納米技術(shù)（nanotechnology）主要研究結(jié)構(gòu)尺寸在1～100 nm范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用，其中納米（nm）和米（m）、微米（μm）等一樣，屬于長度單位。當(dāng)粒子尺寸進(jìn)入納米量級時，由于納米粒子的表面原子與總原子數(shù)之比隨粒徑尺寸的減小而急劇增大，顯示出強(qiáng)烈的小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，從而在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面顯示出許多奇特的性質(zhì)。
納米技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)的前沿，納米材料和納米制造已經(jīng)滲入到電子學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、航天航空、通信、環(huán)保、能源、國防等產(chǎn)業(yè)中，逐漸實(shí)現(xiàn)將納米技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)、新成果轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物產(chǎn)品。隨著人們與納米材料接觸越來越多，在其生產(chǎn)和使用過程中可能通過環(huán)境、食物鏈等方式進(jìn)入人體或者被人體直接吸入、攝取，并對人體健康產(chǎn)生潛在影響，納米材料的安全性問題也已經(jīng)引起各國關(guān)注。
定義
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（Internation Standard Organization，ISO）關(guān)于納米技術(shù)的定義是：在納米尺度理解和控制物質(zhì)的過程，通常至少有一維的尺寸是100 nm以下，利用納米尺度的材料性質(zhì)不同于單個原子、分子和體相材料，制造出可以利用這些新特性而被改進(jìn)的材料、儀器和系統(tǒng)。
美國國家納米技術(shù)研究院對納米技術(shù)的定義必須同時滿足三個條件：在原子、分子和大分子水平（1～100 nm）進(jìn)行技術(shù)研究和開發(fā)；所制造的結(jié)構(gòu)、裝置和系統(tǒng)由于處于納米尺度必須具有新穎的性質(zhì)和功能；具有在原子尺度能夠進(jìn)行控制和操作的能力。
英國皇家協(xié)會對納米技術(shù)的定義是：研究材料在極其小的尺度（原子和分子級別）下的新穎現(xiàn)象和性質(zhì)；納米尺度科學(xué)在工程和技術(shù)上的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)新穎的材料和裝置的生產(chǎn)，包括未來生物和醫(yī)藥應(yīng)用的材料。
納米技術(shù)可以分為直接、間接和概念性的納米技術(shù)。直接性的納米技術(shù)是指納米尺寸的物體被直接應(yīng)用；間接性的納米技術(shù)則是包含有納米裝置的裝置，能和微觀或宏觀的零件、系統(tǒng)一起使用；概念性的納米技術(shù)則指從納米的觀點(diǎn)在原子尺度上來解釋一個過程的機(jī)理或一個系統(tǒng)的工作機(jī)制。
簡史
1959年，物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德·費(fèi)恩曼（Richard Feynman）教授在美國物理學(xué)年會上作的題為“There’s Plenty of Room at the Bottom”的演講是納米技術(shù)的起源。
1962年，久保（Kubo）等人提出超微粒子的量子限域理論，推動實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家向納米尺度微粒進(jìn)行探索，并開始認(rèn)識到這一尺度范圍內(nèi)的粒子體系是介于微觀與宏觀之間一個新的物質(zhì)層次。
1974年，日本學(xué)者谷口紀(jì)男（Norio Taniguchi）提出了“Nanotechnology”一詞，將其定義為獲得超高精度和超細(xì)尺寸的加工技術(shù)，精度和細(xì)度均在納米尺度，并將納米技術(shù)應(yīng)用到精細(xì)機(jī)械加工過程中。
1981年，IBM公司蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室的賓尼（G.Binning）和羅雷爾（H.Rohrer）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡，能夠首次在大氣及常溫下觀察到原子，為納米技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1984年，德國薩爾大學(xué)格萊特（Gleiter）教授等人首次制備了具有清潔表面的納米金屬粉末和納米固體。
1985年，英國科學(xué)家、諾貝爾獎獲得者克羅托因（H.W.Kroto）教授等人合成巴克敏斯特富勒烯（C60），將碳元素引入納米技術(shù)研究領(lǐng)域。同年，莫斯科國立大學(xué)物理學(xué)家康斯坦丁·利哈廖夫教授等人提出通過控制單個電子進(jìn)入或離開庫侖島，實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模電路才能實(shí)現(xiàn)的功能，這是單電子器件的基礎(chǔ)。
1986年，美國麻省理工學(xué)院埃里克·德瑞克斯勒（K.Eric Drexler）博士出版的《創(chuàng)造的引擎》（Engines of Creation）一書中，描述了一種可以自我復(fù)制的納米機(jī)器，對理查德·費(fèi)恩曼提出的納米技術(shù)概念進(jìn)行了拓展。
同年，賓尼（G.Binnig）、奎特（C.Quate）和格伯（C.Cerber）共同發(fā)明了原子力顯微鏡。原子力顯微鏡的工作原理與掃描隧道顯微鏡極為相似，但能彌補(bǔ)掃描隧道顯微鏡不能直接觀察與研究絕緣及有較厚氧化層試樣的不足。
1990年，德瑞克斯勒指出：“納米科技的基本思想是在分子水平上，通過操縱原子來控制物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。它使我們可以利用單個原子組建分子系統(tǒng)，制備不同類型的納米器件”。
同年，IBM的研究中心借助于SPM（Scanning Tunneling Microscopy）搬動原子，利用35個原子排列成IBM字樣，表明人們不僅可以采用SPM觀察和測量物質(zhì)表面的原子和分子結(jié)構(gòu)，而且還可以根據(jù)人的意志加工制造出最小的人工結(jié)構(gòu)。
1990年7月，在美國巴爾的摩召開的國際首屆納米科技學(xué)術(shù)會議，正式提出納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)和納米機(jī)械學(xué)的概念，并決定出版《納米結(jié)構(gòu)材料（Nanostructure Materials）》、《納米生物（Nanobiology）》和《納米科技（Nanotechnology）》等正式學(xué)術(shù)刊物，納米技術(shù)等概念被廣泛應(yīng)用。
1994年，在美國波士頓召開的材料研究學(xué)會秋季會議上正式提出納米材料工程，開始形成基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)并重的新局面。
2000年，美國前總統(tǒng)威廉·克林頓在加州理工學(xué)院宣布了納米科技的國家計(jì)劃（NNI）。此后，世界各國都將納米技術(shù)納入國家發(fā)展規(guī)劃，納米技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展時期。
2003年3月，在美國舉行的化學(xué)年會上有學(xué)者提出了納米粒子可能對生物產(chǎn)生危害。之后，國際上高水平雜志相繼報道了一些相關(guān)納米粒子對生物的危害效應(yīng)。
2003年6月，加拿大環(huán)保組織（ETC）在布魯塞爾會議上呼呼關(guān)注納米粒子的安全問題。同時，英國政府也提出英國的科學(xué)機(jī)構(gòu)（皇家學(xué)會和皇家工程院）對納米粒子的倫理以及社會意義進(jìn)行審查，并于2005年9月提出了納米技術(shù)安全性評價報告。
2005年12月，美國國家環(huán)境保護(hù)局（EPA）發(fā)表了納米技術(shù)的白皮書，第一次系統(tǒng)地闡述了納米材料可能對人類健康的影響。
2025年8月，第十屆中國國際納米科學(xué)技術(shù)會議在北京舉行，大會發(fā)布的《中國納米科技產(chǎn)業(yè)白皮書（2025）》顯示，從2000年至2025年，全球授權(quán)納米專利總數(shù)突破107.8萬件，其中中國專利獎數(shù)量高達(dá)46.4萬件，占比達(dá)43%，穩(wěn)居世界首位。
原理
處于納米級尺度下的物質(zhì)其電子的波性及原子之間的相互作用將受到尺度大小的影響，其熱學(xué)性能、磁學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能和化學(xué)活性等會出現(xiàn)與傳統(tǒng)材料截然不同的性質(zhì)，稱其為納米效應(yīng)。
表面效應(yīng)和界面效應(yīng)
表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大并引起性質(zhì)上的變化。隨著粒子尺寸減小到納米級，粒子的表面積、表面能和表面張力隨之增加，這種表面原子活性的增加不但能引起納米粒子表面原子輸送和構(gòu)型的變化，也能引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化，導(dǎo)致納米粒子性質(zhì)發(fā)生變化。
界面效應(yīng)是在納米材料的結(jié)構(gòu)中有很大比例的原子處于缺陷環(huán)境，界面原子排列混亂，在外力作用下容易遷移，表現(xiàn)出很好的韌性與一定的延展性，從而使納米材料的物理、力學(xué)等性質(zhì)發(fā)生變化。
小尺寸效應(yīng)
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。當(dāng)顆粒尺寸減小到納米級時，其比表面積顯著增加，納米粒子的磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點(diǎn)等均較普通粒子發(fā)生了很大的變化，產(chǎn)生一系列新奇的性質(zhì)。
量子尺寸效應(yīng)
量子尺寸效應(yīng)是指當(dāng)微粒尺寸達(dá)到與光波波長或其他相干波長等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，費(fèi)米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級的現(xiàn)象。當(dāng)能級間距大于熱能、磁能、靜電能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時，會導(dǎo)致納米材料的量子尺寸效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能與宏觀材料顯著不同。
宏觀量子隧道效應(yīng)
宏觀量子隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，即當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢壘高度時，該粒子仍能穿越這一勢壘，微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。一些宏觀量包括微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等都具有隧道效應(yīng)，能夠穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，稱為宏觀量子隧道效應(yīng)。這一效應(yīng)與量子尺寸效應(yīng)一起，能夠確定微電子器件進(jìn)一步微型化的極限。
適用條件
納米（nanometer）是一個長度單位，簡寫為nm，1 nm=10-9 m。納米微粒尺寸為納米數(shù)量級，常限制在1～l00 nm范圍，包含的原子數(shù)范圍為103～105個，這導(dǎo)致納米粒子單位體積（或質(zhì)量）的表面積比塊體材料要大很多，因而出現(xiàn)納米微粒電子狀態(tài)發(fā)生突變，表現(xiàn)出表面效應(yīng)、體積效應(yīng)等特殊性質(zhì)。
納米技術(shù)適用于在納米尺度下對物質(zhì)進(jìn)行制備、研究與應(yīng)用，包括納米材料技術(shù)、納米加工技術(shù)、納米測量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。通常納米材料指原子團(tuán)簇、納米顆粒、納米薄膜、納米碳管和納米固體材料的總稱；納米加工技術(shù)包括精密加工技術(shù)和掃描探針技術(shù)。
研究進(jìn)展
納米制造基礎(chǔ)發(fā)展
納米科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的前沿，納米制造是納米科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。21世紀(jì)，納米制造已引起各國政府、科技界和產(chǎn)業(yè)界廣泛而深入的關(guān)注，包括生物分子馬達(dá)、納米電動機(jī)、納米機(jī)器人、分子光電器件、納米電路、納米傳感器、納米智能器件和系統(tǒng)等。2001年開始，美國實(shí)施的國家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI）啟動，此后，包括歐盟及其成員國、日本、加拿大、新加坡、韓國、中國、印度和巴西等國家，相繼出臺了各國的納米制造發(fā)展戰(zhàn)略和專項(xiàng)計(jì)劃。
納米制造工藝進(jìn)展
納米制造作為基于物理/化學(xué)/生物原理的制造方法，針對納米結(jié)構(gòu)生長、加工、改性、組裝等納米尺度范圍內(nèi)，材料-結(jié)構(gòu)-功能一體化的制造新工藝，是納米尺度結(jié)構(gòu)與器件的性能演變規(guī)律的新方法。納米制造技術(shù)已經(jīng)涉及到信息、材料、環(huán)境、能源、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、航空航天和國防安全等眾多領(lǐng)域核心產(chǎn)品的制造，隨著納米制造的發(fā)展形成很多新的制造理論和方法，逐漸將納米科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)、新成果成功轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物產(chǎn)品。
納米材料進(jìn)展
納米材料可分為：納米微粉材料（零維納米材料）、納米纖維（一維納米材料）、納米薄膜（二維納米材料）、納米塊體材料、納米微結(jié)構(gòu)材料、納米復(fù)合材料。
納米材料的研究大致可分為三個階段。第一階段，是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種手段合成納米顆粒粉體或塊體等單一材料和單相材料，研究評價表征納米材料的方法，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性能；第二階段，是如何利用納米材料已被挖掘出來的奇特的物理、化學(xué)等性能，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合以及發(fā)展復(fù)合納米薄膜；第三階段，是納米組裝體系、人工組裝合成的納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系等納米結(jié)構(gòu)材料體系受到關(guān)注，成為納米材料研究的熱點(diǎn)。
功能材料
納米功能復(fù)合材料的設(shè)計(jì)主要包括材料的功能設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)這種功能而采取的制備方法設(shè)計(jì)（工藝方法、工藝路線的選擇與設(shè)計(jì)），以及使這種特殊復(fù)合材料具有足夠的物理化學(xué)安定性的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，和具備一定的強(qiáng)度的力學(xué)性能設(shè)計(jì)。為了使復(fù)合材料具有某種功能，通常是靠在該復(fù)合材料中加入具有所需功能的納米材料及合適的基體材料來實(shí)現(xiàn)的。納米功能復(fù)合材料的功能設(shè)計(jì)主要包括納米材料及基體材料的選擇設(shè)計(jì)與復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)。
仿生材料
很多納米材料，如納米粒子、碳納米管、核酸、納米多肽等具有在臨床應(yīng)用方面取得進(jìn)展。納米材料在臨床應(yīng)用的一個主要問題是這些材料能否被機(jī)體免疫系統(tǒng)接受。帶有生物相容性表面的納米材料可直接用于制造臨床納米裝置及用作組織工程材料。例如，水凝膠基礎(chǔ)上的自組織肽擁有唯一的納米與微米形態(tài)，已用作組織工程支架。生物降解的聚乳酸支架可用作骨的替代物。基因治療是一種富有發(fā)展前景的腫瘤與遺傳疾病治療方法等。
加工技術(shù)
自上而下的方式
“自上而下”的方法的基本原理是一次又一次地削去材料的某些部分，即可得到逐漸變小后的結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)就是對塊體材料進(jìn)行切割處理，得到所需的材料和結(jié)構(gòu)。采用這種方法能達(dá)到的最小特征尺度取決于所使用的工具。“自上而下”的納米加工方式主要包括：定型機(jī)械納米加工、磨粒納米加工、非機(jī)械納米加工、光刻加工和生物納米加工等。
自下而上的方式
“自下而上”方式主要是采用自組裝技術(shù)，以原子、分子為基本單元，根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，即通過人工手段把原子或分子層層淀積（在極端情況下可以把原子或分子逐個地淀積）構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品。“自下而上”的方法可分為五種類型：應(yīng)用非傳統(tǒng)材料和工藝擴(kuò)展采用傳統(tǒng)材料的光刻技術(shù)，使之達(dá)到納米尺度；利用生物分子自組裝或自組織性能的開發(fā)，構(gòu)建基于簡單納米材料的復(fù)雜功能納米結(jié)構(gòu)組裝模板；將外加可控力場應(yīng)用于離散操作和/或預(yù)制納米組元的組裝；原子操作；蘸水筆納米加工技術(shù)。
納米壓印技術(shù)
納米壓印技術(shù)通過使用直接接觸的方法形成圖案轉(zhuǎn)移，具有不同圖案尺寸大小的母版用來壓在襯底上的熱塑性聚合物或紫外敏感單體薄膜上，然后樣品被加熱或紫外輻射，最后母版從聚合物層分離。納米壓印技術(shù)主要包括：熱壓印、紫外壓印、微接觸印刷。
納米壓印是加工聚合物結(jié)構(gòu)的常用方法，它采用高分辨率電子束等方法將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)圖案制在印章上，然后用預(yù)先圖案化的印章使聚合物材料變形而在聚合物上形成結(jié)構(gòu)圖案。在熱壓工藝中，結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移到被加熱軟化的聚合物上后，通過冷卻到聚合物玻璃化溫度以下固化，而在紫外壓印工藝中是通過紫外光聚合來固化的。微接觸印刷通常指將膜材料轉(zhuǎn)移到圖案化的金屬基表面上，再進(jìn)行刻蝕的工藝。
應(yīng)用領(lǐng)域
納米技術(shù)的應(yīng)用包括電子學(xué)、材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、航天航空、通信、環(huán)保、能源、國防等方面。
材料學(xué)
納米材料可填充于聚合物基體中的復(fù)合材料制成納米塑料，具有增強(qiáng)、增韌與耐磨損的效果；納米材料可添加到橡膠制品，制造出高性能多功能的改性橡膠；納米材料可在合成纖維中摻入制成衣物，起到抗菌、防霉、除臭、屏蔽紅外線、抗靜電、抗紫外線等作用；在化妝品中添加納米材料，得到納米數(shù)量級的化妝品膏體微粒，可提高皮膚滲透性和利用率，具有緩釋和定向釋放的特性；將納米材料與表面涂層技術(shù)相結(jié)合，針對涂層的性能添加納米材料，可以獲得納米復(fù)合涂層，能提高其觸變性、抗老化性、光潔度等性能；納米材料還能顯著提高陶瓷材料的燒結(jié)性能，改善其顯微組織，優(yōu)化其性能，此外，納米材料還能用于隨角異色效應(yīng)涂料、紅外反射材料、靜電屏蔽材料、耐磨涂料、黏結(jié)劑等。
電子和微電子
納米材料在電子領(lǐng)域的應(yīng)用主要分為三個方面：納米材料作為電子信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)材料，如石墨烯、二氧化錫、黑磷等新型低維晶體材料、高性能納米拋光材料、電子漿料和電子墨水等；納米電子器件及集成，如高性能超柔性半導(dǎo)體單晶納米薄膜大規(guī)模轉(zhuǎn)印的集成電路，利用納米纖維能量轉(zhuǎn)換器制備的可高效收集人體生物機(jī)械能的發(fā)電織物等；納米傳感器，如集成光、電、磁、化學(xué)及生物活性等多方面特性的檢測器，與微納機(jī)電系統(tǒng)器件制備技術(shù)相結(jié)合的傳感器。
生物醫(yī)學(xué)
納米生物技術(shù)是納米技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它既可以用于生物醫(yī)學(xué)，也可以服務(wù)于其他社會需求。納米生物技術(shù)包括：在很小尺度表面積上，裝配一種或集成多種生物活性單元，形成的生物芯片；由生物大分子構(gòu)成，利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米分子馬達(dá)；能夠靈敏探測到生物戰(zhàn)毒氣的硅蟲晶體管；能夠探測單個活細(xì)胞的納米傳感器納米探針；適合于生物體內(nèi)應(yīng)用的生物納米材料，如脫氧核糖核酸導(dǎo)線、骨修復(fù)納米生物材料等。
納米醫(yī)學(xué)是在分子水平上，創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結(jié)構(gòu)，從事診斷、醫(yī)療、預(yù)防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況的科學(xué)技術(shù)，包括載藥納米微粒、智能藥物、人工紅血球、捕獲病毒的納米陷阱、識別血液異常的生物芯片、磁性納米顆粒、納米機(jī)器人、人造皮膚和血管、人工移植動物器官和基因治療等。
能源環(huán)保
納米技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用主要為納米材料添加劑、太陽能電池、能源轉(zhuǎn)換和能源存儲。如在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域，利用納米材料的表面效應(yīng)制備的凈化劑、助燃劑能使煤、汽油、柴油充分燃燒；在新型太陽能電池中，納米材料可設(shè)計(jì)為光譜選擇性吸收涂層、減反射膜、光致變色器件、量子點(diǎn)太陽能電池等；利用納米材料的高反應(yīng)活性，制備納米能源催化材料，可用于甲烷高效活化、電催化制氫等方面。
納米技術(shù)在環(huán)保方面的應(yīng)用包括利用納米光催化技術(shù)可以去除大氣中的氣態(tài)污染物、凈化室內(nèi)空氣，降解水中有機(jī)染料；利用納米材料制成吸附劑檢測各種環(huán)境污染物；利用納米技術(shù)制造的發(fā)動機(jī)等機(jī)械設(shè)備，體積減小，摩擦和碰撞產(chǎn)生的噪聲污染減小；采用納米潤滑油不僅能夠提高潤滑效果，還能在表面形成永久性保護(hù)膜，延長機(jī)械的使用壽命；添加納米材料層或應(yīng)用納米涂層，可提高電電磁波的屏蔽性能，減少電磁輻射。
航空航天
納米技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用可分為在結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩個方面。氮化硅、氮化鋯、氮化鈦等氮化物納米材料常用于金屬表面涂層，可提高工件的穩(wěn)定性；金屬鋁和鎳的納米粉添加到固體火箭推進(jìn)劑中，可顯著改善固體推進(jìn)劑的燃燒性能。
國防科技
納米技術(shù)將對國防軍事領(lǐng)域帶來革命性的影響。例如：用于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和戰(zhàn)場上的實(shí)時聯(lián)系的納米電子器件；對化學(xué)、生物、核武器進(jìn)行探測的納米探測系統(tǒng)；可以提高常規(guī)武器打擊與防護(hù)能力的新型納米材料；納米機(jī)器人；納米衛(wèi)星；雷達(dá)隱身技術(shù)等。
安全相關(guān)
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，人們與納米材料接觸頻繁，納米的安全性越來越受到重視。2003~2004年間，《科學(xué)》《自然》等雜志連續(xù)發(fā)表系列文章對于納米材料的生物安全性及納米科技發(fā)展帶來的問題提出警告，提醒人們在科技發(fā)展的同時要注意負(fù)效應(yīng)問題。此后，美國、歐盟、日本紛紛投巨資開展納米安全性研究。2008年，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織成立的人造納米材料工作小組制定并通過了“人類健康和環(huán)境安全研究數(shù)據(jù)庫-人造納米材料安全性研究數(shù)據(jù)庫”的建立及納米毒理學(xué)替代方法的研究等課題。納米材料的安全性研究已經(jīng)得到了國際上的高度重視。
納米材料的負(fù)面效應(yīng)主要來自兩個方面：一是納米物質(zhì)化學(xué)成分本身所固有的性質(zhì)。如量子點(diǎn)納米晶體暴露在空氣中或經(jīng)紫外線照射后，其無毒的表面涂層被銷蝕，表現(xiàn)出很強(qiáng)的細(xì)胞毒性；二是納米物質(zhì)在納米尺度上的納米效應(yīng)。如納米材料粒徑的減小，表面反應(yīng)位點(diǎn)增多，導(dǎo)致納米材料本身的反應(yīng)活性增大。
Oberdorster等發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動物吸入納米尺寸的二氧化鈦顆粒可以引起嚴(yán)重的肺部炎癥，并且這種癥狀隨著顆粒粒徑的減小而加劇。此后，他們還發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動物吸入固體難溶性納米顆粒不僅可以影響呼吸系統(tǒng)功能，還可以通過嗅神經(jīng)進(jìn)入腦部，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。Oberdorster發(fā)現(xiàn)大鼠在含有直徑為20 nm的F4納米顆粒的空氣中暴露15 min后，大部分大鼠在4 h內(nèi)死亡。而那些在直徑為130 nm的聚四乙烯納米顆粒的空氣中暴露的對照大鼠，卻沒有任何的傷害。Lam等發(fā)現(xiàn)小鼠暴露于單壁碳納米管后肺上皮組織出現(xiàn)肉芽腫，并且這種癥狀與暴露劑量呈正相關(guān)。Jia等發(fā)現(xiàn)與等量的石英相比，單壁碳納米管表現(xiàn)出更顯著的細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)出更明顯的細(xì)胞凋亡，這與Lam等的結(jié)果是一致的，同時還發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管與多壁碳納米管均可導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)納米TiO2顆粒對As（Ⅲ）、As（V）、Cd均具有較強(qiáng)的吸附能力，并能顯著增加As(Ⅲ）、As（V）在鯉魚體內(nèi)的富集，提高鯉魚體內(nèi)的Cd濃度，從而危害人類健康。
人們主要通過呼吸道吸入、經(jīng)口食入、皮膚接觸和藥物注射等途徑攝入納米物質(zhì)，這四種途徑是納米毒理學(xué)研究中的主要暴露方式。納米顆粒通過不同途徑進(jìn)入生物體內(nèi)遇到環(huán)境不同，產(chǎn)生的生物效應(yīng)各不相同，因此，在納米毒理學(xué)研究中需要根據(jù)暴露途徑來選擇合適的評價指標(biāo)和研究方法。
相關(guān)監(jiān)管
國際組織
納米技術(shù)的發(fā)展和納米材料的廣泛推廣使用，離不開對納米材料的充分認(rèn)識和監(jiān)管法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了納米材料的相關(guān)技術(shù)委員會ISO/TC229，并成立了四個工作組：術(shù)語和名稱組，計(jì)量與表征組，納米技術(shù)的健康、安全和環(huán)境問題組和材料規(guī)格組，出版《1SO/TR 12885:2008納米技術(shù)-納米技術(shù)相關(guān)的職業(yè)場所健康與安全實(shí)踐》等標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織建立了納米材料制造商工作組，致力于從事研究納米材料特性和風(fēng)險的諸多項(xiàng)目，如建立環(huán)境健康和安全研究的數(shù)據(jù)庫，編寫納米材料制造和測試指南等。
歐盟
歐盟最重要的與納米相關(guān)的法規(guī)是《化學(xué)品注冊、評估、許可和限制》。該法規(guī)中操作環(huán)境部分明確提到了人造物質(zhì)的監(jiān)管，規(guī)定需要根據(jù)相應(yīng)的申報表格填寫人造材料的屬性。2008年，歐盟頒布的納米技術(shù)方面的法規(guī)指出，如果有必要評估物質(zhì)的安全性，歐洲化學(xué)品管理局可以要求制造商和進(jìn)口商提交該物質(zhì)的任何消息，而且獨(dú)立于《化學(xué)品注冊、評估、許可和限制》法規(guī)要求的最低信息要求之外。歐盟有關(guān)分類、包裝和標(biāo)識法規(guī)明確表示，符合法規(guī)的危險物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的納米材料需要進(jìn)行分類和標(biāo)識，委員會更是建議對納米材料進(jìn)行單獨(dú)的分類和標(biāo)識，某些物質(zhì)（如極毒性物質(zhì)）必須有特殊標(biāo)識。另外在《殺蟲劑指令》《工作人員保護(hù)框架性指令》《化妝品法規(guī)》《食品添加劑條例》《環(huán)境保護(hù)相關(guān)法規(guī)》均明確表示納米材料應(yīng)符合相關(guān)的要求。
德國公共管理部門在2006年公布了“納米技術(shù)立法框架檢查”報告，該報告的重點(diǎn)是環(huán)境領(lǐng)域，對消費(fèi)品如食品和化妝品關(guān)注較少。2010年，德國聯(lián)邦政府推出了納米行動計(jì)劃2011-2015，制定適當(dāng)?shù)姆ㄒ?guī)和納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并提出了一系列修正案，明確包括納米材料的監(jiān)管規(guī)定。
法國實(shí)行了納米材料強(qiáng)制報告制度。該計(jì)劃將專門用于特定類型的納米材料、特性和需要使用這些物質(zhì)的數(shù)量。法國還出版了一系列的納米技術(shù)相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)文件，旨在維護(hù)納米材料的職業(yè)安全及健康。
美國
美國對納米實(shí)行監(jiān)管的機(jī)構(gòu)包括環(huán)境保護(hù)局、食品藥品管理局和疾病預(yù)防控制中心。美國的許多法規(guī)與納米材料的監(jiān)管相關(guān)，包括《有毒物質(zhì)控制法案》《職業(yè)安全與健康法案》和不同的產(chǎn)品責(zé)任法和環(huán)境法、支持負(fù)責(zé)任的開發(fā)和管理納米技術(shù)的法案、確保納米技術(shù)負(fù)責(zé)任的開發(fā)的法案等。其中明確針對食品和化妝品的法律基礎(chǔ)是《食品、藥品與化妝品法案》，該法案設(shè)立了一個框架，在此框架下食品藥品管理局得到授權(quán)監(jiān)管和控制食品、藥品、化妝品的安全。
中國
中國在2004年召開的第243次香山科學(xué)會議就是關(guān)于納米生物的安全性問題，將納米生物安全性問題提到了一個戰(zhàn)略的高度。2006年國家自然科學(xué)基金委員設(shè)立的重大研究計(jì)劃中列入納米生物安全性的內(nèi)容。國家基礎(chǔ)科學(xué)研究973計(jì)劃立項(xiàng)了資助納米技術(shù)生物安全性的研究。同時，中國納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會召開了關(guān)于納米技術(shù)生物安全性標(biāo)準(zhǔn)化問題會議。
其他國家
日本實(shí)行多部門對納米材料的安全聯(lián)合監(jiān)管，包括：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、環(huán)境省、厚生勞動省、農(nóng)林水產(chǎn)省、日本文部科學(xué)省、內(nèi)閣府。澳大利亞根據(jù)工業(yè)化學(xué)品監(jiān)管部門-國家工業(yè)化學(xué)品申報和評估機(jī)構(gòu)在2010年10月引入的工業(yè)納米材料申報與評估的新監(jiān)管程序進(jìn)行監(jiān)管。泰國國務(wù)院事務(wù)部部長翁安要求消費(fèi)者保護(hù)協(xié)會將納米產(chǎn)品列為卷標(biāo)監(jiān)管產(chǎn)品。
檢測技術(shù)
納米技術(shù)領(lǐng)域最顯著的現(xiàn)代檢測技術(shù)主要有掃描隧道顯微鏡技術(shù)（ScanningTunnel Microscope,STM），利用STM不僅可以直接觀察原子和分子，還能夠直接操縱和安排原子和分子；原子力顯微技術(shù)（Atomic Force Microscope,AFM）可以對數(shù)十個甚至數(shù)個分子進(jìn)行操控，其微型化學(xué)反應(yīng)稱為針尖上的化學(xué)。除此之外，還有摩擦力顯微鏡、激光力顯微鏡、磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡、掃描熱顯微鏡、掃描離子電導(dǎo)顯微鏡和掃描近場光學(xué)顯微鏡等微表征和微加工設(shè)備與技術(shù)，它們分別對應(yīng)于不同的應(yīng)用范圍和場合，共同構(gòu)成了納米技術(shù)的水平標(biāo)志。
參考資料 >
中國納米專利數(shù)量居全球首位 納米科技成果集中亮相.騰訊網(wǎng).2025-08-31