这些纳米天线上发生衍射和散射时,将会在其表面产生表面等离子体激元(Surface Plasmon Polariton:SPP)。这些SPPs波长较小,其中一部分因隧道效应穿透到孔隙的另一面,在碳纳米管薄膜达到一定薄时,薄膜上下表面的SPPs将会发生重叠实现共振增强。由于碳纳米管的光学特性,能造成原子电离产生等离子激元共振,所以共振效应产生强的自由电子集体振荡,在反馈间隙边缘。又由于反馈间隙很小,静电耦合很强,从而或得巨大的场增强。
场增强因子L=LLRLQSLSPPR,(Lightning rod effect:LLR)描述尖端效应,如图4所示,(Qusi-static:LQS)描述静态因素,(The Plasmon Resonance:LSPPR)描述表面等离子共振因素[7]。
所采用的碳纳米管与普通介质的交界面是采用可支持在碳纳米管和介质的等离激元共振膜,即SPP膜。通过改变碳纳米管表面结构,可以控制SPP膜的特性,特别是和光的相互作用,这为开发新的光学器件,即为纳米光学天线提供了新的潜能[8]。
3 实验测试
通过以下实验观测纳米光学天线的光能量吸收范围,实验用品的初始状态是同批次、同尺寸的太阳能面板2块,将其中的一块添加纳米光学天线薄膜,而另一块不做任何变化。由于传统的太阳能电池面板接收的波段大多是位于可见波段,只能接收白天的可见光。当在多云阴雨天气时,尤其是夜晚,这种太阳能面板就几乎不起作用了,转换效率因天气而变,而且效率一直较低,目前光电转化效率大多为15%左右。添加了可以接收红外线的纳米光学天线之后,太阳能电池无论白天还是黑夜都可以接收大量的红外线能量,大幅度提高太阳能的转化效率[9]。
实验过程选择3种天气情况作对比实验,下面是实验数据列表。如表1,表2所示。
实验数据如表1和表2所示,输出功率P=Isc×Uo,在夜间,无纳米天线电池面板的功率P1=3.346×10-5 mW,证明红外线能量在普通太阳能电池面板上,几乎无法接收到。而添加了纳米光学天线之后,P2=216.13 mW,太阳能电池面板对接收红外线的效果明显。在天气晴朗的情况下,没有云层对可见光的阻碍,普通太阳能面板得到仅有可见光范围的光波能量;在阴雨天,云层对可见光有较大影响,这是因为可见光的波长比红外线的短,穿透能力较弱;在阴雨天气情况下,可见光难以透过云层到达太阳能面板上,但是红外线的其中一个特性就是穿透云层能力强,所以在阴雨天基本不受影响;在夜间,几乎没有可见光的光波,而这时红外线的光波依然能被添加有纳米光学天线的太阳能面板所接收到。
4 结束语
通过对比实验,可以看出添加了纳米光学天线的太阳能电池板能够吸收红外线范围的光波能量。因此
扩大了太阳能电池板接收光波能量的波长范围,从而可使太阳能转化成电能的效率大大提高。而且纳米天线也可成为高效太阳能转化器,即入射光被转化成电荷存储在电容器中。这种独特的光学器件,随着技术向纳米尺度和低维空间的推进,在光学天线的基础上将开创一个新的技术领域。
摘要：以碳纳米管为材料制备而成的纳米光学天线,可以将接收光波的范围缩小到亚波长尺度上,这样就扩大了太阳能面板接收光能量的波长范围,能够收集到红外线的能量,从而为纳米光子学提供了广阔的应用前景。
关键词：碳纳米管,纳米光学天线,红外线
参考文献
[1]Gleiter H,Marquardt P.Nanocrystalline Structures-an Ap-proach to New Materials[J].Metallkd Z,1984,75:263-267.
[2]白春礼.纳米科学与技术[M].昆明:云南出版社,1995.
[3]吴锦雷.纳米材料的电学、光学和光电性能及应用前景[J].真空电子技术,2002(4):23-26.
[4]Iijima S.Helical Microtubules of Graphitic Carbon[J].Na-ture,1991,354(11):56-58.
[5]夏玉学,王维彪,陈明,等,无氢化学气相沉积法制备碳纳米管[J].功能材料与器件学报,2005(4):412-414.
[6]Muhlschlegel P.Resonant Optical Antennas[J].Science,2005,308(5728):1607-1609.
[7]颜海峰,杨景,吴晓飞,等.共振光学天线场增强特性的研究[J].北京大学学报:自然科学版,2007,43(5):639-642.
[8]Barnes W L,Dereux A,Ebbesen T W.Surface Plasmon Subwavelength Optics[J].Nature,2003,424(6950):824-830.
探访纳米比亚红泥人部落 第11篇
现在辛巴族生活在纳米比亚的北部地区，是个上万人群体的半游牧民族，至今保存着几百年前的原始风俗：从不穿上衣，即使女人也不例外。他们终年用红土混合黄油涂抹在皮肤上和头发上，因此一般称之为“红泥人”。
一切都很原始。十几幢土屋圈起的一片空地，就是一个村落，当中是圣火祭坛和牛栏。辛巴人居住的房屋，大多是用树枝和掺有牛粪的泥巴搭建而成的。辛巴族以畜牧为生，也会采集一些植物块根，通常男人常年外出放牧，女人留守家园。辛巴人的孩子，很小的时候就开始帮助家里干活，主要任务之一就是放牧，孩子越多，就能放牧更多的畜群，也就意味着能生产出更多的财富。
虽然辛巴人对现代社会的很多常识还仍然一无所知，但已经开始学会怎么样去习惯和应对现代社会。
有一些辛巴人，已经离开了村庄和游牧的生活，进入了城镇里生活，甚至有些人已经到了1000多公里之外的首都温得和克去谋生。
辛巴人并没有人们想象中的自我封闭，他们对到访的旅游者的好奇心，一点儿也不亚于旅游者对他们的好奇心。一群孩子，笑着喊着冲到面前，却又羞涩地站住，只是默默地看。反而是刚能蹒跚走路的年纪最小的孩子不怕生，跌跌撞撞就扑进我怀里来。于是，牵着孩子，提着礼物，穿过树林，我真正地走进了辛巴人的村落。
（摘自《东方早报》 ）
纳米比亚 第12篇
关键词：纳米材料,纳米技术,生物,医学,生物毒性
纳米材料是指尺度在1nm—100nm范围内的材料。纳米技术是指在纳米尺度范围内, 操纵原子、分子或原子团、分子团, 使它们重新排列组合, 创造具有特定功能的新物质的科学技术。纳米材料的研究和纳米技术在最近几年得到了广泛的重视和发展。纳米材料主要表现为表面与界面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。在实际应用中具有很多特殊的效果, 比如表面积大、表面活性中心多、表面反应活性高、强烈的吸附能力、较高催化能力、低毒性以及不易受体内和细胞内各种酶降解等。这些特殊的表现, 使得其在生物医学方面得到广泛的应用。
应用于生物体内的纳米材料, 它本身既可以是具有生物活性, 也可以不具有生物活性, 但它在满足使用需要时还必须易于被生物体接受, 而不引起不良反应。目前纳米材料在这方面的应用十分的广泛, 如生物芯片、纳米生物探针、细胞分离和染色技术、作为药物或基因载体等很多领域。
1 生物芯片
生物芯片是在很小几何尺度的表面上, 装配一种或集成多种生物活性, 仅用微量生理或生物采样即可以同时检测和研究不同的生物细胞、生物分子和DNA的特性以及它们之间的相互作用, 从而获得生命微观活动的规律。其主要分为蛋白质芯片和基因芯片 (即DNA芯片) 两类, 具有集成、并行和快速检测的优点, 其发展的最终目标是将样品制备、生化反应到分析检测的全过程集成化以获得所谓的微型全分析系统。纳米基因芯片技术正是利用了大多数生物分子自身所带的正或负电荷, 将电流加到测试板上使分子迅速运动并集中, 通过电子学技术, 分子在纳米基因芯片上的结合速度比传统方法提高一千倍。与常规技术相比, 纳米基因芯片具有很多优点, 如微电子技术使带电荷的分子运动速度加快, 分子杂交仅以分钟计时, 而非传统技术的以小时计;灵活性强, 测试基板可安排为各种点阵结构, 可同时对一个样本进行多种测试, 分析多种测试结果;用户容易按自己的要求建立测试点阵;可现场进行置换扩增, 使测试敏感, 更有力度等等。生物芯片最典型的应用就是进行分子诊断, 用于基因研究和传染病研究等等。
2 纳米生物探针
纳米探针是一种探测单个活细胞的纳米传感器, 探头尺寸仅为纳米量级, 当它插入活细胞时, 可探知会导致肿瘤的早期DNA损伤。一些高选择性和高灵敏度的纳米传感器可以用于探测很多细胞化学物质, 可以监控活细胞的蛋白质和感兴趣的其他生物化学物质。还可以探测基因表达和靶细胞的蛋白生成, 用于筛选微量药物, 以确定那种药物能够最有效地阻止细胞内致病蛋白的活动。随着纳米技术的进步, 最终实现评定单个细胞的健康状况。使用能够接受激光产生荧光的半导体量子点 (一种半导体纳米微晶粒) , 可以改善由于传统有机荧光物质激发光谱范围窄、发射峰宽而且容易脱尾等现象。使用纳米生物荧光探针可以快速准确的选择性标记目标生物分子, 灵敏测试细胞内的失踪剂, 标记细胞, 也可以用于细胞表面的标记研究。此外进行其它改造可以用以检测很多其他东西, 如有人选用葡萄糖包覆超顺磁性的Fe3O4纳米粒子, 通过葡萄糖表面的酞基化实现与抗体的偶联, 制得Fe3O4/葡萄糖/抗体磁性纳米生物探针, 将此探针进行层析实验, 结果表明, 该探针完全适用于快速免疫检测的需要。
3 细胞分离和染色技术
血液中红细胞的大小为6000 nm—9000 nm, 一般细菌的长度为2000 nm—3000 nm, 引起人体发病的病毒尺寸一般为几十纳米, 因此, 纳米微粒的尺寸比生物体内的细胞和红细胞小的多, 这就为生物学研究提供了一条新的途径, 即利用纳米颗粒进行细胞分离和细胞染色等。如研究表明, 用SiO2纳米颗粒可进行细胞分离。在SiO2纳米颗粒表面, 包覆一层与待分离细胞有较好亲和作用的物质, 这种纳米颗粒可以分散在含多种细胞的胶体溶液, 通过离心技术使细胞分离。这种方法有明显的优点和实用价值。使用不同的纳米颗粒与抗体的复合体与细胞、某些组织器官和骨骼系统相结合, 就相当于给组织贴上了标签, 利用显微技术可以分辨各种组织, 即用纳米颗粒进行细胞染色技术。
4 作为药物或基因载体
传统的给药方式主要是口服和注射。但是, 新型药物的开发, 特别是蛋白质、核酸等生物药物, 要求有新的载体和药物输送技术, 以尽可能降低药物的副作用, 并获得更好的药效。粒子的尺寸直接影响药物输送系统的有效性。纳米结构的药物输送是纳米医学领域的一个关键技术, 具有提高药物的生物可利用度、改进药物的时间控制释放性能、以及使药物分子精确定位的潜能。纳米结构的药物输送系统的优势体现在能够直接将药物分子运送到细胞中, 而且可以通过健康组织把药物送到肿瘤等靶组织。如通过制备大于正常健康组织的细胞间隙、小于肿瘤组织内孔隙的载药纳米粒子, 就可以把治疗药物选择性地输送到肿瘤组织中去。当前研究的用于药物输送的纳米粒子主要包括生物型粒子、合成高分子粒子、硅基粒子、碳基粒子以及金属粒子等。用纳米控释系统输送核苷酸有许多优越性, 如能保护核苷酸, 防止降解, 有助干核苷酸转染细胞, 并可起到定位作用, 能够靶向输送核苷酸等。还可以对于一些药材, 如中药加工成由纳米级颗粒组成的药, 有助于人体的吸收。
纳米材料和技术在生物医学上的应用远不止上面提到的这些, 如纳米人工骨的研究成功, 并已进行临床试验。功能性纳米粒子与生物大分子如多肽、蛋白质、核酸共价结合, 在靶向药物输运和控制释放、基因治疗、癌症的早期诊断与治疗、生物芯片和生物传感器等许多方面显示出诱人的应用前景和理论研究价值。
纳米材料和纳米技术在生物医学方面的应用令人们感到欣喜, 但仍有着我们不能忽视的问题, 那就是纳米材料对生物体的不利的一面。由于纳米材料尺寸小, 其化学组成、尺寸的分布、形状及表面性质对于其生物效应均起着至关重要的作用, 但我们还没有充分的对它们各自的毒性进行了解。如将人类上皮角质细胞暴露在碳纳米管中达18h后, 可以观察到自由基形成、过氧化物的聚积、抗氧化物质的枯竭以及细胞活力的丧失, 此外细胞也发生了超微结构和形态学的变化。目前研究人员正在逐步形成一个共识, 即对纳米粒子的物理化学性质、所处环境及其在该环境中的存在状态进行充分的表征是开展毒理学研究和建立新的评价体系的一个关键的前提条件。