纳米技术发展前景
时间：2020-12-09 20:04:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
一、发达国家在纳米科技方面的研究水平
美国政府从1999年开始，决定把纳米科技研究列为21世纪前10年十一个关键领域之一。美国总统科技助理在致国会的信中称：纳米技术将与信息技术或生物技术一样，对21世纪经济和社会产生重大影响，可能引导下一场工业革命（Leadingtothenextindustrialrevolution），应把它放在科学技术的最优先地位。
美国在纳米结构组装体系、高比表面纳米颗粒制备与合成以及纳米生物学等方面处于领先水平；欧共体在纳米器件、纳米仪器、超精度工程、陶瓷和其它结构材料方面处于领先地位；德国在分子电子学技术、纳米材料、纳米测量技术、超薄膜的研发方面有很强的优势；日本在纳米器件和复合纳米结构方面有较强的实力。
为争夺在纳米技术领域的领先地位，西方发达国家对纳米科技的战略部署是：（1）以未来经济发展和国家安全的需求为目标，推动纳米科技领域的基础研究、应用研究和开发研究；（2）组织多学科研究人员共同创新，使基础研究、应用研究和开发研究协调发展，并重视它们之间的内在联系；（3）重视利用纳米技术和纳米材料提高传统产业产品的产量。
日本从1991年开始实施为期限10年、斥资2.25亿美元的纳米技术研究计划。除继续推动这项计划外，每年投资2亿美元推动新的国家计划和新的研究中心的建设。经济产业省的“纳米材料计划”已有钢铁、有色金属和化学等60家企业参加，80家大企业中，有大约40%的企业设了专门机构。
欧盟也提出“欧洲联合幻影计划”（1996-1999）和“微电子心电研究计划”。欧盟的计划主要是对所有欧洲国家开发的，主要针对纳米技术。
德国拟建立改组六个政府与企业联合的纳米研发中心，并启动国家级的纳米研究计划。
法国投资8亿法郎建立一个占地8公顷、建筑面积为6万平米、拥有3500人的微米/纳米技术发明中心，配备最先进的仪器设备和超净实验室，成立微米/纳米技术之家，专门负责申请专利和帮助研究人员创建新企业。
目前，英国、荷兰、西班牙、丹麦、瑞士等几十个国家纷纷制定自已的国家级科技研究计划。这些国家对纳米技术的总投资已从1997年的3.16亿美元增加到2001年的8.35亿美元。
二、我国纳米技术的发展状况
1.我国在纳米技术领域的经费投入状况。国家科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门都设立了相关的重点、重大以及“攀登计划”项目，1999年科技部又启动了《国家重点基础研究发展规划》项目。纳米科技领域10年间累计设入的总经费大约为4000万美元，不及美国2001年对纳米科技总投入的1/10。
2.我国纳米科技在国际上的地位。根据德国科技部1995年对各国在纳米技术方面相对领先的分析，我国在纳米材料方面与法国同列第五等级，前四个等级为日本、德国、美国和北欧国家。根据2001年APEC组织在1991-2001年间世界纳米科学研究的报告，中国已上升至第三位。发表的SCI科学论文，美国占41.6%，日本占15.2%，中国占14.2%,德国占13.5%，显示了我国的实力。
3.研究力量集中的领域。纳米材料的合成和制备、扫描探针显微学、分子电子学等。
4.研究队伍集中的机构。主要集中在中国科学院的有关研究所，北京大学、清华大学、中国科技大学、南京大学、复旦大学等国内知名高校。
5.我国纳米科技研究存在的主要问题。（1）重要的原始创新、应用开发和工程化不足；（2）研究群体相对分散，缺乏整体布局；（3）信息交流少，多学科交叉融合程度不够；（4）实验设备落后，研究基础薄弱；（5）经费投入不足。
三、纳米科技前景的展望
1.材料和制备：是纳米科技发展研究一个非常重要的领域，是纳米科技发展的基础。更轻、更强和可设计；长寿命和低维修费；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破坏过程中纳米量损伤的诊断和修复等等，都是材料和制备所要发展研究的重要领域。
2.微电子和计算机技术：（1）以纳米器件制成的计算机，其计算能力可提高千倍，而所需功率仅为目前的百万分之一；（2）纳米光电子学可使通信带宽增加百倍；（3）利用纳米技术可使信息存储量成千倍提高。现代计算机所使用的超大规模集成电路仍是在纳米尺度上加工封装制成的。例如，美国IBM公司新近展示的世界上最小型的存贮装置，只有1分硬币那么大，可存储5M信息单元。但若以单位信息宜占用的存储面积计算，仍需要数十平方微米。在纳米尺度上制备存储器，将大大提高存储能力。
3.医学与健康：（1）纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便（用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤的组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应）；（2）用药的新方法和药物“导弹”技术（把药物制成纳米颗粒或者把药物放入磁性纳米颗粒内部，这些颗粒可以自动地在血管和人体组织内运动，如果人体外部加以导向，使药物集中到患病的组织去）；（3）耐用、与人体友好的人工组织和器官复明和复聪器件。
4.航天和航空：（1）增加航天器的有效载荷，成指数倍地降低耗能指标；（2）低能耗、抗辐照、高性能计算机；（3）微型航天器用纳米集成的测试、控制和电子设备；（4）抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料；（5）NASA希望，航天器采用纳米材料后，发射费用从目前的10000美元降到200美元，而且体积会大大减小。
5.环境和能源：在环境领域，发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境。去除水和空气中极小颗粒的污染物质（分别是<200及<20纳米）。在能源领域，纳米技术将会对能量功效、能量存储以及能量生产等方面产生显著影响。利用纳米合成和组装方法，可开发出更加节能的照明技术；制造出强度更大的轻质材料以提高运输效率，节省能耗；使用低耗能的化学过程来破坏有毒物质，从而保护环境；利用技术还可大大降低太阳能电池的制造成本。这些都是将来纳米科技发展的需要。
6.生物技术：（1）在纳米尺度上，按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等；（2）在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其它功能，打破生命物质与非生命物质的界限。
7.国家安全：“美国国家纳米技术倡议”在国家安全方面有这样的内容：（1）作为体现军事力量的一个重要标志，可以通过先进的纳米电子器件在信息控制方面继续保持优势；（2）基于纳米结构电子器件建成的更复杂的虚拟现实系统，可以使训练更加廉价和更加有效；（3）为弥补部队人力的不足，降低部队的风险和增强机动能力，需要提高部队的自动化程度。
四、积极推进我国纳米科技的研究和应用水平
2001年3月，“两会”通过的《国民经济和社会发展第十个五年计划》，明确提出了将新材料、纳米科学的进展等作为“十五”计划中科技进步和创新的重要任务。2001年年初，国家成立了纳米科技指导协调委员会，2001年7月，国务院批准了“国家纳米科技发展纲要”。
我国纳米技术的总体发展目标：到2010年，我国纳米科技研究、应用及成果转化水平居国际先进行列，在若干方面具有竞争优势。第一，形成若干具有国际一流水平的纳米科技创新基地，基本完成我国纳米科技创新体系建设，为长远发展奠定基础；第二，大幅度提高我国纳米科技创新能力，一批纳米科技成果适用化产业化，同时形成一批具有市场竞争力的企业。
纳米时代,是纳米技术产生像当今信息技术那样对人类生活和生产方式产生广泛而深刻影响的时代。因此我们说，纳米器件研制水平和应用程度是人类进入纳米科技时代重要的标志。纳米技术现在的发展水平只相当于计算机和信息技术在20世纪50年代的发展水平。人们研究基本的纳米尺度现象的工具和对这些现象的理解水平还是初步的。要想实现纳米技术的目标，尚有很多基础科学问题需要解答，包括对分子自组装的理解、如何构造纳米器件、复杂的纳米结构系统是如何动作的等等。只有在物理、化学、材料科学、电子工程学以及其它学科的很多方面得到充分的发展情况下，才能真正地形成一项具体的纳米技术。尽管我们离纳米时代的来临还有一段路要走，但并不能武断地认为纳米科技不同方面和不同阶段的所有成果，还都是停留在实验室阶段的科学家自已的事情，与整个社会无关。或者说当今时代就没有纳米科技的产品，所谓纳米技术产品都是商业炒作或者欺诈行为。同时，也应该对当前的“纳米热”有清醒的认识，尤其需要对纳米科技的内涵和纳米科技的发展趋势做进一步的思考，防止一些概念上的谬误和炒作损害这一新兴的前沿科技在我国的健康发展。
2000年全球仅纳米材料市场就达750亿美元，如果包括与微电子元件相关的产品，可高达3750亿美元，预期到2010年，纳米技术市场将达到14400亿美元。企业为开拓巨大潜力的市场，正加强技术储备，努力占领制高点。
纳米技术将以空前的影响力和渗透力改变人类生活方式和生产方式，改变技术方法和技术发明。▲
背景资料：
神奇的纳米科技
纳米技术是继信息科技、生命或生物科技之后被广泛关注的学科领域。其实纳米是一个长度单位。纳米是10-9米即十亿分之一米，百万分之一毫米，假如把一个纳米单位的物体放到乒乓球上，相当于一个乒乓球放到地球上。原子是小于纳米单位的，10个氢原子排列起来相当于一个纳米。
最早提出的纳米概念只是相对于微米技术加工而言的。1974年Taniguchi最早使用纳米技术（Nanotechnology）一词描述精细机械加工；70年代后期美国麻省理工学院的德雷克斯勒提倡纳米科技的研究。但多数主流科学家持怀疑态度。20世纪80年代出现了扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）之后，真正掌握了表征和操纵技术，对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。正因为这种至关重要的作用，所以有人说扫描遂道显微镜和原子力显微镜的出现之日就是纳米技术诞生之时，它们是纳米技术的“眼睛”和“手”。所谓“眼睛”，是指它可以直接观察探测原子和分子的相互作用与特性；所谓“手”，就是可以移动、构造纳米结构，同时为科学家提供在纳米尺度研究新的理论、现象。
所谓纳米科技，是指在纳米尺度上（1-100纳米）来研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性（主要是量子特性），以及利用这些特性来研究多学科交叉的科学和技术。它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米科技的最终目标是以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的科学技术。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描遂道显微学会议同时举办，《纳米技术》和《纳米生物学》两种国际性专业期周刊相继问世。一门崭新的科学技术——纳米科学技术得到大家的关注。从20世纪90年代起，关于纳米技术的国际会议每两年举办一次，1990年在巴尔的摩，1993年在莫斯科，1994年在丹佛，1996年在北京，1998年在伯明翰，2000年在波士顿，2002年将在瑞典召开第八次纳米技术的国际会议。
