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等離子納米技術范文1
納米材料和納米科技被廣泛認為是二十一世紀最重要的新型材料和科技領域之一。早在二十世紀60年代,英國化學家Thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年,《NanostructuredMaterials》正式出版,標志著納米材料學成為一門獨立的科學。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準晶體以及界面層結構的材料。當粒子尺寸小至納米級時,其本身將具有表面與界面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應,這些效應使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年Iijima首次制備了碳納米管以來,一維納米材料由于具有許多獨特的性質和廣闊的應用前景而引起了人們的廣泛關注。納米結構無機材料因具有特殊的電、光、機械和熱性質而受到人們越來越多的重視。美國自1991年開始把納米技術列入“政府關鍵技術”,我國的自然科學基金等各種項目和研究機構都把納米材料和納米技術列為重點研究項目。由于納米材料的形貌和尺寸對其性能有著重要的影響,因此,納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級納米結構材料和納米器件的基本構成單元(Bui1dingBlocks),納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎。本文簡單綜述了納米材料合成與制備中常用的幾種方法,并對其優劣進行了比較。
2納米材料的合成與制備方法
2.1物理制備方法
2.1.1機械法
機械法有機械球磨法、機械粉碎法以及超重力技術。機械球磨法無需從外部供給熱能,通過球磨讓物質使材料之間發生界面反應,使大晶粒變為小晶粒,得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級的Fe-18Cr-9W合金粉末。機械粉碎法是利用各種超微粉機械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉,尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術利用超重力旋轉床高速旋轉產生的相當于重力加速度上百倍的離心加速度,使相間傳質和微觀混合得到極大的加強,從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料,應用超重力技術制備粒徑20nm—80nm、粒度分布均勻的ZnO納米顆粒。
2.1.2氣相法
氣相法包括蒸發冷凝法、溶液蒸發法、深度塑性變形法等。蒸發冷凝法是在真空或惰性氣體中通過電阻加熱、高頻感應、等離子體、激光、電子束、電弧感應等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達到過飽和狀態,然后在氣體介質中冷凝形成高純度的納米材料。Takaki等在惰性氣體保護下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm—50nm范圍內可控。魏勝用蒸發冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發法是將溶劑制成小滴后進行快速蒸發,使組分偏析最小,一般可通過噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準靜態壓力的作用下,材料極大程度地發生塑性變形,而使尺寸細化到納米量級。有文獻報道,Φ82mm的Ge在6GPa準靜壓力作用后,再經850℃熱處理,納米結構開始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900℃時,晶粒尺寸迅速增大至400nm。
2.1.3磁控濺射法與等離子體法
濺射技術是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,交換能量或動量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無相變,化合物的成分不易發生變化。目前,濺射技術已經得到了較大的發展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應磁控濺射等技術。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應性氣氛中通過直流放電使氣體電離產生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發,蒸汽達到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。
以上介紹了幾種常用的納米材料物理制備方法,這些制備方法基本不涉及復雜的化學反應,因此,在控制合成不同形貌結構的納米材料時具有一定的局限性。
2.2化學制備方法
2.2.1溶膠—凝膠法
溶膠—凝膠法的化學過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經過水解反應生成活性單體,活性單體進行聚合,開始成為溶膠,進而生成具有一定空間結構的凝膠。Stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含N聚合物組成)在溶液中與H2S反應,生成的ZnS顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。MarcusJones等以CdO為原料,通過加入Zn(CH3)2和S[Si(CH3)3]2制得了ZnS包裹的CdSe量子點,顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產率(quantumyield,QY)為13.8%。
2.2.2離子液法
離子液作為一種特殊的有機溶劑,具有獨特的物理化學性質,如粘度較大、離子傳導性較高、熱穩定性高、低毒、流動性好以及具有較寬的液態溫度范圍等。即使在較高的溫度下,離子液仍具有低揮發性,不易造成環境污染,是一類綠色溶劑。因此,離子液是合成不同形貌納米結構的一種良好介質。Jiang等以BiCl3和硫代乙酰胺為原料,在室溫下于離子液介質中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm—5μm的Bi2S3納米花。他們認為溶液的pH值、反應溫度、反應時間等條件對納米花的形貌和晶相結構有很重要的影響。他們證實,這些納米花由直徑60nm—80nm的納米線構成,隨老化時間的增加,這些納米線會從母花上坍塌,最終形成單根的納米線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅原料,以離子液為反應介質,合成了單晶Bi2S3納米棒。
2.2.3溶劑熱法
溶劑熱法是指在密閉反應器(如高壓釜)中,通過對各種溶劑組成相應的反應體系加熱,使反應體系形成一個高溫高壓的環境,從而進行實現納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。Lou等采用單源前驅體Bi[S2P(OC8H17)2]3作反應物,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系Bi2S3納米棒,且該方法適于大規模生產。Liu等用Bi(NO3)3•5H2O、NaOH及硫的化合物為原料,甘油和水為溶劑,采用溶劑熱法在高壓釜中160℃反應24-72h制得了長達數毫米的Bi2S3納米帶。
2.2.4微乳法
微乳液制備納米粒子是近年發展起來的新興的研究領域,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優點。1943年Hoar等人首次報道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合,可自發地形成一種熱力學穩定體系,體系中的分散相由80nm-800nm的球形或圓柱形顆粒組成,并將這種體系定名微乳液。自那以后,微乳理論的應用研究得到了迅速發展。1982年,Boutonnet等人應用微乳法,制備出Pt、Pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料,由于它獨特的工藝性能和較為簡單的實驗裝置,在實際應用中受到了國內外研究者的廣泛關注。
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【關鍵詞】納米金；生物醫學技術；應用現狀
1前言
如今納米技術隨著時代的發展已經得到了很大的發展，成為了科學研究的熱點，納米金是指直徑0．8～250mm的締合金溶膠，它屬于納米金屬材料中研究最早的種類，納米金具有良好的納米表面效應、量子效應以及宏觀量子隧道效應，它具有很多良好的化學特性，比如抗氧性和生物相容性。
2納米金在病原體檢測技術中的應用現狀
近些年來生物醫學界對于流行病學的研究和對病原微生物的診斷已有了不小的進展，傳統的分離、培養及生化反應逐漸被時代所淘汰，運用納米金的免疫標記技術作為新的高通量的、操作簡單的檢測技術被廣泛應用于臨床病原體的檢測，這種檢測技術快速且準確，十分適合在臨床上使用。1939年，兩位科學家Kausche和Ruska做了一個小小的納米金實驗，他們將煙草花病毒吸附在金顆粒上，并在電子顯微鏡下觀察，發現金離子呈高電子密度，就此打下了納米金在免疫電鏡中的應用基礎。從1939年后生物醫學技術不斷發展，納米金標記技術也廣受世人關注，成為了現代社會四大免疫標記技術之一。作為一種特殊標記技術，納米金在免疫檢測領域受到了廣泛的應用，使用納米金粒子做探針，觀察抗原抗體的特異性反應，放大檢測信號，由此檢測抗原的靈敏性。納米金技術具有良好的檢測靈敏性，在早期還支持診斷并監控了急性傳染性病毒，根據這一特性，秦紅設計了快速檢測黃熱病病毒的技術，在納米金顆粒上標記上金SPA－復合物的標志，通過免疫反應實驗我們發現病毒抗體與納米金顆粒結合，并形成了人眼可見的紅線。這種檢測方法的優點有:不需要器材、簡單、迅速、廉價、高效，極大地推動了黃熱病病毒檢測技術的更新，在黃熱病的防控事業上有著深遠意義。利用納米金作為免疫標記物來檢測的除了黃熱病病毒，還有致病寄生蟲。我國的民族種類多樣，一些少數民族人民由于自身的文化特點，喜食生食或半生食物，這就形成了寄生蟲病的傳播，我國經濟大發展后，人民的生活水平得到了提高，但還是喜食半生動物肉或者內臟，造成了食源性寄生蟲病發病率的上升，嚴重影響人民身體健康。目前我國的臨床診斷寄生蟲病技術包括三方面:病原學檢查、免疫學檢查以及影像學檢查。運用納米金檢測技術，不僅縮短了取材時間、縮小了取材范圍，而且檢出率高、創傷性小，受到了患者的廣泛歡迎。
3納米金在核酸、蛋白質檢測中的應用現狀
納米金粒子具有特殊的表面等離子體共振現象，被應用在核酸構建和分析檢測蛋白質領域中，可以把生物識別反映轉換為光學或電學信號，因此人們將其與DNA、RNA和氨基酸相結合，在檢測核酸和蛋白質方面收效頗豐，并且這種檢測方法制備簡單，同時還具有很多優點，比如良好的抗氧化性和生物相容性，下面具體講一下納米金檢測技術在核酸和蛋白質檢測中的應用。首先是在核酸檢測中的應用。美國首先利用納米金連接寡核苷酸制成探針檢測核酸，將納米金做標記與靶核酸結合形成超分子結構，由此來檢測核酸。利用納米金技術檢測特定病原體和遺傳疾病首先要做的就是檢測核酸的特定序列，在芯片點陣上整齊排列納米金顆粒，利用TaqDNA連接酶識別單堿基突變，等待連接后，就可以經過一系列步驟得出單堿基突變結果，得到所需信息。在臨床應用中使用納米金技術的表現有高靈敏檢測谷胱甘肽和半胱氨酸的新型電化學生物傳感器，這種機器對于谷胱甘肽和半胱氨酸的檢出限值更低，在檢測及預防糖尿病、艾滋病等疾病方面具有很大的臨床優勢。其次是在蛋白質檢測中的應用。納米金與蛋白質的作用方式非常多樣，有物理吸附方式、化學共價結合方式以及非共價特異性吸附等等方式，在此背景下，我們可以利用納米金檢測并治療疾病和檢測環境污染。
4納米金在生物傳感器制備中的應用現狀
目前納米金在生物傳感器檢測中的應用受到了人們的普遍關注，如上文所說，納米金具有特殊的表面等離子體共振現象，這是制備生物傳感器的基礎。利用這種特性，科學家們做了許多實驗，比如拉曼光譜試驗，使用Uv－Vis光譜和拉曼光譜儀測試金納米顆粒的表征，得出結論是可以根據納米金顆粒的不同形貌制作不同濃度分子的探針，受外周環境介電特性和顆粒尺寸大小的影響，納米金顆粒會表現出不同的形貌特征，比如吸收光譜、發生藍移。納米金是屬于一種非常微小的貴金屬，作為貴金屬，它具有很好的導電性能，利用納米金進行免疫檢測時會大量聚集納米金，從而增強反應體系的電導，順利通過電導檢測免疫反應。利用納米金的高檢測靈敏性可以進行電化學免疫傳感器的制備。
5其他領域的應用現狀
目前納米技術的研究中，納米金在生物醫學技術中的應用研究是重要研究課題，除了上文中說到的病原體檢測、核酸以及蛋白質檢測還有生物傳感器制備中的應用，納米金技術同時也被廣泛應用于腫瘤的診斷與治療、藥物載體以及CT成像。納米金具有特殊的組成結構，它可以輕易被修飾并負載化合物，可以用于檢測并治療腫瘤，還可以被用于肺癌的檢測及治療，目前的大量數據都表明納米金技術在診斷并治療肺癌上有極大的優勢。
6結語
21世紀生物醫學技術領域最關鍵的技術之一就是納米金標記技術，作為一種十分精細的技術，它幾乎不影響生物分子的活性，就這一點而言，它是非常好的標記物。我們可以想見，納米金技術因其自身的諸多優點，必會獲得更大的生物醫學發展空間。
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等離子納米技術范文3
關鍵詞：新技術 功能性紡織品 應用
中圖分類號：TS101.8 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）001-079-02
1 引言
功能性紡織品指的是和傳統紡織品不同，具有特殊功能和性能，能夠滿足社會群眾要求的紡織品，特殊功能指的是通過化學功能和物理功能等對織物、紗線和纖維進行加工，在近幾年之中，很多新技術開始在功能性紡織品開發中使用。例如，開發具有自動清潔功能的織物，具有交流、娛樂和通訊功能的服務，開發新技術為開發紡織新產品打下了扎實的基礎，能夠提高功能性紡織品的附加值和技術水平。
2 功能紡織品開發的新技術應用
2.1等離子體技術應用
等離子體技術指的是將離子流、中性分子流和光輻射作用在材料的表面，向材料表面高分子傳遞能量，最終使材料改性，選擇適宜的等離子體，在織物的表面物理刻蝕，對織物的表面特性進行改變，如對疏水性材料進行親水改性，也有使用氮氣和氧氣離子體對丙綸薄膜進行處理，使其親水性能得到提高，使接觸角進一步降低。
氮和氧等離子處理能夠導致鱗片構造產生物理剝落，減少織物表面的含碳水平，提高硫、氮和氧的含量，使羊毛防縮性得到提高，同時，增加纖維表面的極性，提高染料對纖維的吸附能力及降低染料向纖維內擴散的空間阻力，從而改善羊毛的染色性能。真絲纖維在進行等離子處理之后，在纖維表面產生明顯的微孔，導致內部結構產生變化，增加纖維的填埋水平，提高材料的活性基團，將真絲織物功能化改性落到實處。麻織物在進行等離子處理之后，提高纖維表面的濕潤水平，使織物的上染率和印花著色水平得到提高。棉纖維在進行等離子處理之后，表面產生部分交聯的現象，對纖維的抗縮水平進行改善，如果在介質之中增加氟單體還能夠提高拒水整理水平。
2.2 微膠囊技術應用
微膠囊技術指的是，使用合成高分子或者天然高分子成膜材料將氣體、液體和固體進行包裹、覆蓋，將其變為微小的粒子，之后將微膠囊通過適宜的技術進行加工處理，在織物或者纖維中使用，進而研發具有特殊功能的織物，可以針對工藝水平的不同，對微膠囊的大小和形態進行調整，一般的范圍為3um-3000um，我國目前已經產生了大小范圍為3um至200um的納米膠囊。
微膠囊技術具有以下幾種優點：功能復合容易實現，隔離和緩釋性能較好、選擇分子包裹材料的范圍較大，因此，可以使用上述技術進行多種功能紡織材料的制作。例如，抗靜電劑、阻燃劑和抗菌劑等，可以通過微膠囊在織物中進行處理，在一定的使用條件和加工條件中，芯材能夠將自身作用得到最大的發揮。微膠囊在后整理和印染等方面具有廣泛的應用。例如，香精微膠囊能夠對香味的釋放水平進行人為控制，對其留香的時間進行延長，具有良好的耐洗牢度。在防臭整理方面，可以將微膠囊附著、滲透到纖維表面，提高織物的防臭水平。英國較早開始對具有治療功能的織物進行探究，能夠有效緩解患者的關節炎和濕疹水平，將草藥和藥品的微膠囊注入織物，使用者通過體溫對織物之中的微膠囊加熱，將藥物通過皮膚向血液中傳播，藥效具有較好的持久性和耐久性。此外，如果使用具有酸性液晶漿的微膠囊，能夠導致織物具有可逆感溫變色的效果。
2.3生物技術應用
生物技術指的是通過生物自身和生物的組成對產品進行制造，對其生物特性進行改性，受到社會各界的廣泛關注，生物添加劑、基因和生物酶等技術在世界各國的科技競爭和研究開發中得到廣泛應用。生物酶技術在開發紡織品的過程中廣泛使用，具有準確性和催化效率較高的特征，能夠對堿精煉的傳統方式進行取代，外國學者對織物進行精煉，能夠使吸濕性得到提高，對蛋白質纖維進行蛋白酶處理，能夠減少織物的伸縮水平和臨界符合，對柔軟水平進行改善，減少粗糙水平，提高織物的穩定性。
隨著科學技術的飛速發展，基因技術取得突破，例如，加拿大的專家在羚羊細胞中轉移蜘蛛絲蛋白，進而從羚羊乳液中提取到可溶性蛋白，同時，對蜘蛛吐絲的技術進行模仿，對動物纖維進行進一步開發，美國一些公司已經在植株中植入對藍色進行控制的基因，能夠制作天然藍色的牛仔褲。
生物添加劑在功能性纖維開發上的技術應用主要有三種：（1）添加型共混紡絲技術，在濕紡或熔紡過程中將添加劑加入聚合物，如日本阿巴尼公司的“Batekiller”抗菌滌綸；英國考特爾茲公司的CourteKM抗菌腈綸。（2）接枝改性技術，將具有特殊功能的基團接枝到纖維上，如日本東洋紡公司的Vilsil。（3）復合紡絲技術，在皮芯型復合纖維中將添加劑摻到芯層中，或在并列型復合纖維中摻到其中一個并列組分內，如日本帝人公司“Daberta”雙組分抗菌滌綸。
2.4 納米技術應用
納米技術是在納米尺度（1～100nm）內研究物質的特性和相互作用，并利用這些特性生產出具有某些特定功能的技術制品。在紡織工業中，納米材料應用為功能紡織品的開發提供了廣闊的思路和可行的方法。
相關研究證明，納米Fe2O3和SiO2等材料能夠有效吸收大氣中的紫外線，在化學纖維內部添加數量較少的納米顆粒，最終形成吸收紫外線的現象。將含有半導體性能的物質添加入化學纖維之中，能夠產生具有良好性能的屏蔽靜電功能。通過納米顆粒除味抗菌，具有安全性和有效性，與傳統方式相比，能夠合理配置資源，提高使用效率。納米云母能夠在充滿水分和空氣的環境中存在，自主分解電子，產生帶有正電荷空穴，最終實現除臭消炎的目標。納米電氣石的量子表面效應和小尺寸效應，導致遠紅外具有的輻射性能夠顯著增加，是開發具有上述功能織物的重要途徑。
2.5 微電子信息技術應用
微電子信息技術在使用的過程中，能夠導致紡織品具有特殊功能，最終研發智能的電子紡織品，在上述紡織品之中，包含通訊設備和傳感器等，能夠保障病人、運動員等人群的需求，智能織物能夠對信息進行控制、儲存和檢查，將對身體數據進行測試的數據向控制中心進行傳輸，因為其使用微型芯片標簽，能夠對信息儲存，使用集成天線對無線數據進行交換。
美國大學相關研究機構目前和相關研究院合作，成功研制新型的紡織品，并命名為E型織物，上述紡織品具有探測器的部分功能，在軍事定位和通訊中得到了廣泛的使用，是微電子信息技術的重要應用。
雖然微電子信息技術在開發的過程中具有廣闊的前景，但是，開發是一個十分復雜的過程中，應該滿足幾個方面的條件：（1）功能元件應該具有可植入性；（2）上述產品在進入市場之前，應該進行正確合作，進行多方面的調查。因為，信息技術產品在使用之前，已經在大型系統中建立基礎，不僅會涉及到技術層面的問題，還關系到商業問題和管理問題。
3 展望
功能性紡織品是科技發展的趨勢，在紡織品開發中的使用范圍將不斷擴大，同時，能夠將多領域的技術進行聯合，進一步提高織物自身的附加值，但是，應該進一步深入研究紡織品的未來發展，在運用新技術的同時，應該重視對織物功能的改善，重視人和自然環境的和諧共生，在發展的同時，重視環境保護，使織物的可持續發展水平得到提高。
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等離子納米技術范文4
關鍵詞：工業；有機廢氣；治理；
中圖分類號： U491.9+2文獻標識碼：A
引言
隨著工業排放的廢氣對環境造成的影響不斷加重，治理工業有機廢氣日益成為解決環境問題的重要環節。近幾年科技的發展，科研單位對如何治理有機廢氣展開了日益深入的探討，其成果被逐漸應用到實際操作中去，市場上已經有了多種能有效治理廢氣的設備和技術。
1 有機污染物的來源與種類
1.1 有機污染物的來源
大氣中的工業有機污染物主要來源于鋼鐵冶煉、石油煉制、化學工業、垃圾焚燒、農藥生產、有機物生產等;部分生產過程也會產生有機污染物，如機械加工中的表面處理與噴漆; 日常生活也會產生污染物，如室內裝修、餐飲飯店油煙、燒烤煙等。同時，汽車、飛機等流動源也會產生有機廢氣。
1.2有機污染物的種類
有機污染物按照種化學種類可分為醛類( 甲醛、乙醛) 、芳香族類(苯、二甲苯、乙苯) 、酮類(丙酮) 、酚類( 苯酚、二氯酚) 、烴類(甲烷、非甲烷烴) 、鹵代烴類等。按照在環境中的保留時間可以分為持久性有機物( Persistent Organic Pollutants，簡稱POPs) 與非持久性有機物。持久性有機物如二噁英( PCDDs) 、呋喃 (PCDBs) 、多環芳烴( PAHs) 可萃取有機溴/氯/碘 ( EOBr /Cl /I) 、多氯聯苯( PCBs) 等。
2 有機污染物的危害
有機污染物的危害具有毒性、持久性、生物累積性。
2.1 毒性
有機污染物的毒性分為急性毒性與慢性毒性。廢氣中的有機物舉具有一定程度的毒性。部分有機污染物具有高毒性。如持久性有機物中的二噁惡英類，能容忍的二噁英攝入量為每人每日每千克體重1pg，比無機物中的氰化鉀類物質的毒性高出1000 倍以上。
2.2 持久性
大氣中的有機污染物一般具有很長的保留時間。例如持久性有機物POPs 物質具有抗化學分解性、抗光解性和抗生物降解性。研究表明，二噁英系列物質其在氣相中的可保留較長時間，半衰期為8～400 天。
2.3 生物累積性
大氣中的有機污染物由于具有持久性，經動植物吸收后，會出現生物積累。例如具有親脂性的有機物多氯聯苯，在水鳥體內的濃度是其在水中濃度的50 萬至100 萬倍。
3 傳統有機廢氣處理技術
一直以來，傳統的廢氣處理方法有吸收法、吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法、生物過濾池、生物滴濾塔、生物洗滌塔等。其中吸附法、催化燃燒法已經比較成熟，并且已經有了相應的工程技術規范。但是這些方法都存在著一定程度的不足：吸附法中不同氧化劑改性的吸附劑對有機廢氣的吸附量不同，而且吸附劑價格較貴；直接燃燒法和催化燃燒法投資與運行費用較高，而且不適用于較常見的低濃度高流量的有機廢氣的處理；吸收法難以處理化學性質穩定且難溶于水的有機廢氣；生物法處理有機廢氣只適于組成相對較簡單的有機廢氣，對組成復雜的工業有機廢氣處理起來比較困難。基于傳統處理方法的不足，新廢氣的處理技術開始引起了人們的廣泛重視，成為研究的新方向。
4有機廢氣處理新技術
4.1低溫等離子體技術
低溫等離子體技術是在電場的作用下，高頻放電產生瞬間高能，打開有機廢氣分子的化學鍵，使之分解為單質原子或無害分子，并且等離子體的高能電子、正負離子、激發態粒子和具有強氧化性的自由基，這些粒子可以氧化有機廢氣中的分子。有機廢氣的低溫等離子體處理是一門新興的技術。低溫等離子體技術的特點是：等離子體的高能電子、正負離子、激發態粒子可以與碳氫化合物、氮氧化合物、硫化氫、硫醇等污染物反應，生成二氧化碳、水、氮氣、二氧化硫等簡單無機物質。典型的有機廢氣如：苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用電暈放電形式的低溫等離子體處理惡臭廢氣是可行的，停留時間越長、電壓越高，脫除效果越好。
4.2變壓吸附技術
變壓吸附的基本原理是利用氣體組分在不同吸附劑上吸附特性的差異，以及吸附量隨壓力不同而變化的特性，通過壓力變換實現氣體的分離或提純。變壓吸附由于采用了壓力漲落的循環操作，強吸附組分在低分壓下脫附，吸附劑得以再生。在加壓下進行吸附，減壓下進行解吸。由于循環周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，波動范圍僅在幾度，可近似看作等溫過程。變壓吸附常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。氣體吸附分離成功與否，很大程度上依賴于吸附劑的性能。
CHIHARA等應用兩塔工藝的變壓吸附技術，吸附劑為高硅沸石，吸附壓力為0.2MPa、脫附壓力為0.04 MPa，處理二氯甲烷氣體。GILLILAND等采用四塔工藝的變壓吸附技術，吸附壓力為0.195 MPa，脫附壓力為常壓，從空調的通風氣流中回收全氟烷烴等，處理效率大于99％。
變壓吸附技術的優點是一次性投資低、能耗小、自動化程度高和可靠性強等優點，可以獲得純度比較高的副產品，實現廢氣資源化，產生較好的經濟效益。
4.3納米TiO2光催化技術
隨著納米技術的發展，納米技術也應用到有機廢氣的處理中。納米TiO2光催化能有效地將有機廢氣轉化為二氧化碳、水等無機小分子物質，還可以去除氯仿、多氯聯苯、有機磷化合物、多環芳烴等難降解或用其他方法難以去除的有機廢氣。在一定的條件下，納米TiO2能將用化學法氧化難以分解的“三致”有機物徹底分解為二氧化碳、水和簡單的無機酸，且無二次污染。
TiO2光催化技術不僅以其化學活性高、安全無毒、價格低廉、操作簡便、以及條件溫和無二次污染的突出優點，在廢氣處理中受到普遍重視。
4.4膜生物反應器
隨著新材料的研制開發以及膜生物技術在廢水處理中的成功應用，人們開始關注膜技術在有機廢氣處理中的應用。
膜生物反應器是將傳統的微生物廢氣處理技術與膜技術相結合，不僅具有生物方法環保的優點，而且膜材料作為生物降解的傳質界面，可以提供比較大的比表面積，增強降解效果，提高去除效率。
膜生物反應器目前還處于實驗室小型研究階段，而且這種方法的構建和運行成本比較高，因此從實驗到運行還需要更多的研究和實踐。同時膜生物反應器具有流量低、阻力大、對水溶性差的污染物去除效率低等缺點，在一定程度上限制了膜生物技術在廢氣處理中的應用。
4.5微波催化氧化技術
有機廢氣的微波催化氧化技術是由填料吸附/微波解吸技術發展而來，并將一般的熱解吸方式轉變為微波解吸，降低了能耗、縮短了解吸所需的時間，而且吸附劑反復使用20次，還可以保持原有吸附能力。國外已經有微波催化氧化技術在有機廢氣處理中的小規模應用，在中國尚處于研究階段。
與常規加熱催化熱解技術相比，微波催化氧化技術的優點是催化熱解效率高、能耗比較低、吸附劑的損耗小、啟動迅速、解吸時間比較短、對環境溫度影響小；缺點是對不同的有機廢氣需要選擇不同的吸附劑，而且微波功率、加熱時間、載氣流量等對微波催化氧化效率都有一定的影響。
4.6膜分離法
膜分離法處理有機廢氣的原理是在壓力驅動下，利用有機廢氣組分分子大小的不同，在膜結構內的擴散能力、滲透速率的不同來實現有機廢氣與空氣的分離。
采用膜分離技術處理油氣，具有流程簡單、運行費用低；設備占地面積小、質量輕、便于安裝；易放大、和其他技術兼容性好；回收率高、能耗低、無二次污染等優點。近年來，隨著膜材料和膜技術的進一步發展，國內外已有許多成功應用的范例。
5 結語
有機廢氣的處理一直以來都是影響大氣環境的關鍵因素，工業高速發展以來，人們排放到大氣中的有機氣體不論是量還是類，都發生了質的變化，環境治理刻不容緩。減少環境污染最有效的途徑就是從源頭入手，降低有機氣體的排放，這就需要高效、節能、經濟的有機廢氣處理手段，因此在傳統的處理技術上，研發新的處理技術就顯得格外重要了。相信隨著科學技術的不斷發展，創新性的有機廢氣處理技術也會被應用到工業生產中去，降低甚至消除大氣中有機氣體的排放指日可待。
參考文獻
[1]易靈.有機廢氣治理技術的研究進展[J].四川環境，2011，30(5).
等離子納米技術范文5
關鍵詞：納米技術；食品科學；應用
一、納米技術
自從上個世紀90年代出現納米技術后，在納米技術領域的新概念、新名詞、新材料不斷涌現，使得人們對納米技術的理解不夠透徹，對其研究也處于初級階段。其實，納米技術是一門基礎研究與應用研究多學科交叉的科學，不管是在原子、分子或者是在超分子角度上對其分析，納米技術都堪稱是一項新的、空前的技術創新，對今后物理學的發展起著重要作用。納米技術的目標主要是根據納米結構所具有的特性和功能，結合人們的需求，對材料進行加工，并制造具有特定功能的產品，給人們帶來全新的技術革命。此外，在設計過程中在原子、分子的水平上運用納米技術進行材料設計，進而制造出具有全新性質和各種功能的材料，從而滿足人們日益增長的生活需求。
二、納米食品的概述
所謂納米食品，指的是在食品加工、生產或包裝過程中采用了納米技術手段的食品。但是，納米食品不僅僅是采用納米技術將食品的尺寸加工至納米級別，也涉及到通過納米技術對食品進行了改造從而改變食品性能的食品。從而使經過納米技術加工的食品在營養、吸收等方面會很大的提高，在這方面應用最廣泛主要有維生素制劑、鈣、硒等礦物質制劑、豆奶與納米添加營養素的鈣奶茶等。但是，由于人們對納米技術研究的局限性決定了納米食品也存在一些問題，從而使得納米食品的安全日益受到人們的關注。因為，在納米食品生產過程中主要采用球磨法使食品的尺寸變小而達到納米級別，從而不可避免地產生粉料污染，同時，納米技術給食品所帶來的危害與不利影響等，目前我們還無法預測，難以判斷納米材料是否對人體有害。目前，我國乃至國際上的納米食品行業還沒有形成一個統一的、有效的標準，無法對納米食品進行安全性評價，也不利于食品健康的管理與監控。此外，據研究部分納米食品存在一些有害成分，采用球磨法對食品進行加工，所制備得到的納米粉末更容易進入細胞甚至細胞核內，進而對人體所產生的危害也沒有研究清楚。
三、納米技術在食品科學中的應用分析
1.微乳化技術和納米膠囊制備技術
所謂的微乳液，就是通過將兩種互不相溶的液體形成的吉布斯自由能最小、狀體均勻并且穩定，各向同性、粒徑大小為l～100納米、外觀透明或半透明的分散體系，而制備該微乳液的技術也稱為微乳化技術。自從上個世紀末以來，人們加大對微乳理論和應用的研究，并將微乳化技術已應用于納米顆粒、微膠囊和納米膠囊的制備。采用納米技術，將微膠囊制備成具有粒徑大小在10～1 000納米尺寸的新型材料。由于納米膠囊顆粒微小，形成膠體溶液，易于分散和懸浮在水中，并形成清澈透明的液體，從而使所載的藥物或食品功能因子改變分布狀態而濃集于特定的靶組織，進而有利于提高療效的目的，增加藥品生產效率。
在食品包裝行業，納米技術的應用最為普遍，并且該技術能給人們帶來極大的利益。因為，在包裝材料過程中，只需加入一定的納米微粒就能夠有效地增加包裝材料的抗菌性能與密封效果，從而更好地為食品包裝提高質量安全保障。同時，在冰箱制造行業也能看到納米技術的應用情況，通過納米技術能夠有效地生產出一些抗菌性的冰箱，從而滿足人們日常生活需求。此外，由于納米材料的尺寸微小（納米級別），并體現出特殊的功能，在食品包裝過程中加入一定的納米微粒有利于改變對現有包裝材料的性能，從而進一步保證食品的安全。甚至已有不少人研究納米技術在玻璃和陶瓷容器等領域的應用，通過加入納米顆粒，可以有效地增加了脆性材料的韌性與強度，還可以有效地吸收紫外線防止塑料包裝由于時間過長而出現老化、變質等現象，進而增加食品包裝的使用壽命，促進食品包裝行業的發展。
2.納米技術在超細微粒和納米粒子制備中的應用
在當今的高新技術研究領域中，超細微粒尤其是納米粒子已經成為人們研究的熱門方向，并是當今急需加大研究投入的領域。經過超細化處理后的物質，粒子之間的接觸面積增大，比表面積也大大增加，界面能顯著提高，表面能會發生巨大變化，從而顯現出獨特的物理與化學性能。通常情況下，制備超細粒子的方法為超細碾磨法，例如市場上比較普遍的具有強抗氧化性的超細綠茶粉與具有強結合水能力的超細面粉等。研究表明，粒子越小越有助于人體的吸收消化，約1 000納米的超細綠茶粉呈現出較好的營養消化和吸收率，其營養價值大大超出普通的綠茶粉。又近年來迅速發展起來的新技術――超臨界流體制備超細微粒技術，也屬于納米技術制備超細粒子的范疇，該技術可以較準確地控制結晶過程，對粒子尺寸進行精確的控制，從而生產出的超細微粒粒徑小且粒度分布均勻，該技術在醫療藥物制造行業較為普遍，具有誘人的應用前景。
3.納米技術在食品檢測中的應用
隨著計算機技術的飛速發展，使得納米傳感器技術也得到了驚人的發展，并已在食品安全監測中得到廣泛的應用。所謂納米生物傳感器技術，采用選擇性結合靶分子的生物探針，對食品進行安全監測的技術。因為，納米材料本身就是非常敏感，對于不均勻的生物與化學物質反應靈敏，將納米技術與生物學、計算機技術、電子材料相結合，可以制備新型的傳感器件，并提高食品安全監測效率。例如與生物芯片等技術結合，可以使分子檢測更加簡便、高效的納米生物傳感器。近年來，人們通過納米生物傳感器技術可以實現對食品安全、臨床診斷與治療的快速、有效、靈敏地檢測。例如，在傳統的檢測領域，尤其是監測微量細菌時需要擴增或富集樣本中的目標菌，從而無形中增加監測步驟，同時過程繁瑣而費時費力，然而，利用納米技術與表面等離子體共振、石英晶體微天平等研制而成的納米生物傳感器，不僅能夠大大減少檢測所需的時間，還可以提高檢測的靈敏度，進而提高監測效率與精確度。
四、結語
綜上所述，由于納米材料發展比較晚，各方面的研究還不夠完善，納米技術也存在一些不足和缺陷。但是，這并不影響納米技術在食品工業中的應用，隨著人們對納米技術研究的不斷深入，我相信在不久的將來納米技術將會引發一場新的食品科學的革命，為食品行業帶來巨大的經濟效益與發展空間，也會使人們的飲食結構和生活方式發生巨大的變化，引領人們走進一個全新的食品行業，進而提在很大程度上提高人們的生活水平。
參考文獻：
等離子納米技術范文6
一、納米粒子的制備方法
1、物理方法
真空冷凝法。等離子體在經過真空蒸發、加熱、高頻感應等方法使原料氣化制取，最后驟冷。該方法具有下特點：晶體組織好，可控粒度大小，純度高，技術設備的水平較高。
機械磨球法。該方法是指納米粒子由一定控制條件下的純元素，合金或復合材料制成。主要特點為：操作簡單，成本低，顆粒分布不均勻，純度偏低等。
物理粉碎法。通過機械粉碎、電火花爆炸等工藝來獲取納米粒子。其特點為：過程比較簡單，成本低，顆粒分布的不均勻，同時純度也低。
2、化學法
氣相沉積法。通過金屬化合物蒸氣的化學反應制成納米材料。純度高，粒度分布窄。
水熱合成法。在高溫高壓情況下，從蒸汽等流體或水溶液中制取，再經過分離、熱處理來得到納米粒子。具有分散性好、純度高、粒度易控制等優勢。
沉淀法。在鹽溶液中加入沉淀劑，反應后再將沉淀進行熱處理，從而得到納米材料。簡單易行，顆粒半徑大，純度低是其表現出來的特點，比較適合制備氧化物。
溶膠凝膠法。經過溶液、溶膠、凝膠，金屬化合物會固化，由低溫熱處理后即可合成納米粒子。表現的明顯特點為：反應物種多，易控制過程，顆粒均勻，適合制備氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物。
二、化學反應和催化劑方面的應用
對于化學工業及其相關工業，尤其是化學反應對其起著關鍵性作用的產業，它們在改進催化劑性能方面經常會采用納米技術。因納米粒子表面活性中心較多，粒徑變小，表面積增大，所以會增強吸附性能和催化能力，為它作催化劑提供了條件。用納米粒子催化劑可大大提高反應效率，同時有效控制反應速度，使原本不能進行的反應也能進行。此外，納米粒子催化劑的優異性能還取決于它的容積高于表面率，負載催化劑的基質也影響著催化效率。由納米粒子合成的催化劑要比普通催化劑的反應速度提高10～15倍，如將Si02納米粒子作催化劑的基質，可以提高催化劑性能10倍。一般在能源工業中，采用了納米催化劑，不僅能生產非常清潔的柴油，還能大幅的降低工藝成本，獲得經濟效益。
三、過濾和分離方面的應用
在化學工業中，納米過濾技術被廣泛應用于水、空氣的純化以及其它工業過程中，主要包括：藥物和酶的提純，油水分離和廢料清除等。由于納米多孔材料具有很強的吸附性能，所以在治理污染方面也得到了應用。而在膜生物方面，也有較強的過濾分離功能。在過濾工業中，使用膜生物反應器，它具備出水水質良好、管理方便、結構裝置簡單、水力停留時間和泥齡完全分離、消耗能量底、剩余污泥量少等特征。但是，對于膜生物污染來說，該反應器難以得到推廣，所以還要積極探究新的方法：向一體式膜生物反應器中投加納米材料從而改變料液性質，這樣就可以達到提高膜生物反應器對污染物的去除效率及預防膜污染的目的，同時對電鏡分析中空纖維膜的表觀結構的實際變化情況進行掃描，用紅外光譜來分析活性污泥性質的變化，也能從根本上起動改善污泥的活性的作用。
四、其他精細化工方面的應用
納米材料在精細化工中可以充分發揮出自身的優越性。例如：納米材料在涂料、橡膠、塑料等精細化工范疇內都起到了重要作用。
納米粒子在涂料行業起著很大的作用，以納米粒子為基礎的涂料具有耐磨耗、強度、透明及導電的作用。而將表面涂層技術與納米技術結合在一起也成為了本世紀關注的一個熱點，極大地改善了涂層材料結構和功能性質。結構涂層指的是涂層提高基體的某些性質和改性，主演有以下幾個特點：耐磨、超硬涂層，抗氧化、阻燃、耐熱涂層，裝飾、耐腐蝕涂層等。功能涂層：指賦予基體所不具備的性能，從而獲得傳統涂層沒有的一些功能。具有幾方面特點：光反射、消光、光選擇吸收等光學涂層。半導體、絕緣、導電功能的電學涂層。在涂層材料中應用納米材料，可以提高其防護能力，耐侵害、防紫外線照射，對生活中的衛生用品起到殺菌保潔作用。
如果在橡膠中將納米SiO2加入進去，會提高橡膠的紅外反射和抗紫外輻射能力。而在普通橡膠中投入納米Al2O3和SiO2，則會有效提高橡膠的介電特性、耐磨性和彈性。此外，在塑料中添加適量的納米材料，能夠提高塑料的韌性和強度，也能提高防水性和致密性。
此外，納米材料在有機玻璃制造、纖維改性方面也都有很好的利用。加入納米SiO2，能夠使有機玻璃抗紫外線輻射，減少熱傳遞效果，從而達到抗老化的目的。添加納米Al2O3，還有利于玻璃的高溫沖擊韌性的提高。
五、在醫藥方面的應用
從當代健康科學發展來看，對提高藥效、控制藥物釋放、減少副作用、發展藥物定向治療等方面都提出了高要求。智能藥物隨納米粒子進入人體后主動搜索、攻擊癌細胞或修補損傷組織；納米技術應用于新型診斷儀器，只需檢測少量血液，便可以輕松地診斷出各種疾病。
研究人員已制備出以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，即“定向導彈”。該技術是蛋白質表面被磁性納米微粒包覆而攜帶藥物，注射到血液中，通過磁場制導，運送至病變部位釋放藥物。給藥系統為納粒和微粒，而其合成材料具有穩定、無毒、與藥物不發生化學反應的特性。納米系統主要用于毒副作用大、易被生物酶降解的藥物、生物半衰期短的給藥。