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《新材料產業雜志》2014年第八期

一、國內外納米材料的研究現狀

隨著各種新興技術以及相關產業的發展，對納米材料的需求日益增多，納米技術的基礎理論等相關研究也都在飛速發展，相關技術在醫療、電子等行業應用得比較廣泛，并已面向產業化的方向發展。雖然在美國、日本等幾個國家已經實現納米粉體材料的批量生產，但未來的研發之路是任重而道遠的，納米生物材料和納米醫療診斷材料等產品還將處在不斷的探索過程中。有關機構曾經做過預測：到2020年，全球納米新材料市場規模達86億美元，行業的年增長率為24.6%。最近幾年，各國政府和企業對納米技術的研究投入了大量的人力和物力，促進了納米新材料產業的發展，納米材料的市場規模將進一步擴大。美國將納米材料的研發列為國家戰略層面的科研項目之一，這與其在國防、軍事、航空航天等領域的廣泛應用分不開。納米材料優良的性能已被認可，正逐漸應用到農業、生物、醫療等領域，創造巨大的經濟效益。我國開展納米材料的研究并不算晚，目前，我國有100多個從事納米材料基礎和應用研究的機構。其中，開展研究工作比較早的單位既有高校也有研究所，例如清華大學、吉林大學、東北大學等老牌學校，以及長春應用化學研究所、感光化學研究所等研究院所。在過去的一段時間里，我國納米材料基礎領域的研究取得了豐碩的成果。在研究過程中，主要采用物理和化學方法，并且將多種方法結合使用，研制出金屬以及合金的氧化物和氮化物等一系列納米顆粒；積極地向走在前列的國家學習，并且引進一些急缺但是卻不能自主生產的設備，對納米微粒的尺寸進行有效的控制，將研究的成果應用于生產中，其中生產出一系列高科技產品，例如納米薄膜、納米塊材等；積極地從各個角度對納米材料的特性進行挖掘，在很多的方面都積極而顯著地創新，取得了一系列的進展，成功地研制出具有優良性能的納米陶瓷，其主要表現在密度高和結構復雜等方面；另外，我國在世界上首次發現超塑性形變現象，即納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞應力集區所表現出的特性；在其他納米技術應用的領域也取得了不菲的戰績，例如對功能納米材料進行了深入的研究，并且取得一系列的豐碩成果。在“八五”研究工作的基礎上，我國建立了幾個納米材料研究基地，具有代表性的主要有南京大學、中科院金屬所、中科院物理所、國防科技大學、清華大學等。這些基地的建立為納米材料的研發創造了條件。經過數十年的工作基礎和工作積累，我國在納米材料和納米結構的研究方面取得了長足進步，在國際社會上具有一席之地。新時期，國內的科研院校不僅為我國納米材料研究培養了高質量的納米材料科研人員，還對納米材料的應用進行了研究，促進了成果轉化工作。今后一段時期內，這些科研單位和高校都將是我國納米材料研究的重要組成部分。據有關部門的統計，目前我國已有700多個以“納米”命名注冊的公司，注冊資金達到560多億元。通過納米材料的標準化工作，規范納米材料產品的生產，使納米材料高新技術與傳統產業的改造有機結合，提高了傳統產業的技術水平，提升了產品的檔次與性能，促進了傳統產業的結構調整，加速了傳統產業的改造。

二、納米產業發展的趨勢

納米材料作為一種新型材料，其研究雖然還存在諸多問題，但是伴隨著科學技術水平的發展，納米技術上存在的問題都會一一被解決。納米技術將逐漸與其他技術相融合，最終融入到社會生活中。

第一，納米技術與信息產業的融合。信息產業在世界上占有舉足輕重的地位。2010年，我國信息產業的利潤占GDP的10%。納米技術與信息產業相融合，具體表現在以下幾個方面：首先，現階段網絡通訊、芯片技術以及高清晰度數字顯示技術不斷發展，推動了納米技術的發展。未來對通訊和集成等方面的零件性能要求會越來越高，美國等一些發達國家已經著手研究，實驗室的研究也取得了一定的成功。其次，我國在分子電子器件和巨磁電子器件等領域的研究起步較晚，研究比較滯后。最后，在網絡通訊中，我國對其中一些關鍵的器件如諧振器、微電容和微電極等方面的研究不足，與世界的差距較大，在進行研發的時候也要努力提升相關零件的性能，這些都為納米技術與其產業的融合留下了巨大的空間。

第二，納米技術與環境產業的融合。納米技術在空氣凈化以及水污染物的降解方面不可或缺，納米技術在凈化環境方面的意義重大。目前，我國已經制造出可以充分降解甲醛、氮氧化物等一系列污染物的設備，可以大為降低空氣的污染程度，可以將有害氣體的濃度從10ppm（指用溶質質量占全部溶液質量的百萬分比來表示的濃度）降低到0.1ppm；近年來，很多公司致力水處理產業，利用納米技術的光催化性能凈化水質，提高生活用水和工業用水的質量，已經取得了一定成就；在未來，納米技術在環境領域的應用將會更加廣泛。

第三，納米技術與能源環保產業的融合。當今，對能源的不合理開發和濫用已致使其呈現出日益枯竭的狀態。所以，合理有效地利用能源是我國今后的一項重要工作，同時對新能源的開發和利用也刻不容緩。一方面在傳統能源領域，加緊對其催化劑的研究，這樣可以使煤炭、石油等資源充分利用，充分燃燒，同時減少廢氣的排放，這些都需要納米技術的支持。另一方面，在開發新能源方面，我們不僅要自主創新，還要積極地借鑒國外的先進經驗，開發一些可燃氣體，開發清潔能源，將一系列的新能源更便捷的在日常生活中應用。

第四，納米技術與生物醫藥產業的融合。我國加入世界貿易組織后，各個行業都受到不同程度的沖擊。以醫藥行業為例，在國際醫藥行業決定采用納米尺度發展制藥業的大背景下，我國必須奮起直追，不能落后。納米生物醫藥發展的方向在于從動植物提取需要的材料，之后通過納米技術處理，使其藥效最大限度地發揮出來，這也是我國中醫的理論思想。在醫藥方面采用納米技術生產，也可以提高納米技術的適用層次。

第五，納米新材料的研發。美國一家機構預測：到21世紀50年代前后，汽車上60%的金屬材料要被新型復合材料所代替，采用高強度輕質量的材料可節省油量達到55%；還減少了尾氣的排放量，尤其是二氧化碳的排放。在車體使用納米材料，發揮其優良的性能，不僅提升汽車的力學性能，而且還使汽車具有反射各種紫外線、紅外線的功能，減少了外界的干擾。

第六，利用納米技術對傳統產業進行改造。未來，將納米技術與傳統產業完美相融合已經變成可能，這也為傳統行業的東山再起創造了條件。首先在電子行業采用納米技術，例如研制納米冰箱，減少甚至免除冰箱門發霉的問題；另外，在紡織行業，要想我國的紡織行業在激烈的市場經濟競爭中立于不敗之地，必須尋求突破，在紡織材料領域全方位應用納米技術和納米材料，提升衣服的質量和品質，我國的紡織行業才能在國際上更具有競爭力。

作者：任朋立單位：中國船舶重工集團公司第十二研究所