纳米材料和技术应用进展

第２期｛总第６６期　０　２（ｓｕｍ　Ｎｏ　６６）　・机械管理开发　２００２年５月　Ｍａｙ　２００２　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＭ　机械工程与应用・　纳米材料和技术应用进展　卫英慧　胡兰青　山西许并社　太原０３００２４）　（太原理工大学材料科学系　【摘要】　结告近期召开的全国第二届蚺米材料喜议．评迷了蚺束科技扣蚺米材料的发展动向．对蚺米科技发展中存在的　表面纳米　ｌ匕功能材料　ｌ文献标识码】　Ｂ　【文章纳号】　１００３—７７３ｘ（２ｏｏ２）ｏ２—００２６—０２　问题进行丁深几分析．指出了加强基础理论研究，走力推动蚺束产业化是当前扣夸后一十时期的重要任务　【关ｔ词】纳米科技【中田分类号】ＴＢ５７　由中国材料研究学会主办的全国第二届纳米材料和技　术应用会议于２００１年５月２２日至２４日在浙江省杭州市浙　程度不够；信息交流少、经费投入不足等。为此，国务院相关　部委根据中央领导的批示准备联台成立“国家纳米科技发展　调领导小组”，并研究制订和颁布　国家纳米科技发展纲要　（２００１—２０１０）”ｉ’ｉ。这样做的目的在于从未来经济发展和国　家安全考虑，并以此为主要目标，加强对纳米科技发展的引　导和支持，使莪国在纳米科技的国际舞台上能占有一席之　地＝　江宾馆胜利召开＝全国有关纳米材料和技术应用的科研院　所、大专院枝和企业单位以及国家相关部委共计六百余人　出席了会议。会议盛况空前，受到社会各界的广泛关注．参　会人数远远超过了预计规模。会议交流信息量大，基本上反　映了莪国近年来在纳米材料基础研究、应用研究和产业化　方面取得的令人瞩目的成果。本文将对这次会议及纳米材　料科技相关问题进行评述。　２　纳米材料相关问题　纳米材料是纳米科技中最重要的一部分，是纳米科技国家　目标中近期发展关键所在。在这次会议上许多专家学者对纳米　材料发展中的一些问题进行了讨论，并达成了广泛的共识。这　些问题包括纳米材料的概念、纳米材料研发的健康有序发展、　对纳米材料产业化的认识和有关知识产权保护等问题。　２　１蚺来材料的概念。　１　纳米科技的重要性　纳米科技一词目前没有一个统一的定义。根据作者的　理解，纳米科技是指在纳米数量级对物质或器件进行制备、　加工、结构表征、性能测试和实际应用的多学科交叉领域。　纳米科技是二十世纪八十年代末逐步发展起来的、预计在　材料、信息、能源、环境、生命、军事、制造等领域具有广泛的　应用前景，世界各国都十分重视纳米科技的发展，把它作为　抢占２ｌ世纪高科技和全球经济竞争制高点的一个重点战略　领域。美国、日本、德国等一些科技先进的国家纷纷启动了　一根据目前人们的普遍观点，认为尺寸处于＜１００ｎｍ的材　料即为纳米材料。但专家们认为这种看法带有片面性，因为　不是所有材料处于纳米数量级时都具有非常好的性能。所以　纳米材料的正确的概念应包括两个方面，一是尺寸在纳米数　量级，二是其性能在这一数量级时得到大幅改善或发生突　变，具有尺寸效应、表面效应、界面效应、量子效应或其中之　一批重大研究计划．投人大量的资金积极地以国家整体实　力来推动纳米科技的发展，尤其是美国政府在２０００年初推　出了国家纳米计划（ＮＮＩ一　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏ￣；Ｉｎｉｔｉａ－　ｄｖｅ—　ｅ　Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ　ａｎｄ　１　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｄｏ．Ｐｌａｎ”）。把纳米技术　列为本世纪平行于生命科学、信息技术和环境科学的四大　研究领域之一，美国基金会等几个主要资助机构的联手和　一。以上这两个条件缺一不可。　自从纳米材料这一名词问世　来，在世界范围引起了纳　２．２　蚋米材料研究和开发的健康有序发展。　米热潮。许多人对纳米材料并不十分了解，但出于某种目的，　大肆宣传炒作纳米概念。尤其是—些企业，其产品上可能或多　或少的使用了一些纳米材料。但产品广告上即冠以“纳米××　×”，一批高科技企业的积极参与，将全世界对纳米科技的关注　我国在纳米科技领域，在“八五”、“九五　期间开展了一　提升到一个新的阶段。　时间，“纳米洗衣机”、“纳米冰箱”、“纳米水　、“纳米领　些工作，目前已拥有一支队伍。并取得了一批研究成果，使　我国在纳米科技若干领域大体与国际水平保持同步　并在　某些方面处于领先地位，如碳纳米管的制备、结构和物性研　究、纳米晶块体材料的制备和表征等。但与发达国家相比。　整体研究水平存在不小差距，原始创新、应用开发和工程化　不足；研究群体相对分散、缺乏整体布局；多学科交叉融台　山西省自端科学基金赞助项耳｛批准号：２００１１０４４）　作者蕾舟：卫美慧．男．１９６６年生，戢棱，工学博士。　・带”等充斥了媒体，并成了普通老百性的热门话题，在一定程　度七令人费解，造成了误导和概念上的模糊不清，甚至有些宣　传已背离了科学的精神，沦为科技骗子。因此，本次会议上多　名科学家一致呼吁不要将纳米标签到处乱贴，不要使纳米科　技庸俗化。甚至搞伪纳米，要静下心来做一些暗暗实实的事　情，实实在在地推动纳米科技的健康有序和稳步发展。　２６・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期｛总第６６期　卫英慧等：纳米材料和技术应用进展　２∞２年５月　２　３　蚋朱材料的产业化和知识产权的像护。　料和橡胶（纳米聚烯、聚酰胺、聚脂等工程塑料和橡胶）；③纳　米电子陶瓷基料和添加材料（纳米氧化锌、氧化钴、氧化铋　等）；④纳米磁性材料（高密度垂直磁记录存储纳米材料、超　目前的纳米科技主要包括三个方面：纳米材料、纳米电　子学及光电子学、纳米医学和药物。纳米材料又可分为两部　分．纳米功能材料和纳米结构材料。不论哪一方面，认识它　高磁能积纳米复合稀土永磁材料等）；⑤常规工程涂料、纳米　固体润滑材料等；⑥信息技术中的纳米应用（罔培通信中纳　米器件如谐振器、过滤器、超微开头等、以及数字化高清晰度　的研究发展进程都可从以下几个角度来看，基础研究、技术　开发、工业生产和市场开发等。从总的来看，我国在以上这　些领域的基础研究都已起步．但在技术开发、工业生产、市　场开发等领域除ｒ纳米功能材料之外几乎还是空白。因此，　加速纳米科技的产业化是当前和今后一个时期的首要任　务。同时，对纳米材料的发展要有一个正确的认识，不能盲　目乐观，要不断提高纳米企业的研发能力，作到生产一代、　研制一代、预研一代。　在我国长期以来受各种因素的影响．人们法律观念淡　漠，这对当前纳米材料的开发研究中的知识产权保护是一　个严峻的挑战：各科研院所、高等学校以及生产开发企业已　不同程度地加强了对原创性的科研成果、产品以及工艺流　程的保护力度，这对增强各纳米材料研究、开发和生产企业　的竞争意识，促进知识产权保护的相关法律的建立和完善，　改善投资环境是非常必要的。　显示器中的纳米场发射平板显示器等）；⑦能源及环保中的　纳米材料技术应用（纳米结构净化剂、助燃剂、添加剂以及纳　米光催化材料等）；⑧纳米医药技术（纳米靶向、高效缀释和　主客体协调的纳米药物以及纳米生物芯片和探测技术等）　从参加会议的交流论文来看，我国纳米材料研究存在　“四多、四少　，即基础研究多、应用研究少；功能材料研究多、　结构材料研究少；粉体材料研究多、块捧材料研究少；重复性　研究多、创新研究少等。当然这其中的原因是多方面的，但仍　然集中反映了我国在纳米材料研究中出现的一些问题。如不　重视科技成果的转化；盲目跟踪研究没有明确的工程应用目　标；没有形成协作团队，各自为政，力量分散．在一些关键技　术方面缺乏大的突破等等　这是普遍存在的问题，如不及时　解决，将会事倍功半，极大地阻碍我国纳米材料研究和产业　化的进程。　３　纳米材料基础研究和应用研究　本次会议共有１Ｏ篇特邀报告，并且分七个分会场交流　了二百多篇论文。　４　金属材料表面纳米化研究　纳米粉体在我国的制备和应用已经取得了许多令人注　目的成就，但纳米晶块捧材料的研究和应用仍然进展缓慢。　主要的原因是缺乏一种有救的办法来镧备无污染、全致密纳　米晶块捧材料Ｉ　Ｚｌ。因此这方面的研究工作将是极富挑战性　的。由于在镧备全纳米晶块捧材料方面的困难，人们为了初　步了解纳米晶材料的性能，特别是在机械性能方面获得一些　认识，一些单位已开展了材料表面纳米化的研究Ｉ’Ｉ．并取得　了令人注目的结果。这为人们认识纳米晶块捧材料的整体性　能，并使之实用化开辟了道路。　（收稿日期２００１—０８—２０）　通过交流，代表们对我国纳米材料应用现状取得了共　识。①纳米粉体材料初步实现了产业化（纳米氧化物、纳米　金属和合金、纳米碳化钨、纳米氮化物等）；②纳米复合材料　开发研究取得重大进展（纳米复合工程塑料、纳米复合改性　陶瓷等）；③纳米涂层技术已进＾实用化所段；④传统产业　应用纳米技术正在全面展开（轻工、电子、化纤、纺织、精细化　工、电力工业、建材等）；⑤环境保护领域应用纳米材料技术　出现好的苗头（如污水处理、空气净化等）；⑥能源领域中的　纳米材料技术应用也有所进展（如煤和油料燃烧中的纳米　助燃剂、净化剂、抑制剂等的应用、二次电池中的纳米材料　技术等ｊ；⑦纳米医药的研发有了良好的开端（如光谱速效　纳米抗菌材料、纳米颗粒造影剂、生物医学磁性微球用于细　Ｉ　ｌ马燕台（２）　参考文献　加快建设我国纳米科技创新体系．全国第二届纳米　材料和技术应用研讨会论文集，中国材料研究学舍，２０００　６，　２　Ｉ　卢柯，卢磊金属纳米材料力学性能的研究进展，金属学报，　ｙｒ－ｓｔａｌｌｉｚａｆｉｏｎ　ｏｆｍｅｔａｌｌｌｅ　胞分离、蛋白质分离和抗酸分离等）；⑧电子器件领域的纳　米材料技术应用有重要进展（如纳米压敏电阻、非线性电　阻、微电容、微电报等电子器件）　会议还同时确定了我国当前及今后一个相当长的时期　２０００　３６（８）：７８７　３Ｉ　Ｌｕ　ｋｅ．Ｌｕ　Ｊｉａｎ．Ｓｕｒｆａｃｅ￣内纳米技术产业化发展的方向和重点。①特种纳米粉体的　产业化（碳纳米管、纳米稀土材料、纳米音能材料、羟基、纳米　硅及其化合物粉体等）；②膨润土自组织纳米结构的工程塑　ｍａｔｅｒｉａｌｓ—ｐｒ￣ａｔａｆｉｏａ　ｏｆ　ｈｅｔ　ｅｏｎｅｅ￣ｂｅｈｉｎｄ日ｎ　印ｐ　０ａｃｈ，Ｊ　Ｍａｔ６　Ｗ＂ｓｃｉ　１ｋ｜啪ｌ，１９９９，１５（３）：１９３　ｔ收稿日期２Ｏ０２—０３—０４）　Ｎａｎｏｍｅｔｒｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｗｅ｛Ｙｔｎｇｈｅｉ　Ｈｕ　Ｌａｎｑｊｎｇ　Ｘｕ　Ｂｉｎｇｓｈｅ　［Ａｂｎｍｎ］Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅＩｌｄ　ｏｆ￣ｏｎｌｅｌｒｅ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔ￣ｈｎｏｌｏｇｙ．ＮＭ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｅｌａｂｏｍｔｎｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｅｈ￣ｂｌｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｃｏｎｄ　ＮＭ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ｏｏｎｖｅｎｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｏｓｔ　ｆｅｗ　ｄａｙｓ　Ｄｅｅｐｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｆｅａｌｓ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ＮＭ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｎ０Ｉ。　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｔｏ　ｓｌｒ￣ｎｇｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｔｈｅｏｒｙ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｔｏ　ａｄｖａｎｃｅ　ＮＭ　ｉｎｄｕｓｔｒｌｌｌａｕｔ／ｏｎ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔａｓｋＢ　ｉｎ　ｔｈ　ｎ哪ｆｕＩｌｕ℃．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＮＭ　ｓｅｉｅｎ￣ａｎｄ　ｔ￣ｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｔａｆａｅｅ　Ｆｍａｌｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉｅＬＩ　［ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ］ＴＢ５７　［Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｃｏｄｅ］　Ｂ　［Ａ嘣ｄ　ｍ］　ｌ００３—７７３Ｘ（２∞２）０２—００２６—０２