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发信人: hiltler (大力水手), 信区: Material
标  题: 纳米材料和技术的战略地位、发展趋势和应用 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月10日12:45:37 星期天), 站内信件

纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术。
美国科学技术委员会2000年3月向美国政府提出报告，把启动纳米技术的计划看作是下一
次工业革命的核心。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略的高度，重新布局纳米材
料研究。在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓纳米材料和纳米结构的立项，迅速
组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。
　　纳米材料诞生十多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进
入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究
和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应
用研究都取得了重要的进展。它是当今新材料研究领域中最富有活力，对未来经济和社
会发展有着十分重要影响的研究对象。
　　从1999年开始，美国政府决定把纳米技术研究列入21世纪前10年前11个关键领域之
一，美国《商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领
域（其它2个为生命科学和生物技术，从外星球获得能源）。美国白宫之所以在20世纪即
将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视，其原因有两个方面：一是德国科学
技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到1.44万亿美元，美国试图
在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说：纳米
技术未来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米
技术最为重要的组成部分。在《自然》杂志的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装
体系的高比表面纳米颗粒制备与合成方面世界领先，在纳米功能涂层设计改性及纳米材
料在生物技术中的应用与欧盟并列世界第一，纳米尺度的元器件和纳米固体也要与日本
分庭抗礼。1999年7月，美国加尼福尼亚大学洛杉矶分校与惠普公司合作研制成功lOOnm
芯片，美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁
性纳米棒组成的纳米阵列体系 10-11bits／in2)，美国商家已组织有关人员迅速转化，
预计2005年市场为400亿美元。
　　1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年以巨磁电阻效应为原理的纳米结
构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头方面将有重要的 应用前景。
最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种既具有颜料、又具有染料功能的新型纳米粉
体，预计将给彩色印像带来革命性变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性
等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。
纳米材料在医药方面的应用研究也令人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料
和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新
的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划
在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。
　　国内关于纳米材料和技术的研究也取得重要的进展。为了使我国在世纪之交乃至下
一世纪在纳米材料和技术研究中在国际上占有一席之地，在国际市场上占有一份额，从
前瞻性、战略性、基础性来考虑，应该合理布局纳米材料基础研究和应用研究，要重视
纳米技术的创新。纳米技术内涵广泛，从材料的角度，纳米技术包括纳米材料的制备技
术、纳米颗粒表面的控制、改性和修饰技术，以及把纳米材料应用到各个领域和各种产
品上的关键技术。
　　在富有挑战的21世纪，世界各国都对富有战略意义的纳米科技领域予以足够的重视
，特别是发达国家都从战略的高度部署纳米材料和纳米科技的研究，目的是提高在未来
10年乃至20年在国际上的竞争地位。从各国对纳米材料和纳米科技的部署来看， 发展纳
米材料和纳米技术的战略是：(1)以未来的经济振兴和国家需求为目标，牵引纳米材料的
基础研究、应用开发研究；(2)组织 多学科的科技人员交叉创新，做到基础研究、应用
研究并举，纳米科学、纳米技术并举，重视基础研究和应用研究的衔接，重视技术集成
；(3)重视发展纳米材料和技术改造传统产品，提高高技术含量，同时部署纳米材料和纳
米技术在环境、能源和信息等重要领域的应用，实现跨越式的发展。
　　近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的
关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用
这种技术合成的纳米管，直径基本一致，约20nm。长度约100mm，纳米管阵列面积达到3
mm×3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100mm。这 种大面积定向纳米碳管阵
列，在 平板显示和场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的
美国《科学》杂 志上。二是超长纳米碳管制备：首 次大批量地制备出长度为2-3mm的超
长定向碳纳米管阵列。 这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1-2个数量级。三
 是氮化镓纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3-40nm、长度达微
米量级的发蓝光氮化镓一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评
为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米
管在纳米器件方面的应 用。五是准一维纳米丝和纳米电缆：应用溶胶-凝胶与碳热还原
相结合的新方法，首次合成了碳化钽(TaC)纳米丝外包覆绝缘体 Si02和TaC纳米丝外包覆
石墨的纳米电缆，以及以SiC纳米丝为芯的纳米电缆，当前在国际上仅少数研究小组合成
这种材料。该成果研究论文在瑞典召开的1998 年第四届国际纳米会议宣读后， 许多外
国科学家给予高度评价。 六是用苯热法制备纳米氮化镓微晶；发现了溶剂热合成技术，
首次在3000C左右制成粒度达30nm 的氮化镓微晶。还用非水热合成法，制备了金刚石纳
米粉。该成果发表在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题
为“稻草变黄金——从四氯化碳（ccl4）制成金刚石”一文，予以高度评价。
　　最近我国科学家又成功地合成了直径最小的碳纳米管；还发现了纳米金属铜的超延
展性。在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地。无论从研究对
象的前瞻性、基础性还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国
际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，为培养高水平的纳米材料研究人才
作出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化中也发挥了重要的
作用。制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米
材料和纳米复合材料。近年来，根据国际纳米材料研究的发展趋势，建立和发展了制备
纳米结构（如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、MCM-41等）组装体系的多种方法，特
别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积
累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进
一步研究纳米结构和准一维纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良
好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际90年代末的先进水平
。
　　当前纳米材料应用开发正处于一个千载难逢的大好时机，挑战严峻，但也充满了机
遇。纳米材料应用开发合作应做到三个结合：一、纳米技术和传统技术相结合；二、纳
米专家与各领域技术革新专家相结合；三、纳米专家与企业家相结合。这种做法是开发
纳米材料和技术新产品，进入市场十分重要的措施。纳米材料和技术领域新产品的创新
必须以市场为导向、需求为牵引，要十分重视纳米材料向各个领域的应用技术的创新，
开拓纳米材料产品的市场，带动上游纳米粉体技术的创新，必须明确纳米粉体的应用目
标，以市场为推动力，带动纳米技术的成熟。
　　到目前为止，我国已建立纳米材料和技术的生产线十多条。纳米复合、塑料、橡胶
和纤维的改性、纳米功能涂层材料的设计和应用、纳米材料在能源和环保等方面的应用
开发已在我国兴起。以纳米材料和纳米技术注册的公司近百个，企业家对纳米材料和技
术的关注和介入，为纳米技术产业的形成注入了新的活力。在富有挑战的21世纪前20年
，一批新兴的纳米技术产业一定会崭露头角，为我国国民经济可跨越的发展作出新的贡
献。

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