纳米新材料成就与展望

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纳米新材料成就与展望

1 纳米技术的地位与发展前景

科学界普遍认为，纳米技术有可能给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性变革。据美国科学基金会的预测，未来10年，全球纳米技术市场规模将达到1万亿美元左右，为了让读者清晰地了解2003年世界纳米科技的进程，本报推出———

2003年12月16日，中科院副院长、物理化学家白春礼院士，在北大英杰交流中心作了题为“纳米科技：梦想与现实”的演讲。我国纳米技术研究领域的领军人物，向北大学子描述“纳米技术在未来5－10年将面临巨大发展，估计到2015年纳米技术和产品的市场总额每年约1.5万亿美元。”

毋庸置疑，在过去的一年里纳米科学，无论在基础研究还是在应用研究方面都取得了突破性进展。美国利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm、纵横比高达106、电路的纳米线结密度高达1011／cm2

的铂纳米线；法国利用粉末冶金制成具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜；中国用微波等离子体辅助化学沉积法在铁针尖端合成一种新纳米结构———管状石墨锥；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料等等，铸就了纳米科技的光环。

研究表明，被称为纳米管的圆柱形碳分子是已知的最强韧的材料，目前科学家们已经纺出了几乎由百分之百的纳米管组成的线，韧度比任何天然或其他人造纤维都高。随着科学技术的不断发展，这种线有望织成防弹衣，或者绕成比钢强许多倍的电缆。研究人员还发现纳米管既可以作为像铜那样的导体，也可以作为像硅那样的半导体。

2纳米技术的难题和解决方法

多年来，纳米材料的制作或生产面临的一大难题，就是各种纳米结构混杂在一起无法分开，这大大地限制了纳米材料的有效利用。德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离。法国科学家用超高真空掠入射小角X射线散射装置实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测。中国科学家用高分子基体效应结合冷冻干燥技术实现了纳米金属簇的宏观合成，为纳米金属簇催化剂的工业化应用提供了依据。

3 我国对纳米技术的投入

纳米科技要求以先进技术和装备为基础，要求高强度的资金投入和长期的、稳定的支持。政府的导向和支持将起到种子和催化的作用。在国家层面上进行协调和指导将起到越来越重要的作用。各国都建立了不同形式的、国家级的研究中心，形成了各种类型的国家纳米科技技术平台，以实现纳米科技的长远发展和国家战略目标。

2003年3月，中科院与教育部共同组建的国家纳米科学中心挂牌至今，根据“先组后建，边组边建”的原则，以中科院纳米科技中心、北京大学纳米科学技术中心、清华大学微／纳米中心三个单位为基础，首期投入2.5亿元人民币。与以往不同，中科纳米技术工程中心有限公司纳米科技产业化基地的建设采取了“香港企业出资、中国科学院出人、北京市出地”的新模式。据了解，目前基地的运作机构中科纳米技术工程中心拥有30余位顶级专家，有60多项专利。中科院对其定位就是基础研究与规模化生产的中间链条，纳米科技成果的“孵化器”，而土地则由北京市出。

2003年8月26日，我国召开了新世纪以来的第一次全国纳米科技工作会议，这次会议自然成为国内科技界极为关注的重点。正如国家纳米科技发展指导协调委员会主任、科技部徐冠华部长在总结发言中指出：纳米科技随着技术逐步成熟和其商业应用前景的明朗化，竞争会日趋激烈，需要我们抓住机遇、迎接挑战。我国纳米科技整体水平和西方发达国家相比差距很大，而且这种差距有拉大的危险，需要我们去追赶，需要我们去超越。为此，要重视并认真研

究我国纳米科技发展战略，强调国家目标，突出重点；我国纳米科技发展，必须加快实现由以往跟踪为主向自主创新为主的战略转变；必须把纳米科技人才队伍建设放在突出位置；必须十分重视纳米科技基地建设，减少低水平重复，构建高水准的公共平台。这次纳米科技工作会议进一步明确了“十五”后期，我国纳米科技要重点加强的工作任务。据悉，科技部已投资5.5亿元，带动社会投资30多亿元开展纳米科技及产业化研究，希望通过5~10年的努力，使中国纳米科技的整体水平进入国际先进行列，争取在若干方面具有竞争优势。同时，推动一批纳米科技成果实用化或产业化，造就一批具有市场竞争力的纳米高科技骨干企业。

我国是世界上少数几个从上世纪90年代就开始重视纳米材料研究的国家之一，在纳米材料及其应用、隧道显微镜分析和单原子操纵等方面和国际水平相接近，在某些领域内达到了世界先进水平。2003年我国开始了第一个“纳米标准”的制定工作，这是纳米产业发展加速的一个显著标志，而支撑纳米标准建立的是我国已经具备的纳米基础科学基础研究实力。从1999年到2002年，我国政府加强对纳米科技的支持，基础研究和应用研究方面的国家投入每年上升100％；纳米科技基础研究特别是纳米材料的基础研究，我国发表论文数已进入世界先进行列；我国推动纳米科技与市场需求紧密结合，国内专利申请已达一定水平，国际专利申请方面，2000年至2002年中国占申请总量的12％，排名世界第三。我国已有数百家企业从事纳米科技产品的开发与生产，为纳米科技产业化奠定了基础；目前从事与纳米科技有关工作的人员约5000人；我国在纳米科技领域除纳电子学、纳器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距外，在纳米材料及其应用、隧道显微镜分析和单原子操纵等方面与国际水平相接近，某些领域达到世界先进水平

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