2、衣：在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布虽然结实，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。
3、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，完全达到饮用标准。纳米食品色香味俱全，还有益健康。
4、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。
5、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。
6、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。
20世纪80年代以前，纳米TiO2的研究开发目的主要是作为精细陶瓷原料、催化剂、传感器等，需求量不大，没有形成大的生产规模。80年代以后，开发的纳米TiO2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米TiO2打开了市场，使纳米TiO2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。
由于纳米TiO2在催化及环境保护等方面具有广阔的应用前景，并可用于日用产品、涂料、电子、电力等工业部门，因此，纳米TiO2展现出巨大的市场前景。日本、美国、英国、德国和意大利等国对纳米TiO2进行了深入的研究，并已实现纳米TiO2的工业化生产。目前全世界已经有十几家公司生产纳米TiO2，总生产能力估计在(6000～10000)t/a，单线生产能力一般为(400～500)t/a。
根据莎哈里本公司统计，2003年全球纳米TiO2销售量仅为1800t左右，其消费量与产品应用见表1。
近几年，有关纳米TiO2的新建装置已很少报道，主要是已建成装置的生产能力已远远超出市场的实际消费量，多数厂家处于开工不足或停产的状态。主要原因是目前国际上公认的纳米TiO2制备和应用技术还有待于提高，技术要点和难点主要表现在以下几个方面：①国际上纳米TiO2的价格为(30～40)万元/t，其成本大致是销售价格的2/5，原料和工艺路线的选择是降低生产成本的关键因素；②纳米TiO2的晶型和粒度控制技术；③金红石型纳米TiO2的表面处理技术；④纳米TiO2应用分散技术；⑤纳米TiO2应用功能的提升技术：⑥纳米TiO2产业化成套技术。由于以上条件的制约，使得纳米TiO2的应用和发展受到限制。
我国纳米TiO2的现状
在国外普遍开展了纳米TiO2的制备和应用技术开发，并取得了阶段性成果，我国纳米TiO2的研究在“九五”期间形成了高潮，据了解，进行纳米粉体制备技术研究的科学院所和高校几乎都在进行和进行过纳米TiO2的研究。重庆大学应用化学系是国内最早(1989年)研究纳米TiO2的单位，华东理工大学、中国科学院上海硅酸盐研究所是目前研究技术较全面、报道最多的单位。国内主要研究单位与制备方法见表2。
目前，国内涉足纳米TiO2生产的公司约有十家，总生产能力在1000多吨。四川攀枝花钢铁(集团)公司钢铁研究院年产200t生产装置是我国技术装备较先进、品种最为齐全的装置，可以生产金红石型和锐钛型两大系列各有4个(10～40)nm的粉体品种；由淮北芦岭煤矿和腾岭工贸有限公司共同组建的安徽科纳新材料有限公司年产100t生产基地在宿州市建成；江苏河海纳米科技股份有限公司投资5000万元，已经建成年产500t的规模；青岛科技大学纳米材料重点实验室与海尔集团联合开发的首条具有百吨生产能力的生产线已经建成并一次试车成功；济南裕兴化工总厂拥有先进的纳米TiO2生产线(已通过省级鉴定)，具备年产100t生产能力，可提供纳米锐钛型、金红石型的粉体和浆料共4个品种、多种规格的产品；此外，四川永禄科技有限公司、浙江舟山明日纳米有限公司、江苏五菱常泰纳米材料有限公司、河北茂源化工有限公司纳米TiO2装置也已建成。纳米TiO2的发展
1）纳米TiO2生产的特点
纵观国外纳米TiO2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法。气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。
我国纳米TiO2的研究和生产具有以下几个特点：①对纳米TiO2的研究多、面广，力量分散，低水平的重复性研究现象严重，企业介入的力度不够；②重点进行了纳米TiO2制备技术的开发，对纳米TiO2的应用技术开发力度较小，尤其是有关应用的关键技术没有突破性进展；③工程开发能力薄弱，因纳米TiO2项目一般投资较小，一些大型的工程公司(设计院)对工程化的兴趣不大，不愿投入人力物力进行工程开发，④生产规模小、基本采用湿法工艺，土法上马，产品质量差，现有市场空间较小，没有给企业带来想象中的高利润。目前，我国纳米TiO2的市场价格大致为(7～42)万元/t，因为晶型、质量和产地不同价格差距较大，国内生产的产品价格为(7～24)万元/t。
2）我国纳米TiO2生产的发展建议
生产工艺的比较
气相法反应速度快，能实现连续化生产，而且制备的纳米TiO2纯度高、分散性好、团聚少、比表面活性大，产品特别适合于精细陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反应在高温下瞬间完成，要求反应物料在较短的时间内达到微观上的均匀混合，对反应器的形式、设备的材质、加热方式、进料方式均有很高的要求。目前气相法在我国处于小试阶段，欲达到工业化生产，还要解决一系列工程问题和设备材质问题。
与气相法相比，液相法生产的原料成本低了一个数量级。而且具有原料无毒、无危险性、常温液相反应、工艺过程简单易控制、易扩大到工业规模生产、三废污染少、产品质量稳定等优点。因此；液相法中硫酸氧钛和四氯化钛液相中的化学沉淀法最具工业化发展潜力。
原料生产路线
我国钛白工业近十年来发生了很大的变化，取得了令人瞩目的成就，其硫酸法钛白的生产已与国外先进技术差距不多，总生产能力已跃居世界第二位，仅次于美国。
根据纳米TiO2的生产特点，结合国内钛白生产的具体情况，我们提出了以硫酸法生产的中间产物硫酸氧钛为原料的生产路线，充分利用我国在硫酸法钛白工业生产中所取得的技术，以及工程化方面的经验，发展我国的纳米TiO2工业。
生产规模的确定
目前，国内纳米TiO2的需求量一种观点认为应在1万t左右，一种观点认为在1000t以下，我们认为在目前的情况下，后一种观点可能更符合国内的现实。目前国内纳米TiO2的生产能力已经能够满足现有市场的需求，但随着我国纳米产品的普及程度和人们消费观念的改变以及我国整体经济呈现稳步发展的态势，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间。因此，新上项目应在(400～500)t/a的生产规模，同时最好建在钛白生产厂内。
生产方法的选择
化学沉淀法一般分为均匀沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三种。其中均匀沉淀法具有工艺简单、产品质量好、易于操作等特点，是最具工业化发展前景的一种制备方法。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀地释放出来。该方法中，加入溶液的沉淀剂不立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，使之通过溶液中的化学反应缓慢生成沉淀剂，只要控制好生成沉淀剂的速度，就可避免浓度不均匀现象，使过饱和度控制在适当的范围内，从而控制粒子的生长速度，获得粒度均匀、致密、便于洗涤、纯度高的纳米粒子，常用的均匀沉淀剂为尿素等。以硫酸氧钛为前驱物，以尿素为沉淀剂制备纳米二氧化钛的反应原理为：尿素水溶液在70℃左右开始水解，其反应式为：CO(NH2)2+3H2O=2NH3·H2O+CO2
由于尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很低，从而可得粒径分布均匀和粒径小的纳米TiO2。尿素的分解产物CO2和NH3，在反应或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量造成影响。生成沉淀剂NH3·H2O在TiOSO4溶液中分布均匀、浓度低，使得沉淀物TiO(OH)2均匀生成：
TiOSO4+2NH3·H2O=TiO(OH)2+(NH4)2SO4
TiO(OH)2煅烧得到TiO2：
TiO(OH)2=TiO2+H2O
存在的问题
当今科技的发展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存储和超快传输等特性为纳米科技和纳米材料的应用提供了广阔的空间。美国制定的“国家纳米技术倡议”(NNI)中所列纳米科学与技术涉及的领域很宽泛，但最基本的有三个，即纳米材料，纳米电子学、光电子学和磁学，纳米医学和生物学。
2004年～2008年，世界纳米复合材料市场的年均增长率为18.4%，纳米复合材料市场将从2003年9080万美元增长到2008年2.11亿美元。世界聚合物纳米复合材料市场中，热塑性材料市场将从2003年7000万美元增长到2008年1.75亿美元，热固性材料市场将相应从2000万美元增长到2800万美元。
发展纳米科技存在科学理论、科学方法、科技创新和高风险等难点。以国家目标为导向，纳米器件的研制和集成是纳米科技的核心，纳米材料制备和研究是工作重点。
纳米磁性材料及应用
项目简介：纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，其原因是关联于与磁相关的特征物理长度恰好处于纳米量级，例如磁单畴尺寸、超顺磁性临界尺寸、交换作用长度以及电子平均自由路程等大致处于1-100nm量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，会呈现反常的磁学性质。
磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防，国民经济的方方面面紧密相关，磁记录材料至今仍是信息工业的主体，磁记录工业的产值约1千亿美元，为了提高磁记录密度，磁记录介质中的磁性颗粒尺寸已由微米、亚微米向纳米尺度过度，例如合金磁粉的尺寸约80nm，钡铁氧体磁粉的尺寸约40nm，进一步发展的方向是所谓“量子磁盘”，利用磁纳米线的存储特性，记录密度预计可达400Gb／in2，相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦，由超顺磁性所决定的极限磁记录密度理论值约为6000Gb／in2。近年来，磁盘记录密度突飞猛进，现己超过10Gb／in2，其中最主要的原因是应用了巨磁电阻效应读出磁头，而巨磁电阻效应是基于电子在磁性纳米结构中与自旋相关的输运特性。
项目负责：中国工程院。
意义：目前，该项目己进入大规模工业生产，具有很大的市场前景。
用空气氧化法高效纯化炭纳米管
项目简介：目前合成炭纳米管的方法多种多样，但宏观量的合成大多采用电弧法，由于电弧法生成的炭纳米管常常夹杂有大量的杂质――炭纳米颗粒，由于这些杂质的存在，炭纳米管的性质测试受到了很大的阻碍。使用碱对炭纳米管进行预处理，由于碱是一种分散剂，可以加强炭纳米颗粒和氧化剂的反应，使炭纳米管和其他形式的炭相分离。采用该方法炭纳米管的烧损率较大，纯化效率低。采用空气氧化法改进之后，烧损率降低至80%，纯化效率大大提高。
项目负责：中南工业大学冶金物理化学与化学新材料研究所。
尼龙-6/炭纳米管复合材料研究
项目简介：在原位复合尼龙-6/炭纳米管（PA6/CNT）过程中，炭纳米管将以其外壁上连接的羧基官能团（－COOH）参与尼龙-6（PA6）的加成聚合反应，并阻碍PA6分子的长大。这在很大程度上削弱了基体强度。采用改进原位复合法复合PA6/CNT，可大大提高PA6分子的平均分子量，减轻炭纳米管对基体PA6强度的削弱，大幅度提高PA6/CNT复合材料的强度。
项目负责：清华大学机械系。
意义：该复合材料对提高基体PA6的强度，拓宽其应用范围，具有很大的研究价值。
纳米复合W-氧化物电极材料
的电子发射特性
项目简介：这种材料的成分与相组成与传统电极材料相同，但显微组织显著不同。采用真空电弧放电，观察了阴极斑点的分布特征，测定了电极材料的起弧电场强度。通过与传统电极对比，认为大幅度细化氧化物添加剂至纳米尺度，能够显著提高电极材料的电子发射能力，降低逸出功。具体特征如下：
（1）纳米复合W-ThO阴极材料的成分和相组成与传统电极材料相同，而显微组织显著不同。该实验制备的电极试样显微组织为尺寸小于200nm的ThO均匀、弥散分布在W基体上，W基体是晶粒度约为4μm的等轴晶。
（2）引弧时，电极材料的电子发射位置分布于ThO弥散体上，而纳米复合W-ThO试样的电子发射位置均匀分布，观察不到明显的电弧灼痕和灼坑。
（3）大幅度细化ThO弥散体至纳米尺度，可显著降低电极的起弧场强。这种显微组织的电极材料具有较低的逸出功和优良的电子发射能力。
项目负责：西安交通大学材料科学与工程学院。
纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒
微观结构及其微波吸收特性
项目简介：利用X射线衍射和高分辨率电镜对纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒进行微观结构研究。检测表明，颗粒主要由γ-(Fe,Ni)合金颗粒组成，其颗粒大小为10nm左右；X射线能谱分析(EDS)表明，各个颗粒的Fe、Ni含量不相同，并给出了颗粒含量分布图。用该种纳米颗粒作为吸收剂，具有优异的微波吸收特性。其特征具体如下：
(1)纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒经微观结构研究检测表明其主要组成为面心立方的γ-(Fe,Ni)相，颗粒大小在10nm左右并呈非球形，各颗粒的Fe和Ni含量不同，平均为Fe44Ni56，其中91%的颗粒Ni含量在40%～70%之间。
(2)纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒不易氧化，甚至保存多年后性能仍不变。这就保证了微波频率下的电磁参数不因颗粒的氧化而影响其值的下降，从而具有优异的微波吸收特性。
(3)纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒作为微波吸收剂具有如此好的吸收特性和如此宽广的吸收频带是目前未曾见过的，应进一步加强研究，以便开发新的应用领域。
项目负责：冶金工业部钢铁研究总院。
氟氧化物玻璃陶瓷激光材料研制
项目简介：这一研究成果基本实现了对玻璃陶瓷纳米复合结构的控制，获得了系列具有良好光致发光和上转换发光性能的新材料，主要有：含Er：LaF3纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有宽的红外发射谱，其1.53微米发射峰半高宽达100纳米，可开发为光纤放大器材料；含Er：CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，具有强的红光上转换效应，且1.53微米发光量子效率高达98%；含Er：BaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷，其1.53微米发光寿命高达13.39毫秒；首次获得含大量Er：NaYF4纳米晶的透明玻璃陶瓷，该材料不仅具有很高的上转换发光效率，而且通过改变稀土掺杂浓度，可基本实现材料红、绿发光强度比的全程调控，在光显示器件方面具有重要的应用前景。
通过对氟氧化物玻璃陶瓷热力学行为和结构转变特性的研究，揭示了纳米晶相的晶化机理与主要控制因素，掌握了热处理条件下玻璃陶瓷结构演变规律，总结了材料光学性能与显微结构的关系。
项目负责：福建省科技厅专家组。
意义：该项目的成果已经达到国际先进水平。
发光性稀土配合物超分子结构
调控及其荧光特性研究
项目简介：用分子水平上的组装技术3/4Langmuir-Blodgett（LB）膜技术制备二维分散的发光性稀土配合物分子膜，通过精密控制压缩速度、亚相组成、膜层面积等多项参数控制分子间距离、分子取向角、分子聚集状态，并辅以与两亲性脂肪酸、手性分子等化合物相混合，得到了处于微/纳米范围不同尺寸的圆形、线形、Boojum形等各种形貌的自组织结构。
通过对p-A曲线数据、荧光显微镜、布儒斯特角显微镜等显微图片中不同聚集体的百分比组成及相应的x-射线反射强度结果进行处理，结合各分子自身的物化常数进行模拟计算得到各种体系中稀土配合物分子的排列模型。
项目负责：山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室。
意义：该项目的研制，改革了稀土化学化工领域的产业结构，改变了我们这个稀土大国以原料等技术含量低的产品为主出口的局面。
多壁碳纳米管/橡胶复合材料
制备及性能研究
技术简介：自Iijima用电弧法制备C60发现碳纳米管(carbonnanotubes)以来，在世界范围内掀起一股碳纳米管热。碳纳米管具有优良的力学性能、极高的长径比、热稳定性和独特的导电性能。
采用模板法制备的碳纳米管阵列与环氧树脂复合，能制备出具有很好抗静电效果的复合材料。所测得的渗流导电的阀值仅为0.0025％，通过高能超声用溶液蒸发法制备了分散性较好的CNT/聚苯乙烯(PS)复合材料膜，1wt%的添加量,使得弹性模量增大36%～42%，断裂应力增长25%,而用碳纤维增强达到同样效果需添加10wt%。研究了聚合物复合膜中MWNTs在拉伸下的断裂行为，测得聚合物/碳纳米管界面的应力传递能力达到500MPa以上，至少比传统的碳纤维增强复合材料应力传递能力高出10倍。
项目负责：清华大学化学工程系反应工程研究室范壮军。
意义：该项目与炭黑补强橡胶体系进行对比，碳纳米管的加入能显著提高橡胶复合材料的模量、定伸应力及导电性能。
沸腾回流强迫水解法制备
纳米TiO2微粒
项目简介：采用沸腾回流强迫水解法,以硫酸钛为原料,制备出二氧化钛纳米微粒,并利用红外光谱透射电镜及X光晶体衍射对其进行了表征。结果表明：利用该方法可以在较高的钛盐浓度下［Ti4+浓度可达0.1mol．L-1］制备出均分散圆球状的二氧化钛纳米微粒,粒径大小为2030nm。
采用沸腾回流强迫水解法,由0.1mol．L-1的Ti(SO4)2溶液短时间即可获得纳米级锐钛矿型TiO2颗粒,由于相转化温度低、晶化时间短,因此,制备出的TiO2颗粒比表面积大,更适用于催化剂(如固体超酸)及光敏材料等。
项目负责：河北师范大学化学系武瑞涛。
意义：该方法操作简便、成本相对低廉,具有良好的工业化应用前景。
电极表面直接生成聚
吡咯纳米线方法
项目简介：该方法将吡咯、聚阴离子掺杂剂或高价阴离子掺杂剂和支持电解质配制成电解液，采用复合电极，以相对于饱和甘汞电极0．70V、0．90V下恒电位法，或者是相对于饱和甘汞电极以0．0V为起始电位，以0．70V、0．90V为终止电位的循环伏安法对上述电解液进行电解聚合，则在电极表面直接生成长度和直径可以控制的聚吡咯纳米线，其特征在于：聚阴离子掺杂剂为带有羧酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子的盐溶液，高价阴离子掺杂剂为碳酸根离子。
该发明优点在于：电解聚合时间短，可在数十秒至20分钟内完成，并且纳米线的直径和长度可控，纳米线的直径可为50纳米，产率高，成本低。
项目负责：天津大学。
纳米二氧化硅研究
项目简介：改产品集中高等院校及研究公司专家教授，通过分析研究提出一种新的工艺路线--化学直接合成法。在本方法中，采用的为改良沉淀法，即在沉淀过程中，通过分散剂控制粒子生长的方法控制关键的反应阶段及操作数据来生产氧化硅微粉，是具有国内领先水平的高新技术，产品粒径15-20nm,已通过成都市科技成果鉴定。
该项目具有粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好等特征，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、涂料、医药、造纸、日化等诸多领域得到广泛应用，并为其相关工业领域的发展提供了新材料基础和技术保证，享有“工业味精”、“材料科学的原点”之美誉。
项目负责：成都科大高新科技有限公司。
意义：该项目已成为当今世界材料学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。发达国家已经把高功能、高附加值的精细无机材料作为本世纪新材料的重点加以发展。
纳米团簇超分子自组装
项目简介：在纳米材料的应用过程中，纳米团簇或纳米粒子的组装将是非常关键的一步。纳米团簇的超分子化学组装方法可分为两类，即胶态晶体法和模板法。胶态晶体法是利用胶体溶液的自组装特性将纳米团簇组装成超晶格，可得到二维或三维有序的超晶格。模板法是利用纳米团簇与组装模板间的识别作用来带动团簇的组装，可应用的模板有固体膜、单分子膜、有机分子、生物分子等。其中，单分子膜模板是研究最多也是最为成熟的一种；生物分子间严密的分子识别功能使其成为非常有发展前途的组装模板，而且用生物分子模板有可能实现不同纳米团簇间的组装。
目前纳米团簇组装体的性质研究也已经有了很大进展，利用LB膜技术组装得到的金属基质-有机分子-纳米粒子结的单电子响应库仑效应已经得到了证明；利用LB膜技术组装得到的银团簇膜的非线性光学性质也已经得到了可喜的研究成果；最令人激动的是由四个量子点组成的自控功能单元已经在实验中得到实现。
【关键词】纳米纤维；纳米塑料；纳米技术发展
1引言
目前，我们主要朝着两个方向来发展纳米技术，他们分别是开发新材料，如巴基球以及纳米管等等，和运用新科技来减少现在正在使用的材料，例如金属氧化物的用量等等。一些含有氟聚合物和特种复合材料中已经慢慢运用到了碳纳米管，除此以外，钛白粉和粘土以及SiO2等之中也运用到了纳米技术。纳米氧化物和材料、纳米粘土以及碳纳米管市场都是纳米材料市场的组成部分。德固萨公司是一家以生产先进的纳米氧化铈、氧化铟以及氧化锌为名的公司，它在2004年到2008年之间投资在纳米研究领域有2500万美元。密歇根大学目前正在跟比较前沿的巴斯夫公司合作，研究开发纳米立方体。这种立方体在中压时可以吸附氢气，在释放压力时又可以放出氢气，它是由含有苯和本基因有机体以及氧化锌分子组合而成的多孔结构。其实，目前已经有多家公司开始从事聚合物纳米技术的研究，并且还出产了许多商业化产品。
2化工中如何运用纳米技术
2.1开发运用碳纳米管
运用碳纳米管，我们可以制成储气能力极强的储氢材料，然后将它运用于燃料电池等领域。除此外，碳纳米管还可以制成具备高强度的碳Z-T-维材料以及将它作为增强填料形成各种复合材料。如果再大气中制取因，则可以大大地降低费用，这是日本丰桥（Toyohashi）技术科学大学与Futaba公司以及Tokai碳素公司联合开发研究出来的新方法。如果用200-300A的20V直流电在两个石墨电极之间，便会产生电弧，在这种情况下，阳极是不断地消耗的，在4000-10000K下快速蒸发时候，电弧喷射便产生了。如果将电弧喷射快速急冷，让它到冷却板上，我们就可以得到纳米碳颗粒了，这种产物越有30%纳米管[3]和约70%碳颗粒凝聚体。碳纳米管可以用于生产高性能塑料的蓄电池、燃料电池电极材料以及电子元件和增强材料，目前，世界上拥有着最大规模的碳纳米管生产装置的公司就是日本三井化学公司，它的生产能力为120t/d。美国西南纳米技术公司和大陆菲利普斯合作，它们的目标市场之一是应用于塑料参混物，现在正在不断加快低成本碳纳米管的商业化步伐。美国公司zeyo第一次提出了大大提高材料的导电和力学性能，可用于改性聚氨酯的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管添加剂产品。我国的碳纳米管技术也是列于世界前位的，目前我国清华南风纳米粉体技术产业化啊工程中心的碳纳米管批量生产技术在国际上是最高的。
2.2纳米催化剂
根据商务通讯公司的报道，在全球，纳米催化剂的市场资金将会越来越多，应用领域也将会越来越大，其包含有炼油和石化行业、化学和医药领域、食品加工和环保领域等等。纳米的催化性能以及吸附能得到了不断增强，这是由于纳米的表面积不断增大以及纳米微粒粒径不断减小的后果，除此之外，正是由于这些独特的效应，使得一些原来不能反应的能够进行反应了，而且也使得能反应的反应效率得到提高，有效地控制了反应效率。瑞士技术研究院开发了一种可应用于环氧化反应，并且低费用、高效的纳米颗粒二氧化钛，这就是二氧化硅催化剂。与穿透的环氧化催化剂相比，此种基于相同的材料但产生副产物很少的催化剂能够大大地提高转化率。所谓的环氧化物，就是生产表面活性剂、许多聚合物以及医药的关键中间体。
2.3纳米复合材料
由于纳米粒子具备着量子尺寸效应、表面界面效应以及小尺寸效应，这些效应和聚合物耐腐蚀却容易加工以及密度小的特点结合以后，就使得他们能够成为和常规不同的复合材料。它们分别包括了有纳米塑料、轮胎纳米聚合物、纳米功能性纤维等。因为聚合物纳米复合材料的快速崛起，所以传统的塑料产业也出现了新的力量，聚合物复合材料提高了传统材料的性能，体现了更加优异的综合性能。除此之外，纳米聚合物在轮胎中的运用能够起到节省能源的作用。意大利Nova—mont公司与别的公司合作，开发出能够大大减少轮胎滚动阻力的淀粉聚合物。最后，纳米技术的进步还使得功能性聚酯等纤维应用了纳米材料，得到进步。一些含有纳米材料的功能性纤维陆续出现，其中能够防辐射、变色、抗菌等等功能引起了人们的关注。
2.4纳米材料在石油工业的应用展望
纳米材料在油田开发和石油化工方面都得到了应用。为了能够解决好低参透油田的注水开采的最终采收率低和开采速度慢的问题，我国在实际注入过程中采用了新型降压注水剂纳米聚硅材料。实际证明，这种材料能够提高低渗透压注水井的吸水功能。除此之外，又因为纳米表面积很大而且表面活性中心也多，所以它也是一种很好的催化材料。如果把一般的铂、镍、铁等金属催化剂制成纳米微粒的话，纳米它就可以大大地改善催化效果。
2.5纳米材料
俄罗斯科学家曾经将纳米合金粉末和纳米铜粉末加到油中，可是使得油的使用寿命延长，而且性能得到十倍以上的提高，降低磨损率。目前，油田现场的油气井在完井时套管的管扣剂普遍采用的是黄油或是丝扣油，但是这种油经常会出现咬扣的现象，除此之外，这两种油的减摩效果也不是很理想，所以卸扣和上扣的劳动强度也得到增强。针对套管和油管目前正在使用的丝扣油具有的缺点，根据纳米材料低弹性模量以及硬度大的特点，和纳米粒子抗磨特征，为了能够达到减小上卸扣的困难以及避免咬扣或是粘扣的目标，提出了把纳米粒子加入在先有丝扣油中作为添加剂的建议。
2.6存在的问题与发展方向
尽管纳米材料有着非常好的发展前景，但是我们也要认识到许多方面到目前为止也是美好的想象或者还处于试验阶段，必须还要解决离实际应用之路上的很多问题。
首先，虽然功能性纳米材料的成本算是比较低的，但是目前我们制备工艺还大多处于实验室阶段，所以纳米技术发展存在的一个关键问题是工业化设备问题。其次，其材料形式也是作为催化剂的纳米材料的一个很重要的问题。如果直接用颗粒存于反映体系之中，那我们就必须考虑它的回收难易性和活性再生难以及抗污染性等问题。还有就是在目前的水平中，纳米二氧化钛灯光催化剂的催化效率还处于比较低的水平，因为它仅仅只能利用波长低于400nm的太阳光。最后，纳米粒子在基础油中必须均匀、稳定地分散，这是它作为油添加剂被应用的前提。我们相信这些难题将会随着纳米技术的不断发张都会慢慢得到解决，纳米材料也会在应用中显示它的无比优越性。
关键词：纳米陶瓷膜
一、前言
陶瓷材料作为全球材料业的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是由于存在脆性（裂纹）、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差等的缺陷，因而使其应用受到了一定的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，它克服了陶瓷材料的许多不足，并对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生重要影响，为陶瓷材料的应用开拓了新领域使陶瓷材料跨入了一个新的历史时期。
纳米陶瓷膜便是纳米陶瓷材料的大家庭中的一种，其产生于21世纪初，具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等众多优势，并且对GPS信号无任何屏蔽作用。纳米陶瓷隔热膜是21世纪的航天领域高科技产品，该产品起先应用于美国军事、航空、航天领域。
二、正文
1.纳米陶瓷膜简介及研发历史
陶瓷膜技术是膜技术中的翘楚，但20世纪80年达国家已在广泛应用时，中国在此领域却还是一片空白。十几年过去了，依靠自主创新，中国陶瓷膜技术从无到有，不仅打破了国外的封锁与垄断，还达到了国际领先水平。膜是一种高分子化学材料，它有无数个只能用微米甚至纳米计算的小孔，既有分离、浓缩、净化和脱盐功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤等特征。膜技术发明之后便广泛运用于食品加工、水质净化、环境治理、制药工业、化工与石油化工等领域，用来实现产品的净化分离。陶瓷膜就是由经过高温烧结的陶瓷材料制成的分离膜。由于具有独特的耐性，其一进入市场便成为膜领域发展最为迅速、也最有发展前景的品种之一。
到1989年底，南京工业大学徐南平院士才开始了在陶瓷膜领域的艰难探索。经过二十多年的不懈奋斗与努力，中国在陶瓷膜领域不仅打破了西方的封锁与垄断，而且依靠自主创新达到了国际先进水平。
2.纳米陶瓷膜特征与原理
相较于传统聚合物分离膜材料，陶瓷膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄、分离效率高等优点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以30%的年增长率发展着。陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。
陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔径50nm～15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。用于分离的陶瓷膜的结构通常为三明治式的：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称分离层）。其中支撑层的孔径一般为1～20μm，孔隙率为30%～65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20～60μm，孔隙率为30%～40%；膜层具有分离功能，孔径从0.8nm～1μm不等，厚度约为3～10μm，孔隙率为40%～55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。
陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2～50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等种类。进行分离时，在外力的作用下，小分子物质透过膜，大分子物质被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化、去杂、除菌等目的。
3.纳米陶瓷膜的优势
陶瓷隔热膜系是由导电性物质氮氧化物组成，具有独特的分子结构，是一种性能独特并持久耐用的复合陶瓷膜结构。因而其具有阻隔红外线、分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长、隔热性能好，质量稳定等众多优势，并且对GPS信号无任何屏蔽作用。能够保持最高的可见光透射率的同时，又能提供最高的红外线和远红外线的反射。
4.纳米陶瓷膜的研究现状
纳米陶瓷膜目前主要采用纳米材料淀积技术，与PET表面涂布纳米陶瓷有所不同，它是将纳米陶瓷材料混合到PET基材颗粒，从而提高产品性能，使其达到前所未有的稳定。在金属膜的技术上通过纳米陶瓷技术，采用先进的真空磁控溅射工艺，用精微的纳米状陶瓷物质来制造，从而使产品对光进行智能滤光筛选，最大限度阻隔热量，性能大大优于单纯金属薄膜。此外，纳米陶瓷膜的生产还采用了高隔热低反光技术，一方面可以使薄膜有效隔热率超过90%，提高室内舒适度和节省能源；另一方面却没有增加薄膜的反光。通常提高隔热能力的同时，总是要加强隔热膜的反光，这样会使得室内可见光大量损失，并且使得通信信号大幅减弱；强烈的内反光极易干扰视线，引起视觉疲劳。
5.纳米陶瓷膜的应用前景
随着现代科学技术的发展和生活水平的提高，人们越来越重视节能和环。建筑物门窗玻璃、顶棚玻璃、汽车玻璃和船舰玻璃对可见光的透过性有较高的要求，但在满足采光需要而使可见光透过的同时，太阳光的热量也随之传递。因此，对室内温度和空调制冷能耗产生一定程度的影响。在夏季这种影响特别显著，透过玻璃窗进入室内的太阳能量加大的了空调的载荷。通常空调的设定温度与负荷具有如下关系：设定的制冷温度提高2℃，制冷电力负荷将减少约20%；设定的制热温度调低2℃，制热电力负荷将减少约30%。为了节约能源，人们采用了金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜，用以反射部分太阳光中的能量，从而达到隔热降温的目的。但是，这种做法对产品的应用构成影响，要么达不到预定的效果，要么加大了制作工艺成本。纳米陶瓷膜出现，为透明隔热问题的解决提供了新的途径，具有广阔的应用前景及市场价值。目前在国内，研发应用此产品已经引起了不少公司的关注。
三、结论
近几十年来，陶瓷材料的应用及发展是非常迅速的，陶瓷材料作为继金属材料、高分子材料后最有潜力的发展材料之一，它在各方面的综合性能明显优于现在使用的金属材料和高分子材料。陶瓷材料的应用前景还是相当广阔的，尤其是能源、信息、空间技术和计算机技术的快速发展，更加拉动了具有特殊性能材料的应用。相信在不久的将来，陶瓷材料会有更好、更快的发展，展示出其重要的应用价值，为人类的文明发展做出重要贡献。
参考文献：
为配合海尔集团的战略转型，为了与家电和塑料行业内其他优质供货商更好地合作交流，青岛海尔新材料研发有限公司（以下简称海尔新材料）首次亮相CHINAPLAS2015国际橡塑展。据了解，海尔新材料隶属于海尔集团电器部品本部，位于海尔胶州国际工业园区内，主要从事高性能专用工程塑料、特殊性能改性工程塑料、纳米新材料等产品的开发、生产，年设计产能为9万吨。
在本届橡塑展上，海尔新材料展示的是围绕环保、个性化家电外观设计开发的材料方案。海尔新材料研发部部长张秀文向《电器》记者介绍了此次展出的新品，包括特殊外观新材料、10年目测不变色的超耐候外观材料以及纳米碳纤维等。
《电器》记者了解到，特殊外观新材料是海尔新材料特别针对家电领域对个性化材料的需求而推出的，可以替代电镀和喷涂家电外观加工工艺。其中，高光免喷涂材料可用于洗衣机面板。
“虽然采用电镀、喷涂工艺制成的产品外观绚丽多彩，能满足客户的个性化需求，但既不环保又不能重复利用，因此家电领域新材料的发展趋势是重点研发替代电镀、喷涂工艺的特殊外观材料，如具备金属、珠光、幻彩、大理石、木纹等效果的新材料。”海尔新材料市场总监李鹏军分析家电外观材料发展趋势时表示。
家电用纳米材料正是符合家电用材料发展趋势的新材料。由它制成的多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等特点，可用于需要抗菌和除味的冰箱、空调外壳。当《电器》记者问及纳米新材料的前景，李鹏军表示，经过几十年的研究探索，纳米技术已经有了飞跃式的发展，市场潜力很大。他预测，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和复合物、纳米光子晶体等，将于不久的将来应用于家电制造领域。
优质的产品和服务源自先进的设备和雄厚的研发实力。据了解，海尔新材料引进了世界领先的挤出生产线和全自动物料配比、捏合、输送系统，拥有具有国际先进水平的自动包装线，实现从输料、混料、挤出、包装、码垛各道工序完全自动化生产。海尔新材料还配备了世界最先进的性能检测仪器，重视产品开发和技术进步，致力于产品的改进，获得了ISO9001：2000版认证，并通过美国惠而浦公司的严格认证，拥有像LG、三星、松下、三菱等一大批在国际上有影响力的客户。