纳米技术

基于原子、分子层面制造物质的技术

纳米技术(nanotechnology)主要研究结构尺寸在1~100 nm范围内材料的性质和应用,其中 纳米 (nm)和米(m)、 微米 (μm)等一样,属于长度单位。 当粒子尺寸进入纳米量级时,由于纳米粒子的表面 原子 与总 原子数 之比随 粒径 尺寸的减小而急剧增大,显示出强烈的 小尺寸效应 、 量子尺寸效应 、 表面效应 和 宏观量子隧道效应 ,从而在光学、 热学 、 电学 、磁学、力学以及 化学 方面显示出许多奇特的性质。

纳米技术是现代 科学 的前沿, 纳米材料 和纳米制造已经渗入到 电子学 、 材料学 、 生物医学 、 航天航空 、通信、环保、能源、国防等产业中,逐渐实现将纳米技术的新发现、新成果转变为实物产品。随着人们与 纳米材料 接触越来越多,在其生产和使用过程中可能通过环境、 食物链 等方式进入人体或者被人体直接吸入、摄取,并对人体健康产生潜在影响,纳米材料的安全性问题也已经引起各国关注。

定义

国际标准化组织 (Internation Standard Organization,ISO)关于纳米技术的定义是:在 纳米尺度 理解和控制物质的过程,通常至少有一维的尺寸是100 nm以下,利用纳米尺度的材料性质不同于单个 原子 、 分子 和体相材料,制造出可以利用这些新特性而被改进的材料、仪器和系统。

美国国家纳米技术研究院 对纳米技术的定义必须同时满足三个条件:在原子、分子和 大分子 水平(1~100 nm)进行技术研究和开发;所制造的结构、装置和系统由于处于纳米尺度必须具有新颖的性质和功能;具有在原子尺度能够进行控制和操作的能力。

英国皇家协会 对纳米技术的定义是:研究材料在极其小的尺度(原子和分子级别)下的新颖现象和性质;纳米尺度科学在工程和技术上的应用,从而实现新颖的材料和装置的生产,包括 未来生物 和医药应用的材料。

纳米技术可以分为直接、间接和概念性的纳米技术。 直接性的纳米技术 是指纳米尺寸的物体被直接应用; 间接性的纳米技术 则是包含有 纳米装置 的装置,能和 微观 或 宏观 的零件、系统一起使用; 概念性的纳米技术 则指从纳米的观点在 原子 尺度上来解释一个过程的机理或一个系统的工作机制。

简史

1959年,物理学家、 诺贝尔奖 获得者 理查德·费恩曼 (Richard Feynman)教授在美国物理学年会上作的题为“There’s Plenty of Room at the Bottom”的演讲是纳米技术的起源。

1962年, 久保 (Kubo)等人提出 超微粒子 的量子限 域理论 ,推动实验物理学家向纳米尺度微粒进行探索,并开始认识到这一尺度范围内的粒子体系是介于 微观 与宏观之间一个新的物质层次。

1974年, 日本 学者 谷口纪男 (Norio Taniguchi)提出了“Nanotechnology”一词,将其定义为获得超高精度和超细尺寸的加工技术,精度和细度均在纳米尺度,并将 纳米技术应用 到精细 机械加工 过程中。

1981年, IBM 公司 苏黎世 研究实验室的 宾尼 (G.Binning)和 罗雷尔 (H.Rohrer)发明了 扫描隧道显微镜 ,能够首次在大气及常温下观察到 原子 ,为纳米技术的发展奠定了基础。

1984年,德国 萨尔大学 格莱特(Gleiter)教授等人首次制备了具有清洁表面的 纳米金属粉末 和 纳米固体 。

1985年, 英国 科学家、 诺贝尔奖 获得者 克罗托因 (H.W.Kroto)教授等人合成 巴克敏斯特富勒烯 (C 60 ),将碳元素引入纳米技术研究领域。同年, 莫斯科国立大学 物理学家 康斯坦丁·利哈廖夫 教授等人提出通过控制单个电子进入或离开 库仑岛 ,实现一定规模电路才能实现的功能,这是单 电子器件 的基础。

1986年,美国 麻省理工学院 埃里克·德瑞克斯勒 (K.Eric Drexler)博士出版的《 创造的引擎 》(Engines of Creation)一书中,描述了一种可以 自我复制 的纳米机器,对理查德·费恩曼提出的纳米技术概念进行了拓展。

同年,宾尼(G.Binnig)、奎特(C.Quate)和格伯(C.Cerber) 共同发明 了 原子力显微镜 。原子力 显微镜 的工作原理与扫描隧道显微镜极为相似,但能弥补 扫描隧道显微镜 不能直接观察与研究绝缘及有较厚氧化层试样的不足。

1990年,德瑞克斯勒指出:“纳米科技的基本思想是在分子水平上,通过操纵 原子 来控制物质的结构。它使我们可以利用单个原子组建分子系统,制备不同类型的纳米器件”。

同年, IBM 的研究中心借助于SPM( Scanning Tunneling Microscopy )搬动原子,利用35个 原子排列成IBM字样,表明人们不仅可以采用SPM观察和测量物质表面的原子和 分子结构 ,而且还可以根据人的意志加工制造出最小的人工结构。

1990年7月,在美国 巴尔的摩 召开的国际首届纳米科技学术会议,正式提出 纳米材料学 、 纳米生物学 、纳米 电子学 和纳米机械学的概念,并决定出版《纳米结构材料(Nanostructure Materials)》、《纳米生物(Nanobiology)》和《纳米科技(Nanotechnology)》等正式学术刊物,纳米技术等概念被广泛应用。

1994年,在 美国 波士顿 召开的材料研究学会秋季会议上正式提出 纳米材料 工程,开始形成基础研究和应用开发并重的新局面。

2000年, 美国 前总统 威廉·克林顿 在 加州理工学院 宣布了纳米科技的国家计划(NNI)。此后,世界各国都将纳米技术纳入国家发展规划,纳米技术进入新的发展时期。

2003年3月,在美国举行的 化学 年会上有学者提出了 纳米粒子 可能对生物产生危害。之后,国际上高水平杂志相继报道了一些相关纳米粒子对生物的危害效应。

2003年6月, 加拿大 环保组织( ETC )在 布鲁塞尔会议 上呼呼关注纳米粒子的安全问题。同时, 英国 政府也提出英国的科学机构(皇家学会和 皇家工程院 )对纳米粒子的伦理以及社会意义进行审查,并于2005年9月提出了纳米技术安全性评价报告。

2005年12月, 美国国家环境保护局 (EPA)发表了纳米技术的白皮书,第一次系统地阐述了纳米材料可能对人类健康的影响。

2025年8月,第十届中国国际纳米科学技术会议在北京举行,大会发布的《中国纳米科技产业白皮书(2025)》显示,从2000年至2025年,全球授权纳米专利总数突破107.8万件,其中 中国专利奖 数量高达46.4万件,占比达43%,稳居世界首位。

原理

处于纳米级尺度下的物质其 电子 的波性及 原子 之间的相互作用将受到尺度大小的影响,其 热学 性能、磁学性能、 电学 性能、 光学 性能、 力学 性能和 化学 活性等会出现与 传统材料 截然不同的性质,称其为纳米效应。

表面效应和界面效应

表面效应 是指纳米粒子的表面 原子数 与总原子数之比随 粒径 的变小而急剧增大并引起性质上的变化。随着粒子尺寸减小到纳米级,粒子的表面积、 表面能 和 表面张力 随之增加,这种表面原子活性的增加不但能引起纳米粒子表面原子输送和构型的变化,也能引起表面 电子 自旋 构象和电子能谱的变化,导致纳米粒子性质发生变化。

界面效应 是在 纳米材料 的结构中有很大比例的 原子 处于缺陷环境,界面原子排列混乱,在外力作用下容易迁移,表现出很好的韧性与一定的 延展性 ,从而使纳米材料的物理、力学等性质发生变化。

小尺寸效应

随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的 质变 。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观 物理性质 的变化称为 小尺寸效应 。当颗粒尺寸减小到纳米级时,其 比表面积 显著增加,纳米粒子的磁性、内压、光吸收、 热阻 、 化学 活性、 催化 性及 熔点 等均较普通粒子发生了很大的变化,产生一系列新奇的性质。

量子尺寸效应

量子尺寸效应 是指当微粒尺寸达到与光波 波长 或其他相干波长等物理特征尺寸相当或更小时, 费米能级 附近的 电子 能级由准连续变为离散能级的现象。当 能级 间距大于 热能 、磁能、 静电 能、 光子 能或 超导态 的凝聚能时,会导致 纳米材料 的量子尺寸效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能与宏观材料显著不同。

宏观量子隧道效应

宏观量子隧道效应 是基本的量子现象之一,即当 微观 粒子的总能量小于势垒高度时,该粒子仍能穿越这一势垒,微观粒子具有贯穿势垒的能力称为 隧道效应 。一些 宏观量 包括微颗粒的 磁化强度 、量子相干器件中的 磁通量 以及电荷等都具有隧道效应,能够穿越宏观系统的势垒而产生变化,称为宏观量子隧道效应。这一效应与量子尺寸效应一起,能够确定 微电子 器件进一步微型化的极限。

适用条件

纳米(nanometer)是一个长度单位,简写为nm,1 nm=10 -9 m。 纳米微粒尺寸 为纳米数量级,常限制在1~l00 nm范围,包含的 原子数 范围为10 3 ~10 5 个,这导致纳米粒子单位体积(或质量)的表面积比块体材料要大很多,因而出现纳米微粒 电子 状态发生突变,表现出 表面效应 、 体积效应 等特殊性质。

纳米技术适用于在纳米尺度下对物质进行制备、研究与应用,包括 纳米材料技术 、 纳米加工技术 、 纳米测量技术 、 纳米应用技术 等方面。其中纳米材料指在 三维空间 中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。通常纳米材料指 原子团簇 、 纳米颗粒 、 纳米薄膜 、 纳米碳管 和 纳米固体 材料的总称;纳米加工技术包括精密加工技术和扫描 探针 技术。

研究进展

纳米制造基础发展

纳米科学是现代科学的前沿,纳米制造是纳米科学发展的基础。21世纪,纳米制造已引起各国政府、科技界和产业界广泛而深入的关注,包括 生物分子 马达 、纳米电动机、 纳米机器人 、分子 光电器件 、纳米电路、 纳米传感器 、纳米智能器件和系统等。2001年开始, 美国 实施的国家纳米技术计划(NNI)启动,此后,包括 欧盟 及其 成员国 、 日本 、 加拿大 、 新加坡 、 韩国 、 中国 、 印度 和 巴西 等国家,相继出台了各国的纳米制造发展战略和 专项计划 。

纳米制造工艺进展

纳米制造作为基于物理/ 化学 /生物原理的制造方法,针对纳米结构生长、加工、改性、组装等纳米尺度范围内,材料-结构-功能一体化的制造新工艺,是纳米尺度结构与器件的性能演变规律的新方法。 纳米制造技术 已经涉及到信息、材料、环境、能源、 生物医学 、农业、航空航天和国防安全等众多领域核心产品的制造,随着纳米制造的发展形成很多新的制造理论和方法,逐渐将 纳米科学 的新发现、新成果成功转变为实物产品。

纳米材料进展

纳米材料可分为: 纳米微粉材料 (零维纳米材料)、 纳米纤维 (一维纳米材料)、纳米薄膜(二维纳米材料)、 纳米块体材料 、 纳米微结构材料 、 纳米复合材料 。

纳米材料的研究大致可分为三个阶段。第一阶段,是在实验室探索用各种手段合成 纳米颗粒 粉体或块体等 单一材料 和 单相材料 ,研究评价 表征 纳米材料的方法,探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能;第二阶段,是如何利用纳米材料已被挖掘出来的奇特的物理、 化学 等性能,设计纳米复合材料,通常采用 纳米微粒 与纳米微粒复合,纳米微粒与常规块体复合以及发展复合纳米薄膜;第三阶段,是纳米组装体系、人工组装合成的纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系等纳米结构材料体系受到关注,成为 纳米材料 研究的热点。

功能材料

纳米功能复合材料 的设计主要包括材料的功能设计,为实现这种功能而采取的制备方法设计(工艺方法、工艺路线的选择与设计),以及使这种特殊复合材料具有足够的 物理化学 安定性的稳定性设计,和具备一定的强度的力学性能设计。为了使复合材料具有某种功能,通常是靠在该复合材料中加入具有所需功能的纳米材料及合适的 基体 材料来实现的。纳米功能复合材料的功能设计主要包括纳米材料及 基体材料 的选择设计与复合材料的界面设计。

仿生材料

很多 纳米材料 ,如纳米粒子、 碳纳米管 、 核酸 、 纳米多肽 等具有在临床应用方面取得进展。纳米材料在临床应用的一个主要问题是这些材料能否被机体 免疫系统 接受。带有 生物相容性 表面的纳米材料可直接用于制造临床纳米装置及用作组织工程材料。例如, 水凝胶 基础上的自组织肽拥有唯一的纳米与微米形态,已用作组织工程支架。 生物降解 的 聚乳酸 支架可用作骨的替代物。 基因治疗 是一种富有发展前景的肿瘤与遗传疾病治疗方法等。

加工技术

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,即可得到逐渐变小后的结构,其本质就是对块体材料进行切割处理,得到所需的材料和结构。采用这种方法能达到的 最小特征尺度 取决于所使用的工具。“自上而下”的纳米加工方式主要包括: 定型机械纳米加工 、 磨粒纳米加工 、非机械纳米加工、 光刻 加工和 生物纳米加工 等。

自下而上的方式

“自下而上”方式主要是采用自组装技术,以 原子 、分子为基本单元,根据人们的意愿进行设计和组装,即通过人工手段把原子或分子层层淀积(在极端情况下可以把原子或分子逐个地淀积)构筑成具有特定功能的产品。“自下而上”的方法可分为五种类型:应用非 传统材料 和工艺扩展采用传统材料的光刻技术,使之达到 纳米尺度 ;利用 生物分子 自组装或自组织性能的开发,构建基于简单 纳米材料 的复杂功能纳米结构组装模板;将外加可控力场应用于 离散操作 和/或预制纳 米组元 的组装;原子操作; 蘸水笔纳米加工技术 。

纳米压印技术

纳米压印技术 通过使用直接接触的方法形成图案转移,具有不同图案尺寸大小的母版用来压在衬底上的 热塑性聚合物 或紫外敏感 单体 薄膜上,然后样品被加热或紫外辐射,最后母版从聚合物层分离。纳米压印技术主要包括:热压印、 紫外压印 、 微接触印刷 。

纳米压印是加工聚合物结构的常用方法,它采用高 分辨率 电子束等方法将结构复杂的纳米结构图案制在印章上,然后用预先图案化的印章使聚合物材料变形而在聚合物上形成结构图案。在 热压工艺 中,结构图案转移到被加热软化的聚合物上后,通过冷却到聚合物 玻璃化 温度以下 固化 ,而在紫外压印工艺中是通过紫外光聚合来固化的。微接触印刷通常指将膜材料转移到图案化的金属基表面上,再进行 刻蚀 的工艺。

应用领域

纳米技术的应用包括 电子学 、材料学、 生物医学 、航天航空、通信、环保、能源、国防等方面。

材料学

纳米材料 可填充于聚合物 基体 中的 复合材料 制成 纳米塑料 ,具有增强、增韧与耐磨损的效果;纳米材料可添加到 橡胶 制品,制造出高性能多功能的改性橡胶;纳米材料可在 合成纤维 中掺入制成衣物,起到抗菌、防霉、除臭、屏蔽 红外线 、抗 静电 、抗 紫外线 等作用;在化妆品中添加纳米材料,得到纳米数量级的化妆品膏体微粒,可提高皮肤 渗透性 和利用率,具有缓释和定向释放的特性;将纳米材料与 表面涂层技术 相结合,针对涂层的性能添加纳米材料,可以获得 纳米复合涂层 ,能提高其 触变性 、抗老化性、光洁度等性能; 纳米材料 还能显著提高 陶瓷材料 的 烧结 性能,改善其显微组织,优化其性能,此外,纳米材料还能用于 随角 异色效应涂料 、 红外反射材料 、 静电屏蔽 材料、 耐磨涂料 、黏结剂等。

电子和微电子

纳米材料在 电子领域 的应用主要分为三个方面:纳米材料作为电子信息产业基础材料,如 石墨烯 、 二氧化锡 、 黑磷 等新型低维 晶体材料 、高性能纳米抛光材料、 电子浆料 和 电子墨水 等; 纳米电子器件 及集成,如高性能超柔性半导体 单晶 纳米薄膜大规模转印的 集成电路 ,利用 纳米纤维能量 转换器 制备的可高效收集人体生物 机械能 的发电织物等; 纳米传感器 ,如集成光、电、磁、 化学 及 生物活性 等多方面特性的检测器,与微纳机电系统器件制备技术相结合的传感器。

生物医学

纳米 生物技术 是纳米技术和生物技术相结合的产物,它既可以用于 生物医学 ,也可以服务于其他社会需求。纳米生物技术包括:在很小尺度表面积上,装配一种或集成多种生物活性单元,形成的 生物芯片 ;由 生物大分子 构成,利用 化学能 进行机械做功的 纳米分子马达 ;能够 灵敏 探测到 生物战 毒气 的 硅虫晶体管 ;能够探测单个活 细胞 的纳米 传感器 纳米 探针 ;适合于生物体内应用的生物 纳米材料 ,如 脱氧核糖核酸 导线 、骨修复 纳米 生物材料 等。

纳米医学是在分子水平上,创造并利用纳米装置和纳米结构,从事诊断、医疗、预防疾病、防止外伤、止痛、保健和改善健康状况的科学技术,包括载药纳米微粒、智能药物、人工 红血球 、捕获病毒的纳米陷阱、识别血液异常的 生物芯片 、磁性 纳米颗粒 、 纳米机器人 、 人造皮肤 和血管、人工移植动物器官和 基因治疗 等。

能源环保

纳米技术在能源领域的应用主要为纳米材料添加剂、 太阳能电池 、能源转换和能源存储。如在传统能源领域,利用 纳米材料 的 表面效应 制备的净化剂、 助燃剂 能使煤、汽油、 柴油 充分燃烧;在新型太阳能电池中,纳米材料可设计为光谱选择性吸收 涂层 、减反射膜、光致变色器件、 量子点 太阳能电池等;利用纳米材料的高反应活性,制备纳米能源 催化 材料,可用于 甲烷 高效 活化 、 电催化 制氢等方面。

纳米技术在环保方面的应用包括利用纳米光催化技术可以去除大气中的气态污染物、净化室内空气,降解水中有机 染料 ;利用纳米材料制成 吸附 剂检测各种环境污染物;利用纳米技术制造的 发动机 等机械设备,体积减小,摩擦和碰撞产生的噪声污染减小;采用 纳米润滑油 不仅能够提高润滑效果,还能在表面形成永久性保护膜,延长机械的使用寿命;添加 纳米材料 层或应用 纳米 涂层 ,可提高电 电磁波 的屏蔽性能,减少 电磁辐射 。

航空航天

纳米技术在航空航天领域的应用可分为在结构材料和 功能材料 两个方面。 氮化硅 、 氮化锆 、 氮化钛 等 氮化物 纳米材料常用于金属表面涂层,可提高工件的稳定性;金属 铝 和 镍 的纳米粉添加到固体火箭 推进剂 中,可显著改善 固体推进剂 的燃烧性能。

国防科技

纳米技术将对国防军事领域带来革命性的影响。例如:用于虚拟训练系统和战场上的实时联系的 纳米电子器件 ;对 化学 、生物、 核武器 进行探测的纳米探测系统;可以提高 常规武器 打击与防护能力的新型 纳米材料 ; 纳米机器人 ; 纳米卫星 ;雷达隐身技术等。

安全相关

随着纳米技术的发展,人们与纳米材料接触频繁,纳米的安全性越来越受到重视。2003~2004年间,《 科学 》《 自然 》等杂志连续发表系列文章对于纳米材料的生物安全性及纳米科技发展带来的问题提出警告,提醒人们在科技发展的同时要注意负效应问题。此后, 美国 、 欧盟 、 日本 纷纷投巨资开展纳米安全性研究。2008年, 经济合作与发展组织 成立的人造纳米材料工作小组制定并通过了“人类健康和环境安全研究数据库-人造纳米材料安全性研究数据库”的建立及纳米毒理学替代方法的研究等课题。 纳米材料 的安全性研究已经得到了国际上的高度重视。

纳米材料的负面效应主要来自两个方面:一是纳米物质化学成分本身所固有的性质。如 量子点纳米晶体 暴露在空气中或经 紫外线 照射后,其无毒的表面 涂层 被销蚀,表现出很强的 细胞 毒性;二是纳米物质在纳米尺度上的纳米效应。如纳米材料 粒径 的减小,表面反应 位点 增多,导致纳米材料本身的反应活性增大。

Oberdorster等发现实验动物吸入纳米尺寸的 二氧化钛 颗粒可以引起严重的肺部炎症,并且这种症状随着颗粒粒径的减小而加剧。此后,他们还发现实验动物吸入固体难溶性 纳米颗粒 不仅可以影响 呼吸系统 功能,还可以通过 嗅神经 进入脑部,影响 中枢神经系统 。Oberdorster发现大鼠在含有直径为20 nm的 F4 纳米颗粒的空气中暴露15 min后,大部分大鼠在4 h内死亡。而那些在直径为130 nm的聚四 乙烯 纳米颗粒的空气中暴露的对照大鼠,却没有任何的伤害。Lam等发现 小鼠 暴露于 单壁碳纳米管 后肺上皮组织出现肉芽肿,并且这种症状与暴露剂量呈正相关。Jia等发现与等量的 石英 相比,单壁碳纳米管表现出更显著的细胞毒性,诱导出更明显的细胞凋亡,这与Lam等的结果是一致的,同时还发现单壁碳纳米管与多壁碳纳米管均可导致细胞结构改变。Zhang等研究发现纳米TiO 2 颗粒对As(Ⅲ)、As(V)、Cd均具有较强的 吸附 能力,并能显著增加As(Ⅲ)、As(V)在鲤鱼体内的富集,提高鲤鱼体内的Cd浓度,从而危害人类健康。

人们主要通过 呼吸道 吸入、经口食入、皮肤接触和药物注射等途径摄入纳米物质,这四种途径是纳米毒理学研究中的主要暴露方式。 纳米颗粒 通过不同途径进入生物体内遇到环境不同,产生的生物效应各不相同,因此,在纳米毒理学研究中需要根据暴露途径来选择合适的评价指标和研究方法。

相关监管

国际组织

纳米技术的发展和 纳米材料 的广泛推广使用,离不开对纳米材料的充分认识和监管法规、标准的制定。 国际标准化组织 成立了纳米材料的相关技术委员会ISO/TC229,并成立了四个工作组:术语和名称组,计量与 表征 组,纳米技术的健康、安全和环境问题组和材料规格组,出版《1SO/TR 12885:2008纳米技术-纳米技术相关的职业场所健康与安全实践》等标准。 经济合作与发展组织 建立了纳米材料制造商工作组,致力于从事研究 纳米材料特性 和风险的诸多项目,如建立环境健康和安全研究的数据库,编写 纳米材料 制造和测试指南等。

欧盟

欧盟最重要的与纳米相关的法规是《化学品注册、评估、许可和限制》。该法规中操作环境部分明确提到了 人造物质 的监管,规定需要根据相应的申报表格填写 人造材料 的属性。2008年,欧盟颁布的纳米技术方面的法规指出,如果有必要评估物质的安全性, 欧洲 化学品管理局可以要求制造商和进口商提交该物质的任何消息,而且独立于《化学品注册、评估、许可和限制》法规要求的最低信息要求之外。 欧盟 有关分类、包装和标识法规明确表示,符合法规的危险物质标准的 纳米材料 需要进行分类和标识,委员会更是建议对纳米材料进行单独的分类和标识,某些物质(如极毒性物质)必须有特殊标识。另外在《杀虫剂指令》《工作人员保护框架性指令》《 化妆品 法规》《 食品添加剂 条例》《环境保护相关法规》均明确表示纳米材料应符合相关的要求。

德国公共管理部门在2006年公布了“纳米技术立法框架检查”报告,该报告的重点是环境领域,对消费品如食品和化妆品关注较少。2010年,德国联邦政府推出了纳米行动计划2011-2015,制定适当的法规和纳米技术标准,并提出了一系列修正案,明确包括 纳米材料 的监管规定。

法国 实行了纳米材料强制报告制度。该计划将专门用于特定类型的纳米材料、特性和需要使用这些物质的数量。法国还出版了一系列的纳米技术相关技术指导文件,旨在维护纳米材料的职业安全及健康。

美国

美国 对纳米实行监管的机构包括 环境保护局 、 食品药品管理局 和 疾病预防控制中心 。美国的许多法规与纳米材料的监管相关,包括《有毒物质控制法案》《职业安全与健康法案》和不同的产品责任法和 环境法 、支持负责任的开发和管理纳米技术的法案、确保纳米技术负责任的开发的法案等。其中明确针对食品和化妆品的法律基础是《食品、药品与化妆品法案》,该法案设立了一个框架,在此框架下食品药品管理局得到授权监管和控制食品、药品、化妆品的安全。

中国

中国在2004年召开的第243次 香山科学会议 就是关于 纳米生物 的安全性问题,将纳米生物安全性问题提到了一个战略的高度。2006年国家自然科学基金委员设立的重大研究计划中列入纳米生物安全性的内容。国家 基础科学 研究973计划立项了资助纳米技术生物安全性的研究。同时, 中国纳米技术标准化委员会 召开了关于纳米技术生物安全性标准化问题会议。

其他国家

日本 实行多部门对 纳米材料 的安全联合监管,包括:经济产业省、环境省、 厚生劳动省 、 农林水产省 、 日本文部科学省 、内阁府。 澳大利亚 根据工业化学品监管部门-国家工业化学品申报和评估机构在2010年10月引入的工业纳米材料申报与评估的新监管程序进行监管。泰国国务院事务部部长 翁安 要求消费者保护协会将纳米产品列为卷标监管产品。

检测技术

纳米技术领域最显著的现代检测技术主要有 扫描隧道 显微镜 技术(ScanningTunnel Microscope , STM ),利用STM不仅可以直接观察 原子 和分子,还能够直接操纵和安排原子和分子; 原子力显微技术 (Atomic Force Microscope, AFM )可以 对数 十个甚至数个分子进行操控,其微型 化学 反应称为针尖上的化学。除此之外,还有 摩擦力显微镜 、 激光力显微镜 、 磁力显微镜 、 静电力显微镜 、 扫描热显微镜 、 扫描离子电导显微镜 和 扫描近场光学显微镜 等微 表征 和微加工设备与技术,它们分别对应于不同的应用范围和场合,共同构成了纳米技术的水平标志。

参考资料

  1. 中国纳米专利数量居全球首位 纳米科技成果集中亮相 腾讯网 2025-08-31