纳米流体技术的特点范文

关键词：双语教学；微纳米制造技术；研究生培养

中图分类号：G642.4文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）49-0184-02

一、“微纳米制造技术”双语教学的必要性

面对国际新形势和新要求，教育部提出了在我国高校的基础教学专业教学中推广双语教学的新计划。双语教学指在教学过程中使用至少两种语言作为教学语言，其中第二语言作为教学媒介，部分或全部地运用到非语言学科的一种教学形式[1]。“双语教学”可以有不同的形式，包括：浸入型、过渡型和保持型[2]。浸入型双语教学在课堂形式上完全运用准确的英语进行教学，课堂上主要或唯一的教学语言是英语。这种模式对教师和学生的英语水平都有较高要求；过渡型双语教学形式在采用教学中先部分保留汉语教学，再逐渐将汉语和英语结合起来，并逐步提高英语使用比例，最终达到纯英语教学的模式。过渡型模式是一种适用于具备中等层次英语水平学生的教学活动；保持型双语教学采用汉语为主，外加少量英语进行教学的课堂模式，是适用于具备低层次英语水平学生的教学活动。双语教学的最终目标是，通过多种教学模式，将学生的英语水平提高到能够代替或者接近汉语的表达与运用水平。采用双语教学模式，可以逐渐培养学生用英语思考和解决专业问题的能力，提高在专业技术方面的英语听说读写和交流能力，为理解和跟踪最新专业技术进展打下良好基础，从而尽快适应外语工作和学习环境，达到学习专业基础知识和提高语言能力的双重目标。

“微纳米制造技术”是制造学科最受关注、最为活跃的领域之一，涉及多学科。微纳米制造技术是构建适用与跨尺度（微/纳/宏）集成的、可提供具有特定功能的产品和服务的微纳米尺度（包括1维、2维和3维）的结构、特征、器件和系统的制造过程。它包括自上而下和自下而上两种制作过程。微纳米制造技术不等同于传统的机械加工，其与传统的机械加工最本质的区别是其加工形成的部件或结构本身的尺寸在微米或纳米量级。而传统机械加工，就其加工精度而言，可以达到微米及纳米量级，但这里的微米或纳米是指工件形状的精度。

“微纳米制造技术”课程以微纳米基础理论为引导，逐渐扩展到基本及前沿微纳米制造技术，讲授相关理论基础、加工方法、适用材料、应用领域及优缺点等，是开展双语教学的理想课程。

二、“微纳米制造技术”双语教学

（一）双语教学内容的安排

“微纳米制造技术”课程涉及的知识点较多而且多为前沿，这为双语教学增加了难度。因此，为确保教学内容能系统性和先进性，我们在原版教材基础上，增加了当前“微纳米制造技术”研究现状内容。此外，结合双语思维特点，备课时从学生的视角出发，理清教学难点与重点。在课时安排上突出重点，对相关教学进度做适当减缓，并安排部分课外自学内容，不仅能使学生在课堂教学中充分消化和掌握专业知识，而且通过自学能激发学生对此方面的兴趣。由于“微纳米制造技术”是先进制造领域的一门专业基础课，考虑到国内外教材的差异，为实现二者的有效衔接，补充介绍了国内教材的详尽分析，达到了中英文教材的内容互补及优势配套。图1为课程结束后，学生对教学内容安排满意度的调查结果。可以看出，本门课的教学内容符合学生的学习规律，满足了学生的学习要求，获得了良好的预期效果。

（二）全英文多媒体课件的设计

“微纳米制造技术”课程涉及大量与本专业相关的具体加工方法和案例，实践证明采用多媒体课件与动画视频相结合的双语授课形式可取得较好的教学效果。运用动画视频可以生动、清晰底表达加工方法和加工过程，可以使学生更容易理解。生动的动画视频也可以活跃课堂气氛，有效吸引学生的注意力。此外，多媒体教学可以大大提高教学内容的丰富性和形象化，方便对课件中的重、难点进行标注，弥补黑板教学的不足，有助于学生准确掌握每堂课程中的教学重点和难点。在教学中我们发现，尽量采用英文课件，既能提高学生把握专业英语学习的能力，也有助于学生保持其思维的连贯性。

（三）双语互动交流

教师在课堂内外与学生之间的互动和交流是双语教学中不可或缺的关键环节之一，它可将教育模式由简单的单向灌输转换为有效的双向沟通。教师要根据学生的反馈信息，及时调整教学进度和改善教学方式。此外，我们还在“微纳米制造技术”课程双语教学中成功尝试了研讨式课程教学和实验室教学的授课模式。在研讨式教学中，学生首先在课下要查阅相关文献，然后在课堂上根据掌握的文献信息充分表达自己的见解，有效调动学生的学习积极性。此外，通过在课堂上引导学生自由发言和交流，鼓励学生用英语回答问题、表达看法，让学生在专业知识和英语水平上都能获得充分进步。采用讨论式教学，让学生积极参与，使掌握的知识更深刻。在实验室教学中，将教学地点安排在相关实验室，使同学能亲眼看到实物、能亲身感受到科研环境，突出启发式，以激发学生的学习兴趣，构成以学生为主体，教师为主导的模式。图2为学生对本门课程兴趣的问卷调查结果。可以看出，通过讲授本门课程，提高了学生对微纳米制造技术的兴趣，提高了学生的学习积极性。

（四）中英文比例的设计

双语教学中，中英文部分比例设置要充分考虑学生的实际情况。由于学生英语基础参差不齐，所以要结合学生的实际英语能力，确定好“微纳米制造技术”课程双语教学中的中英文比例。此外在“微纳米制造技术”课程双语教学过程中，可考虑采用阶段式教学模式，有步骤、分阶段地提高学生的专业英语水平及英语运用能力，调动好学生的学习积极性，降低学生的在学习中的畏难情绪，尽可能避免学生在课程学习中的两极分化，有效提高学生自主学习能力。通过循序调整中英文授课内容比例，授课效果获得了明显改善。

三、结束语

在“微纳米制造技术”课程中采用双语教学，学生英语综合能力提高较快，阅读英文资料的能力明显增强，此外，学生更加深入地了解和掌握了国外“微纳米制造技术”领域的先进知识。该教学模式培养了学生的国际视野，激发了学生的兴趣。本文阐述了“微纳米制造技术”必要性及在教学中的具体方法，如何更有效地实施双语教学，还需要在实践中不断学习和摸索。

参考文献：

[1]陈卓，陈红荣，欧少端.高校专业双语教学思考与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2009，（1）.

纳米流体技术的特点范文

既然，这一项新兴技术让世界各国站在同一起跑线上，我们完全可以利用我国扎实的基础教育在中学阶段开发和实践纳米课程，争取能培养更多学生对于科学的兴趣，提高学生的科学素养，并为高校输送一些愿意在科学道路上继续埋头苦干的学子.

本文笔者主要想和大家一起讨论在高中阶段开展纳米课程的一点思考，选择高中生这个群体，是因为他们已经在初中阶段学过了物理、生物、化学的一些基础知识，这样对于接受纳米知识做好了一些科学准备.幸运的是，笔者所在的学校十分重视实验室的建设，装备了纳米实验室，也为笔者进一步开发课程资源提供了近水楼台的条件.

我们可以在高中阶段对学生开发哪些纳米课程资源呢？能在中学装备纳米实验室的学校不多，高校的课程对于高中生又太难，在实践中我们只能摸着石头过河，我们相信将来随着纳米技术的普及，会有更多的学校开设这样的课程，这里我们只能是抛砖引玉，提一些自己粗浅的想法.

1了解纳米和纳米技术

1.1让学生知道纳米究竟是什么东西？

纳米（nm）实际上是一种计量单位，从宏观的角度上看1米等于100万微米，而1微米等于1000纳米；从微观上看，纳米是描述原子、分子等尺寸及其距离，1纳米仅等于十亿分之一米，人的一根头发丝的直径相当于6万个纳米.纳米小得可爱，却威力无比，它可以对材料性质产生影响，并发生变化，使材料呈现出极强的活跃性.科学家们说，纳米这个“小东西”将给人类生活带来的震憾会比被视为迄今为止影响现代生活方式最为重要的计算机技术更深刻、更广泛、更持久.

1.2让学生知道纳米技术应用广泛

在汽车行业，纳米技术的应用十分广阔.特别是纳米技术的集成，可以使这个传统产业产生新的亮点，拥有更清洁的能源、更好的安全性能，更强的马力等等.这些方面已经引起一些大公司的关注，预计在近期内可形成约10亿美元的市场.

在建材行业，纳米技术的全面应用，将使这个传统产业发生翻天覆地的一场革命，绿色家具、环保洁具、绿色装修、清洁能源等等，将彻底改变人类的生活.

在纺织行业，纳米技术的应用将给人类提供更加舒适的着装，提供更优良品质的功能纤维，甚至可以应用到国防技术上，从而引发纺织面料的又一次革命，提高我国纺织品的附加值和我国纺织业的整体实力水平，同时大大提高我国纤维产业在国际市场的竞争力，把我国从纺织大国变成真正的纺织强国.

在机械行业，纳米技术的应用，将解决该行业的一些难题，加速产品的升级换代，提升我国机械工业的水平，从而促进我国的加工制造业飞速发展，承担起世界加工厂的重任.

在改造传统工业部门的同时，纳米经济也在促进着新兴经济部门的不断发展和创新.下面让我们具体的来看一下纳米技术对新兴经济的作用.

在电子信息产业，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，制造出基于量子效应的新型纳米器件和制备技术.这将是对信息产业和其它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.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20世纪后半叶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.

纳米技术在环保产业上的应用，将使处理“三废”的手段更有效率，使人类居住的环境得到很大程度的改善.我国为实现可持续发展战略，对新型纳米环境材料及技术也提出了新的迫切需求.

2了解我们身边的纳米材料和纳米技术的应用

这样的例子举不胜举，完全可以让学生通过网络自己搜寻，然后再相互沟通和交流.

比如：日本的8mm摄像机的生产，抗菌除臭冰箱、洗衣机、高性能彩打墨粉等，都是采用的纳米技术，如果在分散的纳米分子材料上经过特殊处理，再运用到纤维物体上，那么衣服就可以不粘油、不粘水，由于纳米分子非常非常小，它不会影响纤维物体的透气性和清洗效果.

又如：纳米技术用在医学上，专家们把磁性纳米复合高分子微粒用于细胞分离，或者把非常细小磁性纳米微粒，放入一种液体中，然后让病人喝下后，对人身体的病灶部位进行治疗，并且通过操纵，可使纳米微粒在人的身体病灶部位聚集进行有目标的治疗，在不破坏正常细胞的情况下，可以把癌细胞等分离出来，也可以制成靶向药物控释纳米微粒载体（俗称“生物导弹”），用于治疗脑栓塞等疾病，同时也可用纳米技术生产出纳米探针（微型机器人）深入体内治疗疾病或清理体内垃圾等.如果在火箭燃料中加入不到1%的纳米铝粉，就可将燃烧能力提高一倍，纳米技术如果应用在陶瓷上，可使陶瓷具有超塑性，大大增强了陶瓷的韧性，不怕摔，不怕碎，陶瓷坚固无比.另外，戴上涂有纳米涂料的眼镜，在寒冷的冬季，人们从室外进入室内，就能避免眼镜上蒙上一层水气.令科学家高兴的是，纳米钛与树脂化合后生成的多种全新涂料，具有多种同类产品无法相比的优越性，在海水中浸泡10年不损，并具有神奇的自我修复能力和自洁性，纳米钛还作为唯一对人植物神经、味觉没有任何影响的金属，其用途广泛.

3利用扫描隧道显微镜TSTM看微观世界并制作简单的纳米材料

3.1了解扫描隧道显微镜的原理，学会操作扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜ScanningTunnelingMicroscope缩写为STM.它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率.此外，扫描隧道显微镜在低温下可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具.

STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一.

扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料.就如同一根唱针扫过一张唱片，一根探针慢慢地通过要被分析的材料（针尖极为尖锐，仅仅由一个原子组成）.一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面.当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来.电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓.在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片.

操作扫描隧道显微镜是个精细活儿，学生需要在教师指导下分步骤反复训练才能逐渐熟练起来.制作一个良好的针尖是实验成功的关键，而针尖的材料是铂金，为了让这个价格昂贵的实验耗材以后少损失，教师特别需要指导学生在实验初学好此基本功，这就如同学武功的人一定要练好马步一样.同时，学生还需要学会操作软件，记录数据和图像，因此学生需要具备一定的操作电脑的能力.

3.2学会制作纳米材料

比如Fe纳米材料的制备方法可以分为两种：

（1）物理制备方法

具体又包含气相法、惰性气体蒸发、原位加压制备法、磁控溅射法与等离子体法等.

（2）化学制备方法

具体又包含水热法、溶胶-凝胶法、喷雾干燥法、微乳法等.

我们可以与学生用其中一两种方法尝试制作Fe纳米材料并[HJ1.73mm]研究其性质，这需要学生具备一定的物理、化学知识功底.

4了解假纳米和纳米技术的风险

4.1纳米打假

纳米技术并非高不可攀，但也决非人人都能“纳”一把，因此，我们要提前做好纳米技术的打假工作，为纳米技术的发展创造良好的空间.现在只要留心大城市的市场上，打着“纳米家用电器”、“纳米防辐射衣服”、“纳米防紫外线化妆品”、“纳米太阳伞”等新奇广告招牌随处可见，就如同“绿色食品”、“基因食品”、“数字电视”等一样，“前卫”商品堂而皇之地摆在商场的柜台上，纳米技术的用途相当广泛这点不错，但还没有到广泛地应用阶段，因此，一些企业借纳米造势，趁老百姓对纳米技术的内涵还不太清楚，或把一点点皮毛的加工谎称为纳米技术，甚至置纳米材料不会释放微波这一普通常识不顾，声称自己产品能释放保健微波来欺骗消费者.

学生既然在学校学习了相应的纳米知识，应该去更多地影响身边的人，帮助大家识别真假纳米，这其实也是学生学以致用的过程，在这过程中，学生会更多地查找资料，思考讨论，更进一步提高了科学研究的能力.

4.2纳米技术的负面效应

北京大学化学与分子工程学院刘元方院士说，随着纳米科技的迅猛发展，各种性能优异的纳米材料已经从实验室走出来，成为触手可及的商品，但除了产品功能，这些新型材料对生态环境的影响远远没有被我们了解.

目前需要解决的问题是，原来没有毒性的化学物质到了纳米尺度后是否对环境安全带来新的风险.目前有关尺度、形貌对毒性的影响，纳米材料与其他物质相互作用，外界环境如温场、光场、pH值对暴露在环境中的纳米粒子可能带来的安全风险等方面的研究甚少，基本处于空白状态.因此，需要着手建立纳米尺度有毒化学物质的数据库，进一步明确划分纳米尺度有毒化学物质的范围，以利于重点防范这些物质在生产和应用过程中对环境安全造成的危害.

同时，在纳米改性升级产品中，对纳米材料存在引起环境安全风险的研究，也才刚刚引起人们的注意.其中最值得注意的是化工产品，如农药、化肥、杀虫剂，因为这些产品与农业关系密切.纳米材料改性后产品功能升级，提高了使用效率，但是无机纳米粒子和有机修饰的纳米粒子，以及纳米尺度的有机金属离子的络合物却直接暴露在空气、水和土壤中，它们给环境安全带来的潜在风险应引起高度重视.

纳米流体技术的特点范文篇3

关键词:纳米材料应用

一、纳米的发展历史

纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

1959年，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，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。

二、纳米技术在防腐中的应用

纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米sio2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米tio2、sio2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。

纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是sio2、tio2、caco3、zno、fe2o3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。

纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的halox、sherwin－williams、mineralpigments、德国的hrubach、法国的sncz、英国的britishpetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。

我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。

三、纳米材料在涂料中应用展前景预测据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领

域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。

由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。

在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。

纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。

纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用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，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。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。

四、结语

由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。

参考文献：

[1]桥本和仁等［j］.现代化工.1996(8):25～28.