纳米技术的应用在哪些方面？生活中有哪些纳米技术的应用？

纳米技术已经渗透到各行各业，从食品加工和高效药物输送到电子芯片使用的小型晶体管的设计。随着近来物联网设备的激增，纳米技术应用有了显着增长。根据 MarketWatch 2022 年 10 月的一份报告，全球纳米技术市场的估值在 2021 年达到 19.7 亿美元，预计到 2030 年底将攀升至 343 亿美元。

尽管纳米技术具有多学科应用，但让我们来看看当今纳米技术产生重大影响的前六大领域。

1. 纳米材料

纳米技术的进步导致了纳米材料的发展，这些材料被用于日常应用，从织物、化妆品和运动服，到相机显示屏和眼镜。在纳米技术的帮助下，可以调整材料特性，使其更耐用、更坚固、具有更好的导电性和导热性等。通常，在服装领域，织物可以做到无皱纹和抗微生物生长。

纳米材料也是锂离子电池的重要组成部分。例如，纳米技术公司 Nano One Materials Corp. 与可持续技术公司庄信万丰 (Johnson Matthey) 携手合作，开发专门用于锂离子电池的低成本纳米材料。这种电池可以应用于电动汽车、消费电子产品，甚至储能领域。

2.医学

在医疗保健领域，纳米技术被广泛用于运用治疗技术、设计诊断和开发高效的药物输送系统。例如，生物技术公司 Medlab Clinical Limited 开发了 NanoCelle，这是一种药物输送平台，可产生纳米大小的颗粒，并通过口腔、颊粘膜(脸颊)将它们直接摄入患者的血液中。最近，Medlab 获得了新南威尔士州 (NSW) 政府的拨款，用于开发 COVID-19鼻腔疫苗，该疫苗将通过这种非侵入性 NanoCelle 平台提供。

纳米技术也被用来开发抗病毒药物。例如，NanoViricides 是一家设计专门用于抗病毒治疗的纳米材料的公司。该公司还开发可以对抗病毒感染的纳米药物，例如在流感、艾滋病毒/艾滋病或登革热中观察到的病毒感染。

3、食品行业

在食品工业中，纳米技术被应用于在食品加工步骤中强化食品的风味和颜色。它对于食品保鲜也至关重要，因为微生物会显着缩短食品的保质期。考虑到后果，基于纳米技术的食品包装解决方案被用于维护食品的安全和质量。

此外，在农业种植过程中，农民现在可以使用纳米材料，因为这往往会检查农作物的农药使用情况，同时为它们提供必需的营养。因此，从食品生产、加工、保鲜到包装，纳米技术已成为食品科学不可或缺的一部分。

4、电子行业

技术进步的速度推翻了著名的摩尔定律，该定律预测硅芯片上的晶体管数量每年增长 2 倍。电路变得越来越小，而且速度越来越快。例如，2015 年，科技巨头 IBM 透露将使用 7 纳米尺寸的晶体管。几年后，该组织宣布推出 5 纳米芯片。2021 年，该公司透露，它已经创建了一款 2 纳米芯片，其性能比之前设计的 7 纳米芯片高出 45%。

同样，电信领导者三星设计了一种纳米技术工艺，使微型芯片比最先进的芯片更强大。2021 年年中，三星与 Synopsys 合作推进 3 nm 环栅技术，该技术有利于AI 应用程序、5G 设备和高性能计算应用程序。2022 年，半导体公司下令量产 3 纳米芯片，功耗比 5 纳米芯片低 45%，性能提高 23%，例如苹果的 M1 和 M2 芯片。

5.能量空间

在能源领域，纳米技术主要用于开发储能解决方案和推进油气回收过程。例如，科技公司 PyroGenesis Canada 使用基于等离子体的技术帮助石油和天然气公司设计可持续的石油和天然气勘探和生产解决方案。这种基于等离子体的方法也被多家制造行业和3D 打印公司采用。

此外，在可再生能源领域，纳米技术被用来提升太阳能电池的性能。例如，美国国家实验室橡树岭国家实验室用氧化锌开发了“纳米锥”，提高了太阳能电池的整体效率。

6. 环境

在开发环境应用方面，纳米技术至关重要。例如，促进美国纳米科学研究的国际纳米技术研究所创造了一种纳米复合膜，可以吸收和释放磷酸盐等水污染物。该膜有助于控制河流、湖泊和其他水体中的磷酸盐污染。

纳米技术还用于空气质量处理。例如，印度公司 Nanomatrix Materials 设计的交流过滤器依靠石墨烯-银纳米技术来保持室内空气清洁，同时保护用户免受空气传播病毒的侵害。换句话说，典型的空调被改造成空气净化器。

这种净化器还有助于解决 COVID-19 问题。2020 年，以色列内盖夫本古里安大学 (BGU) 与莱斯大学合作，开发了能够自我消毒和净化周围空气的基于石墨烯的空气过滤器。这些过滤器还有助于净化水体。

纳米技术在生活中的应用实例

1.化妆品

二氧化钛和氧化锌等纳米颗粒被添加到防晒霜等化妆品中，因为它们可以阻挡紫外线。这些微粒能够吸收和散射可见光。因此，现代防晒霜涂抹在皮肤上时感觉轻盈且透明。

2.面料

二氧化硅等纳米颗粒具有防水性能。它们要么喷洒在织物表面，要么织入其中，以确保水不会进入织物。广泛用于雨伞、雨衣。

由于具有抗菌特性，T 恤、裤子甚至袜子等服装都喷洒了银纳米粒子。这些纳米颗粒往往会杀死会产生强烈气味的微生物，从而使服装可以使用更长时间而无需清洗。此外，超细二氧化钛颗粒用于使棉织物不起皱。

3.家具

银、铜和锌等纳米粒子被应用在家用家具上，因为它们可以对抗随着时间的推移滋生的害虫或真菌。此外，在某些情况下还使用二氧化钛颗粒，因为它可以起到防尘和防污染物的作用。

使用基于纳米材料的涂料和清漆可以延长任何家具的使用寿命，同时降低其维护成本。根据美国国家标准技术研究院 (NIST) 的一项研究，涂有碳纳米纤维的软垫家具的可燃性降低了 35%。

4.粘合剂

纳米技术通常用于开发耐用的粘合剂。通常，粘合剂在较高温度下变得不那么粘。然而，与传统粘合剂不同，美国研究人员开发的纳米胶水利用分子链粘附在表面上，使其能够承受高温。这些开发的粘合剂只有 1 纳米厚，适用于通常暴露在高温下的电子芯片和机器。

5. 车辆涂料

车辆具有与密封剂混合的纳米陶瓷涂层，以保护它们免受紫外线和污染物的影响。这些纳米涂层还可以保护车辆免受由尿酸组成的鸟粪的伤害。

Nanorepel 是一家生产汽车表面保护涂层的纳米技术公司，它开发了一种高性能涂层，不仅可以保护汽车免受鸟类粪便的侵害，而且在应用于汽车内饰部件时，不会留下污渍和污点。

6.运动

在体育产业中，碳纳米管或二氧化硅纳米粒子等纳米材料被应用于运动器材以提高性能。这些材料是设备耐用性的关键，因为它们可以减少设备磨损和重量，增强其整体强度。因此，高尔夫球杆、滑板、网球拍和运动自行车在运动员使用时感觉更轻。

此外，应用于网球内部的纳米粘土可优化球的弹跳并防止泄漏(如果有)。因此，这些网球可以在比赛中经受更长时间的集会。