纳米技术在操作纳米尺度（10^-9米级别）上的能力使得材料在原子和分子水平上得以操控，从而实现对其导电性、强度和反应性的精确控制。这种能力支持了新材料的开发，这些材料具有改进的性能和特定的应用需求。1 图片来源：Mike_shots/Shutterstock.com
纳米技术基于微工程和材料科学的原则，其与人工智能（AI）等工具的结合扩展了其在各行业的应用和相关性。2
纳米技术在制造中的应用
随着纳米技术的采用，制造业和精密工程领域取得了显著进展。它提供的分子级精度和材料加工创新加速了制造和产品开发的速度。
在数控机床（CNC）加工中，纳米技术有助于提高表面光洁度、延长产品寿命和减少部件磨损。例如，Ben Machine Products 公司在国防和航空航天制造中已经将纳米技术集成到其生产线中。
纳米润滑剂现在也在制造中使用，为机器部件提供更优的润滑效果。这些先进的润滑剂有助于降低维护成本并减少生产过程中的废物生成。3
此外，纳米厚度的涂层在工业应用中越来越有价值，如 BI State Rubber 公司所示。这些涂层提供了增强的耐热和紫外线辐射保护，并在制造过程中提供了更好的粘合性能。4 随着智能纳米涂层的不断进步，这一市场部门预计将大幅增长。
纳米技术也是加速先进材料发现和开发的关键。例如，荷兰初创公司 VSParticle 最近获得了 650 万欧元的资金，用于进一步开发其基于纳米技术的工具，这些工具将材料开发时间从十年缩短到大约 12-14 个月。5 其全面平台包括原型设计、自动化材料生成工具和集成计算系统，加速了新材料的发现，特别是绿色氢气。该系统还降低了成本，尤其是在处理铱等稀有金属时。
通过这些方式，纳米技术对于新材料的高效发现至关重要，推动了制造领域的精确性和创新。
纳米技术在现代电子中的作用
碳纳米管在能源存储中的应用
纳米技术在电子行业引入了显著的改进，提高了设备的性能和效率。纳米材料的使用使电子组件的微型化成为可能，而不会影响功能。6
纳米制造的进步也缩小了晶体管的尺寸，使其能够在半导体平台上构建仅几纳米宽的晶体管。这一发展支持了更节能的晶体管和半导体的生产，促进了智能电子的发展。7
IBM 在电子和半导体领域通过战略性使用纳米技术取得了重大进展。从 1993 年发现单壁碳纳米管（SWCNTs）的导电速度比硅快约 70 倍，到最近将纳米结构应用于早期癌症检测，IBM 利用纳米技术开发了更快、更可靠的电子组件，广泛应用于各个行业。8
纳米材料还在推进智能电子和高效半导体设备方面发挥了重要作用。最近，石墨烯纳米片——一种新的二维碳纳米结构——因其高机械强度、轻质和优异的电子传输能力，在电子和储能系统中受到了广泛关注。9
纳米技术在现代医疗和医学中的应用
基于纳米技术的工具已成为现代医疗和生物医学的重要组成部分。纳米技术在癌症诊断、靶向药物递送和制药制造中的应用显著改善了治疗质量和患者结果。这一整合催生了纳米医学这一领域，专注于高级诊断、疾病预防和高效药物合成。10
编程的纳米机器和纳米机器人增强了医疗精度，使亚细胞水平的操作成为可能。它们在诊断中的扩展作用支持了疾病预测，并帮助调节治疗选择。11
纳米技术在骨再生领域也日益重要。研究人员正在开发用于骨修复和肌肉重建的骨移植方法。最近的研究重点是生物矿化、胶原纤维和人工肌肉和关节的创建，旨在显著推进骨科学和骨组织工程。12
在药物递送中，纳米技术提高了药物稳定性和药代动力学。纳米机器人通过在循环系统中导航，将药物精确递送到目标部位，发挥了关键作用。
研究人员还在探索无线纳米机器人在手术中的应用，以治疗特定疾病。这些纳米机器人可以在不损坏周围神经网络的情况下，精确切割单个神经元树突。12
先进的纳米技术也在推进再生医学和组织工程。Lattice Medical 公司成立于 2017 年，专注于组织工程、生物材料和 3D 打印，利用专门的纳米技术解决方案开发创新植入物，用于重建手术。13 日本组织工程公司也提供了专门的再生医学系统，14 而 BioTissue 公司在该领域取得了显著进展，开发了使用羊膜组织的创新产品。15 截至目前，BioTissue 的产品已用于治疗超过 90 万名患者，凸显了纳米技术在医疗和生物医学中的积极影响。15
通过纳米技术支持环保目标
高级纳米催化剂在废水处理中的应用
气候变化、温室气体和全球变暖带来了紧迫的挑战，全球范围内正在进行各种努力来应对这些问题。纳米技术以多种方式为可持续发展和环境保护做出了贡献。
清洁水——不含污染物和污染物——仍然是一个主要挑战。纳米材料和基于纳米粒子的技术现在应用于水净化，方法包括吸附、膜过滤和光催化。16
铁基纳米粒子，如氧化铁纳米粒子（FeONPs），作为吸附剂用于去除废水中的重金属和有机污染物。这些纳米粒子选择性地吸附污染物，通过沉降或过滤更容易去除。17
氧化石墨烯和碳纳米管（CNTs）已被用于去除水中的药物废物和其他污染物。18 例如，Xylem 公司正在推进这些技术；其新型过滤系统使用纳米材料去除有机和无机污染物，帮助提供清洁水。19
通过这些方法，纳米技术支持水资源保护和环境可持续性。
纳米技术在未来各行业的作用
纳米技术有望在再生医学、组织工程和电子等领域产生重大影响。然而，解决纳米材料在人体内的毒性、开发高效的纳米催化剂以及推进室温量子计算芯片制造等挑战仍需进一步研究。
纳米技术在实现可持续发展目标（SDGs）方面的应用也得到了广泛认可。随着全球利益相关者的持续投资，纳米技术将在未来的科学和工业进步中发挥越来越核心的作用。
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