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纳米技术到底多神奇,在生活方面有什么用途

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纳米陶瓷因其卓越的耐磨性、高强度和韧性,被广泛应用于刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等部件,以提升其耐磨性和耐蚀性。例如,日本东京实验室已成功研制出自洁玻璃和自洁瓷砖,其表面覆盖一层薄薄的纳米TiO2,在光的照射下,任何粘附在表面的物质,包括油污和细菌,均会被纳米TiO2催化氧化成气体或易清除的物质。

TiO2也被应用于包装容器、食品机械箱体和生产车间等场合。德国某研究所开发出纳米硅基陶瓷特种不污染耐磨透明涂料,涂覆于玻璃、塑料等物品上,具备防污、防尘、耐刮、耐磨及防火功能,特别适用于与食品直接接触的零部件表面涂层。纳米SiC、Si3N4在宽波长范围内对红外线有较强吸收能力,可用作红外吸波和透波材料,制成薄膜或纤维。

纳米Si3N4非晶块在黄光到近红外光范围内具有选择性吸收特性,也可用于特殊窗口材料。纳米SiO2制成的光纤对600nm以上波长光的传输损耗低于10dB/km,而以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级多层干涉膜,透光性好且反射红外线能力强,适用于食品机械的红外干燥和红外杀菌设备。

研究表明,将30~40nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜,能对400nm波长以下的光产生强烈吸收,成为食品杀菌袋和保鲜袋的理想材料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染,净化效果显著,具有巨大比表面积,能最大限度吸附有机物,更强的紫外线吸收能力使光催化降解能力增强,快速分解表面吸附的有机物,支持大流量食品企业的污水处理。

介孔固体和介孔复合体具有高孔隙率和比表面,适用于吸附、过滤和催化等应用。可用于纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备。食品机械工作环境恶劣,对润滑剂要求高,而普通润滑剂易损耗、污染环境。纳米磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm,不会损坏轴承,基液可用润滑油,通过磁场约束润滑油在所需部位,确保机器正常运行。

纳米磁致冷工质的发展趋势是由低温向高温,纳米团簇在15~30K温区具有最佳磁熵变,成为高效磁致冷工质。1997年,美国利用自旋系统磁熵变致冷方式,研制出Cd磁致冷机,与传统压缩气体式致冷方式相比,具有效率高、功耗低、噪声小、体积小、无污染等优点,适用于食品冷冻和冷藏设备。

纳米材料的应用解决了橡胶和塑料在食品机械中的诸多问题。纳米改性橡胶提高各项指标,尤其抗老化性能提高3倍,使用寿命长达30年以上,色彩鲜艳,保色效果优异。普通塑料通过纳米材料改性,达到工程塑料尼龙的性能指标,工艺性能好,成本低,可大量采用。