在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。还有光催化反应等等，用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。
4.8.纳米材料在医疗上的应用
血液中红血球的大小为6000～9000 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。 4.9.纳米材料在计算机上的应用
世界上第一台电子计算机诞生于1945年，它是由美国的大学和陆军部共同研制成功的，一共用了18 000个电子管，总重量30 t，占地面积约170 m^2。可是，它在1 s内只能完成5 000次运算。
经过了半个世纪，由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展，使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑，可以摆在一张电脑桌上，它的重量只有老祖宗的万分之一，但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。 4.10.纳米碳管的应用
1991年，日本电气公司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，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
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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，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。 4.11.纳米材料在涂料方面的应用
纳米涂料利用其独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用，对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果；纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，在卫生用品上的应用可起到杀菌保洁作用，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装；纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000 次，具有良好的保光保色性能，抗紫外线能力极强，使用寿命达15 年以上。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。
五 纳米技术发展现状、缺陷及展望
5.1.纳米技术发展现状
现在纳米材料研究的基本特征是以实际应用为导向，纳米材料与相关科学的交叉融合为手段，重点解决纳米材料应用的关键技术问题。纳米材料属于上游产品，一方面用于传统产品的升级，另一方面用于纳米科技新产品的开发，而要在下游产品中体现纳米材料的优越性能就必须以纳米制造技术作为支撑。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2001年的4.97亿美元增加到2010年的22.65亿美元。
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5.2.纳米技术的缺陷
任何事物都有两面性，纳米技术也不例外。纳米技术在给人类带来种种好处的同时，也存在纳米材料的安全性问题。这也成为当今世界各国研究学者关注的热点，许多国家包括中国、美国 和欧盟等，都投入了大量的人力、物力和财力，试图在纳米技术得到普遍应用以前解决其潜在的问题，以使其在将来更好地服务于人类。其问题主要表现在（1）要达到精确的调节和控制粉末组成和化学剂量比以及粒子的粒度和形态等方面都还有相当大的困难。（2）要制造成分准确、粒度均匀、表面功能团稳定的高质量微粒还有一定困难，其收集与存放也存在问题。（3）纳米中药因其表面效应和量子效应显著增加，使得药物的有效成分获得了高能级的氧化和还原潜力，往往引起许多性质的变化。这种变化究竟会对药物性质产生什么样的影响，目前还不清楚。（4）纳米机器人一旦在人体内失控，能够快速复制的纳米机器人在体内扩散的速度可能比癌细胞还快，它是否会对人体正常的组织造成不利影响，目前还没有确切的研究结果。
5.3纳米技术的前景及展望
纳米科学是一门新兴的科学，正处于不断发展完善之中。纳米材料的制备和应用、微米/ 纳米器件的制造是目前研究的热点，但很多研究仍处于定性探索阶段。当前亟待解决的问题主要有：(1) 如何准确表征纳米材料的各种精细结构。(2) 如何从结构上分析、解释纳米材料所具有的新特性。(3) 能否利用某种判据来预测微区尺寸减少到多大时，材料表现出特殊的性能。在此基础上，逐步实现对纳米粒子的形态、尺寸、分布的控制，最终向实现根据材料的性能要求，设计、合成目标纳米复合材料和设计组装具有特殊功能的微系统的方向发展，并开发其广阔的应用领域。据统计，全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元。我国虽然没有具体统计，但是以纳米技术基础的企业已有100 家，7 条纳米材料的生产线已投入生产或正在开发之中。预测表明，到2010年，全球纳米技术创造的年产值将达到14 400亿美元，相当于目前法国一年的GDP。蒸汽机的发明，引发了第一次工业革命；电的发明引发了第二次工业革命，使人类从机械时代进入了微电子时代；纳米技术，将引 发一场新的技术革命，彻底改变人类的整个生存状态、 生产方式。科学家预计，纳米技术在今后二三十年内将从根本上改变人类的处境。
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总结语
纳米科学是一门基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米米材料学和纳米生物学等。21 世纪将是纳米技术的时代，为此国家科委、中科院将纳米技术定位为“21 世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学等领域都有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决许多问题，特别是能源、人类健康和环保等重大问题。21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等领域会得到日益广泛的应用。
参考文献
【1】翟华嶂， 李建保 ，黄勇. 清华大学.纳米科技的进展、应用及产业化 现状 【2】张立德， 牟季美 . 纳米材料和纳米结构 .传感技术学报 . 第22 卷 第 1 期2009 年1 月
【3】颜德田. 南京林业大学, 江苏南京210037. 纳米技术在木材工业中的 应用与发展前景
【4】 徐志军,初瑞清,纳米材料与纳米技术.化学工业出版社 【5】 陈敬中,刘剑洪.纳米材料科学导论.高等教育出版社 【6】 文玉华.纳米材料的研究进展J.力学进展，2001，(1):47-61 【7】 徐云龙，赵崇军，钱秀珍.纳米材料学概论.华东理工大学出版社
【8】 高濂，孙静，刘阳桥．纳米粉体的分散及表面改性[M] ．化学工业出版社
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【9】 Ton W, Krishnaraj R,Desai TA,Evaluation of nanostructured composite collagen
chitosan motrices for tissue engineering.Tissue Engineering,2001,7(2):203-210
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