纳米技术趋势的影响

基于纳米技术创新地图，下方的树状图展示了 2024 年 9 大纳米技术趋势的分布情况。初创企业和规模化企业正在开发具有不同复杂性和特征的碳纳米材料和纳米复合材料。计算纳米技术为智能纳米颗粒开发提供决策支持。

此外，基于纳米颗粒的输送系统、封装和纳米传感器主要用于精准医疗和药物开发。半导体纳米设备和纳米机器人正在推动设备工程能力的发展。同样，初创公司正在开发用于多种应用的纳米膜和纳米薄膜，而绿色纳米技术实践正在实现可持续的纳米技术解决方案。

2024 年 9 大纳米技术创新趋势

1. 碳纳米材料

初创公司不断开发新方法并改进传统方法，例如碳气相沉积 (CVD) 来合成碳纳米材料。这使得开发出与传统材料相比具有更高机械强度、化学稳定性、耐用性和柔韧性的碳纳米结构成为可能。石墨烯、碳点和碳纳米管 (CNT) 是一些可用于电子、组织工程和纺织品的碳纳米材料。

单壁和多壁碳纳米管 (SWCNT 和 MWCNT) 具有低电阻导电性，因此可用作纳米填料来开发电子结构。初创公司还使用碳基纳米添加剂（如石墨烯集成催化剂、纳米金刚石和碳纳米纤维）来开发增强材料。

3DC 开发石墨烯中孔海绵

日本初创公司3DC开发了石墨烯中孔海绵 (GMS)，这是一种 3D 碳纳米材料，具有由单层石墨烯制成的中孔框架。与其他多孔碳材料相比，3D 孔隙度为 GMS 提供了较大的表面积，从而提高了耐用性、弹性和导电性。此外，3DC 的专有模板技术通过控制纳米级的孔隙结构来定制碳材料。这家初创公司的 GMS 材料可用作电容器、燃料电池和下一代电池技术中的电极活性材料和催化剂。

Concrene 提供基于石墨烯的混凝土混合物

英国初创公司Concrene生产石墨烯基混凝土混合物。该公司利用纳米技术将石墨的机械强度和与复合材料的兼容性等特性融入混凝土中。此外，Concrene 的制造工艺支持石墨衍生和合成石墨烯。这使建筑公司能够在不影响材料质量的情况下脱碳并取代传统混凝土。

2. 半导体纳米器件

微型化的发展推动了纳米级半导体器件和纳米机器人的发展。初创公司利用分子纳米技术 (MNT) 制造高精度的设备和科学仪器，如纳米操纵器和纳米晶体管。超高密度内存技术、紧凑型微处理器和电子电路中的芯片使更小尺寸的器件能够实现高性能计算。

此外，纳米设备还支持地球观测卫星、消费电子产品、电子传感和自动驾驶汽车的性能要求。纳米机器人的工业用例包括危险环境中的远程监控和服务。

QDI Systems 制造量子点 (QD)

荷兰初创公司QDI Systems生产基于亚硫酸铅的量子点。该公司的半导体 QD 纳米晶体具有高衰减率，因此可在 X 射线成像中提供更高的图像分辨率和对比度。此外，QDI Systems 的技术能够开发适合制造各种光电设备的定制半导体 QD 薄膜。医疗设备制造商使用它来制造高分辨率 X 射线传感器和低辐射率成像设备。

NanoDecoder 开发仿生纳米系统

瑞士初创公司NanoDecoder设计了仿生纳米系统，用于产品跟踪和防伪。这家初创公司的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 分子电子芯片结合了纳米孔传感和机器学习 (ML) 来验证产品真伪。纳米孔以超高密度将数字信息存储在 DNA 或合成分子中。这为物流公司提供了一种便携式、更快​​且经济高效的射频识别 (RFID) 标签和条形码替代品。

3. 绿色纳米技术

纳米技术领域正在从基于燃烧的制造工艺过渡到更环保的纳米颗粒合成方法。初创公司利用生物制造技术从植物或其他生物基原材料中开发类似的生物材料。循环经济措施还促进了从回收的金属、塑料、食品和农业废弃物中开发可生物降解的聚合物和金属纳米材料。除了绿色合成之外，纳米技术还可以实现环境友好的用例。例如，纳米材料可以实现土壤、废水、石油泄漏和其他有毒污染物的生物修复和生物转化。

Nanomatics 生产再生碳纳米管

新加坡初创公司Nanomatics制造可回收的碳纳米管。该公司利用热解法将塑料废物分解为环保的 MWCNT。然后，无水技术去除金属杂质并对这些 CNT 进行功能化。Nanomatics 的 CNT 金属含量低，可用于储能、电子产品和添加剂。此外，它们通过消除对原材料的需求和减少化石资源来减少碳排放，从而减少淡水使用。

Nfinite Nanotech 生产智能纳米涂层

加拿大初创公司Nfinite Nanotech开发了用于食品包装的智能阻隔纳米涂层。该初创公司的技术能够在现有的可生物降解和可回收包装材料上均匀沉积超薄膜，而不会改变其生物降解性。它为可堆肥包装提供了类似塑料的阻隔性能，可抵御外部条件，并延长食品的保质期。该技术与食品包装制造商现有的生产线集成，并适用于不同类别的包装材料。

4.纳米复合材料

金属有机骨架 (MOF) 晶体、碳纤维增强聚合物 (CFRP) 和纳米陶瓷等纳米复合材料在汽车和航空航天工业中的应用日益广泛。金属和聚合物基质纳米复合材料的创新通过 3D 打印等技术使其制造变得更加容易。此外，纳米增强材料改变了标准材料的微观特性。

这使得研究人员能够制造出具有更高表面体积比以及优异机械和光学特性的纳米复合材料。初创公司以各种方式利用纳米复合材料，包括涂层、添加剂、催化剂和结构部件。生物技术初创公司也在开发用于组织工程、再生医学、药物输送和细胞疗法的聚合物和有机纳米复合材料。

Xheme 生产聚合物纳米复合材料

美国初创公司Xheme开发了专利的聚合物纳米复合材料血袋和血管。这家初创公司的纳米复合材料不含增塑剂，可提供屏障保护，防止添加剂渗入血液。此外，它还可以防止氧化，延长全血和血小板的保质期和功能健康。Xheme 的技术解决了医院和血库的血液降解、短缺和浪费问题。

Nanoacts 创造纳米发电机

保加利亚初创公司Nanoacts将材料科学与人工智能 (AI) 相结合，打造纳米发电机。这家初创公司的生产方法采用专有的 2D 或 3D 生物混合打印和混合纳米复合材料涂层沉积技术。其自主纳米发电机可实时将废弃的机械能和化学能转化为电能，从而减少对化石燃料的依赖。该技术可用于物联网 (IoT)、体联网 (IoB) 网络、智能家居和国防的自主设备。

5.纳米传感器

初创公司正在开发用于分子级检测和传感的纳米级电化学和机械传感器。纳米光刻、分子自组装和自下而上的组装是生产这些纳米传感器的常用技术。纳米增强型芯片实验室解决方案和纳米机电系统 (NEMS) 正在推动 DNA 分析、蛋白质组学、原子力显微镜和疾病检测的发展。

此外，它们还可用于注射式生物传感器和脑机接口，以实现个性化治疗。同样，可穿戴设备中的纳米生物传感器为工人和公共安全提供关键的健康数据。智能纳米传感器还可以实现污染检测、环境测量、遥感和通信。

INTA 打造芯片实验室

意大利初创公司INTA开发了一种用于生物分子分析的芯片实验室解决方案。它利用压电芯片上的纳米声学和微流体通道来检测血液中的创伤性脑损伤 (TBI) 生物标志物。然后，它使用人工智能分析探针分子固定后生物传感器共振频率位置的差异。该技术能够快速检测多种类型的生物分析物，准确度高，可用于疾病诊断、环境监测和食品分析。

Espio 开发石墨烯纳米传感器

斯洛伐克初创公司Espio生产用于设备温度监测的超薄纳米石墨烯传感器。这家初创公司的技术直接将石墨烯传感纳米层喷涂在薄柔性箔上。这提高了传感器的测量可靠性，并实现了大面积温度监测，包括曲面温度监测。这样，这家初创公司为电池技术、电子、航空航天和过程工业中的温度传感提供了一种低成本且可靠的解决方案。

6. 纳米薄膜

天然和人造纳米膜的多孔性可实现经济实惠的原子级分离和过滤。这就是为什么初创公司愿意使用石墨烯、MOF 和其他纳米膜技术进行水净化、空气过滤等。初创公司还在开发用于废水管理、海水淡化和脱盐的纳米多孔膜。纳滤可应用于食品、生物技术以及石油和天然气行业。

此外，纳米纤维和仿生膜使生物质燃料生产、微电子制造和纳米医学技术成为可能。保色抗菌食品涂层、听力学中的疏水纳米涂层和亲水防污涂层是纳米涂层的一些常见应用。

Aavalor 提供纳滤膜

英国初创公司Aavalor开发了用于水净化的纳滤技术。这家初创公司的可扩展海水淡化技术使用石墨烯膜过滤重金属、污染物、细菌和盐。过滤器依靠重力而不是能量来提供清洁水，同时减少浪费。该解决方案使水和航运行业的公共和私人利益相关者能够建立零排放且价格合理的净化器和海水淡化器。

Nanostine 制造纳米结构涂层

西班牙初创公司Nanostine开发了超纯纳米结构涂层。这家初创公司利用超高真空技术和磁控溅射技术制造出无配体纳米团簇和高结晶有序纳米颗粒。该技术可控制涂层的纯度，用于抗多因素和抗菌应用。对于航空航天和航天原始设备制造商 (OEM)，这家初创公司的纳米涂层可提高部件的耐用性并减少性能磨损。

7. 纳米封装

纳米封装可用于靶向药物输送、生物成像、诊断、免疫以及环境用例。初创公司正在推进纳米封装技术，以提供更高的封装效率、产品产量、降解稳定性和控制释放。

例如，生物聚合物和有机纳米颗粒、纳米乳液、纳米层和纳米胶囊可充当载体平台并取代微塑料。基于纳米颗粒的输送系统可提高药物、保健食品和肥料的溶解度和生物利用度，从而以更小的体积和更少的剂量提供更好的效果。

nexocarp 推进可持续微胶囊化

以色列初创公司nexocarp为农业、化妆品、制药和食品行业提供可持续的封装技术。该公司使用由脂质等天然材料制成的纳米壳，将核心成分包裹在固体微胶囊颗粒粉末中。这使得这家初创公司能够创造出缓释活性成分，并有可能释放核心和表面剂。

Lavoisier 提供纳米胶囊药物输送

美国初创公司Lavoisier创建了一个用于药物输送的纳米胶囊平台。它使用两亲性聚电解质来封装目标生物药物并生产具有所需特性的配方。这提高了封装药物的稳定性和体内治疗效果。这家初创公司的产品线包括用于治疗传染病的药物。

8. 能源纳米材料

能源纳米材料正在提高能源存储、节约和生产系统的效率和可负担性。现有能源组件的纳米纹理可提高耐用性，从而节省能源。具有防反射、耐磨、耐热和防腐蚀性能的纳米涂层可提高电极和太阳能电池等的质量。纳米粒子可用于超级电容器和锂离子 (Li-ion) 电池。最近，创新的纳米复合材料、纳米凝胶和纳米泡沫已在工业和电网能源管理中发挥作用。

Agnano 制造纳米银浆料

中国初创公司Agnano生产用于异质结技术 (HJT) 太阳能电池的纳米银浆。它结合了微纳米银粉、粘合剂树脂、溶剂和保护光伏 (PV) 电池金属化电极的助剂。这家初创公司的解决方案可实现高印刷效率和焊接张力、低温固化，并提供低电阻率。这些特性使太阳能光伏组件制造商能够提高光伏电池效率。

SunGreenH2 提供纳米结构组件

新加坡初创公司SunGreenH2制造电解器的纳米结构组件。这家初创公司的平台技术和专有纳米结构材料减少了对昂贵的铂族金属作为催化剂的需求。这使这家初创公司能够开发低碳足迹电解器和模块化太阳能制氢面板，从而加速绿色氢气的生产。通过这种方式，这家初创公司正在推动零碳氢在能源存储、移动性、电力到一切 (P2X) 和其他工业应用方面的可扩展应用。

9.计算纳米技术

计算纳米技术减少了纳米材料和纳米机器的设计、建模和制造所需的时间和成本。初创公司正在利用计算方法来优化生产并推动循环经济。材料初创公司采用遗传算法、粒子群优化和其他技术来创建和分析纳米粒子大型库。这加快了具有所需特性的纳米结构的识别速度。

Nanolyze 辅助纳米颗粒表征

瑞典初创公司Nanolyze开发了用于实时纳米颗粒表征的工具。该公司的专利波导显微镜技术可在单个纳米颗粒水平上研究吸收后的结构变化。此外，它还通过分析颗粒大小和定位实现了同时荧光监测和纳米颗粒分类。然后，它可以自动进行无标记颗粒分析，从而加速开发用于制药、诊断和工业应用的下一代运载工具。

PUXANO 促进蛋白质开发

比利时初创公司PUXANO将纳米技术和结构生物学结合起来，进一步开发蛋白质。这家初创公司的专有平台促进了高通量和高分辨率蛋白质设计、结构表征以及纯化和生产的数据处理。这使制药和生物技术公司能够对目标蛋白质产生基于结构和功能的见解。