一、國際納米科技發(fā)展態(tài)勢和特點
納米材料制備和應用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀前20年的主導技術(shù)。美國科學技術(shù)委員會，2000年3月向美國政府提出報告，把啟動納米技術(shù)的計劃，看作是下一次工業(yè)革命的核心。世紀之交世界先進國家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略的高度，重新布局納米材料研究。納米材料誕生10多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。它是當今新材料研究領域中最富有活力，對未來經(jīng)濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。
從1999年開始，美國政府決定把納米技術(shù)研究列入21世紀前10年的11個關鍵領域之一，《美國商業(yè)周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術(shù)領域（其它兩個為信息科學和技術(shù)、生命科學和生物技術(shù)）。即使是信息技術(shù)和生物技術(shù)在21世紀內(nèi)涵也要發(fā)生變化，這二個重要領域的發(fā)展也必須和納米技術(shù)相結(jié)合，推動技術(shù)全面升級。如下一代的超高密度存儲、器件的超小型化、單電子器件、自旋器件和隨穿器件的問世；生物芯片技術(shù)進入生物體內(nèi)工作的超小型機器人、超微型生物傳感器都是以納米技術(shù)為基礎才有發(fā)展的機遇。布什總統(tǒng)上臺以來，比克林頓時代更重視發(fā)展納米技術(shù)，并制定新的目標，到2010年美國要培養(yǎng)80萬真正懂納米科技的人才，要提供200萬個新就業(yè)機會，要使美國納米技術(shù)對GDP的貢獻達到10000億美元。美國從2000年開始，政府對納米技術(shù)的投資逐年增加，2001年為5.7個億，2002年為6.3個億，預計2003年為7.1個億。美國白宮之所以在21世紀初如此重視發(fā)展納米技術(shù)，其原因有兩個方面：一是德科學技術(shù)部和其它權(quán)威部門預測到2010年，估計能達到2萬億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中占有一半的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術(shù)未來的應用遠遠超過計算機工業(yè)。美國白宮戰(zhàn)略規(guī)劃辦公室還認為納米材料是納米技術(shù)最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系的高比表面納米顆粒制備與合成方面領先世界的潮流，在納米功能涂層設計改性及納米材料在生物技術(shù)中的應用與歐共體并列世界第一，納米尺度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉機分校與惠普公司合作研制成功100nm芯片，2002年3月7日在美國硅谷正式建設一條納米鋅片生產(chǎn)線，從實驗室的研究成果，經(jīng)過二年的努力，就實現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化速度之快令人吃驚。美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學于1998年制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10-11bits／in2，美國商家已組織有關人員迅速轉(zhuǎn)化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種既具有顏料、又具有染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印像帶來革命性變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場上占有重要的份額。2002年美國科學進展正式發(fā)布消息，經(jīng)過科學家們的努力，分子結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)器件和線路的研究成果已基本接近或達到工業(yè)界要求的水平，美國康乃爾大學和密歇根大學以成功的制備了近入血管的機器人，利用激光和單壁碳管技術(shù)解決了機器人的動力，發(fā)展了微軸承、微齒輪、微連桿和微傳感器一體化的組合技術(shù)；值得重視的是美國正在研發(fā)新的機器人，通過與生物酶相配合，可以從人體實物鏈獲取能量，維持生物體內(nèi)機器人的正常工作。加拿大多倫多的科技人員以C60為載體，高聚物為過渡層，外包覆生物蛋白和抗病毒的藥物，并以納米硒為靶向，制備了新型抗愛滋病的藥物，這些成果都顯示出納米技術(shù)的魅力。權(quán)威人士估計納米技術(shù)比原預計提前到來5年～6年，納米時代正在向我們大踏步走來。納米材料和技術(shù)領域是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究占有絕對優(yōu)勢地位。
在富有挑戰(zhàn)的21世紀，世界各國都對富有戰(zhàn)略意義的納米科技領域予以足夠的重視，特別是發(fā)達國家都從戰(zhàn)略的高度部署納米材料和納米科技的研究，目的是提高在未來10年乃至20年在國際中的競爭地位。日本國會正式提出要把發(fā)展納米技術(shù)作為日本國特別是前20年的“立國之本”，重振日本經(jīng)濟。最近又出臺了一系列發(fā)展納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃，日本一些大的公司，如日立、三井物業(yè)、三菱化工、五田藥業(yè)、松下、東芝等今年以來紛紛制定了二年內(nèi)發(fā)展納米實用化技術(shù)的計劃，十分重視從IT產(chǎn)業(yè)切入，加速納米技術(shù)的發(fā)展。韓國在漢陽大學成立了納米技術(shù)研究院，并與三星公司合作，共建納米科技中心，以顯示技術(shù)為主體，全面發(fā)展納米技術(shù)，力爭在這領域做出二、三項領導世界潮流的新產(chǎn)品。最近以成功制備了1m´0.5m的以碳管為場發(fā)射主體材料平板顯示器。臺灣地區(qū)僅工研院今年獲得了50億新臺幣的科研經(jīng)費用于發(fā)展納米技術(shù)，要以IT產(chǎn)業(yè)為突破口，帶動應用納米技術(shù)的發(fā)展，以繼續(xù)保持臺灣在微電子時代IT產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。德國、英國、法國、瑞典、加拿大、澳大利亞、墨西哥等國家都根據(jù)國際納米科技發(fā)展的最新動態(tài)，重新制定了納米科技的發(fā)展戰(zhàn)略。從各國對納米材料和納米科技的部署來看，發(fā)展納米材料和納米技術(shù)的戰(zhàn)略是：（1）以未來的經(jīng)濟振興和國家實際的需求為目標，牽引納米材料的基礎研究、應用開發(fā)研究；（2）組織多學科的科技人員交叉創(chuàng)新，做到基礎研究、應用研究并舉，納米科學、納米技術(shù)并舉，重視基礎研究和應用研究的銜接，重視技術(shù)集成；（3）重視發(fā)展納米材料和技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品，提高高技術(shù)含量，同時部署納米材料和納米技術(shù)在環(huán)境、能源和信息等重要領域的應用，實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。根據(jù)國際納米科技的發(fā)展趨勢，應把重點放在納米技術(shù)的實用化方面，以推動生產(chǎn)方式的變革和生產(chǎn)力的高速發(fā)展，為經(jīng)濟繁榮作貢獻，并以此來帶動納米科學技術(shù)的基礎研究。
二、國內(nèi)納米科技研究的現(xiàn)狀
國內(nèi)關于納米材料和技術(shù)的研究，也取得重要的進展。為了使我國納米材料和技術(shù)研究走向世界，在國際上占有重要地位，搶占國際市場，從前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎性來考慮，應該合理布局納米材料、基礎研究和應用研究，要重視納米技術(shù)的創(chuàng)新。納米技術(shù)內(nèi)涵廣泛，從材料的角度，納米技術(shù)包括納米材料的制備技術(shù)、納米顆粒表面的控制、改性和修飾技術(shù)，以及把納米材料應用到各個領域和各種產(chǎn)品上的關鍵技術(shù)。
近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，直徑基本一致，約20nm。長度約100mm，納米管陣列面積達到3mm×3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100mm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示和場發(fā)射陰極等方面有著重要應用前景。今年，中科院物理所和長春物理所合作，以納米碳管為發(fā)射源，制備了2英寸場發(fā)射動態(tài)掃描顯示屏，為設計新型場發(fā)射平板顯示器件奠定了基礎；超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2-3mm的超長定向碳納米管陣列。這種超長碳納米管比現(xiàn)有碳納米管的長度提高1-2個數(shù)量級；氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3-40nm、長度達微米量級的發(fā)藍光氮化鎵一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一；硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進碳納米管在納米器件方面的應用；準一維納米絲和納米電纜：應用溶膠凝膠與碳熱還原相結(jié)合的新方法，首次合成了碳化鉭（TaC）納米絲外包覆絕緣體SiO2、TaC納米絲外包覆石墨、GaN外包BN、和GaN外包SiO2納米電纜，還合成了以SiC納米絲為芯的納米電纜，當前在國際上僅少數(shù)研究小組合成這種材料，近年來Si3N4、SiO2和InN3納米線也是我國科技工作者率先合成的。在軟化學方法合成準一維納米半導體材料，我國科技工作者也做了有顯示度的工作；用苯熱法制備巖鹽相納米氮化鎵微晶：發(fā)展了溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達30nm的氮化鎵微晶；還用非水熱合成法，制備了金剛石納米粉。發(fā)表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發(fā)表題為"稻草變黃金-一從四氯化碳（CCl4）制成金剛石"一文，予以高度評價；仿生超雙疏納米結(jié)構(gòu)二元協(xié)調(diào)界面的設計與合成技術(shù)有新的突破：合成了大面積類荷葉結(jié)構(gòu)的超雙疏納米碳管薄膜，論文發(fā)表在國際著名的應用化學刊物；有序納米結(jié)構(gòu)微陣列的制備技術(shù)有新的推進：納米線微陣列合成質(zhì)量顯著地提高，掌握了在納米孔洞內(nèi)生長單晶納米線的基本條件，首次合成了納米In2O3、GaO、Bi納米微陣列，研究了納米Bi線微陣列的磁學性質(zhì)和導電特性，受到了國外同行的重視，其中納米硅單晶微陣列高分辨點陣線的研究很有特色。
在體材料巨磁電阻研究領域，中國也做出了有顯示度的工作。在Zn0.5+yFe2.5-yO4/a-Fe2O3的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了低場巨磁電阻效應：在磁場為0.5個特斯拉，溫度為4.2K時這種復相材料的磁電阻高達1380％。這屬于首次發(fā)現(xiàn)，并對機理進行卓有成效的討論。
最近我國科學家又成功地合成了直徑最小的碳納米管；還發(fā)現(xiàn)了納米金屬銅的超延展性。在"八五"研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地。無論從研究對象的前瞻性、基礎性還是成果的學術(shù)水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發(fā)展，培養(yǎng)高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉(zhuǎn)化中也發(fā)揮了重要的作用。制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料和納米復合材料。近年來，根據(jù)國際納米材料研究的發(fā)展趨勢，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、MCM-41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內(nèi)延生長等也積累了豐富的經(jīng)驗，已成功地制備出多種準一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結(jié)構(gòu)和準一維納米材料的物性，推進它們在納米結(jié)構(gòu)器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。
當前納米材料應用開發(fā)正處于一個千載難逢的大好時機，挑戰(zhàn)嚴峻，但也充滿了機遇。納米材料應用開發(fā)合作應做到三個結(jié)合：一、納米技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合；二、納米專家與各領域技術(shù)革新專家相結(jié)合；三、納米專家與企業(yè)家相結(jié)合。這種做法是開發(fā)納米材料和技術(shù)新產(chǎn)品，進入市場十分重要的措施。納米材料和技術(shù)領域新產(chǎn)品的創(chuàng)新必須以市場為導向、需求為索引，要十分重視納米材料向各個領域的應用技術(shù)的創(chuàng)新，開拓納米材料產(chǎn)品的市場，帶動上游納米粉體技術(shù)的創(chuàng)新，必須明確納米粉體的應用目標，以市場為推動力，帶動納米技術(shù)的成熟。
到目前為止，我國已建立納米材料和技術(shù)的生產(chǎn)線10多條。納米復合、塑料、橡膠和纖維的改性、納米功能涂層材料的設計和應用、納米材料在能源和環(huán)保等方面的應用開發(fā)已在我國興起。以納米材料和納米技術(shù)注冊的公司有三百多個，企業(yè)家對納米材料和技術(shù)的關注和介入，為納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成注入了新的活力。在富有挑戰(zhàn)的21世紀，一批新興的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)一定會嶄露頭角，為我國國民經(jīng)濟可跨躍的發(fā)展做出新的貢獻。
三、發(fā)展我國納米科技的基本策略和建議
面對國際納米科技快速發(fā)展的新形勢，我們必須重新思考發(fā)我國發(fā)展納米技術(shù)的總體戰(zhàn)略，要充分認識到發(fā)展納米技術(shù)是關系到我國在未來政治經(jīng)濟競爭格局中的地位，只有把認識提高到這樣的高度，才能積極的制定適合我國國情的發(fā)展納米技術(shù)上戰(zhàn)略規(guī)劃。
我國發(fā)展納米技術(shù)的指導思想是：納米材料和技術(shù)蘊藏著巨大的潛力，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級帶來新的商機，為高科技產(chǎn)業(yè)注入新的活力。腳踏實地的有效運用和開發(fā)納米材料和技術(shù)，將為我國國民經(jīng)濟的增長帶來不可多得的機遇。
1. 結(jié)合國家的戰(zhàn)略需求，重點在能源（石油開采和煤的綜合利用），環(huán)境和水處理、醫(yī)藥健康和新材料等領域加快發(fā)展納米技術(shù)，促使這些領域在技術(shù)上實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。
2. 納米技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)切入，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，注入高科技含量，為實現(xiàn)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級，促進GDP的增長做出貢獻。
3. 向高科技產(chǎn)業(yè)滲透，要抓住信息領域中產(chǎn)品升級對新材料需求的機會，開發(fā)納米材料和技術(shù)。
我國發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)的目標是：在5年到10年的時間，建立十到二十個國家級納米技術(shù)工程中心，成為我國發(fā)展納米實用化技術(shù)的創(chuàng)新源頭。通過技術(shù)轉(zhuǎn)移，為我國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為新經(jīng)濟增長點奠定基礎，力爭在10年內(nèi)，在全國建立十個到二十個納米技術(shù)骨干產(chǎn)業(yè)。
主要任務和優(yōu)先發(fā)展的領域是：近期重點發(fā)展納米材料和技術(shù)的實用化，部署應用和基礎研究加快進入市場的步伐。要貫徹政府引導和市場競爭相結(jié)合的方針，重視調(diào)動社會的積極性，多渠道籌措資金，發(fā)展多種納米技術(shù)。重點解決納米材料產(chǎn)業(yè)化中的粉體分散、生產(chǎn)過程中的環(huán)保以及應用中的高成本等問題，在帶有共性的關鍵納米技術(shù)方面要擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，推動我國納米產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。應重點發(fā)展的領域：納米材料在石油開采中的應用技術(shù)、煤燃燒綜合利用的納米材料和技術(shù)、納米材料和技術(shù)在水處理上的應用、特種納米材料產(chǎn)業(yè)。這包括納米碳管、納米稀土材料、高含能納米材料、納米硅及其化合物粉體、天然納米材料改性的工程塑料和橡膠產(chǎn)業(yè)、納米電子陶瓷基料和添加材料的產(chǎn)業(yè)、納米功能涂層、納米建筑涂料和納米固體潤滑產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)。還要注意在信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用納米技術(shù)。
為了使我國納米科學技術(shù)健康快速發(fā)展，必須采取有力的措施，推動我國納米科學技術(shù)的繁榮。當前急需要做的幾件事情是：
1. 媒體要全面正確宣傳納米材料和技術(shù)的科學內(nèi)涵，糾正亂用和炒作納米概念的不正之風，提倡各領域?qū)＜覅f(xié)同創(chuàng)新，促進納米技術(shù)向各個領域交叉滲透。
2. 建立納米技術(shù)實用化和產(chǎn)業(yè)化基金，加大對納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金扶持力度。形成政府、企業(yè)、金融部門、社會等多面的投資渠道，支持納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。制定優(yōu)惠稅率、貸款貼息等相關政策，引導企業(yè)、金融部門、風險投資機構(gòu)及社會閑散資金投入到納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中。
3. 建立一批從事納米技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的重點實驗室和工程技術(shù)研究中心，并與納米產(chǎn)業(yè)掛鉤，增強納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。
4. 建立國家級納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)認定、評價中心和納米技術(shù)產(chǎn)品標準制定中心。負責和指導納米技術(shù)的行業(yè)標準和產(chǎn)品標準。
5. 制定納米產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)的保護措施，鼓勵申請國際發(fā)明專利，并予以適當財政補貼。
6. 成立非常設納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導協(xié)調(diào)委員會和咨詢專家組，對全國納米材料和技術(shù)的發(fā)展進行宏觀咨詢、指導和協(xié)調(diào)。
7. 建議成立國家納米技術(shù)學會和國家納米產(chǎn)業(yè)協(xié)會，促進納米技術(shù)的交流，推進納米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
8. 從現(xiàn)在開始要特別重視納米技術(shù)人才的培養(yǎng)，教育部門要把納米科學和技術(shù)作為重要的學科加強建設，傳統(tǒng)學科領域要注意與納米科學技術(shù)相結(jié)合，充實納米科學技術(shù)的內(nèi)涵，使傳統(tǒng)學科的知識與國際前沿接軌。
（作者：張立德研究員 中國科學院固體物理研究所）
納米材料制備和應用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀前20年的主導技術(shù)。美國科學技術(shù)委員會，2000年3月向美國政府提出報告，把啟動納米技術(shù)的計劃，看作是下一次工業(yè)革命的核心。世紀之交世界先進國家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略的高度，重新布局納米材料研究。納米材料誕生10多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。它是當今新材料研究領域中最富有活力，對未來經(jīng)濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象。
從1999年開始，美國政府決定把納米技術(shù)研究列入21世紀前10年的11個關鍵領域之一，《美國商業(yè)周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術(shù)領域（其它兩個為信息科學和技術(shù)、生命科學和生物技術(shù)）。即使是信息技術(shù)和生物技術(shù)在21世紀內(nèi)涵也要發(fā)生變化，這二個重要領域的發(fā)展也必須和納米技術(shù)相結(jié)合，推動技術(shù)全面升級。如下一代的超高密度存儲、器件的超小型化、單電子器件、自旋器件和隨穿器件的問世；生物芯片技術(shù)進入生物體內(nèi)工作的超小型機器人、超微型生物傳感器都是以納米技術(shù)為基礎才有發(fā)展的機遇。布什總統(tǒng)上臺以來，比克林頓時代更重視發(fā)展納米技術(shù)，并制定新的目標，到2010年美國要培養(yǎng)80萬真正懂納米科技的人才，要提供200萬個新就業(yè)機會，要使美國納米技術(shù)對GDP的貢獻達到10000億美元。美國從2000年開始，政府對納米技術(shù)的投資逐年增加，2001年為5.7個億，2002年為6.3個億，預計2003年為7.1個億。美國白宮之所以在21世紀初如此重視發(fā)展納米技術(shù)，其原因有兩個方面：一是德科學技術(shù)部和其它權(quán)威部門預測到2010年，估計能達到2萬億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中占有一半的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術(shù)未來的應用遠遠超過計算機工業(yè)。美國白宮戰(zhàn)略規(guī)劃辦公室還認為納米材料是納米技術(shù)最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系的高比表面納米顆粒制備與合成方面領先世界的潮流，在納米功能涂層設計改性及納米材料在生物技術(shù)中的應用與歐共體并列世界第一，納米尺度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉機分校與惠普公司合作研制成功100nm芯片，2002年3月7日在美國硅谷正式建設一條納米鋅片生產(chǎn)線，從實驗室的研究成果，經(jīng)過二年的努力，就實現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化速度之快令人吃驚。美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學于1998年制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10-11bits／in2，美國商家已組織有關人員迅速轉(zhuǎn)化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種既具有顏料、又具有染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印像帶來革命性變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷制品的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場上占有重要的份額。2002年美國科學進展正式發(fā)布消息，經(jīng)過科學家們的努力，分子結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)器件和線路的研究成果已基本接近或達到工業(yè)界要求的水平，美國康乃爾大學和密歇根大學以成功的制備了近入血管的機器人，利用激光和單壁碳管技術(shù)解決了機器人的動力，發(fā)展了微軸承、微齒輪、微連桿和微傳感器一體化的組合技術(shù)；值得重視的是美國正在研發(fā)新的機器人，通過與生物酶相配合，可以從人體實物鏈獲取能量，維持生物體內(nèi)機器人的正常工作。加拿大多倫多的科技人員以C60為載體，高聚物為過渡層，外包覆生物蛋白和抗病毒的藥物，并以納米硒為靶向，制備了新型抗愛滋病的藥物，這些成果都顯示出納米技術(shù)的魅力。權(quán)威人士估計納米技術(shù)比原預計提前到來5年～6年，納米時代正在向我們大踏步走來。納米材料和技術(shù)領域是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的源泉，新的規(guī)律新原理的發(fā)現(xiàn)和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究占有絕對優(yōu)勢地位。
在富有挑戰(zhàn)的21世紀，世界各國都對富有戰(zhàn)略意義的納米科技領域予以足夠的重視，特別是發(fā)達國家都從戰(zhàn)略的高度部署納米材料和納米科技的研究，目的是提高在未來10年乃至20年在國際中的競爭地位。日本國會正式提出要把發(fā)展納米技術(shù)作為日本國特別是前20年的“立國之本”，重振日本經(jīng)濟。最近又出臺了一系列發(fā)展納米技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃，日本一些大的公司，如日立、三井物業(yè)、三菱化工、五田藥業(yè)、松下、東芝等今年以來紛紛制定了二年內(nèi)發(fā)展納米實用化技術(shù)的計劃，十分重視從IT產(chǎn)業(yè)切入，加速納米技術(shù)的發(fā)展。韓國在漢陽大學成立了納米技術(shù)研究院，并與三星公司合作，共建納米科技中心，以顯示技術(shù)為主體，全面發(fā)展納米技術(shù)，力爭在這領域做出二、三項領導世界潮流的新產(chǎn)品。最近以成功制備了1m´0.5m的以碳管為場發(fā)射主體材料平板顯示器。臺灣地區(qū)僅工研院今年獲得了50億新臺幣的科研經(jīng)費用于發(fā)展納米技術(shù)，要以IT產(chǎn)業(yè)為突破口，帶動應用納米技術(shù)的發(fā)展，以繼續(xù)保持臺灣在微電子時代IT產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。德國、英國、法國、瑞典、加拿大、澳大利亞、墨西哥等國家都根據(jù)國際納米科技發(fā)展的最新動態(tài)，重新制定了納米科技的發(fā)展戰(zhàn)略。從各國對納米材料和納米科技的部署來看，發(fā)展納米材料和納米技術(shù)的戰(zhàn)略是：（1）以未來的經(jīng)濟振興和國家實際的需求為目標，牽引納米材料的基礎研究、應用開發(fā)研究；（2）組織多學科的科技人員交叉創(chuàng)新，做到基礎研究、應用研究并舉，納米科學、納米技術(shù)并舉，重視基礎研究和應用研究的銜接，重視技術(shù)集成；（3）重視發(fā)展納米材料和技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品，提高高技術(shù)含量，同時部署納米材料和納米技術(shù)在環(huán)境、能源和信息等重要領域的應用，實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。根據(jù)國際納米科技的發(fā)展趨勢，應把重點放在納米技術(shù)的實用化方面，以推動生產(chǎn)方式的變革和生產(chǎn)力的高速發(fā)展，為經(jīng)濟繁榮作貢獻，并以此來帶動納米科學技術(shù)的基礎研究。
二、國內(nèi)納米科技研究的現(xiàn)狀
國內(nèi)關于納米材料和技術(shù)的研究，也取得重要的進展。為了使我國納米材料和技術(shù)研究走向世界，在國際上占有重要地位，搶占國際市場，從前瞻性、戰(zhàn)略性、基礎性來考慮，應該合理布局納米材料、基礎研究和應用研究，要重視納米技術(shù)的創(chuàng)新。納米技術(shù)內(nèi)涵廣泛，從材料的角度，納米技術(shù)包括納米材料的制備技術(shù)、納米顆粒表面的控制、改性和修飾技術(shù)，以及把納米材料應用到各個領域和各種產(chǎn)品上的關鍵技術(shù)。
近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術(shù)，用這種技術(shù)合成的納米管，直徑基本一致，約20nm。長度約100mm，納米管陣列面積達到3mm×3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100mm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示和場發(fā)射陰極等方面有著重要應用前景。今年，中科院物理所和長春物理所合作，以納米碳管為發(fā)射源，制備了2英寸場發(fā)射動態(tài)掃描顯示屏，為設計新型場發(fā)射平板顯示器件奠定了基礎；超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2-3mm的超長定向碳納米管陣列。這種超長碳納米管比現(xiàn)有碳納米管的長度提高1-2個數(shù)量級；氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3-40nm、長度達微米量級的發(fā)藍光氮化鎵一維納米棒，并提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一；硅襯底上碳納米管陣列研制成功，推進碳納米管在納米器件方面的應用；準一維納米絲和納米電纜：應用溶膠凝膠與碳熱還原相結(jié)合的新方法，首次合成了碳化鉭（TaC）納米絲外包覆絕緣體SiO2、TaC納米絲外包覆石墨、GaN外包BN、和GaN外包SiO2納米電纜，還合成了以SiC納米絲為芯的納米電纜，當前在國際上僅少數(shù)研究小組合成這種材料，近年來Si3N4、SiO2和InN3納米線也是我國科技工作者率先合成的。在軟化學方法合成準一維納米半導體材料，我國科技工作者也做了有顯示度的工作；用苯熱法制備巖鹽相納米氮化鎵微晶：發(fā)展了溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達30nm的氮化鎵微晶；還用非水熱合成法，制備了金剛石納米粉。發(fā)表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發(fā)表題為"稻草變黃金-一從四氯化碳（CCl4）制成金剛石"一文，予以高度評價；仿生超雙疏納米結(jié)構(gòu)二元協(xié)調(diào)界面的設計與合成技術(shù)有新的突破：合成了大面積類荷葉結(jié)構(gòu)的超雙疏納米碳管薄膜，論文發(fā)表在國際著名的應用化學刊物；有序納米結(jié)構(gòu)微陣列的制備技術(shù)有新的推進：納米線微陣列合成質(zhì)量顯著地提高，掌握了在納米孔洞內(nèi)生長單晶納米線的基本條件，首次合成了納米In2O3、GaO、Bi納米微陣列，研究了納米Bi線微陣列的磁學性質(zhì)和導電特性，受到了國外同行的重視，其中納米硅單晶微陣列高分辨點陣線的研究很有特色。
在體材料巨磁電阻研究領域，中國也做出了有顯示度的工作。在Zn0.5+yFe2.5-yO4/a-Fe2O3的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了低場巨磁電阻效應：在磁場為0.5個特斯拉，溫度為4.2K時這種復相材料的磁電阻高達1380％。這屬于首次發(fā)現(xiàn)，并對機理進行卓有成效的討論。
最近我國科學家又成功地合成了直徑最小的碳納米管；還發(fā)現(xiàn)了納米金屬銅的超延展性。在"八五"研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地。無論從研究對象的前瞻性、基礎性還是成果的學術(shù)水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發(fā)展，培養(yǎng)高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉(zhuǎn)化中也發(fā)揮了重要的作用。制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料和納米復合材料。近年來，根據(jù)國際納米材料研究的發(fā)展趨勢，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、MCM-41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內(nèi)延生長等也積累了豐富的經(jīng)驗，已成功地制備出多種準一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結(jié)構(gòu)和準一維納米材料的物性，推進它們在納米結(jié)構(gòu)器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。
當前納米材料應用開發(fā)正處于一個千載難逢的大好時機，挑戰(zhàn)嚴峻，但也充滿了機遇。納米材料應用開發(fā)合作應做到三個結(jié)合：一、納米技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合；二、納米專家與各領域技術(shù)革新專家相結(jié)合；三、納米專家與企業(yè)家相結(jié)合。這種做法是開發(fā)納米材料和技術(shù)新產(chǎn)品，進入市場十分重要的措施。納米材料和技術(shù)領域新產(chǎn)品的創(chuàng)新必須以市場為導向、需求為索引，要十分重視納米材料向各個領域的應用技術(shù)的創(chuàng)新，開拓納米材料產(chǎn)品的市場，帶動上游納米粉體技術(shù)的創(chuàng)新，必須明確納米粉體的應用目標，以市場為推動力，帶動納米技術(shù)的成熟。
到目前為止，我國已建立納米材料和技術(shù)的生產(chǎn)線10多條。納米復合、塑料、橡膠和纖維的改性、納米功能涂層材料的設計和應用、納米材料在能源和環(huán)保等方面的應用開發(fā)已在我國興起。以納米材料和納米技術(shù)注冊的公司有三百多個，企業(yè)家對納米材料和技術(shù)的關注和介入，為納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成注入了新的活力。在富有挑戰(zhàn)的21世紀，一批新興的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)一定會嶄露頭角，為我國國民經(jīng)濟可跨躍的發(fā)展做出新的貢獻。
三、發(fā)展我國納米科技的基本策略和建議
面對國際納米科技快速發(fā)展的新形勢，我們必須重新思考發(fā)我國發(fā)展納米技術(shù)的總體戰(zhàn)略，要充分認識到發(fā)展納米技術(shù)是關系到我國在未來政治經(jīng)濟競爭格局中的地位，只有把認識提高到這樣的高度，才能積極的制定適合我國國情的發(fā)展納米技術(shù)上戰(zhàn)略規(guī)劃。
我國發(fā)展納米技術(shù)的指導思想是：納米材料和技術(shù)蘊藏著巨大的潛力，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級帶來新的商機，為高科技產(chǎn)業(yè)注入新的活力。腳踏實地的有效運用和開發(fā)納米材料和技術(shù)，將為我國國民經(jīng)濟的增長帶來不可多得的機遇。
1. 結(jié)合國家的戰(zhàn)略需求，重點在能源（石油開采和煤的綜合利用），環(huán)境和水處理、醫(yī)藥健康和新材料等領域加快發(fā)展納米技術(shù)，促使這些領域在技術(shù)上實現(xiàn)跨越式的發(fā)展。
2. 納米技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)切入，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，注入高科技含量，為實現(xiàn)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級，促進GDP的增長做出貢獻。
3. 向高科技產(chǎn)業(yè)滲透，要抓住信息領域中產(chǎn)品升級對新材料需求的機會，開發(fā)納米材料和技術(shù)。
我國發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)的目標是：在5年到10年的時間，建立十到二十個國家級納米技術(shù)工程中心，成為我國發(fā)展納米實用化技術(shù)的創(chuàng)新源頭。通過技術(shù)轉(zhuǎn)移，為我國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為新經(jīng)濟增長點奠定基礎，力爭在10年內(nèi)，在全國建立十個到二十個納米技術(shù)骨干產(chǎn)業(yè)。
主要任務和優(yōu)先發(fā)展的領域是：近期重點發(fā)展納米材料和技術(shù)的實用化，部署應用和基礎研究加快進入市場的步伐。要貫徹政府引導和市場競爭相結(jié)合的方針，重視調(diào)動社會的積極性，多渠道籌措資金，發(fā)展多種納米技術(shù)。重點解決納米材料產(chǎn)業(yè)化中的粉體分散、生產(chǎn)過程中的環(huán)保以及應用中的高成本等問題，在帶有共性的關鍵納米技術(shù)方面要擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，推動我國納米產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。應重點發(fā)展的領域：納米材料在石油開采中的應用技術(shù)、煤燃燒綜合利用的納米材料和技術(shù)、納米材料和技術(shù)在水處理上的應用、特種納米材料產(chǎn)業(yè)。這包括納米碳管、納米稀土材料、高含能納米材料、納米硅及其化合物粉體、天然納米材料改性的工程塑料和橡膠產(chǎn)業(yè)、納米電子陶瓷基料和添加材料的產(chǎn)業(yè)、納米功能涂層、納米建筑涂料和納米固體潤滑產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)。還要注意在信息產(chǎn)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用納米技術(shù)。
為了使我國納米科學技術(shù)健康快速發(fā)展，必須采取有力的措施，推動我國納米科學技術(shù)的繁榮。當前急需要做的幾件事情是：
1. 媒體要全面正確宣傳納米材料和技術(shù)的科學內(nèi)涵，糾正亂用和炒作納米概念的不正之風，提倡各領域?qū)＜覅f(xié)同創(chuàng)新，促進納米技術(shù)向各個領域交叉滲透。
2. 建立納米技術(shù)實用化和產(chǎn)業(yè)化基金，加大對納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資金扶持力度。形成政府、企業(yè)、金融部門、社會等多面的投資渠道，支持納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。制定優(yōu)惠稅率、貸款貼息等相關政策，引導企業(yè)、金融部門、風險投資機構(gòu)及社會閑散資金投入到納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中。
3. 建立一批從事納米技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的重點實驗室和工程技術(shù)研究中心，并與納米產(chǎn)業(yè)掛鉤，增強納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。
4. 建立國家級納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)認定、評價中心和納米技術(shù)產(chǎn)品標準制定中心。負責和指導納米技術(shù)的行業(yè)標準和產(chǎn)品標準。
5. 制定納米產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)的保護措施，鼓勵申請國際發(fā)明專利，并予以適當財政補貼。
6. 成立非常設納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導協(xié)調(diào)委員會和咨詢專家組，對全國納米材料和技術(shù)的發(fā)展進行宏觀咨詢、指導和協(xié)調(diào)。
7. 建議成立國家納米技術(shù)學會和國家納米產(chǎn)業(yè)協(xié)會，促進納米技術(shù)的交流，推進納米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
8. 從現(xiàn)在開始要特別重視納米技術(shù)人才的培養(yǎng)，教育部門要把納米科學和技術(shù)作為重要的學科加強建設，傳統(tǒng)學科領域要注意與納米科學技術(shù)相結(jié)合，充實納米科學技術(shù)的內(nèi)涵，使傳統(tǒng)學科的知識與國際前沿接軌。
（作者：張立德研究員 中國科學院固體物理研究所）
