本專業為2011年新增專業，納米技術、信息技術及生物技術將成為世紀社會經濟發展的三大支柱。納米科技的興起，對我國提出了嚴峻的挑戰，同時也為我國實現跨越式發展提供了難得的機遇。納米材料是納米科技的基礎，功能納米材料是納米材料科學中最富有活力的領域，它對信息、生物、能源、環境、宇航等高科技領域，將產生深遠的影響並具有廣闊的套用前景。本專業主要學習環境納米材料的綠色製備及其規模化、
基本介紹
- 中文名：納米材料與技術
- 外文名：Nano materials and technology
- 專業代碼：080413
- 專業層次：本科
- 專業類別：材料類
- 主幹學科：元器件
- 授予學位：工學學士學位
專業簡介,開設課程,深造方向,開設院校,專業就業,納米技術套用,淨化空氣,污水處理,納米TiO2,院校排名,
專業簡介
納米材料與技術專業著重於納米材料製備、納米結構及性能表征、納米材料加工技術和套用等技術方面的培養，滿足微電子和光電子材料與器件、新型功能材料、高性能結構材料等戰略性新興產業領域中從事與納米相關的技術開發、工藝和設備設計、技術改造及經營管理等工作的卓越工程師的用人需求，並為納米科技領域的高層次人才培養打下堅實基礎。
想要了解納米材料與技術，首先要弄清楚“納米”是什麼。納米是長度單位，1納米是1米的十億分之一，大約相當於1根頭髮的八萬分之一。別看它身材小，但作用很大。因為納米正好介於以原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的巨觀世界的中間地帶，而且納米材料還帶有“特異功能”，具有奇異的化學物理特性。
例如，有些納米材料十分結實，強度比普通金屬高十幾倍，同時彈性又堪比橡膠，人們幻想有一天會使用這樣的納米鋼材製造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10；而有的納米材料輕而柔軟，又非常強韌，密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的l00倍，做防彈背心再好不過；還有的納米材料可以吸收太陽光中的光能，直接作為電源使用。
納米雖然微小，但是它構建的世界卻是神奇而宏大的。納米技術就是利用納米材料的奇妙性能，製造具有特定功能的零部件和產品的技術。一些權威專家預測，未來納米技術將在生物醫學、航空航天、能源和環境等領域“大顯身手”。面向環境檢測的納米結構與器件的構築原理、方法、納米材料與納米結構性能與機理研究、納米材料在污染治理中的套用原理、技術與裝置研發、納米材料的環境效應與安全性評估、納米材料在節能和清潔能源中的套用等。
開設課程
在2012年最新頒布的普通高等學校本科專業目錄中，納米材料與技術專業屬於工學門類中的材料類二級學科，標準學制4年，畢業後授予工學學士學位。
納米材料與技術專業的學習內容大體包括公共課程和專業課程兩部分。公共課程主要是數學、物理、化學、英語等。從大二起，學生會接觸到部分材料類、納米的專業知識。專業課程主要包括材料現代研究方法、材料化學基礎、材料物理性能、材料力學性能、量子統計、材料表面與界定、納米結構與性能、低維材料物理與技術基礎、磁性材料等。作為一個新興專業，很多院校還會根據各自的培養特點設定有針對性的專業課程，專門制定適合本校該專業的人才培養方案。除材料科學與工程基礎課之外，本專業還開設了納米材料製備、納米材料結構表征、納米科學基礎等納米材料相關課程，部分學校還根據學院特點開設了化學方面的課程，如基礎化學、化工原理等系列課程。
深造方向
雖然納米材料科學與技術是新開設專業，但納米材料一詞早在本世紀初就被炒的沸沸揚揚，家喻戶曉。經過數十年的發展，國內大部分知名材料科學院校或多或少涉及納米材料研究，部分高校甚至專門開設納米科技研究院。中科院亦建有國家納米中心和蘇州納米材料與納米仿生研究所，並籌劃北京納米能源與系統研究所。國內對納米材料的研究的投入很大。如果對納米材料研究感興趣的同學可以選擇繼續深造。
開設院校
北京交通大學（2013年開始招生）
黃河科技學院（2015年開始招生）
陝西科技大學
專業就業
有學者曾預言，本世紀經濟發展的三大支柱產業是信息科學技術、生命科學技術和納米科學技術。而納米技術又是信息和生命科學技術進一步發展的堅固基石。未來的納米技術和納米材料將向新材料、微電子、計算機、醫學、航天、航空、環境、能源、生物技術和農業等諸多領域滲透。
以納米科技整體發展狀況而言，歐、美、日已大力發展多年，而我國的納米科技研究尚處在起步階段，無論是科研水平或市場契合度，與歐、美、日均有一定差距。但是差距大也意味著潛力大、空間大，一旦納米技術進入日常生活，該專業人才的需求量肯定會急劇上升。
納米材料與技術專業的畢業生具有紮實的材料科學以及與納米材料相關的數學、物理、化學、微電子、計算機套用等方面的基礎知識和技能。適應於高科技發展需要，可從事材料領域高科技研究和高新技術套用等工作。
畢業生主要在相關的科研機構、高等院校從事科學研究、教學工作，或者在電子信息、新能源、航空航天、儀器儀表、生物醫藥等高科技企業從事新材料研製、新產品開發及新技術工藝研究等高科技含量的工作。
納米技術雖然在科研領域比較熱門，但產業化程度不高。該專業畢業生最理想的就業方向以研究單位和高校居多，也有很多人選擇進一步深造，進入國內外著名高校攻讀碩士、博士。
納米技術套用
淨化空氣
大氣污染一直是各國政府需要解決的難題，空氣中超標的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物（NOC）是影響人類健康的有害氣體，納米材料和納米技術的套用能夠最終解決產生這些氣體的污染源問題。工業生產中使用的汽油、柴油以及作為汽車燃料的汽油、柴油等，由於含有硫的化合物在燃燒時會產生S02氣體，這是S02的最大污染源。所以石油提煉工業中有一道脫硫工藝以降低其硫的含量。納米鈦酸鈷(CoTi03)是一種非常好的石油脫硫催化劑。以55-70nm的鈦酸鈷半徑作為催化活體多孔矽膠或 A1203陶瓷作為載體的催化劑，其催化效率極高。經它催化的石油中硫的含量小於0.01%，達到國際標準。工業生產中使用的煤燃燒也會產生S02氣體，如果在燃燒的同時加入一種納米級助燒催化劑不僅可以使煤充分燃燒，不產生一氧化硫氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉化成固體的硫化物，而不產生二氧化硫氣體，從而杜絕有害氣體的產生。
最新研究成果表明，複合稀土化物的納米級粉體有極強的氧化還原性能，這是其它任何汽車尾氣淨化催化劑所不能比擬的。它的套用可以徹底解決汽車尾氣中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染問題。以活性碳作為載體、納米 Zr0.5 Ce0.5 O2，粉體為催化活性體的汽車尾氣淨化催化劑，由於其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Cr3+，電子可以在其三價和四價離子之間傳遞，因此具有極強的電子得失能力和氧化還原性，再加上納米材料比表面大、空間懸鍵多、吸附能力強，因此它在氧化一氧化碳的同時還原氮氧化物，使它們轉化為對人體和環境無害的氣體--二氧化碳和氮氣。而更新一代的納米催化劑，將在汽車發動機汽缸里發揮催化作用，使汽油在燃燒時就不產生CO和NOx，無需進行尾氣淨化處理。
污水處理
污水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵鏽、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。由於傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到很好解決。納米技術的發展和套用很可能徹底解決這一難題。污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質。它從污水中流失，也是資源的浪費。新的一種納米技術可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等完全提煉出來，變害為寶。一種新型的納米級淨水劑具有很強的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通淨水劑三氯化鋁的10~20倍。因此它能將污水中懸浮物完全吸附並沉澱下來，先使水中不含懸浮物，然後採用納米磁性物質、纖維和活性炭的淨化裝置，能有效地除去水中的鐵鏽、泥沙以及異味等污染物。經前二道淨化工序後，水體清澈，沒有異味，口感也較好。再經過帶有納米孔徑的特殊水處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置後，可以將水中的細菌、病毒100%去除，得到高質量的純淨水，完全可以飲用。這是因為細菌、病毒的直徑比納米大，在通過納米孔徑的膜和陶瓷小球時，就會被過濾掉，水分子及水分子直徑以下的礦物質、元素則保留下來。該技術在醫學領域血透中已開始套用，有“體外腎臟”之稱。肝、腎功能衰竭者飲用這種水後，會大大減輕肝、腎臟的負擔。
納米TiO2
由於納米TiO2除了具有納米材料的特點外，還具有光催化性能，使得它在環境污染治理方面將扮演極其重要的角色。
1．降解空氣中的有害有機物。隨著室內裝潢塗料油漆用量的增加，室內空氣污染越來越受到人們的重視。調查表明，新裝修的房間內空氣中有機物濃度高於室外，甚至高於工業區。科學家已從空氣中鑑定出幾百種有機物質，其中有許多物質對人體有害，有些是致癌物。對室內主要的氣體污染物甲醛、甲笨等的研究結果表明，光催化劑可以很好地降解這些物質，其中納米TiO2的降解效率最好，將近達到100%。其降解機理是在光照條件下將這些有害物質轉化為二氧化碳、水和有機酸。納米TiO2的光催化劑也可用於石油、化工等產業的工業廢氣處理，改善廠區周圍空氣品質。
2．它可以降解有機磷農物。這種70年代發展起來的農藥品種占我國農藥產量的80%，它的生產和使用會造成大量有毒廢水。這一環保難題，使用納米TiO2來催化降解可以得到根本解決。
3．用納米TiO2催化降解技術來處理毛紡染整廢水，具有省資、高效、節能，最終能使有機物完全礦化、不存在二次污染等特點，顯示出良好的套用前景。
4．在石油開採運輸和使用過程中，有相當數量的石油類物質廢棄在地面、江湖和海洋水面，用納米TiO2可以降解石油，解決海洋的石油污染問題。
5．用納米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大顆粒TiO2的10倍以上，從而解決大量生活垃圾給城市環境帶來的壓力。
6．一般常用的殺菌劑Ag、Cu等能使細胞失去活性，但細菌被殺死後，可釋放出致熱和有毒的組分如內毒素。內毒素是致命物質，可引起傷寒、霍亂等疾病。利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒複合物。在醫院的病房、手術室及生活空間細菌密集場所安放納米TiO2光催化劑還具有除臭作用。
7．納米TiO2由於其表面具有超親水性和超親油性，因此其表面具有自清潔效應，即其表面具有防污、防霧、易洗、易乾等特點。如將TiO2玻璃鍍膜置於水蒸氣中，玻璃表面會附著水霧，紫外線光照射後，表面水霧消失，玻璃重又變得透明。在汽車擋風玻璃、後視鏡表面鍍上TiO2薄膜，可防止鏡面結霧。實驗表明，鍍有納米TiO2薄膜的表面與未鍍TiO2薄膜的表面相比，前者顯示出高度的自清潔效應。一旦這些表面被油污等污染，因其表面具有超親水性，污染不易在表面附著，附著的少量污物在外部風力、水淋衝力、自重等作用下，也會自動從TiO2表面剝離下來，陽光中的紫外線足以維持TiO2的薄膜表面的親水特性，從而使其表面具有長期的自潔去污效應。這一特性的開發利用將改變人們對塗層功能的認識，從而給塗層材料帶來-次新的革命。今後將廣泛套用於汽車表面塗層、建築物玻璃外牆等。由於納米TiO2光催化劑具有良好的化學穩定性、抗磨損性能好、成本低、製備的薄膜透明等優點，已成為目前最引人注目的環境淨化材料，更重要的是能直接利用太陽光、太陽能、普通光源來淨化環境。
總之，隨著納米材料和納米技術基礎研究的深入和實用化進程的發展，特別是納米技術與環境保護和環境治理進一步有機結合，許多環保難題諸如大氣污染、污水處理、城市垃圾等將會得到解決。我們將充分享受納米技術給人類帶來的潔淨環境。
院校排名
2016-2017年納米材料與技術專業排名
排 序 | 學校名稱 | 水 平 | 開此專業學校數 |
1 | 北京科技大學 | 5★ | 9 |
2 | 南京理工大學 | 4★ | 9 |
3 | 北京航空航天大學 | 3★ | 9 |
4 | 蘇州大學 | 3★ | 9 |
