论文纳米材料在化工生产中的应用

河南质量工程职业学院毕业设计（论文）纳米材料在化工生产中的应用 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书班 级09应化2班学生姓名李乐指导教师邱再明设计（论文）题目纳米技术在化工生产中的应用主要研究内容主要技术指标或研究目标基本要求1学会查阅文献资料2 掌握书写论文的基本要求，能独立完成论文写作3 能够独立进行研究工作4 掌握基本的计算机排版主要参考资料及文献1 胡国艺, 李谨, 李志生, 王淑英. 煤成气轻烃组分和碳同位素分布特征与天然气勘探J. 石油学报, 2010, (01) :42-482 科文. 2009十大地质科技和十大找矿成果揭晓J. 资源导刊, 2010, (01) :30. 3 张先平,张树林,叶加仁. 鄂尔多斯塔巴庙地区上古生界天然气成藏机理分析J. 石油天然气学报(江汉石油学院学报), 2006, (05) .4 张群双. 苏里格气田试气地面流程改进历程及应用J. 油气井测试, 2010, (01) :50-51,77河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级： 09应化2班 姓名：李乐 学号：010430909评价内容具 体 要 求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表二（评阅人用）班级：09级应化2班 姓名： 李玉龙 学号：010430909评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100评阅人评语： 指导教师签名： 年 月 日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。河南质量工程职业学院毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级：09级应化2班 姓名：李玉龙 学号：010430909 答 辩 题 目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）总成绩评定表班级 姓名 学号 设计（论文）题目天然气水合物现状分析成 绩指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见： 小组组长签名：年 月 日注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。目 录论文摘要11. 纳米材料的概念22、纳米材料在化工中的应用22.1在催化方面的应用22.2在涂料方面的应用42.3在其它精细化工方面的应用52.4在医药方面的应用62.5在石油工业技术发展的可能性103、纳米材料的研究现状及问题4纳米材料的展望参考文献9致 谢10摘要本文从纳米材料在催化方面、涂料方面、其它精细化工方面和医药方面的应用等几个方面探讨了其在化工中的应用。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。关键词： 纳米材料 化工生产 催化 应用1纳米材料的概念纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。纳米材料（又称超细微粒、超细粉未）是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其结构既不同于体块材料，也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，拥有一系列新颖的物理和化学特性，在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力【1】。2纳米材料的分类纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。2.1纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；单晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片导热基片与布线材料；微电子封装材料；光电子材料；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；敏感元件；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机等）；人体修复材料；抗癌制剂等。2.2纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。静电纺丝法是目前制备无机物纳米纤维的一种简单易行的方法。纳米膜纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。2.3纳米块体纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。3 纳米材料的制备方法3.1惰性气体下蒸发凝聚法。通常由具有清洁表面的、粒度为1-100nm的微粒经高压成形而成，纳米陶瓷还需要烧结。国外用上述惰性气体蒸发和真空原位加压方法已研制成功多种纳米固体材料，包括金属和合金，陶瓷、离子晶体、非晶态和半导体等纳米固体材料。我国也成功的利用此方法制成金属、半导体、陶瓷等纳米材料。3.2化学方法：1水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法，适宜制备纳米氧化物；2水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。3.3综合方法。结合物理气相法和化学沉积法所形成的制备方法。其他一般还有球磨粉加工、喷射加工等方法。4.纳米材料在化工生产中的应用4.1碳纳米管的研发和应用碳纳米管可制成高强度碳Z-T-维材料，用碳纳米管作为增强填料可以形成各种复合材料，用碳纳米管还可制成贮氢材料，而且碳纳米管储气能力极强，多壁碳纳米管储氢量可达42 ，可作为储氢材料用于燃料电池等领域。日本丰桥(Toyohashi)技术科学大学与Tokai碳素公司和Futaba公司联合开发的新方法，因在大气气氛中制取，可大大节减费用，新方法用电弧喷射法合成碳纳米管，采用200-300A的20V直流电在两个石墨电极间产生电弧2，阳极不断消耗并在4000-10 000K下快速蒸发，引起电弧喷射，将电弧喷射快速急冷至室温，将它吹到冷却板上，便得到了纳米碳颗粒，约70的产物由碳颗粒(长50-150nm)凝聚体组成， 约30 为长3-10nm、直径1-5nm 的纳米管3。日本三井化学公司建成了世界上最大规模的碳纳米管生产装置，生产能力为120td，碳纳米管价格稍低于90美元kg，该产品己用于生产高性能塑料的增强材料、蓄电池、电子元件及燃料电池电极材料。Hyperion催化国际公司也是世界上吨位级碳纳米管生产商，最近引入新的导电纳米管增强氟聚合物，扩展了其纳米管增强的塑料家族，其中包括乙烯一四氟乙烯(ETFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)， 将它们应用于汽车、电子和材料处理各个领域，可控制静电、提高抗化学品性能、增强内在润滑性。大陆菲利浦斯与美国西南纳米技术公司(SWeNT)组建技术联盟，也加快了低成本碳纳米管的商业化步伐，应用于塑料掺混物是其目标市场之一。现有碳纳米管的生产成本一般高达500美元kg，SweNT期望使用其技术可使成本降低30-50 。该公司与常用的电弧法和莱塞法合成碳纳米管技术不同，推出新的流化床反应器工艺， 组合了Daniel Resasco公司开发的催化剂。美国zeyo公司首次向市场投放了两种基于碳纳米管的添加剂产品，即多壁碳纳米管和单壁碳纳米管添加剂产品。这两种产品可用于改性聚氨酯，大大提高材料的导电和力学性能，其中导电性能可以提高10个数量级。目前我国清华南风纳米粉体技术产业化工程中心开发的15kghr碳纳米管批量生产技术已创下国际新高，按每年8000小时计，产能将达120td4，表明我国碳纳米管产业化技术已走在世界前列。4.2. 在催化方面的应用催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高1015倍。纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。光催化反应涉及到许多反应类型，如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处理，水煤气变换等，其中有些是多相催化难以实现的。半导体多相光催化剂能有效地降解水中的有机污染物。例如纳米TiO2，既有较高的光催化活性，又能耐酸碱，对光稳定，无毒，便宜易得，是制备负载型光催化剂的最佳选择。已有文章报道，选用硅胶为基质，制得了催化活性较高的TiOSiO2负载型光催化剂。Ni或Cu一Zn化合物的纳米颗粒，对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可代替昂贵的铂或钮催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的氧化反应温度从600降至室温。用纳米微粒作催化剂提高反应效率、优化反应路径、提高反应速度方面的研究，是未来催化科学不可忽视的重要研究课题，很可能给催化在工业上的应用带来革命性的变革。4.3. 在涂料方面的应用纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用【2】。4.4. 在其它精细化工方面的应用精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高【3】。国外已将纳米SiO2，作为添加剂加入到密封胶和粘合剂中，使其密封性和粘合性都大为提高。此外，纳米材料在纤维改性、有机玻璃制造方面也都有很好的应用。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的SiO2，可使有机玻璃抗紫外线辐射而达到抗老化的目的；而加入A12O3，不仅不影响玻璃的透明度，而且还会提高玻璃的高温冲击韧性。一定粒度的锐钛矿型TiO2具有优良的紫外线屏蔽性能，而且质地细腻，无毒无臭，添加在化妆品中，可使化妆品的性能得到提高。超细TiO2的应用还可扩展到涂料、塑料、人造纤维等行业。最近又开发了用于食品包装的TiO2及高档汽车面漆用的珠光钛白。纳米TiO2，能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有机污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。在环境科学领域，除了利用纳米材料作为催化剂来处理工业生产过程中排放的废料外，还将出现功能独特的纳米膜。这种膜能探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能对这些制剂进行过滤，从而消除污染【4】。纳米塑料聚合物纳米复合材料的迅速崛起为传统塑料产业注入了新的活力，以纳米材料复合形成的纳米复合材料，使传统材料的性能得到了进一步优化，与传统的复合材料相比，聚合物纳米复合材料表现出更优异的综合性能。比如尼龙6纳米塑料与纯尼龙6相比，具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性， 阻隔性能好等优点，性能全面超过尼龙6，并且具有良好的加工性能7。纳米粘土的加入可以令复合材料的刚度和耐热性明显增加，同时，冲击韧性的下降并不明显，已广泛应用于PP (聚丙烯)、PA(尼龙) 等聚合物材料中。自1990年日本丰田公司推出第一个PA6nMMT (纳米蒙脱土)产品UBEPA1015以来，纳米改性塑料的研究迅速成为热点。经过纳米粘土增韧的PP已用于汽车前后保险杠，使原保险杠厚度由4mm 减至3mm，质量减轻约13。应用纳米尼龙复合物作为包装塑料中的阻隔材料在国外已成为热点，应用nMMT(纳米蒙脱土)为钝化阻隔层、吸氧剂为活化剂，可使PA6的o透过率下降到l，100。将nMMT应用于三层PET瓶的芯层， 厚度仅为PET瓶的10 ，但透氧性可下降到l，100，且中间不需要粘结层、且加工方便，同时阻隔瓶仍可保持玻璃的透明度。UBE公司也利用尼龙纳米粘土复合材料开发燃油系统阻隔材料，5nMMTPA6或PA66共混物可使材料的汽油渗透率下降到14。研究表明，在不损害塑料的刚性情况下，使用纳米颗粒可低成本地提高聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)的韧性(抗冲强度)。纳米CaCO3，可从易得的原料制取，生产无污染，成本低，无可燃性，并掺混应用于塑料中可起到重要的增韧效果。掺混8X 10 m CaCO3到PVCCPE体系中， 可使抗挠模量从2180MPa提高到2210MPa，而抗张强度相对保持不变，其他机械性质基本无改变。另外，将纳米CaCO3以8：100比例掺混入ABS中，其抗冲强度可达35 KJim ，它比纯ABS体系要高出15倍， 组合物体系的硬度也有提高。北京化工大学教育部超重力工程研究中心的无机纳米颗粒增韧改性塑料制品工业化技术已经通过验收，该项目在国际领先的超重力法及特种表面处理技术制备高性能低成本活性纳米碳酸钙(CaCO3)的基础上，又提出并开发了纳米复合材料母料法技术，成功地解决了纳米CaCO3粒子在PVC、ABS塑料中的分散及加工流动性问题。由武汉石油化工厂与华中科技大学共同研究开发的纳米阻燃聚丙烯(PP)专用料技术，在利用Sb203对PP起阻燃作用的同时，实现了对PP的增强、增韧，得到了具有优异阻燃性能和力学性能的PP基纳米复合材料。该技术的创新之处在于采用原位共聚合方法在纳米Sb203的表面包覆聚丙烯酸酯类聚合物，用nMMT (纳米蒙脱土)等无机纳米材料添加到聚合物中，还能为聚合物增加一些特殊的功能，如抗菌性、阻隔性、耐候性、阻燃性等。如用5 的nMMT添加到PA6后，复合材料的热释放速率值分别下降了32和63 ，且燃烧时不产生烟雾。美国加州Hybrid Plastics公司开发出了一种全新思路的纳米增强剂POSS，这是一种采用多面体低聚半氧硅烷(或称PoSS)技术合成的一种具有纳米结构的化学改性的SiO2 微粒。其特点是它能溶于溶剂和树脂中，因而能确保实现分子分散，同时保持低粘度，从而加大了填充量，并且不影响加工流动性，但当温度降至POSS的熔点以下时，它便立即固化并形成纳米结构起到增强作用。纳米增强剂POSS的另一个特点是它的单体或齐聚物都与树脂发生接枝共聚，使接枝物玻璃化温度提高到树脂本身的分解温度以上，而接枝产物的分解温度又比树脂提高了40100 ，这使它高温下仍保持了良好的加工流动性。韩国LG化学公司应用纳米技术成功开发了高阻隔性工程塑料(EP)，这种塑料对溶剂、水和气体均有很好的阻隔性能，现已应用于食品、化妆品、农药和汽车燃料贮箱得生产。通过应用纳米技术，提高了阻隔能力，克服了传统阻隔材料的缺陷，包括许多层使用，从而改进了可模塑性和在水中的耐用性。美国宾夕法尼亚大学的科学家通过实验发现，将碳纳米管加入环氧树脂中生成的复合材料，硬度可增加3倍，室温下的热导率可增加125 ，环氧树脂经此复合后，某些性能大大得到优化，该复合材料由9599 的环氧树脂和1 5 的碳纳米管混合而成。4.5. 在医药方面的应用21世纪的健康科学，将以出入意料的速度向前发展，人们对药物的需求越来越高。控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”【5】。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。据人民日报报道，我国将纳米技术应用于医学领域获得成功。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为520nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。4.6.在石油工业技术方面的应用纳米材料超越常规的物理化学性能，引起了石油工业界的极大关注，因为它可以极大地提高金属材料的强度、硬度和耐磨性，可以使工程胶塑材料具有高耐热性、高强度和耐磨性；可以使无机的粉料具有表面活性和超顺的磁性，可以提高感测材料的超灵敏度和超精细器件制造精度9。我国的石油天然气资源，大部分都属陆相盆地生成的油气藏，丰度不高，构造复杂，且勘探处于中期阶段，找油气的难度越来越大，但从油气资源的探明程度看，潜力还是很大。我国目前登记的探区面积达261万平方米，石油资源量约1021亿吨，天然气资源量47万亿立方米 ；已探明的油气资源分别为213亿吨和25570亿立方米 ，探明程度分别为20 .86 和5. 44 。要把我们油气资源的探明程度提高到4O 以上，单靠不断的加大投资而没有创新技术的支撑是不可能的，除了提高勘探采集处理技术之外，钻探技术仍满足不了需求。钻具钻头材料制约着钻速的提高，材料的防渗、耐温和携带能力等综合性能力制约我们对特殊油气藏的钻探，耐磨高强度的金属材料和工程胶塑材料又制约着钻井泥浆泵和井下动力钻具的寿命。总之，钻探的难题是要通过新技术应用，解决超深层勘察，同时提高钻井效率，使综合钻井成本达到大幅度下降。国外性能优异的防腐耐磨涂料应用于钻杆内涂效果极佳，可否研究一种纳米复合涂料、进一步改善钻杆内涂后的性能，提高其耐磨、抗腐蚀性，同时能否用纳米合成材料解决钻头轴承的密封问题，这是我们所设想的。钻井泥浆是钻井工程的血液，其本质是一种多元有机和无机混合成的胶体体系，极有可能应用一些纳米有机无机材料，提高泥浆的耐温性、抗剪性、携带性等综合性能。4.应用中存在的问题与发展方向尽管纳米材料在工业中有非常好的应用前景，但目前许多方面仅仅是美好的设想或还处于实验室阶段，离实际应用还有很大距离，还需要解决许多实际的问题。功能型纳米材料的成本低、工业化制备是一个最为关键的问题，因为目前的制备工艺条件大都处于实验室阶段。作为催化剂的纳米材料，其材料形式也是一个非常重要的问题，若直接以颗粒存在于反映体系中，其抗污染性、回收难易性以及活性再生等都是值得考虑的问题。目前，纳米二氧化钛灯光催化剂仅仅能利用波长低于40Onm 的太阳光13，催化效率较低。提高纳米光催化剂的光催化率，扩展可利用的光谱范围，对于大规摸应用光催化技术具有深远的意义。作为润滑油添加剂的纳米离子，其在基础油中均匀、稳定的分散是应用的前提。相信随着纳米技术的不断发展，这些问题和难点将不断被解决，纳米材料将在工业的应用中大放光彩。5纳米材料在化工中应用的展望纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景【6】。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。 21世纪初的主要任务是依据纳米材料各种新颖的物理和化学特性，设计出各种新型的材料和器件。通过纳米材料科学技术对传统产品的改性，增加其高科技含量以及发展纳米结构的新型产品，目前已出现可喜的苗头，具备了形成21世纪经济新增长点的基础。纳米材料将成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥举足轻重的作用【7】。随着其制备和改性技术的不断发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛的应用。参考文献【1】张立德，牟季美，纳米材料和纳米结构，科学出版社，2001【2】、郭刚，汪斌华，黄婉霞.纳米TiO2的紫外光学特性及在粉末涂料抗老化改性中的应用J.四川大学学报，2004，36（5）:54-61.【3】、卞明哲.纳米材料在建筑涂料中的应用J.江苏建材，2001，（4）:11-12.严东生，冯端，材料新星?纳米材料科学,湖南科学技术出版社，1998年. 【4】H.Gleiter(德)著，崔平，方永，葛庭燧译，纳米材料，原子能出版社，1994年【5】赵清荣：雷达与对抗J，2001，（3）：20-23。【6】秦嵘等。宇航材料工艺J，1997，（4）：17-20。【7】张立德，牟秀美，纳米材料学M，沈阳；辽宁科学技术出版社1994。【8】刘列，张明雪，胡连成，宇航材料工艺J，1994，24