礦物中納米及微米固體的材料學(xué)研究成果摘要

本項(xiàng)目根據(jù)自然科學(xué)發(fā)展歷史及納米科技興起的現(xiàn)實(shí)情況，及時(shí)地開(kāi)拓了礦物學(xué)與納米科學(xué)的交叉學(xué)科 -- 納米及微米礦物學(xué)。提出了"礦物及材料的物理性能不僅取決晶體結(jié)構(gòu)，而且取決于其粒度特性。當(dāng)顆粒粒度進(jìn)入納米量級(jí)時(shí)，尤其如此"的重要學(xué)術(shù)思想；應(yīng)用掃描探針顯微鏡（SPM）及一系列的晶體學(xué)和礦物學(xué)的現(xiàn)代測(cè)試方法，證實(shí)了地殼中納米固體的存在，對(duì)洋底錳結(jié)核、黃土、煤矸石中納米礦物粒度、結(jié)晶狀態(tài)等方面提出大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，豐富了納米及微米礦物學(xué)的具體內(nèi)容；將納米及微米礦物學(xué)的學(xué)術(shù)思想應(yīng)用于建材、陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究，研制成功了承重型加氣混凝土和新型磁性日用陶瓷等產(chǎn)品。 2100433B

本項(xiàng)目著重解決用于固體推進(jìn)劑中超細(xì)金屬粉的氧化問(wèn)題和納米催化材料的團(tuán)聚及其分散問(wèn)題，以獲得一種含能量高、催化活性好的納米/微米復(fù)合材料。其制備工藝和理論研究也廣泛適用于其它領(lǐng)域納米材料的分散和性能的改善。本項(xiàng)目的研究可以取代傳統(tǒng)推進(jìn)劑中的非含能催化劑，有助于改善我軍現(xiàn)有武器裝備性能，特別是對(duì)提高武器彈藥的能量性能和燃燒性能有十分重大的意義，為研究制備新型的武器彈藥進(jìn)行前瞻性的和基礎(chǔ)性的探索研究。本項(xiàng)目利用納米、微米復(fù)合技術(shù)和膜包覆技術(shù)，首先對(duì)微米或亞微米金屬粉進(jìn)行納米膜包覆，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)；然后再在其外表面復(fù)合上一層納米催化劑粒子，形成核/膜/殼的納米/微米含能催化復(fù)合材料。這種在常溫十分穩(wěn)定的復(fù)合材料在高溫下自身也可以發(fā)生劇烈的反應(yīng)放出大量的熱，當(dāng)加入推進(jìn)劑中后，就可以對(duì)體系中某些組分（如高氯酸銨）的熱分解起到十分有效的催化作用。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料學(xué)和生物醫(yī)學(xué)結(jié)合越來(lái)越緊密，納米材料在生物應(yīng)用上已取得了很大的成就，并展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭和巨大的發(fā)展?jié)摿?。但是我們還應(yīng)看到，很多方面發(fā)展還不完善，應(yīng)用還不安全有待進(jìn)一步研究。筆者認(rèn)為在21 世紀(jì)納米材料在生物醫(yī)學(xué)方面發(fā)展應(yīng)該加強(qiáng)和有巨大應(yīng)用潛力，將成為今后一段時(shí)間研究熱點(diǎn)的有：

(1) 生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)診斷用材料：不可否認(rèn)，現(xiàn)在納米材料在生物檢測(cè)診斷上已發(fā)生相當(dāng)大的發(fā)展和應(yīng)用，各種納米材料已經(jīng)在實(shí)踐中的應(yīng)用取得了良好的效果。但在各種醫(yī)學(xué)檢測(cè)中對(duì)各種各樣的功能性納米材料的要求還比較高。比如生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)療設(shè)備器材兩者之間相輔相成，生物醫(yī)學(xué)工程是基礎(chǔ)，它的課題研究的深人會(huì)催生新的醫(yī)療設(shè)備器材出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)臨床醫(yī)療設(shè)備器材的需求信息會(huì)產(chǎn)生新的研究方向，納米功能材料在這個(gè)方面將大有前途。又如分析與檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，勢(shì)必要求具有更先進(jìn)性能納米材料的出現(xiàn)。

(2) 藥物治療上使用的材料：藥物控釋納米材料將繼續(xù)成為納米醫(yī)用材料研究發(fā)展的重點(diǎn)。納米粒子不但具有能穿過(guò)組織間隙并被細(xì)胞吸收等特性，而且還具有靶向、緩釋、高效、低毒且可實(shí)現(xiàn)口服、靜脈注射及敷貼等多種給藥途徑等優(yōu)點(diǎn)，因而在藥物輸送方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

(3) 功能性生物材料：各種有著特定功能的材料將越來(lái)越多地應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)上去。未來(lái)幾年生物材料中納米陶瓷將在人造骨骼中發(fā)揮主導(dǎo)作用，有著各種特性的無(wú)機(jī)——有機(jī)復(fù)合納米材料也必將在介入治療、血液凈化方面大展身手。

(4) 生物安全性納米材料：目前在一些國(guó)家生物納米材料的安全性研究已經(jīng)被提上日程，但很多研究還不深入，取得效果也不明顯。在全球矚目安全問(wèn)題的同時(shí)，納米材料安全性研究必將成為下一熱點(diǎn)。生物降解綠色材料將是未來(lái)藥物的首選。關(guān)于生物技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，目前確實(shí)還有很多問(wèn)題沒(méi)有搞清楚，有待于繼續(xù)研究。

納米技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合，為醫(yī)學(xué)界提供了全新的思路，納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了顯著效果。但納米材料應(yīng)用還很有限，尤其是在生物醫(yī)學(xué)上面，目前大多數(shù)研究還處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，還需大量臨床試驗(yàn)予以證實(shí)，納米材料應(yīng)用的生物安全性有待進(jìn)一步提高。這就要求生物醫(yī)學(xué)研究者與納米材料的研究人員合作需進(jìn)一步加強(qiáng)，制造出更先進(jìn)的生物醫(yī)用納米材料。我們有理由相信，隨著納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用，臨床醫(yī)療將變得節(jié)奏更快、效率更高，診斷、檢查更準(zhǔn)確，治療更有效，人們的生命安全將得到更大的保障。