纳米材料及功能材料问题
纳米科技技术对食品包装材料的潜在风险与安全问题解析
纳米科技技术对食品包装材料的潜在风险与安全问题解析随着纳米科技技术的发展与应用，纳米材料被广泛运用于各个领域，包括食品包装材料。
纳米科技技术可以提供许多优势，如增强包装材料的性能、延长食品的保鲜期、改善食品品质等。
然而，与纳米材料相关的风险问题也日益引起关注。
纳米材料的应用给食品包装材料带来了新的功能和性能。
一些纳米材料具有抗菌、阻隔和抗氧化等特性，能够改善食品包装的保鲜性能和延长食品的货架寿命。
同时，纳米材料还可以提高包装材料的物理强度和耐磨性，增强包装的保护作用。
然而，正是这些优势也使得纳米材料带来了潜在的风险和安全问题。
首先，纳米材料的生物活性是一个潜在的风险因素。
纳米颗粒相比于传统材料具有更大的比表面积，这意味着纳米颗粒与周围环境和食品材料接触的表面积更大，其生物活性也可能更高。
一些研究表明，过小的纳米颗粒可以穿过细胞膜、进入细胞并影响细胞的功能。
因此，如果纳米颗粒从食品包装材料中释放出来，可能会对人体健康产生潜在的风险。
其次，纳米材料的毒性是另一个关注点。
虽然一些纳米材料被认为是相对安全的，但也有研究表明一些纳米材料可能对人体健康产生潜在的有害影响。
例如，纳米银颗粒具有强大的抗菌性能，但同时也可能对人体的细胞和组织产生毒性。
因此，对纳米材料的毒性评估和监测是非常重要的，以确保食品包装材料的安全性。
此外，纳米材料的稳定性也是一个需要关注的问题。
纳米材料可能因为外界环境的变化或包装材料本身的性质而发生变化。
例如，一些纳米颗粒可能会在酸性或碱性条件下溶解或聚集，从而影响其性能和安全性。
因此，需要对纳米材料在真实使用条件下的稳定性进行评估，并确保其不会产生有害的分解产物。
此外，纳米材料的迁移问题也需要关注。
纳米材料可能会从包装材料中迁移到食品中，从而进入人体。
这可能会导致潜在的安全风险。
因此，需要对纳米材料在包装材料与食品接触时的迁移行为进行评估，并确保迁移量在安全范围内。
为了解决纳米科技技术对食品包装材料的潜在风险，必须采取一系列的措施。
纳米金属材料的性能、应用与制备
由于以上特性的存在，使纳米金 属材料成为材料研究的热点，同 时金属及其合金纳米材料在现代 工业、国防和高技术发展中充当 着重要的角色。
三、纳米金属材料的应用
1.钴（Co)高密度磁记录材料 2.吸波材料 3.表面涂层材料 4.高效催化剂 5.导电浆料 6.高性能磁记录材料 7.高效助燃剂 8.高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 9.Al基纳米复合材料 10.其他应用
注：电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合
均匀的膏状物（可联想成牙膏、油漆等样子）。 厚膜技术是集电子材料、多层布线技术、表面微组装及平面集成技术于一体的微电子技术。
6.高性能磁记录材料 利用纳米铁粉矫顽力高、饱和磁化强度大、信噪比高和
抗氧化性能好等优点，可大幅度改善磁带和大容量软硬磁盘 的性能。
液相法特别适合制备组成均匀、纯度高的复合氧化物纳米粉体，但其缺点是 溶液中形成的粒子在干燥过程中，易发生相互团聚，导致分散性差，粒子粒度变 大。应用于液相法制备纳米微粒的设备比较简单，其生成的粒子大小可以通过控
制工艺条件来调整，如溶液浓度、溶液的PH值、反应压力、干燥方式等。
注：分散性：分散性固体粒子的絮凝团或液滴，在水或其他均匀液
铜及其合金纳米粉体用作催化剂效率高，选择性强，可用于二氧化碳和氢 合成甲醇等反应过程中的催化剂。通常的金属催化剂铁、铜、镍，钯、铂等制成 纳米微粒可大大改善催化效果。由于比表面积巨大和高活性，纳米镍粉具有极强 的催化效果，可用于有机物氢化反应、汽车尾气处理等。
5.导电浆料
用纳米铜粉替代贵金属粉末制备性能优越的电子浆料可大大降低成本，此 技术可促进微电子工艺的进一步优化。
注：1GHz=103MHz=106KHz=109Hz
材料科学与工程领域的十大热点问题
材料科学与工程领域的十大热点问题材料科学与工程涉及的范围非常广泛，主要包括材料设计、制备、性能表征和应用等多个方面。
作为现代科技的重要支柱之一，材料科学与工程一直是各个领域的研究热点之一。
本文将通过对材料科学与工程领域的热点问题进行分析和探讨，来了解材料科学与工程领域的未来发展方向。
一、先进金属材料金属材料一直是制造行业中不可或缺的重要物质。
先进金属材料的研究与开发已成为全球范围内的一项重要任务，特别是在高科技行业中的发展更是十分迅速。
其中，超导材料、高温合金、形状记忆合金等高新材料是材料科学与工程领域的热点问题。
这些先进材料的应用范围正在不断扩大，如在航空航天、能源、电子等领域都有着广泛的应用。
二、新型非金属材料除了金属材料外，随着世界科学技术的不断发展，非金属材料在制造业中所占的比重越来越大。
在新型非金属材料中，人造蜂窝材料、陶瓷基复合材料、高分子材料等都是十分重要的研究方向。
这些新型材料在电子、汽车、化工等行业的应用也十分广泛，是未来材料科学与工程领域的发展方向。
三、纳米材料纳米材料由于其特殊的物理、化学性质，被认为是未来材料科学领域的一个重要研究方向。
因此，纳米材料的研究和开发已成为材料科学与工程领域一个新的热点问题。
纳米材料已被广泛应用于生物医学、电子、能源储存等领域，并有着更广泛的应用前景。
四、可持续能源材料环保、低碳、可持续的材料制备和能源利用一直是全球科学界和政府关注的一个重要领域。
目前，太阳能、风能、生物质能等可再生能源的发展已成为全球范围内的一项重大任务，相关可持续能源材料的研发也成为一个热点问题。
因此，可持续能源材料的研究和应用已成为材料科学与工程领域中的一个重要领域。
五、功能材料功能材料作为一个综合性的科学和技术领域，涉及能源、环境、生物医学、电子等方面的重要问题，是材料科学与工程领域的重要热点问题。
离子导体材料、磁性材料、光电功能材料等都是功能材料的重要研究方向。
这些材料的研究与开发，将在未来为我们解决许多重要问题。
纳米材料的毒性作用及风险评估
纳米材料的毒性作用及风险评估随着纳米科技的快速发展，纳米材料已经广泛应用于医药、生物学、材料科学、能源技术等领域。
相比传统材料，纳米材料具有更大的表面积、更高的反应活性和更好的光学和电学性能，因此被广泛应用于制造更高性能的电子产品、纳米传感器、生物医学的治疗药物等。
然而，随着纳米材料的涌现，我们也面临着纳米材料的毒性风险问题。
本文将探讨纳米材料的毒性作用及风险评估。
1. 纳米材料的毒性作用纳米材料的毒性作用是由其高表面积和反应活性导致的。
相比传统材料，纳米材料的比表面积更大，导致更大的反应表面积，更高的反应率和更强的毒性。
此外，由于其纳米级别的尺寸，纳米材料可以穿过细胞膜进入细胞内部，导致更严重的生物毒性反应。
纳米材料的毒性作用可以分为两个方面：直接毒性和间接毒性。
1.1 直接毒性纳米材料的直接毒性指的是纳米材料本身的毒性。
由于其高表面积和反应性，纳米材料更容易被细胞吸收和累积，并对细胞和组织产生损害。
纳米材料可以影响细胞的正常功能，如中毒和细胞凋亡，甚至导致细胞死亡。
此外，纳米材料还可能导致免疫功能下降、基因突变和肿瘤等问题。
1.2 间接毒性纳米材料的间接毒性指的是纳米材料与生物体中其他化学物质相互作用所产生的毒性。
生物体内的化学物质可以与纳米材料发生物理或化学反应，从而产生新的化合物或扰动生态系统中的产物流动。
例如，生物体内的金属离子可以与纳米材料形成类似配合物的结构，进而干扰生物体内的生化反应。
2. 纳米材料的风险评估为了评估纳米材料的毒性作用和风险，并确定其促销和使用的限制，已经出现了各种风险评估方法。
风险评估方法通常包括检测研究、分类和标识、曝光评估和效应评估。
2.1 检测研究检测研究是针对纳米材料的物理和化学特性的实验室为基础的检测方法。
通过该方法，研究人员可以确定纳米材料的形状、结构、化学组成和其它的物理化学性质。
此外，研究人员也可以通过检测研究来了解研究材料的稳定性、聚集性、生物降解性、毒性（细胞毒性、生物毒性）等方面的潜在问题。
纳米材料综述功能材料与应用论文(已处理)
纳米材料综述功能材料与应用论文（已处理）纳米材料综述摘要概述了纳米材料的基本概念、分类方法及结构特征, 重点介绍了纳米材料的光谱、催化、光电化学及反应性等化学特性及应用.1、纳米材料的基本概念纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级 0.11 nm, 100nm 的超微粒子纳米微粒及由其聚集而构成的纳米固体材料。
纳米固体材料分为纳米晶体材料、纳米非晶态材料及纳米准晶态材料。
其中纳米晶体材料按其结构形态又可分为四类:1 零维纳米晶体, 即纳米尺寸超微粒子;2 一维纳米晶体, 即在一维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如一维纤维, 一维碳纳米管;3 二维纳米晶体, 即在二维方向上晶粒尺寸为纳米量级, 如纳米薄膜、涂层;4 三维纳米晶体, 指晶粒在三维方向上均为纳米尺度, 如纳米体相材料, 纳米陶瓷材料。
另外, 还有纳米复合材料, 以复合方式不同分为0-0、0-2、0-3 型复合, 即零维纳米粒子分别与纳米粒子、二维及三维材料复合而成的固体材料。
纳米材料科学是现代化学、物理学、材料学、生物学等多门学科相互交叉、相互渗透的新兴学科, 其研究内容主要包括两个方面:1 系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性,通过和常规材料对比, 找出纳米材料的特殊规律, 建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论, 发展完善纳米材料科学体系;2 探索新的制备方法, 发展新型的纳米材料, 研究制备工艺与材料结构、性能之间的关系规律, 并拓宽其应用领域。
2、纳米材料的性质2.1、纳米微粒的结构和特性纳米粒子处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是由数目很少的原子或分子组成的聚集体。
由于纳米粒子具有壳层结构。
粒子的表面原子占很大比例，并且是无序的类气状结构, 而在粒子内部则存在有序-无序结构，这与体相样品的完全长程有序结构不同。
纳米粒子的结构特征使其产生了小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，并由此派生出传统固体材料所不具备的许多特殊性质。
功能性纳米材料的研发与应用
功能性纳米材料的研发与应用随着科技的飞速发展，人们研究和开发的纳米材料越来越多，纳米材料的应用也变得越来越广泛。
其中，功能性纳米材料是一种新型的材料，其具有很多优异的功能性能，可以在许多领域得到广泛的应用。
一、纳米材料的概念及特点首先，我们需要了解一下纳米材料的概念。
纳米材料是指颗粒尺寸在1~100纳米之间的材料。
与传统的材料相比，纳米材料具有很多特点。
其主要特点如下：1.尺寸效应：由于纳米材料的尺寸非常小，相对于宏观材料，其性质会发生很大的变化。
例如，纳米结构可以使材料的电、热、力学等性质得到显著的提升。
2.表面效应：由于纳米材料表面积很大，会导致表面和界面效应显著增强。
其结构、化学活性等性质也比宏观材料更加丰富。
3.量子效应：当物体尺寸缩小到纳米级别时，物体的运动特点会变得与传统物质的运动性质有所不同。
量子效应是纳米材料独有的性质之一。
二、功能性纳米材料的种类目前，功能性纳米材料的种类已经非常多。
以下列举了一些功能性纳米材料：1.纳米催化材料：具有较高的催化活性和选择性，可用于环保、化工、能源等领域。
2.纳米电极材料：具有优异的电化学性能，可用于电能储存和转化领域。
3.纳米传感器材料：具有高灵敏度和高选择性，可用于医疗、食品安全等领域。
4.纳米杂化材料：由不同的纳米颗粒组成，具有多种复合性质和应用潜力。
以上列举的只是一部分常见的功能性纳米材料，随着技术的发展，新的功能性纳米材料也会不断涌现出来。
三、功能性纳米材料的应用功能性纳米材料的应用非常广泛，以下简要列举一些主要的应用领域。
1.环保领域：纳米吸附材料、纳米催化材料等可用于净化空气、水等环境。
2.医疗领域：纳米药物载体、纳米探针等可用于治疗癌症、探测肿瘤等。
同时，纳米材料也可以用于制备生物传感器、组织修复材料等。
3.能源领域：纳米电极材料、纳米光催化材料等可用于太阳能电池、电解水等领域。
4.材料领域：纳米杂化材料可用于制备高性能的复合材料，以及具有阻燃、抗热、抗腐蚀等特性的新材料。
碳纳米材料的性能及应用作业.
碳纳米材料的性能及应用Z09016114 蔡排枝摘要:纳米材料被誉为21 世纪的重要材料,而作为新型纳米材料的碳纳米材料因其本身所拥有的潜在优越性,在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景。
本文依据目前碳纳米材料的研究发展现状,阐述了碳纳米材料碳60、碳纳米管及石墨烯的结构性能,并对其应用特性进行了初步探讨和分析。
.引言碳纳米材料是指材料微观结构在0-3 维内其长度不超过100nm;由碳原子组成, 材料中至少有一维处于纳米尺度范围0-100nm;具有纳米结构。
它有四种基本类型:a. 纳米粒子原子团如 C 60 (零维 b. 碳纳米纤维和碳纳米管(1维 c. 碳纳米层或膜材料石墨烯(2 维 d.块体纳米材料如金刚石(3 维。
由于碳纳米材料的独特结构,使其具有不同于常规材料和单个分子的性质如量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等,从而导致了碳纳米材料的力学性能、电磁性能、光学性能、热学性能等的改变,并使之在电子学、光学、化工陶瓷、生物、医药、日化诸多方面有重要价值,得到广泛的应用。
由于石墨,金刚石并不是常用的碳纳米材料。
碳纳米材料中,目前应用最成熟的就是碳纳米管。
碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料,由石碳原子层卷曲而成,管直径一般为几纳米到几十纳米,管厚度仅为几纳米,长度可达数微米。
由于拥有潜在的优越能,碳纳米管无论在物理、化学还是在材料科学领域都将有大发展前景。
比如在材料科学领域,碳纳米管的长度是直的几千倍,被称为“超级纤维”其,性质随直径和螺旋角的同有明显变化。
近年来,美国、日本、德国和中国等国家相成立了纳米材料研究机构,使碳纳米管的研究进展随之加快并在制备及应用方面取得了突破性进展。
.碳纳米材料的性能2.1C60的主要性质及应用C60具有缺电子烯的性质,同时它又兼备给电子能力,六元环间的6:6 双键为反应的活性部位,可发生诸如氢化、卤化、氧化还原、环加成、光化与催化及自由基加成等多种化学反应,并可参与配合作用。
纳米材料的毒理作用及其机理
纳米材料的毒理作用及其机理近年来，纳米技术的快速发展已经使得纳米材料的应用越来越广泛。
然而，作为一种新型材料，纳米材料的毒性问题也成为人们关注的焦点。
对于纳米材料的毒性作用及其机理，已经有了较为深入的研究。
一、纳米材料的毒性作用纳米材料具有独特的化学、物理和生物特性，这些特性决定了其可能对生物体产生的毒性作用。
纳米材料的毒性作用主要包括以下几个方面：1. 细胞膜损伤纳米材料的小尺寸和高比表面积使其与细胞膜接触面积增大，从而导致细胞膜的物理或化学损伤。
此外，纳米材料的表面电荷、疏水性和亲水性等特性也会影响其与细胞膜的相互作用。
2. 细胞内氧化损伤纳米材料可以被细胞摄入，进入细胞内部。
纳米材料的大量存在会增加细胞内的有毒氧自由基及其他反应性氧物质的生成，从而对细胞内的各种生物大分子，如蛋白质、核酸和膜脂等，造成氧化损伤。
3. 基因突变和DNA损伤纳米材料与DNA分子的相互作用也是产生毒性作用的原因之一。
当纳米材料与DNA结合后，会形成 DNA-纳米材料复合体，引发DNA 修改和基因突变等现象，从而影响甚至破坏生物体的生长和发育。
二、纳米材料的毒性机理1. 氧化损伤纳米材料的氧化作用是纳米材料导致毒性机理中最常见和重要的一种，其主要原理是由于其小尺寸和巨大的表面积，纳米材料在空气和水中易吸附和氧化，从而释放出反应性物质，如活性氧自由基等，导致生物体细胞膜和其他生物大分子损伤。
2. 积累和输送纳米材料的毒性机理还包括其积累与输送。
一些纳米材料显然不能被生物体有效清除，会在体内积累，导致组织或器官结构紊乱。
此外，纳米材料的具有特殊的输送功能，可以作为潜在的药物载体，但也可能通过输送途径进入人体造成不良影响。
3. 炎症反应另外，纳米材料的毒性机制还包括诱导体内炎症反应。
许多纳米材料可以激活免疫细胞产生炎症性细胞因子，如TNF-α、IL-1、IL-6等，从而诱导炎症反应，破坏正常组织和器官的结构和功能。
三、防范纳米材料的毒性作用的策略为有效预防纳米材料的毒性作用，应开展详细的评估，并针对其特性和用途制定个性化的防范策略。
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郑小彤：
1.金属功能薄膜材料及其工艺
答：1、
2、金属功能薄膜材料介绍：
1)表面能级很大；薄膜表面积大，对膜内电子运输有很大影响，尤其对薄
膜半导体表面电导和场效应有很大影响。
2)薄膜和基片的粘附性;薄膜和基片间存在附着和内应力，附着和内应力是
薄膜的固有特征。
3)薄膜中的内应力；内应力分为固有应力和非固有应力，固有应力来自薄
膜缺陷，非固有应力来自薄膜对衬底的附着力。
薄膜和衬底间不同的热
膨胀系数和晶格失配也能引进应力。
4)异常结构和非理想化学计量比特性；与相图不符合的结构为异常结构
5)量子尺寸效应和界面隧道穿透效应；
6)容易实现多层膜；多层膜、多功能薄膜、超晶格膜
工艺：
1.物理气相沉积（PVD）：蒸镀、溅射、离子镀。
1)真空蒸镀：待镀基片置于真空室内，加热使之气化或升华而沉积到基片。
2)溅射：当具有一定能量的粒子轰击固体表面时，固体表面原子获得能量
从表面逸出沉膜。
3)离子镀：在真空蒸镀的基础上，在蒸发源与基片间加上电场的镀膜方法。
2.化学气相沉积（CVD）：是使含有构成薄膜元素的一种或几种化合物气体在一
定温度下通过化学反应生成固态物质并沉积在基片上而形成的薄膜方法。
3.分子束外延
4.金属有机化学气相沉积（MOCVD）
2.形状记忆合金：
形状记忆效应机理：
马氏体相变：发生切变，使形状改变表面浮凸，呈现不变平面应变特征。
马氏体相变基本特征：无扩散切变型相变；点阵不变平面应变；固定取向关
系；马氏体片内具有亚结构；相变具有可逆性
形状记忆合金材料：
形状记忆合金应用：
连接件；热敏元件；智能材料；航天应用；汽车外壳
杨维清：
1.气敏传感器机理主要观点和影响金属氧化物半导体气
敏器灵敏度主要因素
主流观点是：气敏半导体材料的表面吸附气体后，表面态及其电子占有情况发生变化，从而导致传感材料的电导率变化，这种变化就是产生气敏特性的根源。
对于金属氧化物半导体气体传感器而言，气敏特性简单来说是半导体化合物跟所接触的气体(氧化性或还原性)发生反应而导致电阻值发生变化。
（1）表面控制型金属氧化物半导体材料气敏机理
在空气中吸附氧分子并从半导体表面获得电子从而形成吸附的O2-，O-，O2-，结果导致气敏材料的表面电阻增加。
（2）体相控制型金属氧化物半导体气敏机理
由于化学计量比的偏离，在半导体禁带中存在施主能级或受主能级，当化学反应性强且容易还原的氧化物半导体与气体接触时，能使氧化物半导体的结构发生改变，使体电阻发生变化。
1、很多研究表明，由于组分间协同作用复合金属氧化物材料的气敏性
质要高于单独的一种金属氧化物
2、贵金属的作用：1、高效的激活剂降低粒子接触部分的势垒；2、促
进接触面的气体吸附和反应进而提高气敏材料表面的催化活性。
3、微结构：减小颗粒尺寸会提高材料的气敏性能。
4、温度和湿度对灵敏度都有影响。
2.同质结PN电子发光机理，简单描述
汪建新：
1.纳米材料的合成方法及优缺
物理法—粉碎法：粉碎作用力都是几种力的组合，物料被粉碎时会导致物
结构和表面物理化学性质发生变化。
优点工艺较简单构筑法：是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。
优点粒子大小可控，粒度分布均匀
化学合成方法—即是通过适当的化学反应，从分子、原子出发制备纳米颗粒物质。
化学法包括气相反应法和液相反应法。
气相反应法：可分为气相分解法、气相合成法及气-固反应法
液相反应法：可分为沉淀法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等。
溶剂热法的优点是绝大多数的固体都能找到合适的溶剂。
成模剂的选择能有效地改变产物的外形。
缺点是产率低，产物的尺寸分布很广。
2.纳米材料表征技术
要研究纳米材料，必须对纳米材料的特征信息了解。
这些特征分析主要包括成分分析、形貌分析、粒度分析、结构分析以及表面界面分析。
而分析这些特征的技术有以下几种：
成分分析：光谱分析、质谱分析和能谱分析
粒度分析：显微镜法（包括SEM、TEM）、沉降法、光散射法
结构分析：XRD、激光拉曼分析、微区电子衍射分析
形貌分析：SEM、TEM、AFM、STM
3.测定颗粒晶粒度的方法
TEM:可以观测纳米粒子的平均直径或粒径分布，是颗粒度观测的一种绝对方法XRD（谢乐公式）:是测量晶粒度的最好方法，只适用于晶态的纳米粒子，当晶粒度小于50nm时，最精确。
比表面积法：
拉曼散射法：测量纳米晶粒的平均粒径
激光粒度分析法：测量微粒在液体中的扩散系数来测定颗粒度。
4.溶胶凝胶合成工艺种类及特点及影响水解因素
影响水解因素：
1)前驱体的选择：金属醇盐和金属无机盐水解度不同。
2)水解度：水解度》2，缩短凝胶时间。
水解度R《2，凝胶时间延长。
3)催化剂的影响：不同催化剂对水解有影响，从而对反应速率有影响
4)反应温度：提高温度对醇盐水解有利。
5)络合剂也有影响。
5.微乳化技术
微乳液：由表面活性剂，助表面活性剂、油和水组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系．
纳米粒子的收集：沉淀灼烧法；烘干洗涤法；絮凝、洗涤法
产品粒径及形态的影响因素：
⏹微乳液组成的影响
⏹微乳液界面膜的影响
非离子表面活性剂＜阳离子表面活性剂＜阴离子表面活性剂
⏹反应物浓度的影响
理论上，在最优反应物浓度条件下可获得最小的粒子粒径。