纳米材料心得体会

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2024年6月25日发(作者：)

纳米材料心得体会

篇一：新技术专题讲座心得体会

新技术专题讲座心得体会

通过几次的讲座，我对计算机方面的现阶段的新技术有了一定的了解，比如计算机云

服务，计算机的大数据处理，我特别感兴趣的是有关物联网的计算机技术，下面我就说说

我对物联网的了解。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of

things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网

的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延

伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过

射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的

协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、

定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算

机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品

信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在20XX年掀

起第一轮华夏物联网热潮的基础。

传感网是基于感知技术建立起来的网络。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，

并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。1999年，在美国召开的移动计算和

网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。20XX年，

美国《技术评论》提出传感网络 技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

由于物联网具有很强的发展前景，所以很多国家都很重视对物联网事业的支持的发展。

在我国也是同样的，20XX年，温家宝总理在中科院传感网工程研发中心考察时提出建立

“感知中国”中心，要求科研机构今后着力突破物联网关键技术，然后工业和信息化部部

长李毅中在《科技日报》上发表署名文章，表示应深入推进物联网的研发应用，并将其上

升到“战略性新兴发展产业“高度。随后，全国信息技术标准化技术委员会专门组建了传

感器网络标准组，正是推动了物联网相关产业发展。

物联网的发展并不是异想天开，因为现如今社会的发展已经表明发展物联网将是互联

网的取代者，通过物联网应用，人类社会将实现方便管理和精确管理，极大地提高管理的

效率和准确率。因此，物联网的应用是不可阻挡的世界潮流。

物联网受到大家的一致认可，主要是其现在有比较成熟的技术体系。物联网的网络结

构可分为三个层次:一个是传感网络，即以RFID、传感器 、二维码等为主，实现“物”的

识别； 二是传输网络NGN即通过现有的三网或者下一代网络，实现数据的传输和计算；

三是应用网络，即输人输出控制终端，如手机、智能家电的控制器等。

在网络中，采用软交换技术实现“端到端”的业务交换；采用IPV6技术承载各种业

务；采用IPV6技术解决地址需求量的问题，提高网络整体吞吐量；采用MPLS 实现层和

多种链路层协议结合。采用光传输网和光交换网解决传输和高带宽交换的问题，采用有线

或无线宽带接人手段解决“最后一公里”的用户接人问题 。

20XX年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟

发布了《ITU互联网报告20XX：物联网》，引用了“物联网”的概念。报告指出，无所不

在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可

以通过因特网主动进行交换。射频识 别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌

入技术将到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移

动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人

与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起，很大程

度上得益于国际电信联盟20XX 年以物联网为标题的年度互联网报告。然而，ITU的报告

对物联网缺乏一个清晰的定义。

虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网

是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提 升，将各种感知技术、

现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智

慧的世界。因为物联网技术的发展几乎涉及到了信息 技术的方方面面，是一种聚合性、系

统性的创新应用与发展，也因此才被称为是信息产业的第三次革命性创新。物联网的本质

概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联

互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物

物通信（M2M）的功 能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能

控制的特点 。

关于要发展这一产业应该做的策略，我个人认为首先是要各大高校设置相应的专业，

以方便培养一大批这方面的专业人才，还要做好宣传普及工作，毕竟，现在知道物联网的

人不多，还有就是国家也应该出台一些有关的法律法规，就这一产业的一些行规进行规范，

并给以相应的支持政策，另外就是要向在这一方面做的好的国家学习借鉴，毕竟，站在巨

人的肩膀上才能够看的更远，更上一层楼。

总之，物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式，可以说，物联网

描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。

篇二：纳米科技的论文

纳米科学与技术 摘要纳米技术是当今世界最有前途也是世界上最热的的决定性技术。

本文简要地概述纳米尺度的四种效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子

隧道效应，它们使得纳米微粒在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。科

学家们利用纳米技术制作纳米材料，并将纳米材料按照材料的四种形态分为纳米颗粒型材

料、纳米固体材料、纳米膜材料和纳米磁性液体材料。现今纳米科学技术蓬勃发展，在世

界上取得众多的举世瞩目的科技成果。本文还将就纳米科技在力学、磁学、电学、光学、

催化、敏感性能以及生物医学方面的应用进行论述，并针对“纳米尺度的四种效应”、“几

种典型的纳米材料”和“纳米科技的应用”的心得体会进行简要的介绍。

关键词：纳米尺度的效应、纳米材料、纳米科技的应用心得体会

1 纳米尺度的四种效应

当颗粒的尺寸大小缩小到1~100nm的时候，我们把这种微粒叫做纳米粒子，也叫做

超微颗粒，而此时的纳米微粒具有四种比较特殊的效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺

寸效应和宏观量子隧道效应。

小尺度效应

当超细微粒的尺寸与光波波长、电子的德布罗意波长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，其内部晶体周期性边界条件将被破坏的现象叫做小尺寸

效应。

关于小尺度效应的一个有趣的现象是金银铁等金属以及金属以外的材料被制成超细粉

末时它们的颜色一律都是黑色的。这个现象是1984年德国物理学家格莱特研究超细粉末

时发现的。这是因为当材料的颗粒尺寸变小到小于光波的波长（1×10-7 m左右）时，它

对光的反射能力变得非常低，大约低到小于1%，我们见到的纳米材料便都是黑色的了。

表面效应

表面效应是指纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。由于表

面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有很高的活性，极不稳定，

很容易与其他原子结合。

实验证明，当纳米粒子的粒径接近于0时表面原子相对于全部原子数的比例将接近于

100%。之后随着纳米粒子的粒径的逐渐增大，表面原子数占全部原子数的比例也逐渐减小

（见图1）。这也就是说，纳米粒子的粒径越小，它的表面效应就越显著。例如金属的纳

米粒子在空气中会燃烧，无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应等。

量子尺度效应

当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级出现准连续变为离散能级

（能带理论）的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道（价带）和最低

未被占据的分子轨道能级（导带），能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。

当物质为固体时，它由无数的原子构成，每个单独原子的能级就合并成能带由于电子

数目很多，能带中能级的间距很小，看作是连续的。但是对于介于原子、分子与大块固体

之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒

尺寸减小而增大（见图2），这可以解释固体的时候可以导电而变成纳米粒子的时候却成

了绝缘体的现象和解释大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别。

宏观量子隧道效应

微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。电子具有粒子性又具有波动性，因此存

在隧道效应。磁通量、磁场强度等都具有宏观量子隧道效应。

宏观量子隧道效应限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。因为在制造半导体集

成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法

正常工作，经典电路的极限尺寸大概在微米。它确立了现存微电子器件进一步微型化的极

限。当微电子器件进一步细微化时，必须要考虑上述的量子效应。

2 几种典型的纳米材料

纳米材料的分类有很多种方法，下面我们就主要按照形态的分类方法介绍纳米材料。

纳米颗粒型材料 应用时直接使用纳米颗粒的形态称为纳米颗粒型材料。纳米颗粒型材

料主要用于催化作用和储存器件等方面。

超微颗粒催化剂，利用高表面积比与活性可以显著地提高催化效率，例如超细的铁微

粒作为催化剂可以在低温将二氧化碳分解为碳和水。 录音带、录像带和磁盘等都是采用磁

性颗粒作为磁记录介质。目前用金属磁粉（20纳米左右的超微磁性颗粒）制成的金属磁带、

磁盘其记录密度可达每厘米可记录4百万至4千万的信息单元，与普通磁带相比，它具有

高密度、低噪音和高信噪比等优点。

纳米固体材料 纳米固体材料通常指由尺寸小于15 nm的超微颗粒在高压力下压制成

型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。

由于纳米固体材料具有巨大的颗粒间界面，从而使得纳米材料具有高韧性。这可用于

增加陶瓷的韧性，使纳米陶瓷具有高硬度、耐磨、抗腐蚀、高韧性的特点。

一些复合纳米固体材料被运用到航天领域。含有20％超微钴颗粒的金属陶瓷是一种耐

高温材料，被用于制作火箭喷气口。纳米陶瓷和金属的复合体可用于温差达1000°C的航

天飞机隔热材料、核聚变反应堆的结构材料。

纳米膜材料

纳米膜材料中比较重要的一种是颗粒膜材料。它是指颗粒嵌于薄膜中所生成的复合薄

膜，可以通过改变组份的比例方便地改变颗粒膜中的颗粒大小与形态，从而控制膜的特性。

颗粒膜材料有诸多应用:

作为光的传感器，金颗粒膜从可见光到红外光的范围内，光的吸收效率与波长的依赖

性甚小，从而可作为红外线传感元件。

三氧化二铬颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，可以有效地将太阳光转变为热能；硅、

磷、硼颗粒膜可以有效地将太阳能转变为电能。

纳米磁性液体材料 纳米磁性液体材料是由超细微粒包覆一层长键的有机表面活性剂，

高度弥散于一定基液中，而构成稳定的具有磁性的液体。

由于纳米磁性液体材料可以在外磁场作用下整体地运动，所以它具有非常大的特殊的

用途：

旋转轴动态密封。用环状的静磁场将磁性液体约束于被密封的转动部分，形成液体的

"O"环，可以进行真空、加压、封水、封油等情况下的动态密封，目前已广泛用于机械、

电子、仪器、宇航、化工、船舶等领域。

提高扬声器输出功率。为了增进扬声器中音圈的散热，可在音圈部分填充磁性液体，

由于液体的导热系数比空气高5～6倍，从而使得在相同结构的情况下，使扬声器的输出

功率增加1倍。

各种阻尼器件。在步进电机中滴加磁性液体，就可阻尼步进电机的余振，使步进电机

平滑地转动。用磁性液体所构成的减震器可以消除极低频率的振动。

分离不同比重的非磁性金属与矿物。物体在磁性液体中的浮力是随着磁性液体的磁化

状态而改变的，因此可采用一梯度磁场，控制磁场的强弱就可以分离不同比重的非磁性金

属与矿物。

3 纳米科技应用

随着纳米科技的研究及迅速发展，纳米科技在力学、磁学、电学、光学、催化、敏感

性能以及生物医学方面的应用也越来越广泛。

纳米粒子力学性能的应用

谈及纳米粒子力学性动能的应用就不得不提及陶瓷了。传统陶瓷具有硬度高、耐高温、

耐磨损、耐腐蚀以及质量轻、导热性能好等优点，但是同时质地较脆、均匀性差、可靠性

低、韧性、强度较差的特性限制了其广泛的应用。

科学家们应用纳米科技研发成功的纳米陶瓷（显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶

瓷材料）提高陶瓷材料的机械强度与超塑性，因为纳米超微粒制成的固体材料具有大的界

面，界面原子的排列相当混乱。原子在外力变形条件下容易迁移，因此表现出很好的韧性

与一定的延展性（见图3）。一些展销会上的所谓“摔不碎的陶瓷碗”料制作的。

纳米粒子磁学性能的应用

纳米颗粒材料具有尺寸小、高的矫顽力、巨磁电阻等性能，因此用于制备磁记录器件

和磁存储元件等可以提高信噪比，改善图像质量。

量子磁盘是磁纳米发展的新方向－量子磁盘就是利用磁纳米材料的储存特性提高其储

存密

篇三：纳米材料论文

纳米技术的发展与未来

姓名：敖其浪院系：理工学院10级物理系学号：1

摘要：本文主要讲述纳米技术的发展，在日常生活，航天技术以及国防科技上的应用。

从而让更多的人用正确的，更科学的态度来看待纳米技术和纳米有关的领域，不上市场上

所说的“纳米”材料的当。知道纳米技术和纳米材料在我们日常生活中的运用和联系，了

解纳米技术的发展的过程和未来发展的方向。 关键词：纳米技术发展未来

引言：麻雀虽小，五脏俱全，当你有一天打死的蚊子不一定是蚊子喔，有可能是别国

的侦察飞机。

纳米技术是近年来出现的一门高新技术。

“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近

的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术” 纳米技术目前已成功

用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。

纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德?费曼1959年所作的一次题为《在底部

还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想

法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融

合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。范曼质问道，为什么我们不可以从另

外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至

少依我看来，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。”

1990年，IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳

米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到

各自的位置，组成了IBM三个字母。这证明范曼是正确的，二个字母加起来还没有3个纳

米长。不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外

延长生长技术，科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。

目前，制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。

著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德?费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机

器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦

想；

70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古

奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工；

1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可

见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用；

1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学

技术的正式诞生；

1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的

10倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来

最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等；

1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、1990年

美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物

理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着中国开始在国际纳米科技领域占

有一席之地；

1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后

研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机；

1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能

够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能

称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录；

到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元；

近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日

本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点；德国专门建

立纳米技术研究网；美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科

技基础研究方面的投资从1997年的亿美元增加到20XX年的亿美元。中国也将纳米科技

列为中国的“973计划”，其间涌出了像“安然纳米”等一系列以纳米科技为代表的高科

技企业。

纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，美国权威表示，20XX年纳米技术

市场达到14400亿美元，纳米技术未来的应用将远远超过计算机工业。纳米复合、塑胶、

橡胶和纤维的改性，纳米功能涂层材料的设计和应用，将给传

统产生和产品注入新的高科技含量。专家指出，纺织、建材、化工、石油、汽车、军

事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”现在我国以纳米材

料和纳米技术注册的公司有近100个，建立了10多条纳米材料和纳米技术的生产线。纳

米布料、服装已批量生产，像电脑工作装、无静电服、防紫外线服等纳米服装都已问世。

加入纳米技术的新型油漆，不仅耐洗刷性提高了十几倍，而且无毒无害无异味。纳米技术

正在改善着、提高着人们的生活质量

纳米技术应用在航天技术上，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。

纳米技术在日常生活中的应用：

衣在纺织和化纤制品中添纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布挺括结实，但有烦人的静

电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。

食利用纳米材料，冰箱可以抗菌。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面

世。利用纳米粉末，可以使废水彻底变清水落石出，完全达到饮用标准，纳米食品色香味

俱全，还有益健康。

住纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米

薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以

吸收对人体有害的紫外线。

行纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞

机等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以

随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

医利用纳米技术制成的微型药物输送器，可携带一定剂量的药物，在体外电磁信号的

引导下准确到达病灶部位，有效地起到治疗作用，并减轻药物的不良的反映。用纳米制造

成的微型机器人，其体积小于红细胞，通过向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓。清

除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。纳米技术将是健康生活的

好帮手。

在计算机领域使用纳米技术可以使传统产品的尺寸大大缩小，同时功耗也会

大大降低，能很好解决当今电脑越做越小过程中散热问题，在纳米技术在计算机领域

广泛应用后高性能的微型电脑就会出现在我们的生活中，还有望做成可以随意改变形状的

微型计算机以后的计算机既不会像现在这样长得一个样。

纳米技术在军事上的应用，“间谍草”是一种看似小草的微型探测器，其内装有敏感

的超微电子侦察仪器、照相机和感应器，可侦测出百米以外坦克、车辆等出动时产生的震

动和声音，能自动定位、定向和进行移动，绕过各种障碍物。

如苍蝇般大小的机器虫它既可为飞机、火炮和步兵武器投放，也可人工放置在敌信息

系统和武器系统附近，大批机器“苍蝇”可在某地区形成高效侦察监视网，大大提高战场

信息获取量。如再在它上面安上某种极小的弹头，“苍蝇”会变成“蜇人的马蜂”。微型

间谍飞行器长约15厘米，能持续飞行一小时，航程可达16公里。它能够在建筑物中飞行

或附着在设备上，一般雷达难以发现。可在黑夜拍摄出清晰的红外照片，并将敌目标告知

己方导弹发射基地，指引导弹实施攻击。

日前，德国已制造出一架只有黄蜂大小的直升机，重量不到0．5克，能升

空130毫米，其发动机只有削尖了的铅笔尖儿大，但转速可达每分钟10万次。

微型攻击机器人其形状各异、大小不等，大的像鞋盒，小的则如硬币，可执行排雷、

攻击破坏敌方电子系统和搜集情报信息等任务。纳米卫星由于体积小、重量轻，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，即可监视地球上的每一个角落，使战

场更加透明。

随着科技的发展，世界无奇不有，总有一天我们身边的一切物品都是有纳米材料做成

的，甚至连我们人类也是可以随意改变我们的面容。

心得体会：经过这学期的学习，我懂得了很多关于纳米技术的知识，开阔了视野。

参考文献：《认知纳米世界：纳米科学技术手册》——鲍里先科，奥西奇尼（20XX-3-1）

页数394科学出版社；

《纳米材料与纳米技术》——徐志军，初瑞清（20XX-6-1）页数158化学工业出版

社； 《中国至2050年纳米科技发展路线图——创新2050：科学技术与中国的未来》—

—中

国科学院纳米科技领域战略研究组（20XX-1-1）页数101科学出版社；

维基百科《纳米技术》篇p>

本文标签： 技术纳米技术材料原子颗粒