納米技術的理解精選(九篇)

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第1篇：納米技術的理解范文

關鍵詞：納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)；概念界定；體系辨識。

當前，“發(fā)展納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)”這一口號，已被提升到實現(xiàn)中國夢蘇州篇章、蘇州實施創(chuàng)新引領戰(zhàn)略進而華麗轉(zhuǎn)身的重大戰(zhàn)略高度，那么什么是納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)，搞清楚這一問題，則無論對于蘇州的決策者、研究者還是實踐者來講，都具有重要的建設性意義。

去年，我們在執(zhí)行一項有關促進蘇州市納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大軟科學課題時，首當其沖地遭遇到這一問題。通過文獻檢索與分析，我們發(fā)現(xiàn)，由于納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)紛繁復雜，納米科學技術界尚未對該一問題形成共識；同時，社會科學理論界卷入納米領域研究較少，可資借鑒的成果太少。然而，這一問題的解決將直接影響到我們研究項目的進一步履行，為此，我們設立了一個研究子課題，本文即是該子課題研究成果，在此拋磚引玉，期望不僅對蘇州市，也對國內(nèi)其他正在促進納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)起到啟迪作用。

一、什么是納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)

要搞清楚納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)首先要理解納米與納米尺度范圍，以及納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義，本節(jié)我們將據(jù)此入手，進而界定納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)的概念。

1.納米與納米尺度范圍

納米（Nanometer，縮寫nm）是計量學中的長度單位。1納米（nm）等于10-3微米（mm），等于 10-6毫米（mm），等于 10-9米。1—100納米（nm）被納米學界公認確定為納米尺度。 通過不同物體相對尺度大小比較（見圖1）及納米尺度范圍內(nèi)常見球形物體大小比較（見圖2），可以加深對于納米及納米尺度范圍概念的理解。

2.納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義

科學家發(fā)現(xiàn)，當物質(zhì)小到1 ～100納米時，由于其量子效應、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，又不同于單個孤立原子的奇異現(xiàn)象（白春禮，2001）。即在原子、分子及納米尺度上，物質(zhì)表現(xiàn)出極其新穎的物理、化學和生物學特性，該特性能被人類學習、掌握、控制和利用，從而使得人類社會現(xiàn)存的一切發(fā)生翻天覆地的變化。

3. 國外科學家如何理解與解釋納米技術

看一看國外科學家如何理解與解釋納米技術或許對我們會有很大幫助，以下是國外科學家對于什么是納米技術的典型解釋（轉(zhuǎn)引自彭練矛，2011）：

“The term nanotechnology means different things to different people. It used to cover anything from making microelectromechanical systems （MEMS） to creating designer proteins.”

“Whatever we call it， it should let us

—— Get essentially every atom in the right place.

—— Make almost any structure consistent with the laws of physics and chemistry that we can specify in atomic details.

—— Have manufacturing costs not greatly exceeding the cost of the required raw materials and energy.”

這兩段英文的中文翻譯如下：納米技術術語意味著對于不同對象人群的不同事情。它通常涵蓋從制造微電子機械系統(tǒng)到創(chuàng)造人造蛋白質(zhì)的所有事情。然而，不管我們?nèi)绾畏Q呼，納米技術的實質(zhì)應該包括：每一個原子應被安排在合適的位置，任何相應建構應符合原子水平上的物理和化學原理，原材料和能源等相應制造成本應不是太貴。

從以上國外科學家對于什么是納米技術的典型解釋中我們可以發(fā)現(xiàn)，納米技術（nanotechnology）在國外是一個約定俗成的術語，是對納米領域新生事物科學研究、技術研發(fā)和工程應用的統(tǒng)稱，納米技術尚是一個發(fā)展中的概念，目前還沒有被嚴格界定。

4. 納米技術概念

經(jīng)過上面的鋪墊，現(xiàn)在我們可以來探討界定納米技術概念。對于什么是納米技術，麻省理工學院（MIT）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出過一個解釋：

“在分子水平上，通過操縱原子來控制物質(zhì)結構，利用單個原子組建分子系統(tǒng)，據(jù)此制備不同類型的納米器件”（Drexler，1990）。

而在中文語境中，談到技術往往還牽連到科學與工程，對此，白春禮院士也有一個解釋：

“納米科技是20世紀80年代末、90年代初才發(fā)展起來的前沿、交叉性新興學科領域，是指在納米尺度上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術”（白春禮，2001）。

白院士所指的納米科技既包括納米科學又涵蓋納米技術。實際上，中文語境中的納米科技常常是納米科學研究、技術研發(fā)和工程應用的統(tǒng)稱。指在納米尺度上研究物質(zhì)和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用，重新認識自然界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識，并通過直接操控原子、分子結構的技術來創(chuàng)造對人類有用的新的物質(zhì)和產(chǎn)品。

綜上所述，可見所謂納米技術是指涉及到納米科學研究、材料發(fā)展和制備、器件制造以及產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)之所有技術的總和。

5. 納米技術相關產(chǎn)業(yè)概念

知道了什么是納米技術以后就較易分辨納米技術相關產(chǎn)業(yè)。過去的二、三十年，納米科學技術的進步，尤其是納米技術的應用已經(jīng)和正在對人類社會的經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和國防安全產(chǎn)生重大影響。然而，這僅僅是開始，納米科學研究、技術發(fā)展和工程應用已經(jīng)和正在引發(fā)一場新的工業(yè)革命，證據(jù)表明，納米技術在材料、信息、能源、環(huán)境、生命、生物、軍事、制造、紡織、染料、涂料、食品等產(chǎn)業(yè)領域都具有廣泛而重要的應用。而一旦這些產(chǎn)業(yè)領域中納米技術應用產(chǎn)品批量化、商品化和規(guī)?；瑒t自然形成一個個納米技術相關產(chǎn)業(yè)。

二、納米技術體系范疇

界定了納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)概念后，本節(jié)與下節(jié)我們可以轉(zhuǎn)而討論納米技術體系范疇以及納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇。

技術來源于科學，是理論知識應用于實踐、解決實際問題的方法和手段，因此談到納米技術不能不涉及到納米科學。盡管目前學術界對于納米科學的內(nèi)涵和分類尚存在著不同的認識和提法，但對于這一新興領域多學科交叉特性的認識是一致的。一般而言，納米科學可以包括納米材料物理學、納米材料化學、納米材料學、納米測量學、納米電子學、納米機械學和納米生物醫(yī)學等，由此也產(chǎn)生了按照這一體系分類的納米技術。

然而，白春禮院士（2001）認為這種與傳統(tǒng)學科緊密聯(lián)系的分類方式無法簡單便捷地勾勒出納米科技的大致輪廓，而且各類別之間又有交叉和重疊。因此，他建議將納米科學研究分為“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測和表征”三大領域， “其中納米材料是納米科技的基礎； 納米器件的研制水平和應用程度是人類是否進入納米科技時代的重要標志； 納米尺度的檢測與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實驗的重要基礎”（白春禮，2003）。據(jù)此，納米技術體系又可主要由上述三大范疇來表達。

我們認為上述與傳統(tǒng)學科緊密聯(lián)系的分類及三個大類的簡單分類都有各自的道理和應用價值，前一個分類便于整合發(fā)展納米學科知識和實施教育培訓，而后一個分類則更多地聚焦到納米科學技術當前關鍵發(fā)展領域，重點特出、應用性強。若與納米技術相關產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系，則我們更傾向于并將更多地采納和應用后一個分類。

無獨有偶，日本專利局《專利申請技術動向調(diào)查報告》中提供了一個與應用實際聯(lián)系密切的納米技術分類（見圖3，該圖由DRM咨詢公司補充修改而完成），該分類基本遵循上述三個大類分類范疇，并采用圖式標識了各主要應用領域中的發(fā)展狀況，恰好為三大類納米技術分類體系作了一個生動的注解，雖然尚未達到完整完善的程度，但已有很大的參考價值。

沿著三大類納米技術分類思路繼續(xù)往下走，可以得到圖4所示納米技術分類體系。其中一級狀態(tài)子目錄包括“納米檢測和表征技術”、“納米材料制備技術”和“納米器件制造技術”。而每個一級目錄又可進一步產(chǎn)生二級目錄，如納米檢測和表征技術可分為“掃描探針顯微技術”和“原子級和超精密加工技術”；納米材料制備技術可分為“化學制備技術”、“物理制備技術”和“綜合制備技術”；納米器件制造技術可分為“LIGA制造技術”、“超精密機械加工技術”、“特種加工技術”、“注塑成形加工技術”和“機械組裝技術”等。需要說明的是，這一分類只是大體上勾勒了納米技術發(fā)展現(xiàn)狀，提供了一個整體認識把握的粗略框架?，F(xiàn)實納米世界中的實際情況則更為紛繁復雜，不僅存在著旁支末葉，也可以進一步細分和再細分。

三、納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇

應用上述“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測和表征”三大范疇的納米技術分類思想，可以推導出納米技術相關產(chǎn)業(yè)體系范疇，如圖5所示：

如圖5所示，首先，納米技術相關產(chǎn)業(yè)可以被界定為納米材料產(chǎn)業(yè)、納米器件產(chǎn)業(yè)和納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)，其中納米材料是納米技術相關產(chǎn)業(yè)得以生存發(fā)展的原始基礎，沒有納米材料則一切無從談起；納米器件系納米材料進一步加工組合后的產(chǎn)物，是延伸發(fā)展各種納米技術應用產(chǎn)品的基礎；而納米檢測儀器和設備則是發(fā)展納米材料、器件及其延伸產(chǎn)品的必不可少的硬件手段，缺乏這些手段，事情就無法進行。

上述三者一方面構成了納米技術相關產(chǎn)業(yè)生存發(fā)展的基礎，另一方面，正是基于這種基礎性和不可替代性，它們各自能夠發(fā)展成三個供需旺盛的分支產(chǎn)業(yè)，并在每個分支產(chǎn)業(yè)下面各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

此外，鑒于納米材料和納米器件能夠被應用到各個新興和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域，創(chuàng)造出各種各樣新穎獨特、質(zhì)量上乘、性能優(yōu)異的新產(chǎn)品，因此，在上述三個分支產(chǎn)業(yè)以外，又可辨識出納米材料應用和納米器件應用兩個分支產(chǎn)業(yè)。當然，這兩個分支產(chǎn)業(yè)下面更能各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。

若從事情發(fā)生的先后次序來看， 納米科學技術研究發(fā)展的需要首先造就了納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)和納米材料產(chǎn)業(yè)。結合納米檢測手段和納米材料的研究創(chuàng)造了納米器件， 納米器件（如納米傳感器）的推廣應用催生了納米器件產(chǎn)業(yè)。接著，納米材料和器件在各個領域的廣泛應用開發(fā)出許多新穎產(chǎn)品和更新?lián)Q代產(chǎn)品，從而發(fā)展出形形的納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，并進一步促進納米材料、器件和檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就是納米技術相關產(chǎn)業(yè)相伴共生、互促共長的內(nèi)在邏輯。

在現(xiàn)實生活中， 納米材料產(chǎn)業(yè)和納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，發(fā)展相對成熟。處于納米技術高端的納米器件產(chǎn)業(yè)（電子/光電子器件、量子器件、以及微/納機電系統(tǒng)）目前尚處在發(fā)展成長過程中，這是納米大國共同關注、競相角逐的領域，也是進一步發(fā)展的方向，其中屬于MEMS/NEMS范疇的微納傳感器分支產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。同時，納米材料和器件的應用已經(jīng)滲透進入許多不同的經(jīng)濟和社會領域，例如，電子和信息、生物與醫(yī)藥、環(huán)境保護等，從而增殖衍生出發(fā)展狀況各異、紛繁復雜的納米技術產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。

當然，換一個角度，如果忽略納米技術居中扮演的角色，這一復雜邏輯體系中各個分支仍可分屬于自己的母體產(chǎn)業(yè)，例如，納米材料產(chǎn)業(yè)可歸屬于材料產(chǎn)業(yè)，納米檢測儀器設備產(chǎn)業(yè)可歸屬于儀器設備產(chǎn)業(yè)等等，由此也揭示了納米技術相關產(chǎn)業(yè)所具有的雙重產(chǎn)業(yè)屬性。

四、結 語

以上我們通過運用相關文獻資料， 進行抽絲剝繭式的邏輯分析，界定了納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)的概念， 進而揭示了納米技術及其納米技術相關產(chǎn)業(yè)的體系范疇，從而為從社會科學角度研究促進納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展（譬如制定技術/產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖）奠定了有關客體對象的認知基礎。

當前，納米技術與信息技術和生物技術一起并列為世界三大高技術前沿熱點領域，而納米技術又在促進信息技術和生物技術發(fā)展中扮演了重要角色，正在悄然引發(fā)著新一輪工業(yè)革命，成為國際高科技及其產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。期待我們這一拋磚引玉的工作能為蘇州/中國搶占這一制高點作出些微貢獻。

參考文獻

趙康等?！短K州市納米技術及其相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究總論》， 古吳軒出版社，2012。

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白春禮。納米科技及其發(fā)展前景?！犊茖W通報》，2001/2。

白春禮。全面理解納米科技內(nèi)涵，促進納米科技在我國的健康發(fā)展?！段⒓{電子技術》，2003/1。

彭練矛。《納米科技和納米電子學》（未發(fā)表PPT課件），2011。

基金項目：蘇州市2012年度重大軟科學課題，項目編號：SR201201。

作者簡介：趙康（1950 –），男，江蘇蘇州人，博士，教授，博導，主要研究方向為公共管理、咨詢學、專業(yè)社會學。顧茜茜與陳加豐均為趙的博士研究生，趙迪凡為項目研究助理。

What Is Nanotechnology and Its Related Industries

——Concept Defination and System Identification

ZHAO Kang GU Xixi CHEN Jiafeng ZHAO Difan

（School of Politics and Public Adminstration， Soochow University， Suzhou 215021， China）

第2篇：納米技術的理解范文

一、納米技術知識基礎設施計劃概述

1．納米技術知識基礎設施計劃與納米信息學2012年5月，即在材料基因組計劃頒布11個月之后，美國“國家納米計劃（”NationalNanotechnologyInitiative，NNI）提出納米技術知識基礎設施計劃，以確保美國在納米領域可持續(xù)設計方面繼續(xù)保持其國際領先地位。該計劃旨在建立一個直接面向問題、面向需求的納米技術知識基礎設施，從而加快美國在納米領域技術發(fā)現(xiàn)與技術創(chuàng)新的速度。從計劃的內(nèi)容與目標不難看出，此項計劃與材料基因組計劃有諸多相似相通的地方。提到納米技術知識基礎設施計劃，必須要提及納米信息學（nanoinformatics）這一重要的概念。納米信息學指的是開發(fā)和實施有效的機制以幫助相關機構對納米技術信息進行收集、驗證、儲存、分享、發(fā)掘、分析和應用，覆蓋整個納米領域，影響到研究、開發(fā)以及應用的方方面面。一個不斷完善的納米信息學基礎設施將通過不斷改善實驗數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性，以及通過促進工具和模型的開發(fā)和驗證，而將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息加以應用，從而確保國家納米技術可持續(xù)性發(fā)展。因此，納米信息學將為納米材料和產(chǎn)品的合理設計，研究方向最優(yōu)化和風險評估奠定堅實的基礎。從這個角度來看，納米技術知識基礎設施計劃和納米信息學的發(fā)展同時也為材料基因組計劃的實施提供了必要的補充與幫助。

2．納米技術知識基礎設施計劃的基礎與助推力（1）多元化的合作團隊建立一個由科學家，工程師和技術人員組成的多樣性的協(xié)作團隊，對于美國納米技術的研究、開發(fā)和應用至關重要，它們是美國納米技術核心競爭力的中堅力量。該團隊涉及納米技術研究、開發(fā)乃至產(chǎn)業(yè)化的方方面面，包括多方面的研究力量，主要有：實驗科學家、計算科學家和理論家，產(chǎn)業(yè)工程師，負責材料合成、測試、質(zhì)量監(jiān)控等的技術人員。（2）跨學科的協(xié)作網(wǎng)絡建立一個靈活的可以開展多學科知識協(xié)作的網(wǎng)絡，有效銜接基礎實驗研究、建立模型和應用開發(fā)，對于提高研發(fā)效率具有重要的作用?？煽康挠嬎隳Ｐ湍軌驕蚀_地預測和設計具有理想性能的納米材料并進行風險評估和管理。此外，模型在開發(fā)新概念以及加深人們對納米級材料的性能和行為的理解方面也起著重要作用。因此，當模型和實驗結果在網(wǎng)絡中能夠被迅速分享時，基礎研究與應用開發(fā)就可以更加有效迅速地連接起來，從而有的放矢提高研發(fā)效率。（3）可持續(xù)的計算工具箱一套能夠促進實驗分析和理解納米材料的計算工具對于完成納米技術知識基礎設施計劃而言至關重要。計算工具能夠幫助人們發(fā)現(xiàn)在當前理論框架中不明顯或難以表現(xiàn)出來的材料的性能與現(xiàn)象之間的關系。因此，經(jīng)過驗證、易于訪問且得到良好維護的模擬軟件將對納米材料的性能和行為做出可靠的模擬，從而有效幫助納米材料的設計與開發(fā)。（4）堅實的數(shù)據(jù)基礎納米技術知識基礎設施計劃迫切需要建立一個堅實的納米技術數(shù)據(jù)和信息基礎，將納米材料設計、合成、性能、現(xiàn)象以及對生物和環(huán)境的影響等方面實驗數(shù)據(jù)進行整合。開源數(shù)據(jù)與軟件、開放獲取的方式、通用的數(shù)據(jù)傳送與存檔格式、標準化的詞表等都是建立這一基礎的必要條件，對研究人員管理與儲存實驗數(shù)據(jù)具有重要的意義，同時也將極大地促進不同學科間研究人員的數(shù)據(jù)共享與彼此合作。

3．納米技術知識基礎設施計劃與材料基因組計劃相互促進、共同發(fā)展材料基因組計劃是美國眾多行業(yè)眾多機構為加速本國先進材料的發(fā)現(xiàn)和鞏固制造業(yè)的地位而共同做出的努力。納米技術知識基礎設施計劃與材料基因組計劃的合作涉及納米技術知識基礎設施計劃的所有方面，特別是研究方法和數(shù)據(jù)方面的建設。通過相互間合作與交流，納米技術知識基礎設施計劃與材料基因組計劃將實現(xiàn)互利共贏。因此，這里所介紹的納米技術知識基礎設施計劃將直接為材料基因組計劃作出貢獻。納米技術知識基礎設施計劃試圖通過模型、模擬工具和數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，以實現(xiàn)對納米級尺度和亞微秒領域里各種現(xiàn)象的預測。相比來說，材料基因組計劃的范圍要寬得多，既包括納米級別也包括宏觀尺度的材料信息。納米技術知識基礎設施計劃的實施對材料基因組計劃來說，將是其重要和有利的補充。納米技術知識基礎設施計劃取得的重要成果，如數(shù)據(jù)格式標準化，使實驗科學家與理論家相結合以加速材料設計的方法等可適用于材料基因組計劃的其他相關領域。同樣，通過材料基因組計劃開發(fā)出的與納米材料相關的方法和標準等也可以在納米技術知識基礎設施計劃的工作中進行探索，測試和評估。通過持續(xù)的交流與合作，在這2項計劃指引下合作的各部門成果將推動整個時間與空間范圍內(nèi)材料的研究與開發(fā)，以進一步提高美國在材料與制造領域甚至更廣泛領域的競爭能力。

二、啟示與建議

材料基因組計劃后，我國學術界迅速做出了反應。在中國科學院和工程院的推動下，計劃的當年，近百名材料領域的科學家會聚北京香山，召開了“材料科學系統(tǒng)工程”會議，并提出建設集理論計算、數(shù)據(jù)庫和測試三位一體的共用平臺、實現(xiàn)重點材料示范突破以及成立多方協(xié)作的指導委員會等建議。在過去的2年多里，在中國工程院、中國科學院、科技部等機構以及上海市、北京市等地方政府的努力下，我國的材料基因組計劃正在逐步落到實處，其研究理念也越來越多地被學術界所接受和采納，不同學科背景的研究人員也逐漸投身此中。十幾年前的“人類基因組計劃”，我國盡管在后期也有少量參與，但是并沒有能抓住那次重大科學計劃的先機。因此，面臨比“人類基因組計劃”更為廣泛的“材料基因組計劃”，我國政府和相關機構能夠迅速做出響應并踏實努力，確實有很大的進步且值得肯定。但在趕超的過程中，我們決不能簡單照搬國外計劃的內(nèi)容與方案，而應深入消化吸收，并結合自身情況做出適合國情的選擇與決定。

1．積極鼓勵并大力發(fā)展原創(chuàng)的材料計算軟件美國材料科學家已經(jīng)通過不斷改進計算方法，在計算預測模型上取得了不少成果，只是苦于一直沒有合適的平臺向制造業(yè)分享這些研究成果。材料基因組計劃正是為他們提供了一個向材料科學家和制造商在內(nèi)的整個材料科學界共享數(shù)據(jù)和計算工具的平臺。當然在建立這個平臺的過程中，隨著交流與合作的加深，還將伴隨計算工具與方法的不斷改進與提高。而我國在材料計算軟件上的開發(fā)幾近空白，幾乎沒有自主知識產(chǎn)權的通用程序包。除了個別單打獨斗的研究小組，我國材料計算大都依靠外國商用軟件，在使用上有很大的局限性。因此，我國推動材料基因組計劃的發(fā)展，首先亟需解決的是形成規(guī)?；拈L期穩(wěn)定的開發(fā)隊伍，開發(fā)自主知識產(chǎn)權的各種模型、算法和大規(guī)?？茖W計算軟件，擺脫國外軟件的壟斷和限制，為我國新材料產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展打下堅實的基礎。

2．依托現(xiàn)有基礎將數(shù)據(jù)庫建設細化對材料的性能進行成功模擬和預測取決于2個基本要素，一是計算模擬方法和軟件，另一個就是材料數(shù)據(jù)庫。從材料領域的廣度和深度，不難看到建立材料數(shù)據(jù)庫將會是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要政府、學術界、產(chǎn)業(yè)界通力合作，需要投入大量的人力物力和時間才能完成。高度規(guī)范化的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是決定這項計劃成敗的關鍵。美國政府也并沒有從零開始建設，而是依托納米技術知識基礎設施計劃的實施或者IBM和哈佛大學這樣的機構自身的基礎進行建設。我國可考慮依托“863”“、973”、國家科技支撐項目、國家自然科學基金等現(xiàn)有科技計劃，對已完成項目的實驗數(shù)據(jù)進行整理歸納，在統(tǒng)一的加工、標引與建設規(guī)范的指導下，逐步建設完成整個材料領域的數(shù)據(jù)庫。2014年3月正式開通的“國家科技報告服務系統(tǒng)”，可系統(tǒng)查閱國家科技計劃項目所產(chǎn)生的科技報告，涵蓋國家科技投入產(chǎn)生的大量科技信息和數(shù)據(jù)。如果能夠設計合理的字段與入口，也極有可能對材料領域的數(shù)據(jù)庫的建設起到支撐與幫助作用。

第3篇：納米技術的理解范文

納米產(chǎn)品沒有那么神

就目前的發(fā)展情況來看，這種深遠的影響只能在未來才能實現(xiàn)，并不是現(xiàn)在。不夸張地說，今天的納米技術，只相當于信息技術上世紀50年代時的發(fā)展水平，人們研究納米基本尺度現(xiàn)象的工具和對之理解水平還只是很初步的，目前尚有很多有關納米的基礎科學問題未找到答案。國際科技界普遍認為，納米產(chǎn)生革命性的影響，將是二三十年以后的事情。

例如，在洗衣機的某些部件上加一超細顆粒的涂層，可以保護零部件，延長機器的使用壽命。具有這種性能的洗衣機被某些商家宣傳成了“超強除菌的納米洗衣機”。還有，所謂的納米冰箱，只不過是往制作材料里添加了一些氧化鈦細粒，從而產(chǎn)生一定的抗菌性能，而到了商家的嘴里，就變成了“納米冰箱能在食物儲藏過程中有效殺死食物中的細菌甚至能分解蔬菜中的農(nóng)藥”等等不負責任的廣告。

經(jīng)常聽說某納米服裝可以保暖、防水、防油，背后暗藏著什么玄機呢?其實，商家只是將達到納米尺寸的粉體分散進高分子黏結液，再把面料浸入其中，經(jīng)過一定的溫度和時間達到干燥和韌化，而制成千凝膠膜。由于納米黏結液很容易進行化學或物理改性，因而可以大幅度改變織物的性能而使之具備某些功能。其實，這并非只在納米時代才能做到，也不是只有納米技術才能做到。有商家說納米服裝能夠增強保暖，這在理論上是不可能的，因為現(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)一種物質(zhì)能夠把熱分子抓住。為什么我們炒菜時能聞到香味?因為空氣分子是流動的，既然是流動的，如何能保住暖?除非是金屬做的，能使分子無法出來。至于“納米內(nèi)衣”和“納米水杯”宣稱能殺菌、治病，就更無科學依據(jù)可言了。

還有市場上的護膚液、粉底液、日霜、晚霜、洗面乳等等，宣傳中喊著“傳承國際高尖端科學的納米技術保您容顏不老”，甚至某國際知名品牌竟稱其某產(chǎn)品因為有了納米原維生素，而能產(chǎn)生立竿見影的美容效果。其實，現(xiàn)在所宣傳的納米化妝品實際上是將護膚品中的某些有效成分被加工成納米級的規(guī)格后，在一定程度上提高了功效，目前已經(jīng)被證實的是，防曬品中如果含有納米級規(guī)格的成分，會在功效上有明顯提高。因為防曬品的有效成分是二氧化鈦，當其被加工為幾十個到一百個納米的規(guī)格后，能增強屏蔽功能，更好地防止紫外線傷害。但并不是所有的護膚成分都可以“納米化”，因為有些成分并不能在微小化之后具有比普通顆粒更強的效果，甚至會適得其反，得不償失。

細胞就象一個個“納米車間”

人體每一個細胞都是一個活生生的納米技術應用的實例。因為構成細胞的物質(zhì)一般都在納米量級水平。如果把細胞中的細胞器和其它的結構單元看作是執(zhí)行某種功能的“納米機械”，那么，細胞就象一個個“納米車間”。細胞的新陳代謝都是“納米工廠”的典型例子。在納米量級水平研究生命現(xiàn)象(包括生老病死、治病保健、延年益壽)的醫(yī)學就是納米醫(yī)學。

納米醫(yī)學的研究內(nèi)容十分廣泛，凡是與人類生理、病理和醫(yī)療有關的內(nèi)容它都涉及。歸納起來，主要有以下幾個方面：

基礎醫(yī)學領域

在分子、原子水平對物質(zhì)進行直接觀察，生物學上對DNA、蛋白質(zhì)進行形態(tài)分析；直觀下的分子剪輯、DNA特殊位點的定位等高水平研究；細胞的一系列分子生物學研究(膜、離子通道、受體、基因、細胞因子等)，為臨床發(fā)展提供動力和線索。

診斷和治療疾病

在疾病診斷領域，使用納米技術的新型診斷儀器，只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA(脫氧核糖核酸)診斷出各種疾病。在膜技術方面，用納米材料制成獨特的納米膜，能過濾、篩去制劑的有害成分，消除因藥劑產(chǎn)生的污染，從而保護人體。在抗癌的治療手段方面，德國一家醫(yī)院的研究人員將一些極其細小的氧化鐵納米顆粒，注入患者的癌瘤里，然后將患者置于可變的磁場中，使患者癌瘤里的氧化鐵納米顆粒升溫到45～47攝氏度，這溫度足以燒毀癌瘤細胞，而周圍健康組織不會受到傷害。

在疾病的治療方面：

1、組裝新的DNA：基因治療所面臨的最大挑戰(zhàn)是：首先要使質(zhì)粒DNA分布于特定的細胞器――細胞核內(nèi)，最后還要使其插入特定的DNA位點。利用納米技術，可使DNA通過主動靶向作用定位于細胞；將DNA濃縮至50～200nm大小且?guī)县撾姾?，有助于其對細胞核的有效入侵；而最后DNA插入細胞核DNA的準確位點則取決于納米粒子的大小和結構。此時的納米粒子DNA本身所組成。

2、開發(fā)納米機器人：紐約大學的一個實驗室最近制造了一個納米級機器人，研究人員認為，將來，納米級機器人可遨游于人體微觀世界，隨時清除人體中的一切有害物質(zhì)，激活細胞能量，使人不僅僅保持健康，而且延長壽命。含有納米計算機的、可人機對話的、有自身復雜能力的納米機器人(nanorobot)。這類分子機器一旦制成，能在一秒鐘內(nèi)完成數(shù)十億個操作動作。

3、尋找生物兼容物質(zhì)：在人工器官移植領域，只要在人工器官外面涂上納米粒子，就可預防人工器官移植的排異反應。生物兼容物質(zhì)的開發(fā)，是納米材料在醫(yī)學領域中的另一個重要應用。

第4篇：納米技術的理解范文

摘要：《高分子納米材料》是我校高分子材料專業(yè)開設的一門專業(yè)選修課。在分析了課程的目的、特點和教學存在問題的基礎上，詳細闡述了運用視頻課程、顛倒課堂、電子產(chǎn)品輔助教學等多元化教學手段，實現(xiàn)本課程的教學改革。

關鍵詞：高分子納米材；教學改革；顛倒課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0080-03

一、引言

納米科學與技術是20世紀80年代末期興起的，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，納米技術已逐步邁出實驗室走向市場，其商業(yè)化應用在全球范圍內(nèi)迅速展開。全世界都認識到，納米技術將引起新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，未來擁有并掌握納米技術及其應用的國家將更具備核心競爭力。納米材料科學是涉及到凝聚態(tài)物理、膠體化學以及材料的表面和界面等多門學科的交叉科學，而高分子納米材料同樣是涉及高度交叉的綜合性學。納米結構的聚合物材料由于尺寸效應、表面效應、量子效應和宏觀量子隧道效應使材料具有獨特的性能而在機械、光、電、磁、微處理器件、藥物控釋、環(huán)境保護、納米反應器及生物化學等方面具有廣闊的應用前景[1]，從而掀起了對納米結構聚合物材料研究的熱潮。在納米科技迅速發(fā)展的大背景下，很多高校的材料專業(yè)開設了“納米材料”或“納米技術”相關課程[2-3]。但據(jù)作者所知，江南大學是少數(shù)對高分子材料專業(yè)開設《高分子納米材料》課程的高校之一，筆者結合自己的授課經(jīng)驗以及《高分子納米材料》課程的特點，從其現(xiàn)在面臨的題及采用多元化教學手段等方面研究探索該課程的教學改革。

二、課程特點及現(xiàn)有問題

《高分子納米材料》課程介紹高分子納米材料的獨特性能、制備方法，并將其和學科發(fā)展前沿聯(lián)系起來，主要教學內(nèi)容側(cè)重如下幾個方面：（1）高分子納米材料的基礎知識（包括基本效應、特殊性質(zhì)）；（2）高分子納米材料的制備方法；（3）高分子納米材料的表征方法；（4）特殊功能的納米材料（如高分子納米復合材料、高分子納米涂料、生物醫(yī)用高分子納米材料、光/電/磁性高分子納米材料、超疏水/疏油（雙疏）性高分子納米材料）；（5）高分子納米材料的應用及生物安全性問題。涉及較多的應用研究型內(nèi)容、既有理論又有實踐，強調(diào)理論和實踐的結合，且課程的知識點較多，知識的交叉性強。

本課程的開設旨在為具有高分子材料與工程學科背景的學生增加納米科學及技術的基礎知識。通過學習本課程，學生對高分子納米材料的發(fā)展趨勢和研究熱點有了很深的理解，涉獵了未來高分子納米材料的重大學科領域。學生的創(chuàng)新思維以及能力得到了不同程度的提升。

作為典型的交叉學科，《高分子納米材料》課程的教學具有一定的難度。首先，課程內(nèi)容涉及知識面廣，該課程主要解決以下問題：“什么是納米技術”、“怎么制備高分子納米材料”、“高分子納米材料的特殊功能”等，而特殊功能性就包括了光/電/磁性、pH/溫度響應性、超雙疏性等多部分內(nèi)容。因此難于在有限的課堂教學時間內(nèi)全面系統(tǒng)地深入介紹學科內(nèi)容，容易導致沒有節(jié)制的填鴨式教學，使學生無法在短時間內(nèi)消化，影響后續(xù)課程的學習。如何準確把握課程的基礎理論框架，引導學生開展自主學習，是授課教師在設計課程內(nèi)容時需要解決的重要問題。其次，課程內(nèi)容前沿性強，知識更新速度快，研究熱點不斷變化，新的研究方向與研究成果層出不窮。這就需要授課教師投入更多的時間和精力縱覽多個學科的發(fā)展，以便能夠站在學科的前沿引領學生去認知和創(chuàng)新性思考。再次，內(nèi)容抽象，盡管納米材料這門課較新，學生們興趣較高，但在講授過程中缺乏實物，無法為學生帶來更直觀的感覺，從而影響了學生進行獨立的思考、個性思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、課程教學手段改革

為提高課堂教學質(zhì)量，提高學生的綜合能力，以使學生成為適應社會發(fā)展需要的復合型人才，教師必須轉(zhuǎn)變教學理念，激發(fā)學生的學習興趣、主動性、積極性[4]。

（一）課堂多樣化教學法

傳統(tǒng)教學方式中，老師在課堂上滿堂灌，使學生缺乏思考，覺得學習枯燥無味，喪失學習激情。因此，應結合不同的教學內(nèi)容，授課教師運用“提問式”、“討論式”等方式方法結合起來講授，注重與學生的互動。對于理論性較強的內(nèi)容，多采用圖片形式展示，如結合Photo Shop、AutoCAD等繪圖軟件制作一些多媒體教學課件，根據(jù)需要進行拆分和組合講解，增強學生的直觀認識，達到傳統(tǒng)教學手段無可達到的演示效果。同時，注重語言的深入淺出，或理論聯(lián)系實際，如在介紹超雙疏高分子納米材料部分課程時，從自然界中的荷葉效應開始解釋，說明荷葉結構與性能關系，從而引入超雙疏高分子納米材料，在快速理解的同時，激發(fā)學生的學習熱情和投身其研究的興趣。

視頻課件內(nèi)容豐富、信息量大，教師可以制作或下載相關教學視頻，引入更多與課程相關的新知識、新技術和新成果。如介紹生物醫(yī)用高分子納米材料在藥物緩釋領域的應用時，納米材料怎樣進入體內(nèi)病變部位，怎么靶向、釋放藥物，達到治療的效果，如果沒有視頻，學生很難理解、很難想象；而通過視頻將其原理、過程更直觀、更形象的展現(xiàn)在學生面前，讓學生更容易、更有興趣地去學習并掌握知識點。

另外，對于相關制備技術與創(chuàng)新應用方面，則要重視啟發(fā)――探究式的教學，注重理論聯(lián)系實際以及學生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，比如對于高分子納米材料的測試表征手段的教學，教師可以結合實驗教學，帶領學生參觀所學習的相關儀器設備，動手操作儀器，這樣既可以提高學生的學習興趣，又可以鞏固所學的理論知識，其實踐能力也可以得到培養(yǎng)。

（二）顛倒課堂教學法

顛倒課堂教學法堅持“以學生為中心”的教學理念，借助于信息技術在時空上顛倒傳統(tǒng)教學中教師的知識傳授與學生的知識內(nèi)化過程，讓學生可以在家或課外通過觀看教學教案、教學視頻中教師的講解，自主完成對新知識的學習，課堂上教師通過設計一些真實的問題情境，組織學生協(xié)作探究解決問題的方法，而學生可以通過與教師、同伴的交流討論，實現(xiàn)對知識的吸收與深化[5]。顛倒課堂在國外已經(jīng)取得了較好的效果，而在國內(nèi)還鮮少嘗試。

在《高分子納米材料》課程中，可以根據(jù)需要有選擇的對部分教學內(nèi)容進行顛倒課堂。我們根據(jù)前期對學生的調(diào)查，學生們一致對生物醫(yī)用高分子納米材料非常感興趣，有很多的問題想了解，如果還是以傳統(tǒng)法教學，則無法較好的和他們討論、回答他們問題，無法滿足他們的好奇心。因而，在進行這部分內(nèi)容教學時，可以采用顛倒課堂的方式。首先在班級的微信群或QQ群里上傳教學PPT及相關視頻，學生通過學習后，對生物醫(yī)用高分子納米材料的發(fā)展概況、基本知識、結構設計有了一定的了解；在課堂上，學生先提出問題，分組交流討論、教師參與討論；教師最后再補充知識、總結學生問題的基礎上，再設計問題讓學生深入思考，解決問題。

（三）教學與科學研究復合的教學法

為培養(yǎng)學生應用所學的知識解決實際問題的能力，教師可以將教學與科學研究進行復合。如結合教師們的課題，把最新的科研成果有機地融入課堂教學中，為學生講解具體的高分子納米材料制備及性能研究，并讓其參與其中，將研究的樣品實際展示給學生，調(diào)動學生興趣，突出高分子納米材料的趣味性、理論性、科學研究性和前瞻性，并加強學生的自主創(chuàng)新意識和科研能力。

另外，邀請國內(nèi)外高分子納米材料專家做專題報告和前沿講座，使學生能夠及時了解前沿技術與l展動態(tài)；結合教學內(nèi)容，提出本學科的研究熱點問題，與課堂討論相結合，不僅增強了師生間的互動、活躍了課堂氛圍。

（四）借助智能電子產(chǎn)品建立學習平臺

21世紀以來，各類高大上的電子產(chǎn)品，如iPad、手機等已成為年輕人須臾不可離的隨身之物，這類電子產(chǎn)品極大的分散了學生上課的注意力及降低了學生對學習的興趣和主動性，因而一直不被教師、家長看好，將之拒于學校與課堂大門之外。然而，隨著數(shù)字校園向智慧校園的邁進，手機的這種應用及趨勢只會越來越頻繁，全面禁止大學生在教學過程中接觸手機只會適得其反。因此，應順應學生的心意，改革和完善現(xiàn)行教學方式，在課堂教學、課后練習中有效利用智能電子產(chǎn)品，使其成為輔助教學的良好工具[6]。

在《高分子納米材料》課程教學中，我們建立了班級QQ群、微信群，通過群平臺進行信息、專題討論、資源共享等，有利于及時消息、正確引導學生、掌握學生動態(tài)。教師對根據(jù)學生的學習能力、反饋信息，提供個性化的教學要求和實施目標。

微信公眾號平臺經(jīng)常相關的知識、發(fā)展動向、微課等內(nèi)容，這是一個可以讓學生在課后補充學習的平臺。因而，要求學生關注如“納米人”、“高分子科學前沿”等公眾號，認真學習和掌握高分子納米材料的發(fā)展動向。同時，智能手機中的一些APP也對我們課程有很好的幫助，如ACS Mobile、RSC Mobile等，旗下雜志一有新的研究進展及時更新至APP中，讓學生更及時了解高分子納米材料的研究動態(tài)與最新成果。

四、結束語

作為本世紀最矚目的前沿科技研究熱點之一，高分子納米材料也取得了長足發(fā)展，很多新的高分子納米材料產(chǎn)品如高分子納米涂層、高分子復合材料、藥物緩釋納米材料等從實驗室走向?qū)嶋H應用，成為保障人類生活和工業(yè)發(fā)展的重要基礎?！陡叻肿蛹{米材料》課程教學內(nèi)容的選擇要充分考慮到廣度和深度的統(tǒng)一、基礎和前沿的兼顧、新舊內(nèi)容的銜接、理論聯(lián)系實際、巧用電子產(chǎn)品的資源等多個方面。在整個教學過程中，學習者表現(xiàn)較積極，能主動發(fā)言并積極參與討論，各個小組的匯報效果也較好，能夠激發(fā)學習者的學習興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1]Vikas Mittal.Advanced Polymer Nanoparticles，Synthesis and Surface Modifications.2011，CRC Press，Taylor & Francis Groups.

[2]劉玉芹，杜高翔，楊靜.《納米材料》課程教學內(nèi)容與教學方法探討[J].科技教育創(chuàng)新，2008（3）：210-211.

[3]李本俠，王艷芬，胡路陽.淺論“納米材料與納米技術”[J].課程教學研究.2014，40（1）：72-74.

[4]白繪宇，羅靜，倪才華，東為富，劉曉亞，陳明清.高分子流變學教學的探討-借鑒美國大學高分子流變學課程教學經(jīng)驗[J].2015，（7）：89-93

第5篇：納米技術的理解范文

【關鍵詞】計算機；科學技術；發(fā)展；歷程

計算機的發(fā)明與應用，標志著人類社會一個新的里程碑。計算機的發(fā)明與應用將人類社會帶入了以信息科技為主導的第三次科技革命，并使人類步入了“知識經(jīng)濟時代”。計算機科學技術在將人類生活日益信息化的更新改進中，也實現(xiàn)了其自身逐漸向多元化的轉(zhuǎn)變。

1.計算機科學發(fā)展歷史與快速發(fā)展原因

1.1計算機科學的發(fā)展歷史

圖靈在1936年發(fā)表了題為“論可計算及其在判定問題中的應用”的論文，從此開啟了計算機科學技術的新紀元。1946年至1969年是計算機使用電子管的階段，國際首臺通用電子數(shù)字計算機――埃尼阿克在1946年誕生，這個時期的計算機體積較大較重，花費成本大，運行并不快，它主要提供科學計算服務。 1959年到1964年是計算機晶體管階段，在發(fā)展計算機科學計算的基礎上，出現(xiàn)了中、小型計算機，開始大量生產(chǎn)低成本廉小型數(shù)據(jù)處理計算機。從1964年起，隨著集成電路的不斷發(fā)展，計算機步入了產(chǎn)品系列化階段，應用范圍越來越大。從1990以來，計算機科學技術日益微型化、智能化，它在社會發(fā)展中的作用越來越大。計算機科學技術以其超強的生命力和不可替代性，在社會發(fā)展中不斷更新?lián)Q代，發(fā)展前景一片大好。

1.2促進計算機科學技術快速發(fā)展的因素

社會需求的驅(qū)動。二戰(zhàn)時期對信息的緊迫需求，大大的促進了計算機科學技術的發(fā)展，并將計算機科學技術應用于軍事領域。后來，計算機因為其強大的運算能力，從研究所和政府部門轉(zhuǎn)向民間，被發(fā)展為廣泛的民用，并且被廣泛應用于尖端科學領域，隨著各行業(yè)對計算機高性能和大容量的需求，帶動了計算機科學技術的進一步發(fā)展。

1.3芯片制作、軟件開發(fā)

計算機芯片和軟件的不斷開發(fā)，使得計算機輔助設計得到了很大的發(fā)展，它們的運用加速了計算機的研發(fā)，使得計算機科學創(chuàng)新技術日益加快。

1.4共享信息促進了計算機的發(fā)展

信息共享使得計算機科學技術日益大眾化，大大促進了科學技術的進步，在最新信息的平臺基礎上進行計算機的創(chuàng)新，縮短了研發(fā)周期。

1.5選擇機制促進了計算機的發(fā)展

在選擇機制下，認識的提高會帶動選擇判據(jù)的提升。計算機在人們的日常應用中被廣泛接納，得以在一次次的歷史抉擇中占據(jù)絕對的優(yōu)勢，所以，人們會想方設法的解決好計算機技術發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題和障礙。選擇機制為計算機技術的發(fā)展提供了絕好的契機，促進了計算機科學技術的快速發(fā)展。

2.計算機技術的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1微處理器的發(fā)展遇到新問題

正如我們所了解到的，開發(fā)和使用微處理器，使計算機性能得到了大大的提高， 它就如同化學反應中的一劑催化劑，促進了計算機技術發(fā)展更新。而改善微處理器性能的關鍵在于能否進一步減小芯片內(nèi)晶體管的尺寸和寬度，這需要曝光光源的波長更短，從而將晶體管做得更小。但是UV（紫外線）已經(jīng)無法使晶體管更小化，短時間內(nèi)微處理器性能無法實現(xiàn)很大提升。這就在一定程度上阻礙了微處理器的發(fā)展。

2.2納米電子技術嶄露頭角

一直以來，電子元件都是計算機技術發(fā)展的一大推動力，在計算機技術的發(fā)展歷程中發(fā)揮了重要作用。然而，近年來，隨著信息技術的迅猛發(fā)展，計算機技術微型化、智能化、超高速化的傾向越來越明顯，與此同時，電子元件技術卻沒有獲得同樣的發(fā)展，目前來看已很難適應計算機技術進一步的發(fā)展需求，如同一雙大小不合且過了時的鞋子，已無法跟上計算機的前進步伐。此時，納米電子技術的出現(xiàn)，無疑成了擺脫這種僵局的一個突破口。納米電子技術，憑借自身的優(yōu)勢和特點，很好地解決了計算機集成度和處理速度的雙重限制，為計算機的發(fā)展前景提供了無限可能。

3.計算機科學技術未來發(fā)展趨勢

計算機技術的發(fā)展史是一段光輝的歷程，隨著科學技術的日漸發(fā)展，計算機必定會迎來更好的春天，計算機在以后的發(fā)展中必將朝著高速化、智能化、多元化的方向發(fā)展，更好的與人類生活的緊密聯(lián)系。

3.1納米技術

納米技術跟傳統(tǒng)的電子元件相比，優(yōu)勢明顯，不僅能沖破計算機集成度和處理速度的兩度限制，而且將在未來的發(fā)展道路上越走越好。隨著納米技術的發(fā)展和普及，一方面，量子計算機的儲存容量和運算速度均得到了顯著的增強，另一方面，生物計算機在集成度、存儲容量等方面具有極大的優(yōu)勢，處理速度更相當于普通電子計算機的幾百倍。

當前所使用的計算機硅芯片物理極限已經(jīng)無法再突破，無論是在體積方面還是耗電量上都無法再少了，也無法再提高通電和斷電的頻率。有專家預言要解決此問題必須采用納米晶體管制作“納米計算機”。據(jù)估計，納米計算機的運算速度將會是現(xiàn)在的硅芯片計算機的 1.5萬倍，但其所耗能量卻少很多。納米技術是從20世紀80年代初才迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領域，最終的目的是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品出來。

3.2 3D異類器件集成

兩股不同的力量正推動著 3D陣列中集成半導體器件向不同方向發(fā)展。

一種方向是在公共平臺上集成不同技術來提供最佳信息處理解決方案的需要。顯而易見，微縮的CMOS之外的新興技術通過混合搭配應用需要適應特定的技術，在性能上具有很大的改進潛力。不同技術的組合需要功能不同技術的3D集成，這些技術下至微處理器、ASIC和DRAM，上到RF、模擬、光學和MEMS。這類不同的技術包括將分子、塑料和快速單磁通（single―flux）量子超導體以及其他新興技術直接3D集成到硅的平臺上。

另一個重要驅(qū)動力是減少全局互聯(lián)的延時，更好的提高系統(tǒng)性能。在同等條件下，器件的3D集成比平面排列的晶體管互聯(lián)延時更少。因為3D集成的表面比平面電路低，必須解決3D集成的散熱問題。3D集成中內(nèi)存與處理器的集成前景廣闊。

3.3量子胞自動開關

在量子胞自動開關（QCA）當中，包含了多個量子點規(guī)則排列的細胞構成了一種局部互聯(lián)的架構。用靜電互想的感應的作用，來給細胞之間提供聯(lián)系，而并不是依靠線路。在向細胞內(nèi)注入一對電子的時候，這一對電子的方向就決定著單元的狀態(tài)。磁 QCA是另外一個剛剛發(fā)展起來的技術，目前電子QCA正處于主導地位，暫時還不能對它的性能來進行評價分析。將這些QCA 組合在一起，可以實現(xiàn)和使用布爾邏輯門電路完全不一樣的電路功能。

3.4量子計算機

量子計算機是基于量子效應基礎上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)（0和1可同時存?。?，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比普通計算機要大得多，而且能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?，其運算速度可能比現(xiàn)有的個人計算機的奔騰3的晶片快將近10億倍。

3.5生物計算機與光子計算機

生物計算機的運算就是實現(xiàn)周圍物理化學介質(zhì)與蛋白質(zhì)分子的相互作用的過程。由酶來充當計算機的轉(zhuǎn)換開關，而程序則表示在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結構。20世紀90年代，相關學者發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸 DNA在不同狀態(tài)下代表不同信息。DNA分子中的遺傳密碼就相當于存儲的數(shù)據(jù)，DNA分子間再通過生化反應，從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變成另外一種基因的代碼。反應前的基因代碼相當于輸入的數(shù)據(jù)，反應后的基因代碼則相當于輸出的數(shù)據(jù)。如果能控制這一個反應的過程，那么我們就可以成功的制作DNA計算機了。蛋白質(zhì)分子彼此之間的距離很近，比硅晶片上電子元件要小得多，生物計算機完成一項運算所需要的時間僅僅可以用微微秒還計算，所以，它要快于人的思維上百萬倍。

【參考文獻】

[1]陳相吉.未來計算機與計算機技術的發(fā)展[J].法制與社會，2007，10.

第6篇：納米技術的理解范文

關鍵詞：現(xiàn)代機械；制造工藝；精密加工

0引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求也在日益的變化中，對現(xiàn)代機械制造業(yè)的技術水平、特點及精密加上技術水平也在不斷的提高。目前，我國現(xiàn)代機械精密加工技術還處在初步的發(fā)展階段，還存在諸多的問題，故研究現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術具有重要的意義。

1機械制造工藝與精密加工技術特點

現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術主要有以下三個特點：首先，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術擁有很強的關聯(lián)性，而且這種關聯(lián)性存在于很多方面之中，包括產(chǎn)品的銷售過程、加工制造、工藝設計與開發(fā)、產(chǎn)品的調(diào)研以及制造工程等，其中，各個方面的具體環(huán)節(jié)之間都互相緊密相關，所有環(huán)節(jié)在產(chǎn)品的整個制造過程中都其著不可替代的作用，任意一環(huán)沒有達到標準，都會造成嚴重損失；因此，我們應當重視理解現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術的關聯(lián)性，從技術方面出發(fā)，提高工業(yè)的產(chǎn)品效益。其次，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術擁有嚴格的系統(tǒng)性，在其產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造以及銷售等方面，我們能夠看到明顯的現(xiàn)代科技的身影，計算機技術、自動化技術、系統(tǒng)管理技術、現(xiàn)代傳感技術等實用科學技術的廣泛應用增強了現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術的系統(tǒng)性，大大提高其應用于工業(yè)生產(chǎn)中的工作效率。最后，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術具備全球化的特點。經(jīng)濟全球化的趨勢，同時帶來了技術的全球性競爭，機械制造技術作為人類社會生產(chǎn)所必需的科學技術，也在全球性的科技舞臺上占據(jù)重要的一席，各國和企業(yè)必須不斷提高自身的機械制造技術，才能在全球性的激烈競爭中不落人后。

2現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術

2.1現(xiàn)代機械制造工藝

現(xiàn)代機械制造工藝主要是指，從現(xiàn)代機械的產(chǎn)品設計，到應用服務的全部過程中，使用信息、制造機現(xiàn)代技術的方式，以降低能源及材料的消耗，同時又達到靈活清潔的生產(chǎn)目標。機械制造技術具有動態(tài)多變的市場競爭力，而現(xiàn)代機械制造工藝剛好能滿足其需求，不斷的提高其市場競爭力和適應力?，F(xiàn)代機械制造工藝的范圍比較廣泛，種類又具有多樣性的特色。

（1）電阻焊工藝。

該工藝主要是指在兩個電極間，將被焊工件緊緊的壓實，形成在形成在焊接電流通過的接觸表面及附近區(qū)域的電阻熱升溫至塑性或熔化狀態(tài)，金屬鍵一般都是由分離兩表面的金屬原子構成，在結合面形成共同晶粒的量比較充足。電阻焊工藝具有操作簡便、焊接成本低、加熱時間短、效率高及自動化機械化的實現(xiàn)比較容易等優(yōu)勢，但也存在一些缺點，如：設備維修困難等。

（2）氣體保護焊接工藝。

該工藝主要是指能充分的利用電弧介質(zhì)的應用氣體為焊接區(qū)和電弧提供必要保護的電弧焊。在實際的操作過程中，二氧化碳是最為常用的氣體介質(zhì)，這主要是由于該介質(zhì)能有效的降低生產(chǎn)成本。氣體保護焊接工藝的優(yōu)勢是：操作簡便迅速、幾乎不產(chǎn)生熔渣和光輻射較低等。但其在使用的過程中，需要投入較大的資本，對設備的要求也比較高。

（3）埋弧焊工藝。

該工藝主要是在焊劑層下，利用電弧燃燒進而實現(xiàn)的焊接技術。但由于該工藝需要一定的手動方法，故在生產(chǎn)中一般很少進行采用。該工藝的在使用的過程中具有很少產(chǎn)生煙塵、生產(chǎn)率也比較高等優(yōu)點。

2.2精密加工技術

精密加工技術主要是指0.1μm~1μm加工精度，0.01μm~0.1μm表面粗糙度的一種先進機械加工技術。今年來納米技術是一種最新的精密加工技術。

（1）精密研磨技術。

在現(xiàn)代機械制造中，對于電路板硅片來講，精密研磨技術具有重要的意義。隨著科學技術的發(fā)展，目前我國的超精密研磨技術的發(fā)展已逐步的趨于成熟，并表現(xiàn)出了良好的發(fā)展空間。

（2）精密切削技術。

在精密加工技術中精密切削技術是一種典型的技術，在應用的過程中，應減少機床及刀具的使用量，提高機床運轉(zhuǎn)的速度。

（3）納米技術。

納米技術是不同學科綜合交叉的結果，主要是結合物理理論和現(xiàn)代先進的加工技術，然后經(jīng)過不斷的發(fā)展，解決硅片上刻字等難題，故在機械制造領域具有較高的應用價值。

2.3現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術的應用

現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術不只是應用于機械制造領域，也逐漸拓展到冶金、電子等領域，但隨著技術逐漸發(fā)展并呈現(xiàn)更新?lián)Q代的形勢，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術也將發(fā)展的更快更好，而社會也逐漸增加對機械產(chǎn)品的需求并提出更高的質(zhì)量要求，在某種程度上也將推動現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術的發(fā)展日漸成熟。我國工業(yè)化進程不斷加快，現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術也不斷擴大應用需求，深入開展相關技術的研究工作，促進技術快速發(fā)展，對于加快工業(yè)化進程和促進社會進步發(fā)揮了十分積極地作用。

3結語

現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術在機械制造行業(yè)具有重要的地位，但其重點是如何深入現(xiàn)代機械制造工藝，并在深入的過程中進一步的擴大其應用的范圍。故應不斷的提高現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術，同時創(chuàng)新該技術，使其更好的服務于現(xiàn)代機械制造與加工行業(yè)。

參考文獻：

[1]田慧.芻議現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術要點[J].中國機械,2015(01):23-24.

[2]劉旭勤,王冬明,趙小英.關于常見機械制造工藝和精密加工技術的相關分析[J].中小企業(yè)管理與科技,2015(13):45-46.

第7篇：納米技術的理解范文

隨著全球化、網(wǎng)絡化進程的加快，計算機技術得到了空前的發(fā)展，同時也給人類的生產(chǎn)和生活方式帶來了極大的變革。我國正處于科學技術突飛猛進的重要時期，計算機技術更是推動富國強兵進程的重要組成部分。本文通過回顧計算機技術的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，分析其發(fā)展趨勢，從而更好地指導我國計算機技術的發(fā)展，推動社會進步，造福人民群眾。

【關鍵詞】計算機技術 發(fā)展概況 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

上個世紀中葉以來，現(xiàn)代科技的高速發(fā)展推動了計算機技術的革新，并且深刻地影響著人們生活的方方面面。計算機技術作為信息時代的標志性技術，已經(jīng)逐步成為各國綜合國力競爭的重要組成部分，掌握計算機技術的發(fā)展趨勢，不僅能夠推動社會發(fā)展，更能在信息革命中掌握主導地位，為中華名族的偉大復興打下堅實的基礎。

本文將從計算機技術過去、現(xiàn)狀、未來以及我國在計算機技術發(fā)展情況等方面探析計算機技術的發(fā)展趨勢。

1 計算機技術發(fā)展概況回顧

1946年在美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺電子計算機ENIAC，它是由埃里克和莫克利主持研制，主要是用來計算導彈的彈道。20世紀50年代，由于電子計算機體積龐大、制作成本高昂等多種原因，計算機主要服務于軍事部門或是大型科研機構。1958年平面半導體集成電路的橫空出世催生了新興的微電子技術，極大推動了計算機元器件集成等工藝技術的發(fā)展。隨著計算機的結構不斷微型化，1982年第一臺個人計算機誕生了。自此之后，計算機才逐步由軍事部門、科研機構轉(zhuǎn)入向普通企業(yè)和普通家庭，其應用也由單一的軍事需求向多元化發(fā)展。90年代以后，計算機向兩極化發(fā)展：一方面向小型微型化發(fā)展，成本低廉，主要面向普通家庭；一方面向大型巨型化發(fā)展，仍然面向軍事部門以及科研機構。

從整體上看，20世紀40年代開始，計算機的出現(xiàn)到繁榮經(jīng)歷了半個多世紀的變遷，其在運算速度、性能增強、體積縮小以及應用前景開發(fā)方面都得到了空前的發(fā)展。無論是軍事領域、教育領域還是商業(yè)領域，計算機技術無時無刻地影響著人類的日常生活。可以這么說，計算機技術已經(jīng)滲透到了世界的每一個角落。

2 計算機技術發(fā)展原因

2.1 源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造

源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造活動是推動計算機技術跨越式發(fā)展的不竭動力?，F(xiàn)實需求的推動、關于計算機技術的認識以及信息的共享性可以對這種源源不斷的創(chuàng)新創(chuàng)造活動作出很好的解釋。

2.1.1 現(xiàn)實需求的推動

正是二戰(zhàn)時期對于信息的迫切需求減少了創(chuàng)造的障礙，使得資源、人力等條件得到最大化利用，從而催生了計算機技術。在計算機發(fā)展的早期階段，軍事部門、科研機構等對于科學計算的迫切需求推動了計算機迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼靡约肮I(yè)產(chǎn)品，促進了計算機工業(yè)的發(fā)展。在計算機行業(yè)，領先一步可能意味著占有市場，競爭的壓力以及利益的最大化因素往往使得計算機技術發(fā)展水平領先市場需求。同時作為一個國家綜合國力的重要組成部分，計算機技術的發(fā)展往往能夠得到政策扶持和資源支持，從而保證創(chuàng)造活動的持續(xù)性。

2.1.2 對計算機技術認識的反饋作用

重復的實驗與糾錯是計算機工作者不可避免的過程。客觀的科學設計不僅需要在理論上可行，更需要接受客觀實際的約束檢驗。試錯，有時甚至是錯誤的原理，也有可能導致催生行之有效的計算機技術?！颁X―硅―氧化物”觸面控制就是在反復的試錯中發(fā)現(xiàn)的，并且為超大型集成電路打下堅實的理論基礎。這些蘊含在新技術中的知識又被繼續(xù)挖掘出新的內(nèi)涵，新的知識又成為實踐的基礎。這種循環(huán)往復的過程往往能夠迸發(fā)出新的技術，推動創(chuàng)造活動源源不斷地開展下去。計算機技術的發(fā)展過程少不了這種試錯法的學習經(jīng)驗。通過試錯法不斷加深對于計算機技術的理解，并且應用于計算機硬件與軟件的開發(fā)過程中，極大地縮短了技術更新的周期。

2.1.3 信息的共享

信息時代的顯著特征就是信息的共享性以及信息的全球化。信息的共享性給創(chuàng)新活動提供了一個信息交換的平臺，有效縮短了信息傳遞的時間，提高了新技術研發(fā)的效率。

2.2 主客體的選擇機制

在客體方面，計算機面向的群體對于計算機技術進行選擇。對于用戶和市場來說，在條件相同的情況下，先進的技術能夠占有更多的市場，取得更大的成功，間接導致了經(jīng)濟競爭轉(zhuǎn)化為技術競爭。這種針對計算機服務對象的研究有效引導了計算機技術更好地滿足用戶的需求，追求更加和諧的人機界面。

計算機技術的研制者作為主體，在有效分析計算機用戶的需求之后，就需要能夠解釋所觀察到的事實現(xiàn)象并能使問題得到解決和發(fā)展得以進行。正因為計算機用戶需求的多樣性，計算機技術的研制者才能夠信息共享的基礎上不斷采取新技術或新方法，為選擇提供了有效的支持。選擇機制在計算機技術的主客體之間建立了一種雙向鏈接，推動計算機技術的發(fā)展。

3 計算機技術發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 普及性和深入發(fā)展性

科學技術是第一生產(chǎn)力，日新月異的計算機技術在潛移默化著影響著人類的生活生產(chǎn)方式，逐步成為社會的重要生產(chǎn)力，甚至在人類社會發(fā)展史上有著舉足輕重的地位。隨著科學技術的快速發(fā)展，計算機技術滲透到人類生活的方方面面，在數(shù)學、力學、化學、石油探測與開發(fā)、橋梁設計等基礎學科或是工程領域都扮演著中流砥柱的角色。計算機技術服務的對象也由單一的軍事部分和科研機構轉(zhuǎn)入數(shù)以萬計的普通家庭?？梢灶A見的是，計算機技術的影響力會隨著時間推移進一步加深。

3.2 專門化和綜合化

在計算機越來越普及的同時，其性能向著綜合化和專門化兩極發(fā)展。一方面，網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)逐步取代了單機操作的模式，綜合性能的提升極大地方便了人們的生活。另一方面，由于經(jīng)濟發(fā)展以及政策扶持，計算機的專門化在綜合國力競爭以及維護國家安全方面也扮演了重要的角色，并且得到了顯著發(fā)展。

3.3 突破性和普適性

隨著計算機技術在各個領域的普及與發(fā)展，計算機應用領域的分化有效推動了計算機技術在多個方面取得突破性的進展。計算機技術的突破性主要體現(xiàn)在計算機科學的更新周期上。從1904年電子管的發(fā)明到1946年第一臺電子計算機，總共耗時42年，而半導體晶體管到半導體計算機只用了10年時間。此外，微電子精細加工到集成電路的誕生，只用了不到2年的時間?？梢灶A見的是，隨著科技的發(fā)展，計算機技術將根據(jù)不同人群的需求，進一步改造升級，體現(xiàn)更多的人性化關懷。

4 計算機技術發(fā)展趨勢

4.1 計算機技術發(fā)展的整體方向

在科學技術高速發(fā)展的時代，計算機技術也將面臨一系列新的重要變革，但統(tǒng)觀計算機的未來發(fā)展，主要還是向著“高”、“廣”、“深”三個方向發(fā)展，以下將對三個方向進行具體分析。

第一，向“高”度發(fā)展。性能越來越高，運算速度越來越快，最為明顯的表現(xiàn)就是計算機的主頻越來越高。2010年，Intel公司已經(jīng)研制出集成10億以上晶體管的微處理器，也就是說一臺計算機并不是使用一個微處理器，而是幾百個、幾千個微處理器并行處理，極大地提高了計算機的性能。并行計算機的關鍵技術在于如何連接龐大的計算機網(wǎng)絡，并且能夠有效地管理，使之相互配合、協(xié)調(diào)工作，這就對于并行計算機的系統(tǒng)軟件――操作系統(tǒng)提出了很高的要求。截止目前，世界性能最高的通用機已經(jīng)使用上萬臺處理器。

第二，向“廣”度發(fā)展。計算機技術發(fā)展的廣度體現(xiàn)在網(wǎng)絡化范圍的擴大和各個領域的全方位滲透。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機的普及率迅速上升，逐步成為個人常用之物。日常使用洗衣機、電冰箱、筆記本電腦等處處體現(xiàn)著電子化，可以預見的是，不久的將來，計算機也會像馬達一樣存在于人類生活的每一個角落。網(wǎng)絡化范圍的擴大給信息共享提供了一個寶貴的平臺，網(wǎng)絡教學、電子教學會帶著強大的優(yōu)勢登上歷史的舞臺。有人預言，再過二十年或是三十年，計算機可能如同紙張一樣物美價廉，學生們使用的不再是陳舊的教科書，取而代之的是筆記本大小的計算機。

第三，向“深”度發(fā)展。即向人工智能發(fā)展，信息的更加智能化。面對網(wǎng)絡上浩如煙海的信息，如何將有用的信息收為己用，人機互動如何更好的互動，這些問題成為新時期計算機技術最為重要的研究課題。所謂人工智能，即計算機的智能成分占主要，具備多種感知能力以及思維邏輯能力，人機界面將更加和諧，人機交流將更加便捷。例如，將來人們可以直接用自然語言和計算機交流，甚至面部表情、手勢等微小動作也能被計算機識別。當下，虛擬交互設備是人工智能的集中體現(xiàn)，相信在未來將有更多的人工智能設備將被推向市場。

4.2 計算機技術發(fā)展的具體趨勢

4.2.1 智能化的高性能計算機

伴隨著計算機并行技術的高速發(fā)展，計算機系統(tǒng)能夠同時執(zhí)行多條指令或是同時處理多個數(shù)據(jù)，運行速度得到了極大地提高。一方面，量大的超級計算機接近于復制人類的大腦，智能成分在計算機結構中占有主導地位。很多優(yōu)秀的動畫作品、影視作品都是通過超級計算機模擬而成?？梢赃@么說，超級計算機在科技界內(nèi)引起開發(fā)與創(chuàng)新狂潮。另一方面，硅芯片越來越接近其物理極限，計算機的體系結構與技術都將經(jīng)歷一次質(zhì)的飛越。

（1）量子計算機。量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學、邏輯運算和存儲量子信息的物理裝置。在對可逆計算機的研究中，人們借助量子效應開發(fā)了量子計算機。它利用一種鏈狀分子聚合物的特性表示開和關的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子狀態(tài)，從而使得信息沿著聚合物移動，達到運算處理的目的。量子計算機利用量子位進行數(shù)據(jù)存儲，不僅大大提升了存儲量，計算速度也比目前的Pentium DI晶片快10億倍。另外，量子計算機對保密體系產(chǎn)生了一定的沖擊，從而在國家安全意識方面扮演著重要角色。

（2）光子計算機。光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸以及存儲的一類新型計算機。在光子計算機中，光子取代了電子，光互連取代了導線互聯(lián)，光運算取代了電運算，復雜度高、計算量大的任務能夠?qū)崿F(xiàn)快速并行處理，從而運算速度在現(xiàn)有基礎上呈指數(shù)增長。

（3）分子計算機。分子計算機是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并且以有效方式進行組織排列的新型計算機，具有體積小、耗電少、運算快、存儲量大等特點。分子計算機通過蛋白質(zhì)與周圍物理化學介質(zhì)的相互作用進行數(shù)據(jù)運算，尤其具備在生化條件下，在生物有機體中以分子形式與外部環(huán)境進行交換的功能。另外，由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機在與分子活體相連的同時還具備自我修復功能。預計在不久的將來，分子計算機將正式投入實用。

（4）納米計算機。納米計算機是基于納米技術研究開發(fā)的新型高性能計算機。納米技術從20世紀80年代開始得到迅速的發(fā)展，最終目標是人類按照自己的意愿直接操縱單個原子，制造出特定功能的產(chǎn)品。納米技術衍生出的納米管元件具備幾到幾十納米的尺寸范圍，質(zhì)地堅硬，有著極強的導電性，不僅取代硅芯片成為新型計算機元件，而且能夠放大電子開關和晶體管的功能。專家預測，數(shù)十年后納米技術將走出實驗室，推動計算機行業(yè)的發(fā)展。

4.2.2 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展

網(wǎng)絡為信息共享和交換提供了一個全新的平臺，在計算機技術發(fā)展的過程中逐步占據(jù)主導與核心地位。HDSL、ADSL、DSVD和HFC等技術的發(fā)展帶動了計算機技術的改革和創(chuàng)新，有利于提高話音、圖像與數(shù)據(jù)服務的質(zhì)量。局域網(wǎng)技術中的100M交換式技術逐步成熟，并在與ATM局域網(wǎng)的競爭中占有一定優(yōu)勢。

4.2.3 計算機軟件技術的發(fā)展

計算機軟件技術與每一位計算機用戶息息相關。這項技術不僅需要考慮計算機用戶的需求，也要順應計算機技術的發(fā)展趨勢。另一方面，軟件技術也將進一步進入工業(yè)發(fā)展的領域，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將進一步發(fā)展與完善，計算機的協(xié)同工作技術將趨于成熟。

5 結語

隨著社會進步，計算機技術在我國各行各業(yè)中的地位越來越重要，對我國的經(jīng)濟發(fā)展起到了不可磨滅的作用。但從另一角度講，我們需要積極態(tài)度應對計算機技術的高速發(fā)展。首先要做到的就是做好計算機技術的革新，其次健全相關計算機技術的規(guī)章制度，另外加大對于計算機技術研究和開發(fā)的鼓勵力度也能起到標桿作用。最后，我們需要緊跟計算機技術進步的腳步，引導計算機科學技術健康發(fā)展，共同探索未知而神秘的世界。

參考文獻

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[3]甘黛嫻.計算機科學與技術的發(fā)展趨勢探析[J].工程技術，2012，（8）：96-98.

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第8篇：納米技術的理解范文

【關鍵詞】醫(yī)學；職業(yè)技術教育；生物醫(yī)學工程

【中圖分類號】R318.0-4 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2014）02-0316-02

基金項目：重慶市教委人文社科基金資助項目（10SKS02）

隨著近20年來世界范圍內(nèi)高新技術的迅猛發(fā)展，職業(yè)教育在形式和數(shù)量上都有了突飛猛進的增長?；诖?，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）推出最新版本“國際教育標準分類”ISCED1997，雖然將高等職業(yè)教育仍定位于ISCED5為“第三級教育第一階段”，但是作為“不直接通向高等研究資格證書”（not leading directly to an advanced research qualification）獲得的教育層次，它將初版中分屬兩個不同層次的大學?？疲ㄔ璉SCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士學位以外的研究課程”（原ISCED7中的博士前課程部分）納入了同一層次之中，從此突破了高等職業(yè)教育（尤其是在中國）僅僅局限于?？茖哟蔚慕逃款i，為各類職業(yè)教育建立本科乃至碩士層次的教育提供了可能[1]。與普通本科教育并行的“立交橋式”發(fā)展之路由此拉開序幕。目前我國由于臨床醫(yī)學、中醫(yī)學、口腔醫(yī)學、藥學等專業(yè)要求學生掌握一定的科學技術知識以達到“能進入一個高精技術要求的專門職業(yè)”。醫(yī)學本科院校在醫(yī)學主干專業(yè)的人才培養(yǎng)定位與水平上均高于醫(yī)學類高職高專院校。本文將以生物醫(yī)學工程學的國內(nèi)外現(xiàn)狀為例，來探索職業(yè)教育互補于普通醫(yī)學本科教育的發(fā)展之路。

1生物醫(yī)學工程國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

生物醫(yī)學工程學是理、工、醫(yī)相結合的邊緣學科，是多種工程學科向生物醫(yī)學領域滲透的產(chǎn)物。它是運用現(xiàn)代自然科學和工程技術的原理與方法，從工程學的角度，在不同層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現(xiàn)象，為防病治病、促進健康提供新技術手段的一門綜合性的高技術學科。

1.1 80年代起生物醫(yī)學工程學步入新起點 50年代是生物醫(yī)學工程學發(fā)展的初期，工程技術與生物醫(yī)學間的交差、滲透是從臨床醫(yī)學開始的，其中尤以人工器官的出現(xiàn)，可視為現(xiàn)代醫(yī)學的一個重大特征。在經(jīng)歷了60年代的早期發(fā)展和70年代以醫(yī)學影像技術為代表，所標志的生物醫(yī)學工程學取得突破性進展的基礎上，80年代起，生物醫(yī)學工程學除繼續(xù)向臨床領域橫向擴展外，開始在向縱深方向發(fā)展方面出現(xiàn)新的轉(zhuǎn)折。如醫(yī)學影像技術中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超聲診斷裝置、圖像文檔與通訊系統(tǒng)等；出現(xiàn)了全實驗室自動化系統(tǒng)、體外碎石機和除顫器等治療裝置以及微波、射頻、激光、超聲等各種治療技術。

1.2 90年代與更多的學科交叉、融合 組織工程：是生物醫(yī)學工程、細胞生物學、分子生物學、生物材料、生物技術、生物化學、生物力學，以及臨床醫(yī)學等學科間的不斷交叉、滲透與融合，而形成的新的前沿科學。所涉及的組織有軟骨、皮膚、胰腺、肝臟、腎臟、膀胱、輸尿管、骨髓、神經(jīng)、骨骼肌、肌鍵、心瓣膜、血管、腸、等，其中皮膚已有初步產(chǎn)品進入臨床應用。我國自90年代初開始了有關的基礎研究工作，并列入了國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃（973），成為國家的重點支持項目。生物芯片：在實施人類基因組計劃的推動下，DNA微探針陣列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一時間內(nèi)分析大量的基因，實現(xiàn)生物基因信息的大規(guī)模檢測。微米/納米技術：是指量度范圍分別在0.1？100微米（？m）和0.1？100納米（nm）內(nèi)的物質(zhì)或結構的制造技術。其最終目標是，人們將按自己的意志直接操縱單個原子、分子或原子團（小于10nm）、分子團，制造具有特定功能的產(chǎn)品，包括納米材料學、納米電子學、納米機械學、納米生物學、納米顯微學等等新的高技術群。我國在大尺寸納米氧化物材料制備方面，已成功地研制出致密度高、形態(tài)復雜、性能優(yōu)越的納米陶瓷，從而進入了國際領先行列。日本研制出的“萬能醫(yī)用微型機器人”，可在不損害任何人體器官的情況下，沿著血管或胃腸道行進到發(fā)病部位進行檢查，醫(yī)生可指令機器人取組織樣品、直接釋放藥物、清除血栓、切斷或接通神經(jīng)和進行細胞操作等精細手術。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美國、日本和歐洲等均已將HHC作為重要內(nèi)容列人21世紀的生物醫(yī)學發(fā)展戰(zhàn)略，成為優(yōu)先資助的領域之一。即將家庭保健管理系統(tǒng)、疾病早期預報、家庭治療和康復儀器、家庭急救支援系統(tǒng)等技術和產(chǎn)品作為重點開發(fā)項目。我國開展HHC的研究與開發(fā)以家用治療產(chǎn)品為最多。通過采用電話傳輸監(jiān)護網(wǎng)的方式進行心臟監(jiān)測和急救，已在我國北京、上海、天津、南京、廣州等大城市相繼開展起來。

1.3 生物醫(yī)學工程學傳統(tǒng)領域的發(fā)展 生物材料：自50年代出現(xiàn)合成高分子材料以來，生物材料取得了很大發(fā)展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，醫(yī)用金屬材料，無機生物醫(yī)學材料，以及由活體材料和非活體材料構成的雜化生物材料，幾乎在臨床醫(yī)學各個領域得到廣泛的應用，并最終導致了標志著本世紀現(xiàn)代醫(yī)學重大特征之一的人工器官的出現(xiàn)；在此基礎上，90年代生物材料又在向著復合/雜化型、功能型和智能型的方向發(fā)展。醫(yī)學影像技術：在生物醫(yī)學工程學中，像X射線、超聲波、磁共振、放射性核素、紅外線等物理源的醫(yī)學影像技術，對醫(yī)學的發(fā)展起了很大的推動作用，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、綜合化已成為目前醫(yī)學影像技術的總體發(fā)展方向。生物醫(yī)學工程學所涉學科尚有生物力學、醫(yī)學電子學、人工器官等等。

2國內(nèi)生物醫(yī)學工程專業(yè)建設情況

生物醫(yī)學工程專業(yè)屬工科專業(yè)，具有很強的多學科交叉性和前沿性，強調(diào)數(shù)理科學、電子信息和計算機技術等理工科知識與生物醫(yī)學知識的有機結合。本專業(yè)課程設置除數(shù)理化及工程基礎課外，主要專業(yè)課程有：電路、信號與系統(tǒng)，模擬與數(shù)字電子技術，數(shù)字信號處理，生物醫(yī)學傳感器與檢測技術，微機原理與應用，單片機在醫(yī)學中的應用，生命系統(tǒng)分析與仿真，生物醫(yī)學信號處理，生物醫(yī)學儀器，醫(yī)學成像技術，醫(yī)學圖像處理，醫(yī)學超聲波，工程生理學，人體解剖學，組織胚胎學，自動控制，計算機與信息系列課程等，并開設多個專業(yè)課程設計，做到教學與實驗設計并重。目前國內(nèi)開設生物醫(yī)學工程專業(yè)的學校，一部分是醫(yī)科院校，一部分是各大綜合類院校。排名前十的有浙江大學、四川大學、上海交通大學、東南大學、西安交通大學、天津大學、清華大學、華中科技大學、南方醫(yī)科大學、大連理工大學。而在香港大學，生物醫(yī)學工程學由工程學院與醫(yī)學院合辦，學生將學習到有關工程和生命科學的原理，理解不同類型的先進醫(yī)學工程系統(tǒng)之設計和運作，掌握工程技術在醫(yī)學領域的應用。

3醫(yī)學職業(yè)教育可以在生物醫(yī)學工程專業(yè)中尋找“立交橋式”發(fā)展契機

醫(yī)學職業(yè)教育類院校，應該與本科院校錯位發(fā)展。以生物醫(yī)學工程專業(yè)為例，應該培養(yǎng)計算機網(wǎng)絡技術服務和各類大型醫(yī)療設備的操作與維護方面的專業(yè)人才；計算機網(wǎng)絡技術包括：數(shù)字化醫(yī)學中心，醫(yī)學圖象處理及多媒體在醫(yī)學中的應用，生物信息的控制及神經(jīng)網(wǎng)絡生物醫(yī)學信號檢測與處理。要求學生深入掌握電子技術，計算機技術，信息處理理論醫(yī)學與工程相結合的科研能力，解決生物醫(yī)學領域中的科學研究，醫(yī)療儀器研制，產(chǎn)品開發(fā)以及大型醫(yī)療設備的操作，維修管理等問題，同時也能勝任其他領域的電子技術及計算機技術。學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識，受到電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫(yī)學中的應用的基本訓練，具有生物醫(yī)學工程領域中的研究和開發(fā)的基本能力。

3.1 生物信息技術 實現(xiàn)生物技術和信息技術以及其他學科的有機結合，發(fā)展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，發(fā)展疾病檢測的新方法和新技術，發(fā)展研究藥物與靶標作用的新方法，發(fā)展基因組數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)和結構基因組數(shù)據(jù)的計算機處理、分析和可視化方法，解析生物大分子結構和功能之間關系等，提高生物信息處理、分析和利用的水平，為我國生命科學和生物技術的源頭創(chuàng)新奠定基礎。

3.2 醫(yī)學圖像與醫(yī)學電子學 醫(yī)學圖像處理和分析、計算機輔助診斷和治療、醫(yī)學物理等，以及生物、醫(yī)學和工程學等領域理論和方法，并通過這些學科的交叉形成了新型學科。

3.3 生物與醫(yī)學納米技術 包括納米生物材料、納米生物器件研究、納米生物技術在臨床診療中的應用、納米材料與器件的計算模擬。

3.4 生物與醫(yī)學納米技術 生物醫(yī)用材料研究，用于人體、器官的診斷、修復、替換或增進其功能。

3.5 醫(yī)學信息學及工程 應用系統(tǒng)分析工具這一新技術來研究醫(yī)學的管理、過程控制、決策和對醫(yī)學知識科學分析。

4以生物醫(yī)學工程為例，探討醫(yī)學職業(yè)教育的前景

生物醫(yī)學工程專業(yè)修業(yè)年限為四年或五年。授予學位是工學學士。就業(yè)前景良好，由于科學技術的發(fā)展，各類大型醫(yī)療設備的應用越來越廣泛，大型醫(yī)療設備的操作、維修及管理人員是各大醫(yī)院及公司急需的人才。畢業(yè)后可從事醫(yī)學機構中醫(yī)療器械的維護、使用、銷售和和醫(yī)療電子系統(tǒng)的開發(fā)與維護，輔助醫(yī)生觀察、診斷、治療疾病。職稱由衛(wèi)生部組織統(tǒng)一考試評定，頒發(fā)臨床醫(yī)學工程技術（初級士、初級師、中級等）證書。

醫(yī)學職業(yè)教育不僅要解決國家發(fā)展急需的基層衛(wèi)生人才的培養(yǎng)問題，更重要的是要引領區(qū)域經(jīng)濟向先進領域拓展，提升地方行業(yè)水平。建設西部教育高地，需要在技術類專業(yè)中大膽創(chuàng)新，走別人沒有走過或者沒有走出規(guī)模的路。其重要意義體現(xiàn)在以下幾點：①醫(yī)學應用技術類專業(yè)雖然具有辦學成本高、難度大等不利因素，但也具有技術含量高、可直接轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的巨大優(yōu)勢。②醫(yī)學應用技術類專業(yè)走向產(chǎn)業(yè)化，對引領區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、拓展地方行業(yè)布局和提升地方行業(yè)水平都具有重要的現(xiàn)實意義。③醫(yī)學應用技術類人才培育專業(yè)群的建成，將為地方輸出高素質(zhì)的技能型人才，同時也能提供高水平的就業(yè)崗位，有助于拉動地方經(jīng)濟，整體提高地方生產(chǎn)力。④醫(yī)學應用技術類專業(yè)人才的聚集，與提高區(qū)域人才質(zhì)量、推動地方經(jīng)濟發(fā)展進程直接相關。斯坦福大學在成立之初不被看好，但堅持將硅谷建設與學校成長聯(lián)系在一起，最終成為世界名校就是例證[2]。

5結語

在國家拉動內(nèi)需、教育優(yōu)先的有利政策指引下，在醫(yī)學職業(yè)教育領域大力發(fā)展醫(yī)學應用技術專業(yè)是切實可行的。用教學做一體化培養(yǎng)醫(yī)學技術專業(yè)人才，為地方醫(yī)學應用技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供智力支撐，其意義也是深遠的。創(chuàng)立醫(yī)學應用技術專業(yè)基本原則是按照專業(yè)設計，分步驟解決專業(yè)基本格局，建設教學做一體化生產(chǎn)性實訓基地，逐步提升專業(yè)辦學水平和內(nèi)涵質(zhì)量，最終構建具有影響力的專業(yè)群。在全國眾多的醫(yī)學類高職高專院校中同質(zhì)化辦學的現(xiàn)象非常突出，上海醫(yī)療儀器高等專科學校涉足生物醫(yī)學工程領域外，還沒有一所學校開設生物醫(yī)學工程的相關專業(yè)[3]?，F(xiàn)代醫(yī)療活動是建立在龐大的醫(yī)療儀器設備的輔助診斷和治療基礎上的，急需醫(yī)學工程技術的大量人才。只有大力拓展醫(yī)學相關技術領域的辦學，才能真正在傳統(tǒng)醫(yī)學專業(yè)之外辦出既有生命力又有制高點的醫(yī)學職業(yè)技術教育。

參考文獻

[1]Issenberg SB，Mcgaghie WC，Petmsa ER，Gordon DL，Scalse AJ.Features and uses of high―fidelity medical simulations that lcad to effective learning：a BEME systemic review.Medieal Teacher，2005；27：10-28.

第9篇：納米技術的理解范文

這本書讓我知道了，數(shù)學是一門活生生的學問，雖然數(shù)學家們已經(jīng)總結出了很多數(shù)學的原理，但是仍有許多未解之謎等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，并且數(shù)學的應用范圍也越來越廣泛了，金融、納米技術、航空航天、氣象預測、動畫片等等，這些現(xiàn)代行業(yè)和研究領域如果脫離了數(shù)學，就只能落后于尖端技術的發(fā)展了。

數(shù)是研究亮的基礎，可以用來表示時間，還可以表示物品的個數(shù)……如果我們的世界沒有數(shù)學，生活將是多么的糟糕?。?/p>

研究圖形的數(shù)學領域被稱為幾何。我們生活在用圖形構成的世界里。井蓋為什么是圓的？足球為什么是圓的？這些問題的答案都可以在數(shù)學中找到。

這本書讓我理解并體驗到了日常生活中的數(shù)字和圖形、地圖和空間、美術和音樂，還有深藏在自然界中的數(shù)學原理，更讓我明白了，我們生活在一個由數(shù)學構成的世界里。