當前位置： 2001年5月20-24日, 由中國材料研究學會和中國工程院化工、冶金與材料工程學部、國家科技部高新技術發(fā)展及產業(yè)化司、國家計委高新技術產業(yè)發(fā)展司、國家自然科學基金委工程與材料科學部、中國科學院高技術研究與發(fā)展局聯(lián)合主辦的"全國第二屆納米材料和技術應用會議"在浙江省杭州市舉行。會議得到了浙江省科學技術廳、浙江省經(jīng)濟貿易委員會及有關企業(yè)的支持。會議的中心議題是追蹤納米科技發(fā)展的前沿，交流我國納米材料和技術研究的最新成果，研討未來的發(fā)展方向，促進我國納米技術創(chuàng)新體系和高新技術產業(yè)的快速成長。
一、會議概況
中國材料研究學會理事長周廉院士主持了大會開幕式，"國家納米科學技術指導協(xié)調委員會"顧問師昌緒院士出席會議并就納米科技的發(fā)展階段和方向做了題為"關于發(fā)展我國納米科學的幾點思考"的重要講話，指出從總體看，納米科技仍處于基礎研究階段，但已顯示出其優(yōu)越性，應鼓勵企業(yè)家介入，大力開拓應用范圍；我國對納米科技要加大投入，使其有序地發(fā)展。國家科技主管部門的領導、老一輩材料學家、優(yōu)秀中青年專家以及一批有成就的企業(yè)家近700人（正式注冊664人）參加了這次納米技術和材料研討會。
本次會議共收到論文200余篇，其中特邀報告10篇，專業(yè)學術論文163篇，會前以"納米材料和技術應用進展"為題，分上、下兩冊出版了會議論文集，這套文集基本上反映了我國在納米材料基礎研究、應用技術研究和產業(yè)化方面取得的主要成果和發(fā)展動向；會議期間，還舉辦了題為 "納米材料和技術基本科學問題研討"專題論壇與"納米材料產業(yè)化研討"特別討論會；有關公司還舉辦了納米材料和分析儀器展覽。
二、我國納米材料研究和產業(yè)化現(xiàn)狀
我國政府十分重視對納米材料的基礎和應用研究，自1985年以來，國家自然科學基金、攀登計劃、973、863、國家計委高技術產業(yè)化專項及中科院等有關部門先后安排了一批科技項目，到2000年總投入累計達8500萬元，形成了一些具有特色的納米材料研究小組，培養(yǎng)了一批在納米基礎研究和應用技術開發(fā)有杰出貢獻的中青年專家，獲得了一批具有國際先進、某些工作處于國際領先水平的創(chuàng)新性研究成果，使我國的納米技術研究在國際上有一定影響，并在若干領域大體與國際先進水平保持同步發(fā)展的態(tài)勢。
1. 我國納米材料研究的重要進展
中科院物理研究所發(fā)明了一種制備大面積、高密度、離散分布的碳納米管陣列的新CVD技術，實現(xiàn)了納米碳管圖斑生長模式，獲得了高密度（管間距100nm）、高質量(垂直于基片、呈直線)的多壁納米管(直徑20nm)陣列和直徑為0.5nm、非常接近于理論尺寸的世界最細的單壁納米碳管，并對它們的結構和物理性能進行了研究。
中科院金屬研究所在單壁碳納米管的大量合成與結構、性能表征方面，得到了高度取向、長達30mm的單壁納米管帶和繩，并發(fā)現(xiàn)高達4%儲氫量的特性；在納米金屬體材料方面，發(fā)現(xiàn)了納米金屬銅的室溫超塑性，其變形延伸率高達5000%；浙江大學也成功地制備出了當時國際上尺寸最大的三維納米金屬塊材。
中科院化學研究所利用廉價的天然粘土礦物蒙脫土，通過插層聚合和插層熔融技術，制備出了聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料，極大地改善和提高了尼龍6、PET塑料、高分子量聚乙烯的品質和機械性能，該技術是我國已擁有的自主知識產權，正積極向產業(yè)化方向推進；在富勒烴納米材料設計、合成方面，獲得了多種高質量的C60電荷轉移復合物單晶。清華大學在碳納米管和一維半導體的可控合成方面，發(fā)明了利用碳納米管限制反應制備氮化鎵一維晶體新技術，實現(xiàn)了硅襯底上納米碳管列陣的自組裝生長。
中國科技大學發(fā)現(xiàn)了二維C60點陣的一種新型取向疇結構，獲得了C60-金屬納米復合結構，制備出了單分子負微分電阻器件；在溶劑熱合成材料方面，實現(xiàn)了低溫苯熱合成納米氮化鎵，觀察到以前只能在高壓下才能出現(xiàn)的亞穩(wěn)立方鹽相。
南京大學成功地在硅基SiO2層中生長納米Si和Ge，制成了硅基發(fā)光薄膜和它們的多層疊加結構，獲得了一種新的硅基超晶格發(fā)光材料。此外，在場發(fā)射顯示材料和技術、納米磁性材料、納米陶瓷材料、功能環(huán)保材料、納米潤滑與磨擦、低維納米材料的生長機理和顯微結構等基礎研究和應用技術研究，也取得了一些階段性創(chuàng)新研究成果，正在積極探索用于信息的獲取、處理和儲存器件，敏感元件，航空航天，新能源，微型機械以及生命科學和醫(yī)藥治療等領域的途徑。
2. 我國納米材料應用和產業(yè)化現(xiàn)狀
納米科技極大地拓展和深化了人們對客觀世界的認識，以及它們在材料、信息、能源、環(huán)境、醫(yī)療與衛(wèi)生、生物與農業(yè)等領域的無限應用前景，吸引了一些有遠見的企業(yè)家甘冒風險，對制備、應用技術相對成熟的納米粉體的規(guī)模生產和促進納米技術向多個領域滲透的應用技術開發(fā)進行投資。1995年到2000年7月，我國以納米材料和技術注冊的公司超過了100家，投入資本約8億元；建成了年產噸級以上納米粉體材料的生產線20多條，其中80%分布在北京、上海、山東、江蘇、浙江、廣東、天津和東北地區(qū)。如果把高等院校、研究單位計算在內，目前全國約有1萬人從事納米材料的研究與開發(fā)。生產的粉體材料和應用領域情況大致如下：
?。?）生產的粉體材料品種
生產的粉體材料品種包括：銀、鈀、銅、鐵、鈷、鎳、鈦、鋁、鉭、鋅、鋯、鎂、鉻、錳、硅單元素氧化物和銀-銅、銀-錫、銦-錫、銅-鎳、鎳-鋁、鎳-鐵、鎳-鈷的合金以及碳化鎢、碳粉、碳化硅、碳化鈦、碳化鋯、碳化鈮、碳化硼、氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、氮化硼等碳及氮的化合物。納米半導體，納米鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鉍、鈦酸鍶、鐵酸鑭、鐵酸鋅等也相繼研制成功，具備了小批量生產的能力。
?。?）應用的領域
納米粉體材料在工程陶瓷改性、納米涂層、輕工電子產業(yè)、化纖紡織、精細化工、電力工業(yè)、建筑材料領域的應用研究和技術推廣正在積極地進行之中。
●在環(huán)保領域，納米技術對空氣中的20納米和水中200納米尺寸污染物的清除能力遠遠優(yōu)于其它技術。自1997年以來，我國就開始把納米材料與光催化技術相結合，應用于污水治理及環(huán)境凈化。研制成功了新型空氣凈化器，可使氮氧化物、一氧化碳、甲醛等有害氣體從大于10ppm降低到0.1ppm，并已進入實用化生產階段；多孔光催化納米材料已成功用于污水中有機污染物的降解和水處理產業(yè)，已在實驗室初步研究成功了治理淡水中藻類引起的污染。
●在能源領域，正在積極開發(fā)用于煤和液體燃料的燃燒助燃劑與廢氣凈化劑；用納米技術改性的鉛酸電池，使用壽命提高了一倍以上，且大大提高了化學能/電能的轉化效率；太陽能電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池中的工作電極、離子交換器等都在開始采用納米技術和納米材料，以期提高其能量轉化效率和使用壽命。
●在藥物制造行業(yè)，增加人體免疫和清除自由基功能的納米硒和納米鈣等系列產品已開始進入市場；納米鋅改性的消毒紗布、氧化鋅殺菌軟膏、消毒試劑和外敷藥品已開始采用納米技術，以求增強藥力和效率；納米材料與技術在殺蟲劑方面的應用也正在研究開發(fā)之中。
●在電子元器件方面，納米壓敏電阻、非線性和負溫度系數(shù)電阻、微型電極、微電容器等已相繼在實驗室研究成功，用納米技術研制的高聚合物電容的介電常數(shù)和透光率均有明顯的提高；氧化鋁厚膜電路基板經(jīng)納米技術改性，其表面光潔和導熱系數(shù)提高了15%，抗熱震性能提高了一倍。這些電子產品已達到進行規(guī)模生產的水平。
3.我國納米材料和技術與國際先進水平的比較
在納米科技領域，我國在"八五"、"九五"期間取得了一批重要的研究成果，培養(yǎng)了一支專業(yè)人才隊伍，在若干領域大體與國際先進水平保持同步發(fā)展。但與發(fā)達國家相比，我國納米材料和技術的發(fā)展水平還存在著不小的差距，應采取積極有效的措施。
?。?）應進一步強化原始創(chuàng)新、應用開發(fā)和工程化的力度
發(fā)達國家自上世紀90年代以來，一直把納米科技作為發(fā)展的長遠戰(zhàn)略目標，不斷強化基礎和應用技術開發(fā)，積極推動科技成果產業(yè)化，搶占戰(zhàn)略制高點，企圖壟斷知識產權和國際市場。近一年來，納米科技取得了多方面的重要研究成果和突破，主要表現(xiàn)在下列幾個領域：納米量子器件及其集成關鍵技術；納米信息獲取技術及器件；納米光電子材料及器件；納米級高密度信息儲存技術及器件，生物醫(yī)學納米器件；納米金屬材料；納米非金屬材料；納米材料應用技術開發(fā)；納米材料的結構設計與模擬；納米結構的檢測與表征方法；與納米科技相關儀器的設計與開發(fā)。這些研究成果，豐富和促進了納米材料學、納米光電子學、納米醫(yī)學等基礎學科的內容和進步。
從本屆會議學術交流的內容來看，我國納米科技的大部分研究工作主要集中在硬件條件要求不太高的基礎研究領域，涉及納米主流技術高、精、尖的研究內容不多，特別是一些具有重要應用前景的技術研究比較薄弱，在納米材料、納米結構的設計、制造和控制以及實用化方面與國際先進水平存在著較大的差距。
?。?）應大力加強對納米科學技術的指導與協(xié)調
我國納米技術研究目前主要集中在部分高等院校和中科院的一些研究所，覆蓋領域狹窄，多學科交叉融合程度不夠，技術創(chuàng)新主體--企業(yè)參與力度低，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃與協(xié)調。在全國100多家從事納米材料和技術研發(fā)單位中，大多數(shù)的研發(fā)內容都集中在與傳統(tǒng)技術的改性和納米粉體制備技術上，與"在原子和分子水平上操縱物質"、"設計、制造和控制納米結構"的納米主流技術差距較大；一些研究成熟的技術，甚至已實現(xiàn)了產業(yè)化規(guī)模生產，如納米TiO2、SiC、CaCO3粉體制備技術,仍在進行低水平的重復研究。出現(xiàn)這些現(xiàn)象的主要原因是：缺乏一套行之有效的知識產權界定規(guī)則；信息交流少；對納米科技知識的普及教育和對產業(yè)化方向的正確引導不夠。國家應及時制定納米科技發(fā)展規(guī)劃，大力加強對納米科學技術的指導與協(xié)調，集中力量，防止低水平重復研究，使其保持健康、有序的快速發(fā)展。
?。?）加大對納米科技研究開發(fā)經(jīng)費的投入
納米材料與技術，是一個典型的新興高技術領域，需要大批高技術人才和先進、昂貴的實驗裝備。在過去的近十年中，國家對納米科技的總投入為8500萬元，僅為日本的1/30、德國的/10、美國的1/7，還略低于印度的投入強度，急需改善硬件環(huán)境、添置一批必要的共用性強的先進設備和測試儀器。
三、對發(fā)展我國納米材料和技術的建議
在這次學術會議上，與會專家和工作在納米科技第一線的工程技術人員對發(fā)展我國納米材料和技術充滿信心，提出了許多非常好的建議，包括政府積極的宏觀引導與具體的發(fā)展方向。
1.納米科技是一個新興的多學科交叉領域，涉及的知識面和應用領域十分廣泛，任何一個國家和單位都無法覆蓋全部領域，也不可能在短期內實現(xiàn)對技術和市場的壟斷。應當制定我國納米科技中、長期發(fā)展規(guī)劃，選好切入點，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理布局，集中優(yōu)勢力量，正確分配、合理使用有限的資源和經(jīng)費，大力發(fā)展那些對21世紀科學技術與國家安全有重大促進作用的領域和關鍵技術；積極引導和鼓勵跨部門、多學科交叉聯(lián)合研究與開發(fā)。
2.加大政府投入，鼓勵和吸引企業(yè)界共同參與，根據(jù)我國人才、知識分布特點和現(xiàn)有研究水平，盡快建立若干個主攻方向明確、各具特色、裝備先進的納米材料和技術研究開發(fā)中心。避免研究目標過于分散，堅決克服重復建設、低水平重復研究的弊病。
3. 納米結構和納米材料是納米科技的核心。探索物質在納米尺度下的化學、電磁學、光學、力學、生物和結構特性以及對它們的表征方法，探索新現(xiàn)象、預言新結構，利用新原理、在原子分子水平上操縱物質，設計、集成、組裝可應用的材料和器件，是納米材料與技術研究的根本任務和奮斗方向。
4. 納米材料研究的重點應圍繞信息、環(huán)境、能源、生命科學、國家安全的戰(zhàn)略需求為導向，要集中力量重點發(fā)展納米器件、納米系統(tǒng)制造的新方法、新技術及所需的新材料。
5. 重視納米科技的基礎研究，充分認識它的困難程度和目前僅處于研究的初期階段，其核心技術的規(guī)模應用還需相當長的時間；加強國內外學術交流，密切跟蹤納米科技研究前沿的新成果、新動向，不斷提高研究水平，及時修正研究方向，使我國納米科技能夠保持健康、持久、有序地發(fā)展。
6. 我國納米材料和技術的發(fā)展方向與幾個具體目標建議：
?。?）追求產量大、尺寸可控、表面潔凈的制備方法
?。?）探索結構、性質的普遍規(guī)律
?。?）研究納米尺寸的復合和修飾技術，發(fā)展性能和結構穩(wěn)定的多功能復合材料
?。?）納米有序陣列的設計和制備
（5）建立納米體系的微區(qū)物理、化學結構表征以及結構與性能的關系
?。?）發(fā)展納米技術的可示操縱和檢測裝備
?。?）納米元件和納米系統(tǒng)設計新原理、新技術
?。?）納米（化學、物理、生物）傳感器陣列量子點陣列
（9）納米儲能和納米尺寸（化學、生物、光電轉換）電池
?。?0）納米微型機械的設計、制造與控制
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