《纳米材料发展历史及其商业运用中碰到的问题(一)》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-08-02
  • 1959年,美国量子电动力学专家Richard Feynman进入纳米世界,建议材料科学家直接搬动原子进行物质合成。随后在全球范围内掀起了纳米技术探究的热潮。纳米材料发展历程经历了以下阶段:

    纳米晶或纳米相材料阶段。1990年以前,纳米科学家在实验室中探索各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体的制备,探索评估的方式与方法,总结并归纳纳米材料不同于普通材料的特殊性能;研究对象一般局限在单一材料和单相材料,国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。

    复合材料阶段。1990~1994年,纳米界关注的方向是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性,进行纳米复合材料的设计,复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。

    纳米组装材料体系。1994年至今,纳米组装体系、合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。纳米研究学界把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。

    纳米级结构材料简称为纳米材料,是指其结构单元的尺寸介于1纳米~100纳米范围之间。纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础,并且按照特定排列方式构筑出一种全新材料组成。在学术研究上一般为它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。

    通常产生物理化学性质显著变化,由于材料的量接近了电子的相干长度,纳米材料的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且,其尺度已接近光的波长,加上其具有大表面的特殊效应,因此其所表现的特性,例如防水油、强硬度、熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等,往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。

    纳米材料行业发展到到今天出现,欧美发展国家,在芯片,医疗上的运用已经成绩斐然,这种材料给人类带来的贡献有目共赌。但现今中国的纳米材料行业到底是什么样的状况,结合我自身在纳米新材料的行业的经验,对于纳米材料在商业运用领域的现状的问题作出部分总结:

    1、纳米材料概念兴起,但消费者不知特性

    经过半个世纪的发展,纳米材料的概念经过教科书的普及,已然被大众所接受,但是对其纳米材料表现出特性,对于大多数非纳米材料专家来说并不是很熟知。创立上海乾节科技之后,我们的团队在进行市场调研和销售调查时进行破坏性实验后,主要的客户都对于材料使用后的出现超强性能表示惊奇,但是对于一种类似蒸馏水的液体使用后出现这种,仍然表示不确信,出现这种市场推广时困境,

    2、纳米材料投融和市场的混乱

    上海乾节团队的项目融资时,有的投资人甚至建议,我们在进行市场推广时,应该隐去纳米材料的材料构成,只针对于表现的防水油、超强防刮、杀菌和搞辐射功能进行推广,在投资人的眼中,纳米材料的乱象不但不能给项目带来赋能,反而会引起消费者对于我们产品购买时不确定性的选择。当我们在广州进行A轮的项目面谈时,我们宁愿选择保留自己的落后的钢化膜产品,也不愿意尝试我们的最新的产品。

    3、纳米材料没有形成产业结群

    北京大学纳米研究院,苏州纳米纳米城,新材料在线材料文献中,收录的纳米材料企业也是屈指可数。具有一部分的集群效应,但是这种按照单一材料进行集群的模式,并未能形成真正意义上产业化集群,纳米材料作为一种材料,能够以材料方式呈现给C端的产品屈指可数,在我们上海乾节科技的众多纳米材料产品当中,高浓缩纳米液态钢化膜产品,是能够单独以纳米材料形式解决客户痛点的,以材料形式呈现在客户的少数,但是商业应该中,也属于依托于B端,才能实现其产业化规模化的推广。

    作者简介:

    杨煊,笔名杨东泽,先后就读于北京大学、南开大学、天津商业大学,从事纳米材料行业多年,在纳米新材料应用方面有丰富经验。上海乾节科技创始人,任董事长兼CEO,乾节科技是有着先进和创新的纳米技术解决方案提供商,与世界顶级纳米技术实验室有着密切合作,不断在纳米涂层领域开发新的创新型产品。为多家文学平台签约诗人,号陆家嘴中央绿地里的抽象派哲理诗人,主要写作哲学散文、诗歌。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=236531
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    • 编译者:郭文姣
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    • 尽管纳米技术日益普及,但纳米颗粒的风险评估是一个艰巨的过程,给德国联邦风险评估研究所(BfR)带来了相当大的困难。 为了确定更有效的测试技术,一个研究小组,包括来自BfR和亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的科学家,仔细检查了纳米材料的生物影响。研究结果发表在《颗粒和纤维毒理学》杂志上。 纳米材料的应用范围很广,从建筑材料到染料,从医药到电子和化妆品。它们可以在各种不同的应用中找到,但这些材料的性质尚不清楚。 纳米材料的定义完全取决于它们的大小。1到100纳米之间的材料称为纳米材料。 克里斯汀·舒伯特博士,亥姆霍兹环境研究中心分子系统生物学系 为了直观地了解纳米材料的微小尺寸,1纳米仅仅是1毫米的百万分之一。由于纳米材料非常小,它们可以很容易地穿透人体——例如,通过胃肠道、皮肤和肺部,它们可以导致不利的影响。 与传统化学物质类似,纳米材料在工业化生产、使用和商业化之前也应该进行健康危害检测。 每一种纳米材料现在都在单独进行测试。此外,每个纳米材料变体都需要单独的测试,因为即使是最微小的变化——例如表面或尺寸特性——也会影响毒性。 纳米材料的风险评估有时是困难和非常耗时的。待测物质的清单每天都在变长,因为纳米技术正在成为一项具有广泛应用的关键技术。因此,我们迫切需要找到更有效的风险评估的解决方案。 Andrea Haase博士,德国联邦风险评估研究所 但是如何恰当地将纳米材料分类呢?它们的效果有相似之处吗?材料的哪些特性与这些效应有关?在这项新的研究中,BfR和UFZ的研究人员以及行业代表合作回答了这些问题。 舒伯特补充说:“我们关注的是生物效应,并研究了哪些分子和信号通路会受到哪些纳米材料的影响。” 研究人员进行了体外实验,他们将大鼠肺部的上皮细胞暴露在不同类型的纳米材料中,然后观察细胞内的变化。为了完成这项任务,研究人员使用了所谓的多组学技术——他们首先检测各种氨基酸和脂质以及数千种细胞蛋白,并分析细胞内重要的信号通路。 然后,在一种创新的生物信息学分析方法的帮助下,他们评估了大量的数据并得出了一些有趣的结果。 我们能够证明,具有毒性作用的纳米材料最初会引发氧化应激,而在这个过程中,细胞中的某些蛋白质会被上调或下调。在未来,这些关键分子可以作为生物标记物来快速有效地检测和提供纳米材料潜在毒性作用的证据。 克里斯汀·舒伯特博士,亥姆霍兹环境研究中心分子系统生物学系 如果纳米材料具有高水平的毒性,就会导致氧化应激的增加。随后是炎症过程的发展,细胞在特定的时间点后死亡。 “我们现在对纳米材料如何影响细胞有了更好的理解,”Haase补充说。“在生物标志物的帮助下,我们现在可以检测到比以前更低的毒性反应。” 此外,科学家们还发现了细胞代谢变化与纳米材料特性之间的明显联系。 “例如,我们能够证明,表面积大的纳米材料对细胞的影响与表面积小的纳米材料截然不同,”舒伯特补充说。 了解在毒性作用中起主要作用的参数类型将是非常有用的。这意味着纳米材料可以在制造过程中得到改善,例如,通过微小的改变,从而减少有害影响。 舒伯特说:“我们的研究使我们向前迈进了几大步。”“我们第一次广泛地分析了毒性作用背后的生物机制,根据其生物效应将纳米材料分类,并为新的检测方法确定了关键的生物标志物。” BfR的安德里亚·哈斯非常高兴:“研究结果对未来的工作很重要。它们将有助于为纳米材料的有效、可靠的风险评估提供新概念,并为我们确定前进的方向。”