题图 蒸发反应方式生产锌纳米颗粒的工艺示意图。

纳米材料技术领域是一个朝阳产业，它的发展将改变人们的生活。德国的化工企业在这一产业中处于第一集团的位置。

在VDE（电子、电气和信息技术）协会2008年11月提供的最新调查研究报告中显示，德国的纳米技术在欧洲已经处于领先地位，在世界范围内也属于行业的第一集团。Evonik研究所的纳米技术协调员Markus Prid?hl博士介绍说：“在欧洲，大约一半左右纳米技术领域的企业都位于德国境内。”

在纳米技术领域中，最重要、最有决定性意义的是纳米材料技术。其中包括了纳米材料和纳米复合材料（约占28%）、超薄涂层（37%）、超精密表面结构（22%）以及两个较小的纳米技术领域：横向纳米结构（lateral Nanostructures）（约9%）和纳米结构的检测与分析（4%）。根据DZ Bank的预测，到2010年时这一领域中的全球销售收入会达到2200亿美元。在这种背景下，德国的化工企业，包括Evonik公司和BASF公司都参与了纳米材料的生产，他们除了使用现有的成熟技术外，都发明了新的工艺技术。在纳米材料颗粒的磨粉生产工艺以及纳米颗粒生产工艺技术中增加了不同的液相合成法和气相合成法。Evonik公司使用的则是沉淀技术和焰色反应技术。

节能的纳米材料生产工艺

目前，Hanau-Wolfgang化学工业园技术中心正在进行的试验是在蒸发反应器中生产纳米级氧化锌的新技术。精细的氧化锌颗粒是生产高防晒因子的高效防晒油的重要成分。在新的纳米材料生产工艺技术中，锌丸在专用的坩埚中被熔化，并继续加热，使之升华为气相。这些蒸汽与作为催化剂的氮气一起经管道输入到反应器中。在反应器的不同部位输入燃气和空气混合气作为反应气体，并最终输入硅胶体。

按照这种方法能够在氧化锌蒸汽和空气之间形成非常均匀的混合气，这种混合气是形成良好颗粒的前提。加入硅胶体后，微小的颗粒不会相互粘连在一起，不会成块、成团，保证了高质量颗粒的生成。形成的纳米颗粒大多数在150~200nm之间，同时，其二氧化硅外壳厚度只有几个纳米。纳米颗粒生产过程在吹入骤冷空气和第二步喷入骤冷水时结束。生产出的纳米颗粒由布过滤器收集起来。

在样机试生产中，这种新工艺每小时可以生产5~10kg的纳米材料。在Hanau化学工业园中，利用这种新技术每年可以生产40t纳米材料。在成功的完成了这一阶段的试验之后，将在Evonik公司的所在地德国Rheinfelden市进行设备的生产制造，年产量将提高10~15倍。与原来利用锌粉为原材料的工艺相比，新的工艺更具优势。新技术的发明者，Evonik公司的Stepan Katusic教授说道：“这一工艺的最大进步是节约能源，最多可以节约15%~20%。”在整个新技术的生产流程中，有大量的参数可供使用，对这些参数进行调整和修改，就可以生产出用户希望的纳米材料了。Kutusic先生说道：“原则上讲，这种反应器也适合于其他金属材料氧化物使用。”

快速形成纳米颗粒

BASF公司也研发成功了一种创新型的纳米材料生产工艺。该工艺适合于在热壁反应器中生产有机的和无机的纳米微粒，并能通过合适的载体直接把气相与液相耦合在一起，形成含有纳米微粒的稳定悬浮物。BASF公司负责微颗粒研发的技术组负责人Bernd Sachweh博士介绍说：“这种悬浮状态可以方便的用聚合或者精细化工技术来实现。”在这一新工艺中，最重要的发明在于颗粒脱硫处理后冷却时极高的冷却速率，相当于每秒100万K的冷却速度。在该工艺中，纳米微粒可在几微秒中形成。

可借助静电充电等方法避免纳米微粒相互粘连，保持纳米微粒稳定。在纯气相（温度120~130℃）中加入炙热的熔液可以形成所需的悬浮物。分离纳米微粒时，已经形成的纳米微粒在熔液中进行转换，在连续相中乳化。这样形成的树脂颗粒可通过使用分散机进一步分解。所希望的纳米微粒大小可通过改变分散机的转速来调整。这一工艺主要用于生产防划漆。Schweh先生强调了新工艺的优点，他说：“利用这一新工艺，可以实现在一个封闭的系统中生产纳米材料，能够有效地防止纳米微粒被污染。”目前在BASF公司的样机中，每天可以生产500kg纳米微粒。

小结

研发纳米材料新产品、开发纳米材料新工艺以及扩大纳米材料的使用，都是在追求更加环保、更加安全、更加节能的生产方式。从这种意义上讲，Evonik公司和BASF公司的新技术是非常有意义的，他们继续巩固了德国在纳米技术上的领先地位。

巨大的纳米材料市场

根据联邦教育与研究部BMBF的调查，目前在德国境内有50 000~100 000个岗位直接或者间接的与纳米技术有关，这些涉及到纳米技术的工作岗位主要集中在电子、化工、汽车制造、光学元器件和健康领域中。德国的中小型企业作为就业的发动机，期望在这一领域中有更多的就业机会。根据专业人士的调查显示，到2015年时，全球纳米产品的销售额可达5000~30000亿美元。