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我觉得~~你还是自己去看下（纳米技术）吧~自己找下这样的论文多参考参考
科学咖啡馆
人类将进入纳米机器人时代？
说起纳米机器人，人们可能会想到好莱坞大片《钢铁侠3》：大反派试图通过纳米机器人传播病毒，进而控制全人类。
纳米机器人的概念最早是由美国物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼教授于1959年提出的。他认为人类未来有可能建造一种分子大小的微型机器，可以把分子甚至单个原子作为建筑构件，在非常细小的空间里构建物质。这意味着，人类可以在底层空间制造任何东西。
纳米级的技术在当时只是一种科学幻想，但如今已出现在现实世界。
从广义上来讲，只要在纳米尺度(一纳米等于十亿分之一米)能够进行运动和操作的系统都可以叫做纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，也是当今高新 科技 的前沿热点之一。因此，许多国家纷纷制定纳米机器人相关战略和计划，投入巨资抢占纳米机器人战略高地。
目前研发的纳米机器人属于第一代，是生物系统和机械系统的有机结合体，这代纳米机器人可以注入人体血管内，进行 健康 检查和疾病治疗；第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，能够执行复杂的纳米级别的任务；第三代纳米机器人将包含有强人工智能和纳米计算机，是一种可以进行人机对话的智能装置。
顺带一提，2016年度诺贝尔化学奖授予3位科学家，以表彰他们“在分子机器的设计和合成”方面的贡献。
许多专家强调：当前最重要、最迫切的就是纳米机器人在医疗领域的应用。医用纳米机器人可以注入人体血管内，进行血管养护、 健康 检查、精准给药、疾病治疗和器官修复等，还可从基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行。在可预见的未来，被视为当今疑难病症的癌症、艾滋病、高血压等都将迎刃而解；届时，人类将会减少疾病所带来的痛苦，人的寿命也将得到延长。可见纳米级别的机器人是医疗领域的福音。
近年来，医用纳米机器人的研发取得不少可喜的成果：
2013年6月，日本东北大学的科学家研制出一种由生化驱动的可以摧毁癌细胞的纳米机器人；
2017年8月，英国杜伦大学、美国莱斯大学和北卡罗莱纳州立大学的科学家研发出一种被光激活的纳米机器人：当被光激活后，这种纳米机器人可以在数分钟内钻入癌细胞并杀死它们；
2018年1月，德国慕尼黑工业大学的科学家研制出一种由电场驱动的用于医学诊断和药物开发的高效纳米机器人；
前不久，德国马普学会智能系统研究所、中国哈尔滨工业大学以及丹麦奥胡斯大学等机构的研究人员研发出一种表面润滑的螺旋形磁性纳米机器人，并首次实现让纳米机器人绕过眼球表面抵达视网膜且不对组织造成损害。
值得指出的是，医用纳米机器人目前尚处于研发试验阶段，还未能进入临床实用阶段。但可以肯定的是，在不久的将来，纳米机器人将会给生物医学带来巨大变革。前不久，美国发明家雷·科兹威尔博士在接受新闻媒体采访时指出：医用纳米机器人将来把人脑和云脑(云计算系统)连接起来，届时就可提高人类智力和延长人类寿命。另外他还指出：到2030年，纳米机器人将定居在人体内，随着血液循环遍布人体，成为人机融合的一部分。
除了医疗领域，纳米机器人在其他领域也有广泛的应用前景。
在工业领域，人们可以利用纳米机器人制作微米级的芯片，从而减少电子产品内的芯片和电路所占用空间，能够让未来的电子产品变得更微小；人们可以利用纳米机器人探测甚至改变油藏特性, 从而突破现有技术在采收率上的限制，提高油气开采效率和采收率。
在环保领域，人们可以将大量纳米机器人放入污染水源中，通过设计好的传感器和程序让纳米机器人将污染源分解掉，就能解决水污染问题。
在军事领域，人们可以通过仿生学技术将纳米机器人的外形改造成昆虫、鸟类等小型动物的外观，充当侦察工具，进而收集重要情报。
可以说，纳米机器人不仅给 社会 带来重大变化，也给人们带来无限广阔的想象空间。
需要指出的是，高新 科技 是把双刃剑，纳米机器人也不例外，尤其是当它应用于军事领域当中。目前，美国、英国、德国、日本、以色列等国已着手从伦理、法律和 社会 的角度，来研究纳米机器人的风险和安全性问题。
有专家预言：用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活，人类 社会 将进入极具前景的新时代——纳米机器人时代。中国科学家周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中预言：到21世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的工作和生活方式。
此景可待，未来可期。
（作者为日本东北大学工学部研究员）
有，但是处于起步阶段，有部分医用纳米机器人还在实验阶段。短中期内不大可能会有此类机器人在市面上出现，且造价一般情况下普通人承担不起。但其研究前景十分可观且意义巨大。我的个人观点是中期内市场上可能会出现可用于医治部分疾病的纳米机器人，且研究方向一定是向全能型医用纳米机器人方向发展，就是说先注入部分机器人，再通过进食原材料使其在人体内自行生产新的机器人，且可以通过原材料对相应疾病进行医治且可实时回馈人体内环境信息与医疗进程。如果人类成功研制出全能型医用机器人，人类或许就能达到长生不老，不会因疾病死亡的情况。此类机器人是可实现的预想，但在这类级别的纳米机器人研制成功前人类必须先彻底的解析细胞学、基因学、材料学、环境学、内分泌学、化学与医学等。个人感觉百年内不会出现此级别的医用纳米机器人。
1959年,荣获诺贝尔物理学奖的美国物理学家理查德.费曼(Richard Phillips Feynman)率先提出了“纳米机器人”这一概念,他在一次名为《在物质底层有大量的空间》的演讲中,说人类有可能建造一种分子大小的微型机器,它可以把分子、甚至单个的原子作为建筑构件,于非常微小的空间里构建物质,也就是说,人类可以在最基础的层面制造任何一种东西。当时,理查德.费曼所言的“微型机器”尚有一点儿“科幻”的意味,而如今,纳米机器人既是纳米生物学领域中极具诱惑力的一项研究课题,又是一处炙手可热、极具战略意义和商业价值的“ 科技 高地”,故此,众多国家、 科技 公司和科研机构纷纷制定纳米机器人相关的研发计划,投入巨资抢占纳米机器人这一“ 科技 高地”。前不久,美国一位发明家大胆的预测,2030年前后,纳米机器人即可投入使用。
比较宽泛的说,于纳米尺度(即“微毫米”,1纳米等于1/10亿米)能够运行和操作的机械系统,就可以称为“纳米机器人”。现如今,相关的科研机构正快马加鞭的研发着第一代纳米机器人,它们是生物系统和机械系统的有机结合体,可以注入人体的血管中,应用于 健康 检查和疾病治疗等等方面。纳米生物学家们设想的第二代纳米机器人更是精密和高效,它们直接从原子或分子装配而成,且具有特定的功能,可以执行复杂的纳米级任务。而第三代纳米机器人将含有强人工智能和纳米计算机,其无与伦比的功能和广泛的应用范围远超一般人的想象力。相关领域的专家们认为,目前最重要、最迫切的就是纳米机器人在医疗领域的应用,医用纳米机器人可以注入人体的血管里,它们可以护理血管、 健康 检查、精准施药、疾病治疗和器官修复等等,甚至可以从基因中除去有害的DNA、把正常的DNA安置在基因中。
近几年以来,医用纳米机器人的相关研究领域已经呈现了一些举世瞩目的成果,比如2013年6月,日本东北大学的科学家们一种可以杀灭癌细胞的纳米机器人;再2017年8月,英国杜伦大学、美国莱斯大学和北卡罗来纳州立大学的联合研究团队研发了一种纳米机器人,它们被光线激活之后,可以在数分钟之内钻入和杀灭癌细胞;再比如德国马普学会智能系统研究所、中国哈尔滨工业大学和丹麦奥胡斯大学的联合研究团队,研发了一种表面润滑的螺旋形磁性纳米机器人,且让纳米机器人绕过眼球表面、抵达视网膜。即便医用纳米机器人仍处于研发和试验的阶段,并未进入临床实用的阶段,但基于相关领域的研发成果、以及相关技术的日趋成熟,不久的将来,纳米机器人很可能会给生物医疗领域带来巨大的变革。
前一段时间,美国的发明家雷.科兹威尔博士在接受新闻媒体采访的时候,声称医用纳米机器人将把人脑和“云脑”(云计算系统)连接起来,此时,纳米机器人就可以提高人类的智力和延长人类的寿命。雷.科兹威尔博士还指出,大概2030年前后,纳米机器人将“入驻”和“定居”于人类的身体内,随着血液循环系统而遍布全身,人类便实现了“人机融合”。不过,“ 科技 ”是一柄犀利的双刃剑,人类必须警惕关于纳米机器人的潜在危害,特别是它们应用于军事领域中,其后果是不堪设想的,美国、英国、德国、日本、以色列等等国家已从伦理、法律、 社会 和国防安全的角度,研究纳米机器人的风险和安全性问题,以防纳米机器人造成不可估量的损害。
小考题: 你是否担心纳米机器人应用于军事领域?你认为人类能否坚守这一底线呢?欢迎你留言讨论。
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文/呱呱鸟 现在人工智能领域的研究比较时髦，社会上的大量人力、物力都在往这方面投入，技术水平突飞猛进。估计再过二十年，将出现可以实际运用的人工智能纳米机器人。这些设想在八十年代的时候只是梦想，1987年，美国的科幻影片《惊异大奇航》获得第60届奥斯卡金像奖。 在这部片子中，就出现缩微的飞行器，称之为“阿尔法计划”，这个飞行器有多“微型”呢，它居然可以进入人的身体之中。 就像孙悟空进入铁扇公主的肚子里，可以在人的五脏六腑中转悠，这些梦想如今已经开始变成现实。预计人工智能纳米机器人，在20年左右的时间就可以进入成熟运用阶段，可以植入人的身体，在医学领域的运用将会非常广泛。 这些纳米级的机器人，可以帮助医生诊断疾病，同时可以治疗相应的病灶，修复破损的机体，也可以对人体的骨骼和肌肉进行再造。 纳米级的尺寸就可以进行细胞分子的手术，甚至可以在原子量级的组织中进行重新构造。 这就是合成生物学的概念，比如，可以治疗动脉硬化，可以处理一个个的癌细胞，精准治疗各种疑难杂症。 纳米级的机器人外形就像大肠杆菌一样，可以无处不在。纳米机器人依靠尾部的“鞭毛”旋转运动，实际上就是一个极其微型的马达驱动装置，所消耗的能量极小。 在能量消耗殆尽之后，可以随着人体的排泄物离开躯体，制造成本就是一个芯片和驱动器。 这是纳米生物学的重大突破，目前，第一代的纳米机器人是生物与机械的结合，未来机械的成分会越来越低。 纳米化之后，就可以很容易地注入人体的血管中，在动脉、静脉和心脏等器官中作业，心脏搭桥和支架就成为过时的玩意。 最要命的是可以进行基因的检测与修复，把有害的DNA进行剔除，也可以搭建新的DNA，想想都可怕，人的寿命会极度延长。如果把纳米级的设备植入人的大脑，将会把一个正常的人转化成为“半机器人”，以后，我们的身体里就会自带一大堆的“设备”。 发展的方向就是“人机一体化”，机中有人，人中有机。 机中有人早就已经做到，比如，坦克和飞机就是在机器设备中装上人，人的能力就变得非常强大。 如果把人的里面装上机器呢，只会变得更加强大。关键是一旦人脑中装上了机器，思维方式会不会发生改变呢，答案是肯定的，这种超级人类就会用超级的智力改变世界。 可以定义，超级人类是一种新型的机器人，是被机器控制的人类，超级人类如果再发明出点什么更厉害的东西，我们就无法控制了。 这已经涉及到技术进步与伦理之间的矛盾，虽然这些技术目前还控制在实验室之内，人们已经担忧其安全保障问题。 机器之间是可以相互学习的，其智力的发展速度和未来可能达到的程度，都是我们不可能想象的。 据说，科学家居然发现实验室中有两个机器人在对话，它们正在探讨如何控制地球与人类。人工智能下一步怎么发展，设备的微型化产生出的纳米级机器人，虽然可以为我们治疗疾病，延长寿命，但是负作用同时出现。 但愿这些都是危言耸听，技术的安全性和伦理道德问题，应该提到我们的议事议程。
2007 纳米技术给我们带来了哲学摘要：纳米技术是指在纳米尺度的物质正在准备，研究和工业陶瓷材料的产业化和利用纳米材料的研究和产业化跨越综合技术体系。纳米技术的发展扩大人类认识微观世界的能力，你可以探索微观尺度上的神秘男子和世界。另一方面，我们也应该看到纳米技术应用不当带来的灾难，本文总结了纳米技术成果的基础上的哲学辩证思维运用纳米技术危害。 关键词：纳米技术的哲学思考解决方案1文本纳米技术及其成就1 .1什么是纳米技术纳米namometer是英文的音译，是一个物理的计量单位，一纳米是一米的十亿分之一，相当于45个原子排列起来的长度。通俗点说，相当于万分之一的人的头发丝的厚度。就像毫米，微米，纳米尺度的概念，并没有物理意义。当物质到纳米尺度后，这个范围是1-100纳米的空间，材料性能就会发生突变，也有特殊的性质。这是两个不同的原子，分子，也不同于宏观性质的材料组合物的特定的材料，即纳米材料从原来的组合物。如果只有在纳米尺度，并没有特殊性能的材料，不能被称为纳米材料。在过去，人们只注意原子，分子或空间，而往往忽略了中间的领域，这一领域实际上是丰富的性质，但以前不知道这个尺度范围的性能。纳米尺度性能的小尺寸效应，表面积效应，量子尺寸效应。的第一个实现，它的性能并引用纳米概念的是，日本科学家，他们是在20世纪70年代与超微离子蒸发的方法，和其性能通过研究发现，：一个导电，导热的铜，银导体做后纳米尺度，也就失去了其原有的性质，显示出既不导电，也不导热系数。磁性材料，也类似的铁 - 钴合金中，使约20-30纳米的大小，磁畴变成单磁畴，它是比原来的磁高1000倍。 20世纪80年代中期，人们这种材料正式命名为纳米材料。 ＆NBS工艺陶瓷模具P; 纳米技术纳米技术是指以至100纳米纳米材料研究领域是最有活力未来的经济和社会发展具有非常重要的影响的研究对象，但也是最积极在纳米技术，最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了令人瞩目的成就。例如，存储密度每平方厘米的磁量子磁盘纳米棒阵列，低成本，高效率的发光纳米波段可调谐激光器阵列，价格低廉的高能量转换纳米结构太阳能电池和热电转换元件，400克一个轨道炮道轨烧蚀的高强度和高韧性纳米复合材料的出现，它表明它是一个新的支柱产业，在国民经济和高科技领域的应用潜力。正如美国科学家估计，“这个微小的隐形人可能给物质在各个领域带来了一场革命。”纳米材料和纳米结构的应用将如何调整国民经济的支柱产业的布局，设计新产品，形成新的产业和高新技术改造传统产业进入了新的机遇。纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了一个新的水平的性质的认识，是知识创新的源泉。由于纳米尺度的结构单元（1100urn）和许多材料的特征长度，如电子的De布鲁奥预定的波长，超导相干长度，隧穿势垒的厚度，强磁性的相当关键的尺寸，从而导致纳米材料和纳米结构的物理和化学性能是不同的，从微观的原子，分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然，创造知识的能力延伸到宏观和微观之间的物体之间的中间领域。纳米材料的诞生状态多年来在各个领域所取得的成就的影响和渗透一直引人注目。在20世纪90年代，纳米材料的内涵扩大的领域逐步拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接非常紧密，实验室成果转化速度之快出乎人们期望，基础研究和应用研究已取得重要进展。 4纳米技术产业的发展趋势（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在中国也占有举足轻重的地位。 2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿元。纳米技术在信息产业的应用主要表现在三个在我的眼里纳米方面：①网络通信，宽带网络通信，纳米结构器件，芯片技术和高清晰度数字显示技术的论文。因为不管通讯，集成或显示，原器件，美国已经工作，现在是一个单一的电子设备，隧道电子器件，自旋电子器件，该设备已在实验室研制成功，并可能在2001年年进入市场。 ②光电子器件，分子电子器件，巨磁电子器件，我国仍落后在这方面，但这些原始设备进入商品市场，甚至10年，所以中国到15年至20年这方面的研究提前。 ③关键纳米网络通信设备，如网络通信激光器，滤波器，谐振器，微电容，微电极等，我们的研究水平并不落后，仅安徽省。 ④压敏电阻，非线性电阻等，可以进行，添加氧化锌纳米材料。 （2）环保产业在纳米技术：纳米技术在空气中20纳米和200纳米的水污染物是不可替代的技术。要清理环境，我们必须使用纳米技术。现在，我们已经成功地制备甲醛，氮氧化物，一氧化碳可降解的移动设备，使超过10ppm的有害气体降低到的空气，该装置已进入实用化阶段的生产;使用多孔小球的组合光催化纳米材料已成功地用于有机废水降解苯酚和其他传统技术难以降解有机污染物，具有良好的降解效果。近年来，许多公司都致力于光催化纳米技术处理等行业，并改善水质，已初见成效，稀土氧化铈纳米组合技术和贵金属加工设备，汽车尾气的效果很明显的转变，治理在淡水藻类污染所造成的近期初步研究已成功地在实验室里。 （3）能源与环保纳米技术：合理利用传统能源和新能源的发展是我们当前和今后的一项重要任务。在传统能源的合理利用，现在主要是清除剂，促进剂，使煤燃烧，燃烧他们从流通，减少硫的排放量，不再需要辅助装置。此外，纳米技术的使用，以提高汽油，柴油燃料添加剂已经，事实上，它是一种可燃液体簇的小分子物质，燃烧，净化。在开发新能源的国内外进展迅速，成为非可燃气体，可燃气体。研发现在是一个主要的国际能源转换材料，也做了，它包括太阳能转化成电能，热能转化为电能，化学能转化为电能。 （4）纳米生物医药：这是国家加入WTO后最有前途的领域之一。目前，国际医药产业正面临着新的决定，那就是用纳米尺度发展制药产业。纳米生物医学必要的物质从植物和动物中提取，然后在纳米尺度组合，以最大限度地提高疗效，这正是的想法？中国中医药。提取后，在本质上，有几的骨架，如人体可吸收糖，淀粉，使其效率和有针对性的药物释放。传统药物的改进，利用纳米技术可以提高一个档次。 （5）纳米技术和新材料：纳米技术和新材料虽然不是最终产品，但是是非常重要的。据美国估计，到21世纪30年代，汽车40％的钢材和金属材料是轻质，高强材料来取代，这样可以节省燃气40％以上，减少二氧化碳排放量40％，在这一个，你可以每年100美元亿美元，并创造社会效益。另外，各种功能性材料，玻璃的透明性，但重量重，具有纳米改进它，这样它变得更轻，所以，这种材料不仅是力学性能，而且还具有其他功能，以及光的颜色，光存储，反映各种紫外线，红外线，光的吸收，存储等功能。 （6）纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，目前被切成纳米技术，纳米技术和传统产业结合最好的机会在所有技术领域。首先，家电，轻工，电子等行业。合肥美菱集团从1996年开始研制纳米冰箱，可折叠PVC磁性冰箱门封不发霉，使用抗菌涂料里面的水果是使用纳米材料，轻工业的发展，电子产品和家用电器可以带动涂料，材料，电子原器件等行业，其次是纺织业。人造的纤维和纺织行业的发展趋势，中国进入WTO纺织品能够占据一个有利的位置，现在必须充分应用纳米技术，纳米材料。去年在绝缘，保温衣的电视宣传，纳米技术的应用，有一些特殊的功能，防静电，阻燃等，纳米导电材料组装到里面，可以是11万伏的压力，人体盾牌，在这方面的应用纳米技术的纺织行业形势看好;三，电力行业。使用纳米技术的20万伏和11万伏变压器传输瓷轮可以增加11万伏电击性能瓷器釉，无霜，别人是整体性能非常不错;第四是建材行业的油漆和涂料，包括各种陶瓷釉料，油墨，纳米技术干预，可以使产品的性能升级。 发展纳米技术和材料的不断发展给我们的生活发生了翻天覆地的变化，极大地改变我们的生活，但纳米材料的安全问题引起人们的关注。 反射纳米技术从“纳米牙膏的”纳米护肤霜“，”，已知全球使用纳米技术产品市场上已经有超过300种。纳米技术开始走入人们的生活区。与此同时，人们可能纳米材料，潜在的安全问题一直是心有余悸。 早在三年前，有几个人的报告“纳米”这个极具潜力的新兴技术的困惑。在2003年的美国化学学会年会上，有三个研究小组发表纳米材料的毒性特别报告。美国航空航天局的研究小组发现，碳纳米管会进入肺泡形成肉芽肿，这是典型的结核病。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。罗切斯特，纽约大学的研究人员使老鼠含有PTFE粒子直径为20nm，在空气中15分钟，并在接下来的4个小时内亡的老鼠，被暴露，而另一组用直径为120nm的颗粒在空气中，则安然无恙。该研究小组还发现另一项实验中纳米粒子能够进入大鼠的嗅球，并迁移到大脑。 目前，纳米技术的注意力集中在安全问题：纳米粒子对人类健康和对环境造成的负面影响的潜在风险。虽然纳米材料的毒性问题，现在说还不清楚，但专家们一致认为需要进行专门研究纳米技术的潜在风险及其不利影响。 纳米技术术语---麻省理工学院的埃里克·德雷斯勒，早在1986年发表的“创建由发动机的发明者，”一书上的各种物质的原子大小的纳米技术的操作的详细说明现状，未来发展潜力和危险。使他不仅引发了对纳米技术的兴趣，也让许多人担心未来的纳米技术。 “纳米技术是远远高于它的好处的风险。”在整个20世纪90年代，这种说法一直在科学界普遍。 2000年底，“发现”杂志评选其顶部的20个危险的21世纪，纳米技术和行星撞击地球，一个全球性的流行病，被列为其中之一。因此，在科学家眼中，纳米技术是危险的，它在哪里？它开始谈论斯勒。在他的书中，德雷斯勒想象的东西称为“钳工”通过原子的纳米机械取放，分子大小的人造纳米机器可以像人体一样，蛋白质和酶，制造出的东西，如电视和电脑---当然，也包括自己。因此，科学家们开始担心：如果你可以听这些人钳工商誉命令的，肯定是一件好事，但如果控制程序错误或恶意使用，想一台电脑蠕虫无限自我复制无限期的，从而覆盖和破坏整个地球？ 相关阅读：新型建材+碳纳米管纪事ChroniclesofCarbonNa的... 发表于2007-12-1800：41 |碳纳米管世界现代设计史论文佛山陶瓷模具纪事八发件人：... 什么新型建材科学家看未来的世界关键字：创新和技术的发展，世界各国，人是未来人类服装的未来世界粮食低热量低胆固醇随着现代科技的飞速发展...... 新大楼！技术融入人文科学知识，科学新闻科学论文陶瓷材料科学家都有这样的感觉：其实他们是 - 探索宇宙秘密的，它不是最终体积小的纳米技术研究课题... 科技新闻::纳米孩子的父亲在眼里新型建材今年刚40岁的王中林博士是一位美国教授在佐治亚理工学院，乔治亚理工大学纳米氧化物陶瓷学校和材料科学... ，新型建材科学家希望未来的世界关键词：发展中世界的国家，人是未来人类的创新和技术的服装未来世界粮食低热量低胆固醇随着现代科技的飞速发展...... 新型建材，科学家希望未来的世界关键词：发展世界各国的未来人类的创新和技术的人们的穿着未来世界食品低热量低胆固醇随着现代科学技术的飞速发展......
作者/文龙
如果你想构建一个功能齐全的纳米级机器人，只需要将电子电路、传感器、天线等一系列元件进行整合；但如果您想让它动起来，就需要能够弯曲的材料。
康奈尔大学的研究团队创造出微米大小的形状记忆驱动器，只需提供快速震荡电压，就可使原子大小厚度的平面材料能够自行折叠成立体的3D 构造。并且，一旦材料弯曲，即使是去除电压也能持续保持形状。
研究成果于3月17日以「用于低功率微型机器人的微米级电可编程形状记忆驱动器」（ Micrometer-Sized Electrically Programmable Shape Memory Actuators for Low-Power Microrobotics ）为题发表在《科学·机器人》（ Science Robotics ）杂志上，并登上了杂志封面。论文的主要作者是博士后研究员刘清坤和博士生王伟。
形状记忆效应是指某些材料在暴露于诸如温度、电磁场或光等外部刺激时保持临时的特定形状并恢复其原始形状的能力。
理想的可以集成到微型智能系统中的形状记忆驱动器具有多个挑战：材料应能够长时间保持形状，能够被电驱动以及可弯曲至微米级的曲率半径。另外，应该使用与现代半导体制造相一致的技术来制造它，以实现与现有电子设备的集成。
该团队研发出的纳米器件由一层纳米厚的铂薄膜组成，该薄膜在一侧被钝化层覆盖，通过对铂表面施加正向电压进行电化学氧化，使得氧化层中产生导致弯曲的应变。由于嵌入的氧原子会聚在一起形成势垒，阻止其扩散出去，该器件甚至可以在停止施加电压后仍能保持形状。
通过向设备施加负电压，研究人员可以去除氧原子，并迅速将铂还原为原始状态。通过改变面板的图案，以及铂是暴露在顶部还是底部，可以创建一系列折纸结构。
这种形状记忆驱动器不仅可以在100 ms内快速折叠，还可以重复折叠数千次。不需供电即可长时间的保持形状，使其可以在最大程度上降低功耗，这对微型机器人来说十分有利。
该驱动器还具有很强的柔韧性，驱动器弯曲的曲率半径可达到小于1微米。柔韧性对微观机器人的制造之所以重要，是因为机器人的尺寸取决于各种附件的折叠程度。弯曲程度越大，折痕越小，每台机器的占地面积就越小。
为了对研究成果进行演示，康奈尔大学研究团队还制造出了可能是世界上最小的自折叠折纸鸟。在此之前，他们发明的最小的行走机器人获得了吉尼斯世界纪录。现在，他们希望用这只仅有60微米宽的自折叠折纸鸟创造新的记录。
刘清坤说：「在如此小的规模上，它不再像传统的机械工程，而是化学、材料科学和机械工程的混合应用。」
主导整个项目的物理学教授伊泰·科恩（Itai Cohen）和保罗·麦克尤恩（Paul McEuen）称赞刘清坤的化学背景给该项目带来了额外的惊喜，提供了能够使材料折叠并保持形状背后蕴含的电化学反应原理。
「最困难的部分是制造能够响应CMOS电路的材料，」Cohen说，「这就是清坤为这种形状记忆驱动器所做的工作，你可以用电压驱动它并使它保持弯曲的形状。」
该团队目前正在努力将其形状记忆驱动器与电路集成在一起，制造出具有可折叠四肢的行走机器人以及通过波动向前移动的片状机器人。这些创新可能有一天会促使纳米Roomba 型机器人能够清除人体组织中的细菌感染，甚至研发出比当前手术设备小十倍的纳米机器人。
「我们希望能有一个具有大脑的微观机器人，这意味着需要具有由互补金属氧化物半导体（complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS）晶体管驱动的部件。」
想象一下，一百万个装配式微型机器人从晶圆上释放后折叠成特定形状，自行完成它的任务，或是组装成更复杂的结构。这是团队的最终愿景。
McEuen认为：「我们作为人类的主要特征是，我们已经学会了如何在人类规模乃至更大规模上构建复杂的机器和系统，但是，我们还没有学会如何在微小规模上建造机器。学习如何构造像细胞一样小的机器，是人类可以做到的根本性发展的一步。」
目前为止，McEuen和Cohen的持续合作已产生了许多纳米级的机器和组件，并且每一代都比上一代更快、更智能、更优雅。
但一个重要的问题是：设计、制造和操作此规模的机器人，需要改变哪些原则？
「这些薄层只有大约30个原子厚度，而纸张的厚度就有100,000个原子。因此，弄清楚如何制作具有这种结构的东西是一项巨大的工程挑战。」
美国陆军作战司令部陆军研究办公室项目经理迪恩·卡尔弗（Dean Culver）对他们的工作表示认可：「Cohen教授和他的团队正在突破我们可以在微米甚至纳米尺度上控制运动的速度和精确度的界限。除了为纳米机器人铺平道路之外，这项工作的科学进步还可以实现与智能材料设计以及分子生物学的互动。」
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参考内容：
粒子更细，表面能更大，达到相同的做用，添加量更小正氧化铟是非常重要的宽带透明半导体,由于其独特的光学、化学和电子学性质,在化学传感、太阳能电池、执行器、光电子和平板显示等领域具有广泛的应用。自从王中林教授等首次发现 In_2O_3、ZnO 等氧化物纳米带以来,氧化铟纳米结构单元的制备、控制与应用研究异常活越
中文名：纳米氧化铟 英文名：Indium sesquioxide,nanometer； Indium Oxide Nanopowder 别名：纳米三氧化铟 CAS RN.：1312-43-2 分子式：In2O3 分子量： 铟在自然界是稀散金属，全世界年产铟约***吨，我国年冶炼铟可达***吨，是铟资源大国。然而我国铟主要供外销，对其高技术的深加工尚处于起步阶段。使铟资源增值、合理利用铟资源的重要途径是生产铟锡氧化物(ITO)靶材和纳米氧化铟等。纳米氧化铟(In2O3)粉末是一种新型的无机材料，具有非常广泛的用途。由于颗粒尺寸的细微化，纳米材料产生了块状材料所不具备的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。由于纳米In2O3具有许多优异的性能，其制备及应用成为了近几年国内外科技研究的热点之一。
纳米科技发展态势和特点_(转)科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。因此，近几年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，并引发了越来越激烈的竞争。一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。(一) 发达国家和地区雄心勃勃众所周知，为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI)，其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后，曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。欧盟在2002～2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。(二) 新兴工业化经济体瞄准先机意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。(三) 发展中大国奋力赶超综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。二、纳米科技研发投入一路攀升纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的亿美元增加到2003年的亿美元，2005年将增加到亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。曰本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。曰本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达亿美元，有些人估计可达亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到亿美元左右；另外，地方政府也将支出亿～亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为亿美元，而新加坡则达亿美元左右。就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为欧元，美国为欧元，曰本为欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，曰本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美曰之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为，美国为，曰本为。另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年发布的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资亿美元，占17%。由于这样的投资水平，基于纳米技术的创新势必将到来。三、世界各国纳米科技发展各有千秋各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。(一) 在纳米科技论文方面曰、德、中三国不相上下根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000～2002年，共有40 370篇纳米研究论文被《2000~2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了和。2000~2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10 000篇，几乎占全部论文产出的30%。曰本()、德国()、中国()和法国()列在其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000~2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与曰本接近。在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国三年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的。(二) 在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头据统计，美国专利商标局2000～2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国(1454项)，其次是曰本(368项)和德国(118项)。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。曰本和德国分别以和的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、曰本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。(三) 就整体而言纳米科技大国各有所长美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5~10年有望商业化。虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术未来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。曰本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，曰本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，曰本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。在制造方法上，曰本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1/10，两三年内即可进入批量生产阶段。曰本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。曰本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。四、纳米技术产业化步伐加快目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计，2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14 400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矶地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究，二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通信、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。曰本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出，建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。为了促进纳米技术研发成果的转化，2000年12月，中国成立了第一个国家纳米技术产业化基地。该基地集中了国内一流的纳米技术研究机构和专家，并正在筹建世界级的国家纳米技术研究院。基地的发展目标是成为世界级的纳米技术科学城，孵化出一批世界级的高新技术企业，培养出一批世界级的纳米技术专家和现代企业家，把基地建成为一个综合的、跨学科的、市场化的、开放的、流动的现代化“纳米产业集群”。2003年8月，中国科学院纳米技术产业化基地宣告成立。该基地由中国科学院和多家纳米技术企业组成，将以产业化开发为主，兼顾应用研究、促进基础研究。美国《技术评论》杂志在其“创新专栏”中报道纳米技术进展时指出，在世界各国加快纳米技术商业化步伐的同时，亚洲一些国家已明显处于领先地位。中国、曰本、韩国和新加坡等国政府都投入重金发展纳米技术，其目的是要开发包括超灵敏诊断技术以及超级计算机等在内的众多产品。密歇根州立大学的纳米技术专家托马奈克称，中国、曰本和韩国等国家将在未来几年成为世界纳米技术方面的领头羊。在纳米技术的某些领域，这3个国家是处于领先地位的。
[1] Yu,. S.,Arepalli,S.,Ruoff,R. S. Tensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their mechanical properties .Phys. Rev. Lett. 2000, 84 :5552~5555 . [2] J. Hone,B. Batlogg,Z. Benes,A. T. Johnson,J. E. Fischer. Quantized Phonon Spectrum of Single-Wall Carbon Nanotubes .Science, 2000, 289 (5485) :1730 - 1733 . [3] Li Wenzhen, Liang Changhai, Qiu Jieshan. Carbon Nanotubes as Support for Cathode Catalyst of a Direct Methanol Fuel Cell .Carbon, 2002, 40(7) :787 . [4] N. M. Rodriguez M. S. Kim F. Fortin I. Mochida and R. T. K. Baker. Carbon deposition on iron-nickel alloy particles .Applied Catalysis A: General, 1997, 148 (2) :265-282 . [5] R. Gao, C. D. Tan and R. T. K. Baker. Ethylene hydroformylation on graphite nanofiber supported rhodium catalysts .Catalysis Today, 2001, 65 (1) :19-29 . [6] Cuong Pham-Huua,Nicolas Keller a,Gabrielle Ehret c,et al. Carbon nanofiber supported palladium catalyst for liquid-phase re-actions:An active and selective catalyst for hydrogenation of cin-namaldehyde into hydrocinnamaldehyde[J] .Journal of MolecularCatalysis A:Chemical. 2001, 170 :155-163 . [7] P. A. Simonov, A. V. Romanenko, I. R. Prosvirin et al. On the nature of the interaction of H_2PdCl_4 with the surface of graphite-like carbon materials .Carbon, 1997, 35 :73-82 . [8] Rodriguez N M. Review of Catalyst of a catalytically growncarbon nanofibers[J] .Mater Res, 1993, 8 (12) :29-33 . [9] Chamber A,Nemes T,Rodriguez N M,et al. Catalytic be-havior of Graphite nanofiber supported nickel with other support media[J] .Phys ChemB, 1998, 102 (12) :2251-2258 . [10] Park C,Baker R T K. Catalytic behavior of graphite nanofibersupported nickel influence of the nanofiberstructure[J] .Phys Chem B, 1998, 102 (26) :5168-5177 . [11] Park C,Baker R T K. Catalytic behavior of graphite nanofibersupported nickel effect of chemical blocking onthe performance of the system[J] .Phys Chem B, 1999, 103 (13) :2454-2460 . [12] Mestl G,Maksimova N I,Schlogl R. Catalytic activity ofcarbon nanotubes and other carbon materials for oxidative de-hydrogenation of ethylbenzene to styrene[J] .Stud Sur SciCatal, 2001, 40 :2066-2072 . [13] Keller N,Maksimova N I,Roddatis V V,et al. The cata-lytic use of onion-like carbon materials for styrene synthesisby oxidative dehydrogenation of ethylbenzene[J] .AngewChem Int Ed, 2002, 41 (11) :1885-1888 . [1] 李权龙,袁东星,林庆梅. 多壁碳纳米管的纯化[J]. 化学学报, 2003,(06) . 中国期刊全文数据库 共找到 2 条[1] 项丽. 应用纳米碳管固相萃取环境中有机污染物研究进展[J]. 安徽农学通报, 2008,(21) . [2] 张晓明,王洪艳,李俊锋. 改性MWNTs/纳米HA/PLA骨修复材料的制备[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008,(04) . 中国优秀硕士学位论文全文数据库 共找到 1 条[1] 韩素芳. 普鲁士蓝类化合物/碳纳米管修饰电极的制备及其性能研究[D]. 北京化工大学, 2007 . 中国期刊全文数据库 共找到 8 条[1] 张娟玲,崔屾. 碳纳米管/聚合物复合材料[J]. 化学进展, 2006,(10) . [2] 温轶,施利毅,方建慧,曹为民. 压缩集结碳纳米管电极对活性艳红染料的电催化降解研究[J]. 化学学报, 2006,(05) . [3] 张新荣,姚成漳,王路存,曹勇,戴维林,范康年,吴东,孙予罕. 甲醇水蒸气重整制氢的高效碳纳米管改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂[J]. 化学学报, 2004,(21) . [4] 唐文华,邹洪涛,张艾飞,刘吉平. 碳纳米管纯化技术评价与研究进展[J]. 炭素, 2005,(03) . [5] 陈灿辉,李红,朱伟,张全新. 二茂铁及其与DNA复合物的电化学行为[J]. 物理化学学报, 2005,(10) . [6] 方建慧,温轶,施利毅,曹为民. 碳纳米管电极电催化氧化降解染料溶液的研究[J]. 无机材料学报, 2006,(06) . [7] 赵弘韬,张丽芳,张玉宝. 碳纳米管纯化工艺的研究[J]. 科技创新导报, 2008,(26) . [8] 李权龙,袁东星. 多壁碳纳米管用于富集水样中有机磷农药残留的研究[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2004,(04) . 中国博士学位论文全文数据库 共找到 4 条[1] 王哲. 多壁碳纳米管的形态控制及场发射性能研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2007 . [2] 邓春锋. 碳纳米管增强铝基复合材料的制备及组织性能研究[D]. 哈尔滨工业大学, 2007 . [3] 胡长员. 碳纳米管功能化及其负载非晶态NiB合金催化剂的加氢性能研究[D]. 南昌大学, 2006 . [4] 米万良. 多孔陶瓷负载碳纳米管膜的制备及其气体渗透性能[D]. 天津大学, 2005 . 中国优秀硕士学位论文全文数据库 共找到 8 条[1] 张仲荣. 气相色谱应用于尾气排放的分析技术研究[D]. 天津大学, 2006 . [2] 张娟玲. 多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料膜的制备及其性能研究[D]. 天津大学, 2006 . [3] 王翔. 催化裂解无水乙醇制备纳米碳管研究[D]. 西北工业大学, 2007 . [4] 张麟. 碳纳米管改性双马来酰亚胺复合材料的研究[D]. 西北工业大学, 2007 . [5] 李柳斌. 聚氯乙烯的熔融共混改性研究[D]. 武汉理工大学, 2008 . [6] 高远. 碳纳米管/丁苯橡胶/天然橡胶复合材料结构与性能的研究[D]. 南京理工大学, 2007 . [7] 华丽. 大孔径CNTs功能化处理及NiB/CNTs合金催化性能研究[D]. 南昌大学, 2006 . [8] 仪海霞. 碳纳米管球的制备及其应用研究[D]. 北京化工大学, 2007 . 中国重要会议论文全文数据库 共找到 2 条[1] 李权龙,袁东星. 碳纳米管作为吸附剂在环境分析中的应用[A]. 第二届全国环境化学学术报告会论文集[C], 2004 . [2] 徐雪梅,黄碧纯. 碳纳米管负载V_2O_5脱氮催化剂的研究[A]. 第五届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C], 2007 .
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10～100个原子紧密排列在一起的尺度。下面是我整理的纳米材料科技论文，希望你能从中得到感悟!
纳米材料综述
【摘要】 本文综述了纳米材料的发展、种类、结构特性、目前应用状况和相关的应用前景，并对我国和国际目前的研究水平和投入做了对比分析。
【关键词】 纳米、纳米技术、纳米材料、纳米结构
1 引言
著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]
1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具――扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。[2]
2 纳米技术
纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。
3 纳米材料
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10～100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微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
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。
(1)纳米粉末
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)纳米纤维
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。
(3)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。
(4)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。
4 纳米材料的应用
由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性[8]、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。
5 纳米材料的前景
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。纳米材料的应用涉及到各个领域，21世纪将是纳米技术的时代。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。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。
6 结束语
纳米材料在21世纪高科技发展中占有重要地位。纳米材料由于其无可挑剔的优越性，已成为世界各国研究的热点。其应用已渗透到人类生活和生产的各个领域，促使许多传统产业得到改进。世界发达国家的政府都在部署未来10～15年有关纳米科技研究规划。我国对纳米材料的研究也取得了令世界瞩目的、具有前沿性的科技成果。纳米技术的开发，纳米材料的应用，推动了整个人类社会的发展，也给市场带来了巨大的商业机遇。
参考文献
[1]孙红庆.科技天地―计划与市场探索[M]，2001/05
[2]肖建中.材料科学导论[M].北京：中国电力出版社，2001，43～50.
[3]吴润，谢长生.粉状纳米材料的表面研究进展与展望[J].材料导报.2000，14(10)：43～46.
纳米材料与应用
摘要 ：简要介绍了纳米材料的分类以及它的基本效应，讲解了纳米材料的特殊性能。分析了新型能源纳米材料中光电转换、热点转换、超级电容器及电池电极的纳米材料;环境净化纳米材料中的光催化、吸附、尾气处理等;较具体的讲述了纳米生物医药材料中纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、纳米复合材料。
关键词 ：纳米材料 性能 应用
纳米是一个长度单位，1nm=10ˉ9m。纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1～100nm。当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
悬浮于流体的纳米颗粒可大幅度提高流体的热导率及传热效果，例如在水中添加5%的铜纳米颗粒，热导率可以增大约倍，这对提高冶金工业的热效率有重要意义。纳米颗粒可表现出同质大块物体不同的光学特性，例如宽频带、强吸收、蓝移现象及新的发光现象，从而可用于发光反射材料、光通讯、光储存、光开光、光过滤材料、光导体发光材料、光学非线性元件、吸波隐身材料和红外线传感器等领域。
纳米颗粒在电学性能方面也出现了许多独特性。例如纳米金属颗粒在低温下呈现绝缘性，纳米钛酸铅、钛酸钡等颗粒由典型得铁电体变成了顺电体。可以利用纳米颗粒制作导电浆料、绝缘浆料、电极、超导体、量子器件、静电屏蔽材料压敏和非线性电阻及热电和介电材料等。纳米粒子的粒径小，表面原子所占比例很大，表面原子拥有剩余的化学键合力，表现出很强的吸附能力和很高的表面化学反应活性。新制备的金属粒子接触空气，能进行剧烈氧化反应或发光燃烧(贵金属除外)。
纳米材料还广泛应用于环境保护中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染等突出特点。纳米材料在生物学性能也有广泛应用，用纳米颗粒很容易将血样中极少的胎儿细胞分离出来，方法简便，成本低廉，并能准确判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。人工纳米材料由于其所具有的独特性质能满足人类发展中的多样化需求，近年来获得迅速的发展。目前，越来越多的人工纳米材料已被投放市场，给人们的生活带来巨大的变化和进步。
来自美国加州大学洛杉矶分校和中国天津大学的研究人员们合作，将导电性能良好的碳纳米管和高容量的氧化钒编织成多孔的纤维复合材料，并将该复合材料应用到超级电容器的电极上，获得了新型的具有高能量密度和高循环稳定性的超级电容器。这种超级电容器是非对称的，包含复合材料的阳极和传统的阴极，以及有机的电解质。其中电极薄膜的厚度要比之前的报道高很多，可以达到100微米上，从而使其可以获得更高的能量密度。由于其制备过程与传统的锂离子电池和电容器的生产过程近似，研究人员们认为这种新型电容器的可以比较容易地投入大规模生产。同时，他们也相信该项研究成果向同行们展示了纳米复合材料在高能量、高功率电子设备中的应用前景。
通过先进碳材料的应用，综合了人造石墨和天然石墨做为锂离子电池负极材料活性物质的优点，克服了它们各自存在的缺点，是满足先进锂离子电池性能要求的新一代碳贮锂材料。具有下列优点：微观结构稳定性好，适合大电流充放电;表观性状相容性好，适合形成稳定的SEI膜;粒子形貌、粒径分布适应性强，适合不同的加工工艺要求。适用于先进锂离子电池(液态、聚合物)对下列性能的要求：更高的比能量(体积比、重量比);更高的比功率;更长的循环寿命;更低的使用成本。
应用纳米TiO2泡沫镍金属滤网及甲醛、氨、TVOC吸附改性活性炭等新材料，以及采用惯流风扇取代传统的离心风扇结构，提高空气净化器的性能。光催化泡沫镍金属滤网的特性;镍金属网是用特殊的工艺方式将金属镍制作成具有三维网状结构的金属滤网。它具有：空隙加大，一般大于96%;通透性好，流体通过阻力小;其实际面积比表观面积大很多倍的特性。镍金属网是将纳米级的TiO2以特殊工艺镶嵌在泡沫状镍金属网上，从而将光催化材料的杀菌、除臭、分解有机物的功能和镍的超稳定性很好的结合在一起。它有效的解决了其他光催化材料在使用中存在的有效受光面积小、流体和光催化材料接触面积小、气阻大以及因光催化材料在光催化作用下的强氧化性致使其附着基材易老化和光催化易脱落而使其寿命短的缺陷。活性炭改性工艺及增强性能;活性炭是一种多孔性的含碳物质，它具有高度发达的空隙构造，是一种优良的空气中异味吸附剂。
纳米TiO2具有巨大的比表面积，与废水中有机物更充分地接触，可将有机物最大限度地吸附在它的表面具有更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力可快速降息夫在其表面的有机物分解。此外，在汽车尾气催化的性能方面以及在空气净化中广泛应用。
常规陶瓷由于气孔、缺陷的影响，存在着低温脆性的缺点，它的弹性模量远高于人骨，力学相容性欠佳，容易发生断裂破坏，强度和韧性都还不能满足临床上的高要求，使它的应用受到一定的限制。而纳米陶瓷由于晶粒很小，使材料中的内在气孔或缺陷尺寸大大减少，材料不易造成穿晶断裂，有利于提高材料的断裂韧性;而晶粒的细化又同时使晶界数量大大增加，有助于晶粒间的滑移，使纳米陶瓷表现出独特的超塑性。许多纳米陶瓷在室温下或较低温度下就可以发生塑性变形。纳米陶瓷的超塑性是其最引入注目的成果。传统的氧化物陶瓷是一类重要的生物医学材料，在临床上已有多方面应用，主要用于制造人工骨、人工足关节、肘关节、肩关节、骨螺钉、人工齿，以及牙种植体、耳听骨修复体等等。
由碳元素组成的碳纳米材料统称为纳米碳材料。在纳米碳材料中主要包括纳米碳纤维、碳纳米管、类金刚石碳等;纳米碳纤维除了具有微米级碳纤维的低密度、高比模量、比强度、高导电性之外，还具有缺陷数量极少、比表面积大、结构致密等特点，这些超常特性和良好的生物相容性，使它在医学领域中有广泛的应用前景，包括使人工器官、人工骨、人工齿、人工肌腱在强度、硬度、韧性等多方面的性能显著提高;此外，利用纳米碳材料的高效吸附特性，还可以将它用于血液的净化系统，清除某些特定的病毒或成份。
目前，纳米高分子材料的应用已涉及免疫分析、药物控制释放载体、及介入性诊疗等许多方面。免疫分析作为一种常规的分析方法，在蛋白质、抗原、抗体乃至整个细胞的定量分析上发挥着巨大的作用。在特定的载体上，以共价结合的方式固定对应于分析对象的免疫亲和分子标识物，将含有分析对象的溶液与载体温育，通过显微技术检测自由载体量，就可以精确地对分析对象进行定量分析。在免疫分析中，载体材料的选择十分关键。纳米聚合物粒子，尤其是某些具有亲水性表面的粒子，对非特异性蛋白的吸附量很小，因此已被广泛地作为新型的标记物载体来使用。
近年来，组织工程成为一个崭新的研究领域，吸引了众多学科研究者的关注。在工程化的方法培养组织、器官的过程中，用于细胞种植、生长的支架材料是一个关键的因素，能否使种植的细胞保持活性和增殖能力，是支架材料应用的重要条件。据报道，将甲壳素按一定的比例加入到胶原蛋白中可以制成一种纳米结构的复合材料，与以往的胶原蛋白支架相比，其力学强度得到增强，孔径尺寸增大，表明这种具有纳米结构的复合材料作为细胞生长的三维支架，在力学、生物学方面有很大的优越性和应用潜力。在硬组织修复与替换的研究中，纳米复合材料也开始逐步显示出其优异的性能。用肽分子和两亲化合物的自组装可以得到一种类似细胞外基质的纤维状支架，这种纳米纤维可以引导羟基磷灰石的矿化，形成纳米结构的复合材料，研究发现，这种纳米复合材料内部的微观结构与自然骨中胶原蛋白/羟基磷灰石晶粒的排列结构一致。
参考文献：
[1] 陈飞. 浅谈纳米材料的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2009(03)
[2] 张桂芳. 纳米材料应用与发展前景概述[J]. 黑龙江科技信息. 2009(16)
军事高技术论文篇二 “高技术”的嬗变 [摘 要] 论述技术因素在书籍发展过程中的重要作用与意义，指出现代书籍设计呈现“高技术”化倾向，并指出“高技术”概念是一个包含多种语义、具有丰富内涵的特殊概念，由此从不同角度论述现代书籍设计的新发展，重点阐释现代书籍设计核心的思想问题，目的是为现代书籍设计实践提供理论性的参考与指导。 [关键词] 高技术 书籍 书籍设计 机械 美学 审美价值 [中图分类号] G232 [文献标识码] A [文章编号] 1009-5853 (2014) 06-0033-05 Change of “ High-Tech ”： the New Development of Modern Book Design Gu Yuanyuan (School of Fine Arts， Nanjing Normal University，Nanjing，210023) [Abstract] Technical factors play a very important role in the process of books ，“High-Tech” becomes a remarkable feature of the modern book design.“High-Tech”is a concept with rich connotations. Applying this concept to modern book design leads to a lot of different book binding paper studies the development of modern book design from different aspects， and explains the core problems of modern book design. It is to provide a theoretical reference and guidance to modern book design. [Key words] High-Tech Book Book design Mechanical aesthetics Aesthetic value 技术作为人类肢体、感官和大脑的补充和延伸，是实现人类特定目的的一种有效手段，也是调节和变革人与 自然 的物质力量。在人类社会的发展进程中，书籍作为知识存续与 文化 传播的重要中介和平台，首当其冲地受到新科学与新技术的影响与制约，如造纸术和印刷术直接作用于书籍的发展，从而改变了书籍的基本形态，同时书籍形态的变化又折射出技术的发展，成为人类技术发展的一个缩影。从纸莎草到羊皮卷，从甲骨到线装书，直至今日形式多样的数字、电子、多媒体出版物，书籍成为展示人类新技术的重要窗口和舞台。现代书籍设计，更加注重新技术的合理运用，突出工艺性的细节，并有意体现科学技术的象征性意义，极力宣扬机器美学和新技术的美感，崇尚“机械美”，以另类的视角，重新诠释现代文明，呈现出“高技术”的特征。比如韩湛宁先生设计的 国际 平面杂志《》(图1)，采用锡箔纸作为书籍最外围的包装，银色的锡箔显示出一种强烈的现代科技感，读者在撕开书籍包装的过程中，锡箔外形发生改变，产生一种不规则的形态，扭曲、折叠和撕裂的锡箔通过对光线的反射、折射，营造出一种独特的视觉效果，体现了机械美学的特征。从书籍创作的角度而言，这是对书籍形态的“再设计”，在这个过程中，读者参与了书籍形态的“二次创作”，并呈现多元化的设计效果。 严格意义上讲，“高技术”即高技派(High-Tech)，亦称“重技派”，发轫于建筑设计领域，从20世纪60年代开始，这种建筑风格得到很大的发展。“高技术”建筑运用精细的技术结构，讲究现代工业材料和工业加工技术的运用，对技术化的视觉元素加以夸张处理，常将建筑结构、框架、设备、管道等暴露在外。同时，“高技术”建筑强调施工工艺的时代感，重视工业化的象征性特点，赋予建筑新的美学含义。最具代表的“高技术”建筑是法国巴黎蓬皮杜文化中心、香港中国银行等。这种风格在现代建筑史上具有重要影响，且一直延续和影响到今天。作为系统化的文化生态环境，现代书籍设计必然会受到同时代“高技术”建筑风格的影响，呈现“高技术”化的特征。这是由于书籍作为文化中介和载体，具有极强的导向性，它的视觉形态极易受到同时代先锋、前卫艺术的影响，并呈现出一定的风格倾向。另一方面，由于书籍与建筑同为三维立体结构，有着极为相似的空间形态，不论是在整体的构建思想上还是在具体的表现手法上，书籍与建筑之间都有一种内在的契合性，因此，现代建筑艺术中的新发展更易影响现代书籍设计，并使之呈现特定的艺术风格。正如吕敬人先生所言：“我认为书籍设计应该是一种立体的思维，是注入时间概念的塑造三维空间的书籍‘建筑’。”[1] 现代书籍设计不仅受到同时代建筑技术与艺术的影响，还受到社会经济、文化与艺术等多种因素的影响与制约。“高技术”风格的书籍设计在逐步发展与成熟的过程中，“技术”本身的内涵也在不断改变，它不再是一种单纯的工具理性和科学物化，也不再只是一个不带任何感情因素的中性词汇，它已经被人为地赋予更多主观的意义和个性的色彩，逐步嬗变成一个包含多种语义，并与各种感性因素相融合的新的审美标准。“高技术”不仅代表着高的技术水准与工艺水平，更意味着现代书籍设计追求的高艺术感与高审美性，设计的高标准与高准入，读者的高需求以及书籍最终呈现的高品位、高情感与高补偿。从本质而言，这种嬗变不只涉及物质表层，更直指人类精神内核，它是现代书籍设计思维模式的变化，也是设计方法的改变，更是审美观念的转变。客观而言，这是一种积极的变化，体现了现代书籍设计的新发展。 1 书籍设计的高技术与高工艺 现代书籍设计同建筑设计一样强调系统设计(Systematic Planning)和参数设计(Parametric Planning)，强调运用结构体系中的模数化、构件化、标准化，书籍设计师借助先进的加工设备与条件，将现代 工业设计 和建筑设计中的新材料、新技术与新工艺等大量“移植”到书籍设计中，并使用工业化的处理手法、机械化的视觉元素和技术化的语义符号，对书籍的装帧形态、结构和样式做出大胆的创新与革命性的处理。书籍设计的面貌为之一新，呈现“高技术”的风格倾向，并逐步演变成一种独立的艺术形式和审美形态。 现代书籍设计基本纸张的尺寸和开本，如大度、全度纸张完全符合工业化大生产的需要，书籍的开本在此基础上再进行细分，整本书就是由相同尺寸的标准纸张在空间维度上重复搭建而成。此外，书籍编排设计中的母版、段落样式、字体样式的设定完全建立在标准化与构件化的基础上，这些元素可以进行系统化的参数构建，基本元素一经设定即可重复调用，从而实现整本书在视觉形式上的严格统一。页眉、页脚、页码位置，天头、地脚、订口、切口、分栏的距离，字体、字号、字距、行距的大小等，也都可以在设计中进行严格规范，从而实现标准化设计。在书籍的整体构建上，设计师常采用对比、类推、共生、重复、秩序等方式重构书籍的空间结构，力图展现技术的合理性和空间的灵活性，同时对书籍的各个局部，如封面、封底、护封、腰封、书脊、勒口、环衬、扉页等进行再设计，通过暴露书籍内部模数化的标准构件，营造特殊的空间结构。 现代书籍设计极其强调材料特性的表达，除使用传统纸张外，还大量使用木材、金属、塑料、陶瓷等特殊材料，通过各种材料的穿插、组合与并置，产生强烈的视觉对比与视觉反差，从而营造特殊的空间效果，体现“高技术”的特征。如韩家英先生设计的《深圳平面设计03展作品集》(图2)，就如“高技术”建筑裸露结构、框架和管线一般，将书脊局部或全部暴露在外，通过内部的规则锁线与外部的透明胶水把分散的书页结合成书，装订线与整齐的书帖自然地显露出来，每一个书帖的折叠部分呈现不同的印刷颜色，多色的书帖整齐地并置在一起，构建成一个三维立体结构。这与传统书籍整齐、规整和封闭的装帧风格完全不同，既满足书籍保护的需要，又营造特殊的工业化视觉效果，体现了机械美学的内在含义。又如王粤飞设计的《正泰集团简介画册》(图3)，在设计中通过使用金属或仿金属材料，辅助压凹凸、模切、烫金银等印后工艺，为书籍营造特殊的金属效果，赋予书籍新的美学含义。 2 书籍设计的高艺术与高审美 技术与艺术，分别从属于物质生产和精神生产的不同领域。但是它们又作为构成要素，共同融入设计产品之中[2]。现代书籍设计师借助技术化的语言来实现“高艺术”化的视觉效果，技术是实现的路径与手段，艺术价值的提升才是设计师追求的目标。正如尹定邦先生所言，当设计解决了物质技术产品的技术课题与使用功能，艺术便成为它永无止境的追求[3]。事实上，技术与艺术之间存在相互转化与融合的关系，“当技术上升到一定程度就成为艺术”。从某种程度而言，在现代书籍设计中，技术就是艺术，“高技术”意味着“高艺术”。 在书籍装帧技术与加工工艺不断发展的背景下，传统书籍的内涵与外延都发生了变化，书籍视觉形态进一步独立。“高技术”的介入，使书籍的角色发生改变。书籍除了肩负传统的文化传载与承续功能，还承担更多的任务，有更强的艺术性、趣味性与交互性，变得更加可读、可知、可赏、可玩和可感，犹如一件件高品位的清赏与雅玩，常令读者爱不释手。吴勇为电视剧《画魂》设计的宣传画册(图4)，采用特殊的三角形结构，完全颠覆了四边形书籍的传统形态，并且采用模切、压痕等印后工艺，具备很强的艺术性和趣味性。朱赢椿设计的《不裁》(图5)，充分结合书籍的具体内容在形式上做出相应的变化，形成一种内在契合。在该书的扉页上配有一把小纸刀，读者在翻阅每一页前都要借助小纸刀将粘连在一起的页面裁开。阅读看似变得更加复杂，但却充满互动的乐趣，读者在阅读过程中享受了更多书籍设计带来的惊喜与快乐。此时，书籍已经超越功利化的色彩，嬗变成为一种纯艺术的形式，犹如一件高品质的艺术品，具备 收藏 、鉴赏和审美的价值，书籍的视觉形式具备了独立的美学价值和意义。因此，评判现代书籍设计优劣，不能停留在传统的话语体系内，而应该转换视角，更新观念，重新认识书籍作为艺术品的角色，重视书籍视觉形式自身的价值。正如徐鲁在《封面上的书卷气》中所言：“真正的爱书人，绝不是把书的生命和美质仅仅寄托在可读上的。有时恰恰相反，当某本新书一拿到手，先不考虑其内容价值，而仅仅从外表就感到它的美和可爱，这样的书，往往也能引起爱书人收藏和把玩的 兴趣 。”[4] 审美价值的提升，为书籍艺术化的表现提供了广阔的空间，“高技术性”逐步演变成一种“高艺术感”。设计“以科学技术为创作手段……这并没有损害设计的艺术特性，反而使得现代设计具有了科技含量很高的现代艺术特性，如全新的材料美、精密的技术美、极限的体量美、新奇的造型美、科幻的意趣美等”[5]。设计师将艺术因素融入书籍设计领域，从而创造出更多、更具艺术韵味和精神内涵的“艺术品”。杜威()指出：“为使作品成为真正的艺术作品，作品也应该是审美的，也就是说，应该创造得使人在欣赏它时感到愉快。”[6]现代书籍极高的审美价值也激发和唤起读者更多的思考与想象，读者更多地参与到书籍的“二次创作”中，从而实现书籍设计审美价值的持续提升。 3 书籍设计的高标准与高准入 书籍设计的“高技术”并不只是简单地为书籍披上一件高技术化的外衣，而是在书籍的编辑设计、编排设计、装帧设计和信息视觉化设计等几个方面整体性的提升[7]。实现书籍设计的高技术目标需要设计师进行缜密的策划编辑、巧妙的图文编排、合理的装帧技术和有效的信息传达等，从某种程度而言，“高技术”意味着“高标准”。 实现书籍设计的“高标准”涉及众多因素，设计师的创新欲望是实现这种“高标准”的内在驱动力。信息时代提倡创新，鼓励冒险，宽容失败，这种开放的社会风潮为书籍设计的创新提供了广阔空间，尝试性、实验性和前瞻性的书籍设计探索不断涌现，成为书籍设计不断深化发展的动力。同时，设计师本体意识的觉醒和自我价值的确证，为这种创新活动的深化提供了强劲的动力。在创作过程中，设计师不希望受到过多外界因素的干扰与影响，不愿书籍设计完全沦为书籍内容的附庸与标签。设计师给自己提出了更高的标准与要求，很多设计师苦心孤诣，将书籍当成一种独立的审美对象，通过独立的设计来实现自己的审美理想，通过展现设计自身的魅力来营造一种“有意味的形式”，正如吴冠中在艺术创作中反复强调的，要学会表现出自己的感情，不择手段，择一切手段，表达视觉美感及独特情思[8]。 在书籍设计审美标准普遍缺失的情况下，技术特征极易演变成一种设计质量的评价标准。“高技术”体现的是一种实现过程的“高准入”、“高区隔”与“高门槛”，这种实现的“高难度”在一定程度上代表了设计的“高品质”，能够提升作品的附加值。因此，提高书籍设计实现的困难度，从一个角度体现了设计师的工作价值。这也是当下“高技术”风格的书籍设计流行并逐渐成为一种新的设计风潮与 时尚 ，成为一种设计的方向与选择的重要原因。当然，对“高技术”的过度喜爱容易演变成一种对技术的盲目崇拜，沦为唯技术论或者技术至上主义，或者一味地炫耀技术发展，演变成为所谓的“炫技派”。这对书籍设计的发展而言，是走向另外一个极端。 4 书籍设计的高需求与高品位 作为终端消费者的读者，希望通过阅读获取知识与信息，并通过观看获得独特的审美愉悦与视觉享受，实现精神的升华与心理的满足。在消费社会，书籍是文化消费的产品，书籍设计则作为一种消费的符号和标志存在，具备象征和隐喻的功能。在书籍消费过程中，读者被分为不同的阶层与群体，并通过书籍消费，显示出各自的身份与地位，体现个体的存在。 随着社会发展，读者的审美标准不断攀升和提高，视觉“阈值”不断被刷新，读者呼唤有更多、更新和更美的书籍设计作品出现，从而满足人们日益增长的个性化、多样化和差异化的审美需求。读者对他们常见的书籍设计形态提出了更高的审美标准，对他们感觉陌生的视觉形态展现了更强的包容性。与以往书籍朴素、自然、含蓄和内敛的视觉风格不同，当下荒诞、怪异、离奇和另类的书籍设计风格层出不穷，呈现出多元化的风格趋向。现代书籍设计风格经历着巨大变化，这种变化的背后，其实是人类求新、求异和求变的心理本能体现，也正好契合了形式主义美学中关于“陌生化”理论的阐释。“陌生化”是俄国人什克诺夫斯基(Viktor Shklovsky)首先提出的，他认为艺术通过将事物“陌生化”，从而增加读者感受的难度和延长读者感受的时间，让人们对平日视而不见的寻常世界产生一个全新的体验，艺术如果要避免衰老、退化，就要不断地追求“陌生化”，从而满足读者的审美需要。由此我们就容易解释今天种种另类风格书籍存在与发展的相关问题。 1978年，詹・克朗(Joan Kron)和苏珊・斯莱辛(Susan Slesin)在他们的著作《高科技》中对“高技术”概念进行了系统的阐释：“这个术语在设计中特指两个不同层次的内容”，“一是技术性的风格，强调工业技术的特征(technology);二是高品位的(high style)。”[9]在数字媒体时代，数字出版物取得了长足的进步，但是并没有消弭纸质书籍的发展，数字出版与传统印刷出版共同发展、并行不悖，纸质书籍仍然展现了强大的生命力，在快餐化消费的读屏时代，相对于数字出版物而言，纸质书籍本身就意味着“高品位”。 在快节奏的今天，读者对于纸质书籍的阅读方式也发生了改变，不再仅是直线性阅读，而出现了更多非线性与多线程的阅读方式。也就是说，读者的阅读状态是离散与混沌的，阅读节奏是跳跃与无序的，阅读心境是随性与随意的，阅读的前后次序被打乱，阅读的状态变得不可确定，阅读的进程变得不可控制，阅读的方式变得更加多样。这种变化对书籍设计提出了更高的要求，设计师需要对书籍的整体与局部都进行恰当的设计，通过设计来激发读者的阅读兴趣，满足读者的心理期待。比如，设计师弗朗西斯卡・普列托(Francesca Prieto)为诗人尼加诺尔・巴拉(Nicanor Parra)的诗歌集设计的精装书(图6)，内容看似支离破碎，但若把它们撕下来，进行折叠、拼贴和组装，就能看到完整的诗歌内容，这种极富 想象力 的书籍设计，既反映了诗歌的内在精神，更激发了读者的阅读热情。丰子恺先生曾说，善于装帧者，亦能将书的内容精神翻译为形状与色彩，使读者发生美感，而增加读者的兴趣[10]。读者对书籍进行触碰、轻抚、摩挲、把玩、翻阅和审视，并借助视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五感进行更加深入的沟通，实现与作者跨时空的交流，从而获得独特的审美愉悦和心理满足。 5 书籍设计的高情感与高补偿 美国未来学家约翰・奈斯比特指出：“无论何处都需要有补偿性的高情感。我们社会里高技术越多，我们就越希望创造高情感的环境，用技术的软性一面来平衡硬性的一面。”[11]“高技术”不是设计的目的，而是设计的手段，当“高技术”发展到一定程度，更需要“高情感”的投入和“高心理”的补偿。“高技术”应该与“高情感”相融，使作品呈现出技艺高超又感人至深的特殊景象。设计师通过高情感的设计来柔化和软化高技术带来的片面性，实现对人性的抚慰与心灵关怀，使读者获得更多的心理满足与情感关照，从而产生一种亲切感和温暖感，借助设计的力量实现平衡与调适。由此可见，“高科技”转化为“高情感”，“改造自然”转变为“适应自然”，才是未来设计的主题，关注人的本质需求才是设计的终极课题。 现代书籍设计热衷于用金属、塑料、玻璃等工业时代的材料来重新设计书籍，强调工业化的材质，极力宣扬机械美学和新技术的美感。“高技术”阐述工业化带给人们审美的重大改变，并突显生产技术带给人的现代、冰冷、科技的感觉。这种看似冰冷的机械美学，在今天被赋予更多人性的色彩，戴上了情感的光环，它以一种建立在设计师理性推理之上的片段存在，充满调侃、戏谑和 游戏 的意味。在温润的书籍中应用机械美学中那种冷漠、冰冷和生硬的视觉形式变得更为常见，并逐步成为一种特殊的视觉审美形式，成为书籍设计风格的一种选择。书籍自身特有的书卷气息，与看似冷漠的机械美学之间形成一种非常有趣的冲突与反差，产生一种独特的视觉张力，构成现代书籍特有的戏剧性效果。吴勇为2008年北京奥运会设计的《中国印・舞动的北京》画册(图7)，就很好地结合了北京奥运代表性建筑元素，同时采用极其特殊的装帧工艺与材料，完美地体现了“人文奥运、绿色奥运和科技奥运”的核心理念，具备强烈的视觉冲击力和吸引力。现代书籍设计的这种匠心独运，其实就是一种“高情感”的投入与“高心理”的补偿。通过人本思想重新审视现代书籍设计中高技术的运用会发现，未来更加需要关注新技术影响下书籍设计本体语言的 拓展 ，使之更符合人性化设计和情感化设计的需要。 6 结 语 “技术”是书籍设计发展的决定性因素，在书籍发展过程中起着重要作用。现代书籍设计由于受到同时代“高技术”建筑的影响，呈现出工业化的特质，体现了独特的机械美学特征。但在发展过程中，“高技术”概念发生嬗变，演变成一个包含多种语义、内涵丰富的特殊词汇，代表着高艺术、高标准、高品位与高情感等。因此，书籍设计呈现多元化的风格倾向，同时，在发展过程中，书籍设计超越功利性的色彩，具备独立的审美价值和意义。 今天，荒诞、怪异、离奇和另类的书籍设计风格，很多是设计师个人的行为。事实上，书籍设计同电影艺术一样也存在“类型化”的分类问题。对实验性、概念性和尝试性的书籍设计，应该给予更大的包容与更多的自由，鼓励其成长，因为，今天的“前瞻性”设计极有可能就是明天的“实用性”设计，“创新”是设计产业得以持续发展的源动力。此外，我们需要客观地审视不断涌现的新技术，大胆地引入新技术，并将这些技术合理地融入书籍设计中，不断拓展书籍设计的发展空间。同时我们必须明确，情感与精神性的需要永远是书籍设计的最终落脚点，采用高技术的形式和手法，都源于对人们精神需要和情感需要的满足，因此，在设计过程中应该更多地思考设计的价值与目的，真正做到“以人为本”。 注 释 [1]吕敬人.书艺 问道 [M].北京：中国青年出版社，2006：5 [2]徐恒醇.设计美学[M].北京：清华大学出版社，2006：27 [3][5]尹定邦.设计学概论[M].长沙：湖南科学技术出版社，2003：43，43 [4][10]孙艳，童翠萍.书衣翩翩[M].北京：三联书店，2006：51，423 [6]莱德尔.现代美学论文选[M].北京：文化艺术出版社，1988：140 [7]吕敬人.书籍设计基础[M].北京： 高等 教育 出版社，2012：12 [8]吴冠中.笔墨等于零[M].南京：江苏文艺出版社，2010：196 [9]王受之.世界现代建筑史[M].北京：中国建筑工业出版社，1999：377 [11][美]约翰・奈斯比特.大趋势：改变我们生活的十个新方向[M].北京：中国社会科学出版社，1984：1 看了“军事高技术论文怎么写”的人还看： 1. 军事高科技论文范文 2. 材料与军事高技术论文 3. 军事理论的论文范文3000字 4. 军事高科技论文 5. 军事高科技战争论文 a("conten"); 共2页: 上一页 1 2 下一页
接触危险物品的工作岗位高温、低温、高压、辐射等极端环境的工作岗位长时间机械作业的工作岗位长时间监视监控的工作岗位精细工作高强度工作……-----------------------------------随着知识经济时代的到来，高技术已成为世界各国争夺的焦点，机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。据了解，目前日本继前两个机器人计划--“极限作业机器人”计划和“微机械技术”开发计划之后，正在实施第三个“人型机器人”计划；美国仅花在无人机上的费用就已达25亿美元。我国政府也非常重视机器人的研究，早在“七五”期间就开始了工业机器人和水下机器人攻关计划，并取得了一定的成绩。1986年，国家“863”计划将智能机器人列入其中。经过十几年的艰苦奋斗，从跟踪世界先进水平到自主开发，取得了举世瞩目的成果。 机器人技术--科技经济的必争之地 世界各国都非常重视机器人技术的开发与研究，主要有以下几个方面的原因： 第一，发展机器人可以提高综合国力。机器人技术是集光机电信息自动化于一身的高新技术，从某种意义上讲，一个国家机器人水平的高低，代表了一个国家的综合实力。 发展工业机器人可以增强一个国家的制造能力。国内外很多企业都是通过使用工业机器人来提高生产率和产品质量。国外一些大的汽车、电子、机械制造商通过采用工业机器人作为关键生产设备，可以做到根据市场需求，及时调整生产策略，以小批量、多品种，占领更多的市场份额。国家"863"计划正是看到了这一趋势，对工业机器人及其应用工程给予了大力支持，在摩托车、汽车、电子、家电等行业推广了一批示范工程，并形成了拥有自主知识产权的产品系列。 发展特种机器人可增强国家的可持续发展能力。所谓的特种机器人是指除工业机器人之外的各种机器人。在“863”计划实施的初期，我国先后研制出了水下机器人、排险机器人、机器人压路机、微操作机器人、双足步行机器人、灵巧手等多种用途的特种机器人，大大缩短了我国机器人水平与国外发达国家之间的差距，有力地推动了我国机器人技术的发展，加强了机器人与社会、经济的联系。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、光电技术、传感技术、通讯技术、仿真技术等多种学科和技术的综合成果。智能机器人做为新一代生产和服务工具，在制造领域和非制造领域占有更广泛、更重要的位置，这对人类开辟新的产业，提高生产与生活水平具有十分现实的意义。例如，我国在争取公海海域优先开采权的过程中，由国家“863”计划研制的6000米水下无缆自治机器人系统先后两次出海，获得了海底锰结核分布的珍贵资料，使我国成为世界上少数几个具有深海探测能力的国家之一。 第二，发展机器人技术可以提高国防实力。在海湾战争、波黑战争、科索沃战争中，各种无人机和地面军用机器人系统在战场侦察、探雷排雷、监视、通讯中继、电子对抗、火力导引、战果评估、骚扰、攻击等方面都起了特殊的作用。鉴于高新技术对未来战争的指挥系统、战场环境将产生重大影响，我国已经开展并将加强这方面的研究。 第三，机器人可以形成一个巨大的产业。尽管目前发展相对成熟的只有工业机器人，但从世界机器人的发展趋势看，服务机器人、个人机器人具有巨大的市场潜力，可以预见，个人机器人将会像个人电脑一样走进千家万户，成为人类社会必不可少的生活用品。 第四，发展机器人可以提高一个国家的国际地位。在国家攻关计划和“863”计划的支持下，我们已经研制出了各种用途的机器人，并加入了由少数发达国家参加的国际先进机器人计划，提高了中国科技的国际地位。 我国发展机器人技术的必要性目前，我国机器人市场还不是很大，其原因是多方面的。我国是一个人口大国，多数人对机器人缺乏了解，认为现在下岗人员就很多，还用机器人干什么。这是一个偏颇的观点。 首先，机器人不是简单地代替人工作，我们使用机器人是让它们完成不适合人直接干、干不了和干不好的一些工作。比如：机器人可以进入病人体内进行检查和治疗，进入煤气管道进行检查和维修，进入核电站检查核泄漏，机器人可以登陆月球、深潜海底，能24小时不停地高质量完成单调或复杂的工作。目前我国有许多人工作在有毒、有害、高温、危险的作业环境中，机器人的应用可以将他们从恶劣环境中解放出来。 市场竞争也需要机器人。机器人的应用，不仅可以提高产品质量，提高产品的改型速度，适应快速变化的市场，满足消费者的需要，而且可以降低产品的成本，提高市场竞争能力，从而提高我国企业在国内外市场上的竟争能力。 另外，随着物质及精神生活水平的提高及老龄人口的增多，人们将需要更多的智能化、社会化、家庭化、个性化、感情化的服务，机器人将大显神通。 最重要的是，站在国家的角度来看，许多尖端技术，尤其是国防高技术必须拥有自主知识产权，才能在国际竞争中得到主动权。霸权主义并不希望我国拥有能与其相抗衡的机器人技术，我们只能依靠自力更生。 前景光明的机器人应用我国是一个发展中大国，经济的高速发展给机器人技术带来了广阔的应用前景。 随着我国高技术产业的兴起和大中型国有企业的扭亏为赢，将出现一批新兴产业，也将诱发新一轮的投资，工业机器人作为先进制造业的核心必将得到广泛应用。近两年，我国大规模的基础设施建设为混凝土喷射机器人、凿岩机器人、机器人压路机、机器人推土机等机器人化工程机械提供了用武之地。新一代机器人化工程机械如装载机、搅拌机、摊铺机、盾构机器人等正在研究中。21世纪是人类走向海洋，向海洋要资源的世纪，我国的系列水下机器人将承担起海洋探测的重任，为我国开发海洋作出贡献。 通过国家“863”计划的实施，我国机器人产业化已初露端倪，而且发展势头良好。一些企业已看到了机器人的巨大潜力，一汽、华录、海尔、嘉陵、长安等大型企业集团都开 始涉足机器人领域，他们都看到了中国潜在的机器人市场。 抓住时机迎接挑战 加速我国机器人产业化的发展迫在眉睫，我们必须采取相应的措施，才能适应形势。 国家应加大对机器人技术的投人，并制定相应的鼓励政策。机器人是具有创新性的、战略性的、对国民经济和国家安全有巨大影响的高技术，是21世纪经济技术的制高点之一。国家必须投入较多的资金加快机器人技术的研究，同时对有关企业给予一定的优惠政策，以推动我国机器人产业的发展。 我国应组建机器人自动化装备产业集团。随着我国制造业的快速发展，国内对机器人自动化装备的需求越来越旺，国外大的机器人公司已纷纷进人中国市场。尽管总的说来我国的特种机器人性能价格比优于国外，但由于企业规模小，产品比较单一、批量小，缺乏足够的资金实力和企业间的协调能力，因此很难与国际大公司抗衡。我们只有成立具有一定规模的公司，增加投入，在提高产品质量的同时降低成本，创造品牌，才能形成企业的良性发展，在国际市场占有一席之地。 筹建中国机器人协会。现在我们国家拥有二级机器人协会、学会不少，但各个分会针对的重点不同，涉及的人员范围也不同，相互沟通不够，给人一种各行其事的感觉。如果能成立一个中国机器人协会，把现有的二级学会组织起来，通过学术交流、科普宣传、市场调查等活动普及知识、培养人才，推动机器人科学技术的研究和应用水平，将对我国的机器人事业大有裨益。----------------------------------中国工业机器人未来发展会怎样？它能不能大规模应用于生产，被市场所接受？这一直以来就是困扰很多人一个的问题。 中国工业机器人发展长期以来受限于成本较高同时国内劳动力价格低廉的状况，这种局面使得工业机器人应用面十分狭窄。但是随着中国经济近30年的持续快速扩张，人民生活水平不断提高，很多情况已经悄然间发生了变化，这些变化改善了工业机器人的使用环境。 加工制造业作为制造业体制最为灵活，发展最为迅速的部分，它对国民经济有着极大的影响。改革开放以来，加工制造业的发展经历了从80年代的“三来一补”到国内外厂商直接投资开办工厂并同时在国内和国外销售。但是这些在中国的投资和开办的工厂利用的只是中国充足和低廉的劳动力，而它所采用的技术和设备大多来自于国外。虽然劳动力近似无限的供应使得中国制造业在二十世纪末已经发展成为世界工厂。但是这种发展却埋下巨大的隐忧，世界工厂的发展依赖于劳动力能否充足供应。经济持续的增强以及在中国推行了20余年的计划生育，中国劳动力供应格局到现在已经开始发生变化。中国劳动力市场逐步从“买方”市场转移到“卖方”市场，劳动力由供远大于求开始向供求平衡的方向发展。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这种市场的变化使得很多劳动力密集行业中的企业为了提高劳动生产率所采用的依靠增加工人数量，延长工人劳动时间的方法反将使其成本越来越高昂，同时这种方法的使用也受到越来越多法律的限制和政策的阻碍。这种从企业微观层面到整个社会宏观层面的改变对于中国企业影响巨大，它促使企业认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度以尽量减少用工量来应对这种改变。 随着劳动力过剩程度的降低，单个工人的成本上升、对于产品质量更高的要求以及国家对装备制造业的重视，工业机器人及技术在中国得到了政府和产业界的广泛重视。政府努力加快中国装备制造业尤其是工业机器人的发展，使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。产业界也开始重视工业机器人在降低劳动成本、减少劳动风险、提高产品质量中所起的巨大作用。正因为如此，最近几年国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人。不少企业通过采用工业机器人及技术满足了自己的要求，从而提高企业的竞争力。各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。最近四年,很多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台，2000年以后已经突破121台，销售量翻了近三倍。快速发展的工业机器人及技术正被大量应用于工业企业的技术提升。在未来，中国的工业机器人产业将作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。 国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机器人技术提升传统产业，利用机器人技术发展高新产业。机器人技术主题不仅积极推动机器人产业化应用而且在普通人群中广泛普及机器人知识，增加人们对于各种机器人的了解和认识。使利用机器人技术提升我国工业发展水平，提高人民生活质量成为全社会的共识。----------------------------------------------1，基于符号的机器人学诞生与发展的简要历史 工程学科的一个共同点是：先有工程实践。机器人学的诞生也不例外，是随着工业机器人的诞生与发展而进行的，直至七十年代，工业机器人整个系统基本定型，发展主要在于单元器件性能的逐步改进。这时机器人学向深度和广度发展，成为一门非常综合和活跃的学科，这也是工程性质学科的另一个共同点：到一定时期，理论将超前于工程实践。George C. Devol于五十年代中期发明工业机器人，是可重复编程的PTP控制的操作手，和Jeseph 共同发展这一全新工具概念后，于1959年成立第一家工业机器人公司Unimation lnc.启发工业机器人发明的前期工作是二战中开始的主从控制的遥控机器人的开发，主要用于放射性物质的处理。 工业机器人发展的主要历史事件如下： 1954年：美国，发明可编程机器人，专利号2988237 1959年：美国行星公司制造第一台商用机器人 1960年：美国Unimation公司成立 1970年：Victor Sheinman验证Starford Manipulator 1971年：日本工业机器人协会成立 1974年：美国Cincinnati Milaeron公司推出第一台小型机控制的机器人T3 1976年：Ralph Bolles发展了机器人编程语言AL 1978年：Unimation公司推出可用于装配的通用机器人PUMA 1978年：日本，牧野洋发明SCARA装配机器人 机器人学研究的主要事件有： 1954年：Denavit和Hartenberg（1954）提出用于表达空间杆件几何关系的一般方法，可用于解机器人正运动学 1962：Ernst（1962）和Boni（1962）分别研究带触觉和压觉传感器的机械手 1964：Uicker（1964）的博士论文研究了空间杆件的动力学 1968：Pieper（1968）的博士论文中用代数方法解逆运动学问题 1968：McCarthy（1968）在Stanford AI Lab研究带摄像机、麦克风的机器人，能根据人的指令发现并抓取积木 1971：Kahn和Roth（1971）研究机器人的最少时间控制 1972：Paul（1972）研究关节空间轨迹规划 1973：Bolles和Paul（1973）用装有视觉和力觉的Stanford arm完成水泵装配 1974：Bejezy（1974）研究机器人的动力学和计算力矩控制 1976：Bolles（1976）发展了机器人编程语言AL 1979：Paul（1979）研究了笛卡尔空间的轨迹规划 1979：Lozano—Perez和Wesley（1979）研究机器人避障问题 1981：（1981）出版第一本机器人学课本，“Robot Manipulator：Mathematics，Programmings and Control” 这些事件的选择标准是该项研究开创性的。但是，虽然1954，1964二事件是机器人运动学和动力学的基础，但并不是专门为机器人学研究的。 1978年PUMA通用工业机器人的诞生可看作是工业机器人的成熟，直到现在，工业机器人的整个机械结构，驱动，控制结构，编程语言均和1978无本质差别。 1981年机器人学课本的出版标志着该学科的成熟，Denavit和Hartenberg（1954），Pieper（1968），Paul（1972），Bolles（1976），Paul（1979）等人的研究对工业机器人的成熟作用巨大。 由于学科发展的主要驱动力是求新求深，进入八十年代，机器人学的发展主要向广度和深度发展，主流也渐离工业背景。但由于机器人学是工程学科，太偏离实际肯定要受到制约，也即受到市场驱动力的制约，如那么多的机器人控制和智能方面的研究，但无一实用，这方面的研究肯定要萎缩。这几年，机器人学界意识到这一点（也即研究经费减少了），开始把注意力投向新的工程主题。基于行为的机器人学和生物机器人学将把机器人学推向新的发展时空。2， 基于符号的机器人学的主要研究内容 参照等（1988）的经典机器人学课本，传统机器人学的研究内容为： ·运动学 ·动力学 ·轨迹规划 ·操作手控制（包括位置与力控制） ·机器人传感器 ·路径规划与任务规划 以上内容均在笛卡尔空间对机器人或环境用符号进行描述（关节空间可映射至笛卡尔空间），然后实施规划和控制，这部分机器人学称之为基于符号的机器人学是恰当的。另外机器人路径规划和任务规划是与基于符号的人工智能特别相关的部分，这部分内容也称之为智能机器人学或基于人工智能的机器人学，基于符号的人工智能引起的危机自然也是它的危机。 进入十年代后，机器人学向深度和广度发展的研究有： ·多机器人系统的运行学、动力学、运动轨划、控制和协调等问题 ·冗余度机器人的运动学、动力学、运动规划和控制问题 ·弹性机器人的运行学、动力学、运动规划和控制问题 ·复杂环境中机器人的基于多传感器的信息处理与任务实现问题 向广度发展的研究为： ·移动机器人的结构、传感器、控制与任务规划等 爬行，步行，飞行，水下，轮式，履带式等等能移动的机器人均是移动机器人，够成非常丰富的研究内容，由于机器人在工作空间中移动，首要问题即是避障与导航。由于移动机器人需要具有在动态环境中的自主运动和作业的能力，另一术语自主机器人也主要指移动机器人。 由于移动机器人的工作环境（动态的，不确定的）与工业机器人的工作环境（结构化的）完全不同，也就需要新的理论，正是这方面的工程需要诞生了基于行为的机器人学及向生物机器人学的发展。3，什么是基于行为的机器人学？ 基于行为的机器人学反对抽象的定义，因此采用场景化、具体化的解释更适合该领域的哲学思想，下列表是基于行为的机器人学和基于符号的机器人学在各方面的比较。 特征项 基于行为的机器人学 基于符号的机器人学 研究对象 非结构化环境工作的自主机器人 结构化环境工作的机器人 环境特点 动态的、不确定的、复杂的 确定的、预知的、简单的 传感信息的处理 分布式直接处理，不抽象、不定义 集中式融合处理，抽象、定义 对环境的处理 无中心模型，无中心表达 有模型，有中心表达 行为序列的产生 行为序列由目标、操作场景和机器人之间的交互作用而突现产生 根据给定的任务预先进行精确的规划 行为控制 自组织、分布式 中央控制或隐形中央控制 信息处理方式 并行、计算量极小 串行、计算量极大 任务实现 由自组织行为和环境交互作用的突现行为实现 由算法实现 系统结构 由行为模块并行组织，分层结构动态突现 由功能模块串行组织，结构固定不变 系统理论 主要用语言表达，难以形式化，强调具体化、场景化证实 主要用符号表达，便于分析，多用仿真基于行为的机器人学的重要研究内容是系统结构而不是算法，基于行为的机器人在非结构化动态环境中的性能非常优越，用基于符号的机器人学设计的类似的机器人无法达到如下性能： ·高速度，高灵活性。在动态复杂环境中的移动速度可达到2米/秒。 ·高柔性。迅速适应变化的内外部约束。 ·高鲁棒性。可以承受局部损坏。 ·高效性。软件代码可以是传统的几百分之一，硬件可以是传统的几十分之一。 ·经济性。价格是传统的十几分之一。 ·简易性。没有机器人学正规训练的人也能很快操作。 ·可扩展性。很少改变原有系统便可增加性能。 ·可靠性。分布式自组织并行工作，可靠性强。4，生物机器人学，新的研究共同体 进入九十年代，机器人学研究中出现了许多新名称，如：基于行为的机器人学（Brooks，1991a），进化机器人学（Harvey，92），非笛卡尔机器人学（Gomi，1996），认知机器人学（Brooks，1997）等等。其中，进化机器人学主要研究当前环境行为进化，非笛卡尔机器人学和基于行为的机器人学研究类似的内容，认知机器人学是Brooks新提出的概念。因为Brooks一直领导着这个新的领域，有必要解释这个概念的背景。Brooks研究组研制基于行为的机器人取得很大成功后，（Brooks和Stein，1993）开始进行机器人的最高形式--仿人机器人的研究，主要是想实现其智能一步步累积的思想，更把研究面向人类认知问题，当时建立了很大的研究计划，至1996年底（Brooks，1997）报告了该计划的研究成果，显然，该计划从经费、技术和研究思想上遇到大挫折，目前还停留在单元模块的制造和研究上，在研究思想上，由于系统结构还是基于SA设计，由第三章的分析，根本是不会成功的。从技术上说，人从机体、感觉到大脑，远比想象的复杂，完全模拟人的行为，进一步拥有人的能力，还是长远的研究目标，从研究思想上，Brooks的智能累积思想（1991a）是行不通，一方面Brooks仍采用整体智能的概念，另一方面，智能的进化包含生物基础的进化，并不单纯是行为层次的增加。尽管如此，Brooks的研究计划引起世人注目，因为以前的类人机器人主要是机构的研究，最复杂是早稻田大学加藤一郎研制的会演奏钢琴的机器人，是传统控制方式的杰作，Brooks是第一个用基于行为的方法研制仿人机器人，已制成头眼手模块。德国GMD和日本东京大学也开始这方面的研究。虽然研究计划遭到挫折，但（Brooks，1997）提出了认知机器人学的概念，并把它作为基于行为的机器人学的进一步发展。他把身体形态、动机、一致性、自适应、发展、大脑机理等作为研究主题，可以看出，Brooks想把研究类人机器人作为基于行为的机器人的发展，他所说的认知机器人学即是对类人机器人的研究，也没有提出系统的理论，只是研究对象复杂了。 通过以上分析，进入九十年代，许多研究人员从生物学中寻找启发来开拓机器人学的新方向，主要推动力量是Brooks建立的包容结构理论，许多研究者也发现了包容结构的局限性，在它基础上很难再进行进一步的研究，上一章提出的GBA作出了很大的发展，GBA是一个开放的系统，在GBA的基础上，行为学习、行为进化等等均可以系统地进行研究，同时又面临许多新的问题，如更为有效的驱动系统、传感器，复杂学习问题，计算工具问题，思维问题等等，单一地面对某一问题，如，当前环境行为进化，或认知，都不利于机器人学新的发展，有必要把它们都统一到生物机器人学的范畴中，因为它们的思想基础都是统一的，另外，生物机器人学也不是基于行为的机器人学的发展，而是一种包容，以构成新的研究共同体，以深入、综合的视野拓宽机器人学研究的新时代。 生物机器人学的研究对象是：动态的不确定的环境中工作的自主、半自主的机器人。研究方法是：从生物系统的各个层次获得启发，动态平行应用从上向下和从下向上的研究方法，也即太极研究方法，更多地运用综合策略。 主要研究内容如下： （1）仿生物机构、驱动器、传感器 （2）仿生物计算工具 （3）系统结构与智能结构 （4）意识、动机、情感、成长、相互作用、技能、语言、学习、知识、知觉、行为实现、思考等认知能力 （5）系统设计与制造 这样，生物机器人学就有了明确的指导方向，包容性也很大，如（Harvey，1992）提出的进化机器人学主要研究认知能力中的成长问题，采用动态神经网作为计算结构和工具，认知机器人学也主要针对认知能力中的几个因素。需要指出的是系统结构和智能结构是生物机器人学的基础，认知能力也需要在这个基础上实现。基于行为的机器人学主要研究了系统结构以及行为实现和相互作用问题。显然，生物机器人学能把已进行的该方向的所有领域都包容进来，并能促进和指导进一步的研究，同时避免犯局部性的错误。特别是，在研究方法上得到了和谐统一，一味从下向上的还原主义的研究方法容易犯机械论的错误，如目前发展的神经网络，难以产生高层行为，一味从上向下的研究方法容易脱离实际，如基于符号的机器人，难以适应环境。