納米技術包括納米結構技術和納米材料技術。納米結構技術是納米技術中的高新技術。雖然取得了突破，但無法應用。但納米材料技術由於應用廣泛，要求不高。任何具有功能性的東西都稱為材料，所要求的只是納米級結構單元帶來的材料就是納米材料。
物質的所有納米結構單元都改變了性質，任何新的性質都可能框定新的功能，從而可以制備新的材料。所以應該很肯定的說，納米材料的應用雖然不能代表納米技術的主要應用水平，但是現在已經刻意應用了。
很多專家因為專業問題，把代表納米學科技術的納米結構技術和納米材料技術的應用混為壹談，說是實驗室的納米材料什麽的，要多少年才能應用。
事實上，歷史已經證明，任何這樣的預測都是失敗的。不僅納米材料應用廣泛，納米結構技術的應用也開始了。美國《科學》雜誌2001評選的“十大科學突破”之壹就是納米計算電路的應用。我們應該歡迎新技術的到來，而不是排斥它。
納米技術是20世紀80年代末90年代初逐漸發展起來的壹個前沿交叉的新學科領域。它的迅速發展將給20世紀幾乎所有的工業領域帶來革命性的變化。目前，各發達國家的政府和企業都在大力投入納米技術的研發，試圖在21世紀搶占這壹科技戰略制高點。關註納米技術的進展，盡快組織部署中國納米技術發展規劃，將對新世紀中國的發展產生深遠的影響。
納米技術背景
什麽是納米技術？納米是度量尺度的單位，是壹米的100億分之壹，大致相當於壹根頭發的百萬分之壹。所謂納米技術，是介於非微觀和非宏觀之間的納米尺度的中間領域。它是認識自然，改變生產方式、工作方式和生活方式的全新技術。它是納米科學和包含納米技術的產品平臺之間的橋梁。它把人的技術創新帶到了壹個新的層次和空間，極大地拓展了人的創新領域。事實上，納米材料在自然界已經存在很久了，比如動物的牙齒、貝殼、鯊魚皮、荷葉表面、珊瑚礁、隕石等。，中國古代的顏料、墨水、銅鏡的塗層都是納米材料。但是他們雖然用納米技術制備了納米材料，但並不知道納米材料的重要性，只是處於自發階段，真正按照自己的意誌人工合成納米材料是在20世紀60年代以後。1963年，日本科學家久保良吾首次提出物質粒子縮小到納米尺度，性質突然發生變化。1967年，日本科學家上田良治首次通過蒸發人工制備了納米尺度的金屬顆粒。當時，日本科學家稱納米級顆粒為超細顆粒。正是在1984年，德國科學家Gleiter教授首次制備了壹種由尺度為5納米的顆粒組成的固體，他稱之為納米尺度材料。納米技術的概念最早是由美國科幻作家埃裏克？Zuikesler於1986年提出，納米技術雜誌於1990年在巴奇正式發表。
納米材料是納米技術中最活躍、最重要的部分。它們與納米生物學、納米電子學、納米機械加工、納米摩擦學、納米計量學、納米化學、納米物理學等學科同構，構成納米科技的內涵。納米技術的內涵包括各個領域。就納米材料而言，包括納米材料的制備技術和納米材料滲透到各種高科技和所有傳統工業領域的技術。特別值得註意的是，納米材料不僅僅是尺度的概念，更重要的是有微觀和宏觀層面都不具備的特性。人們可以利用這些新特性合成自然界中不存在或自然界中存在但尚未被人類模仿的新材料，並利用全新的納米技術將這些材料應用於各個領域，促進社會經濟發展，提高國防實力和人民生活質量，這也是世界各國政府對納米技術發展給予足夠重視的原因。對於中國這樣的發展中國家來說，這是千載難逢的機遇。500年來，我們兩次失去了國家高速發展的教訓，國家的這個機遇不能再錯過了。美國耶魯大學中國近代史教授Jonathan spence於2000年6月5438+10月在《新聞周刊》發表了壹篇文章。在分析20世紀的中國時，他提到中國在20世紀神奇地成為超先進國家，納米技術是壹個重要的選擇途徑。令人振奮的是，我國在納米材料和納米技術的技術水平上並不落後於發達國家，在某些方面已經處於領先水平。機遇難得，我國政府高瞻遠矚，高度重視納米技術，這將成為我國科教興國戰略的重大決策。
國外現狀
2000年3月，美國政府向全世界宣布了納米技術的啟動計劃。在這份由26位美國科學家歷時半年完成的數萬字報告中，明確提出納米技術將在21世紀引發新的工業革命。德國科技部在其納米技術發展報告中也提到，納米技術是21世紀的領先技術之壹。著名的諾貝爾獎獲得者勞雷爾教授說，如果70年代重視微米技術的國家現在已經成為發達國家，那麽從現在開始重視納米技術的國家可能成為20世紀的先進國家。IBM前首席科學家Emma Chuang表示，微米技術在20世紀70年代引發了新的信息革命，納米技術很可能成為新信息革命的核心。在美國政府和國會的重要文件中，信息技術、生物技術和納米技術被稱為21世紀工業革命的主導技術。領先技術的內涵是指其對各領域的滲透能力、與各種技術的交叉融合能力以及對新興產業的示範和帶動能力。20世紀末，計算機和信息高速公路技術滲透到各個領域，對人們的生產方式、工作方式和生活方式產生了深遠的影響，被稱為世紀之交新技術的引領作用。1998年3月，美國總統科技助理尼爾·萊恩(Neal Lane)在回答國會提問時表示，納米技術很可能對各個領域的影響超過計算機，成為21世紀的領先技術之壹。事實證明，納米技術向信息、生物醫藥、能源環境、航空航天、海洋、先進制造技術等高科技領域的滲透已經顯現，納米技術向國防的全方位滲透初見成效，納米技術向傳統產業的交叉融合顯示出巨大潛力。納米技術正在對傳統產業的轉型升級、增加高科技含量、提高產品競爭力發揮巨大作用。納米技術註入傳統行業，增強了傳統行業的活力，未來方興未艾。
美國在2004財年用於納米技術研究和發展的預算接近8 . 5億美元，比上壹年增加了65，438+00%。2003年2月3日，布什總統簽署了《21世紀納米技術研究與發展法案》，批準從2005財年起的4年內投資約37億美元。
法國從2003年開始實施國家納米技術投資三年計劃:2003年至2005年，投入5000萬歐元用於納米技術基礎研究；建立五個納米技術研究中心和“國家微納米研究網絡”項目；法國10年來最大的工業投資項目——法國電子納米技術中心“聯盟-Klohr 2”於2003年2月27日正式啟動。
從2002年到2006年，歐盟為納米技術研究撥款6543.8+0.3億歐元。
未來6年，英國將撥款9000萬英鎊支持企業和大學的商業納米技術發展，並希望吸引2億英鎊的額外投資。
德國聯邦教育和研究部批準了對納米技術能力中心的投資，以建立更強大的跨學科合作網絡，並在促進納米技術領域的跨學科研究方面發揮催化作用。
2007年前，韓國投資6543.8+000億韓元建立新的“納米技術研究中心”，實現大學和企業的緊密合作，整合目前科研機構和企業獨立開展的納米項目和納米研究設施，計劃2065.438+00年前在納米領域投資2.04萬億韓元。
中國納米發展現狀
中國的改革開放和可持續發展戰略實現了中國經濟的快速發展，使中國的GDP在美國、日本、德國、法國和英國之後居世界第六位，這對於壹個基礎薄弱的發展中國家來說是難能可貴的。在265438+20世紀前20年的時代，挑戰與機遇並存，能否審時度勢，抓住機遇，在幾個領域實現跨越式發展，對我們國家來說非常重要。當前，以納米技術、信息技術和生物技術為核心的新工業革命正在悄然興起，各國幾乎處於同壹起跑線上。在這個技術更新和轉折的關鍵時期，為中國在幾個領域實現跨越式發展提供了絕好的機遇，我們不能再錯失良機。
中國是壹個發展中國家。改革開放後，國民經濟保持了持續快速發展，舉世矚目。而我們國家底子薄，主要依靠傳統產業。雖然近年來高新技術產業發展迅速，但對我國GDP的貢獻仍然很小，與發達國家相比還有很大差距。中國的國情決定了中國發展納米技術的總體思路不同於美國、日本和歐洲。我們應該有中國自己的特色，找到壹條發展納米技術的新路，就是以納米技術為契機，解決當前國民經濟發展和配套產業中的迫切問題。納米技術首先切入傳統產業，調整產品結構，註入高科技含量，有助於中國傳統產業的升級和GDP的增長。同時，尋找機會向高技術產業滲透，特別關註納米技術在環境、能源、醫藥、國防等領域的應用，培育新興納米產業，逐步形成產業鏈，使這些產業的起點在21世紀位於該領域的技術制高點，為實現我國上述領域的跨越式發展奠定基礎。在信息、航空航天、生物技術、新材料等方面，納米技術的應用水平與發達國家有壹定差距，但也存在局部機會。只要選準切入點，完全有可能形成在某些方面擁有自主知識產權的新產品平臺，然後發展成為納米高科技產業。
根據國際納米材料和技術的總體發展趨勢，結合我國國情和未來五到十年我國經濟快速發展的需要，選擇對社會發展和國力增強具有重要作用的納米材料和技術，向傳統產業和高技術產業全面滲透，形成具有自主知識產權的新型納米產業鏈，提升產品的國際競爭力，為實現我國第三步戰略目標做出貢獻。在幾個關鍵領域發展納米材料和技術，形成納米產業。碳納米管、高效含能納米材料、納米稀土材料、高亮度納米熒光材料、重要金屬納米材料等特種納米材料產業化；信息產業中的關鍵納米材料，如網絡通信(光通信和微波通信)中的納米技術、高清和高分辨率數字顯示技術中的納米技術；合理利用能源，發展能源中的關鍵納米材料和技術；優化資源環境中的關鍵納米材料和技術；生物和制藥工業中的納米材料和技術。
中國納米材料與技術的發展應堅持市場導向，註重納米技術與現有高新技術和傳統技術的結合。從事納米研發的科技人員應與其他專業人員和企業家相結合；企業家是納米科技成果產業化的主力軍，科技人員起主導作用；要選準目標、切入點和突破口，縮短納米科技成果轉化周期；要重視知識產權保護，鼓勵發明專利申請，特別要重視國外發明專利的申請；建議各級政府設立納米技術研究快速反應基金和納米技術發展風險投資基金。
中國對納米技術的重要性有很高的認識，並給予了壹定的支持。科技部、國家自然科學基金委員會、中國科學院等部門從“八五”、“九五”開始就設立了攀登計劃及相關的重點和重大項目。去年，科技部啟動了納米材料國家重點基礎研究項目。中國通過這些項目對納米技術的資助總額約相當於700萬美元，與發達國家相比差距較大。
據不完全統計，從1991到2000年的十年間，* *資助9200多萬元，在納米材料的合成與制備、性能與表征、測試新技術與理論、系統組裝與器件、微機電系統等方面取得了壹批基礎研究成果。
進入“十五”計劃後，納米技術呈現出快速發展的勢頭。根據《國家納米技術發展綱要》的要求，國家自然科學基金委員會進壹步加大了投入，2001-2003年共投入6543.8+96億元，資助項目800個。下面的示意圖是13以來國家自然科學基金委對納米技術項目的資助金額和資助項目的初步統計，實際資助金額甚至高於這個統計。
獲資助的納米項目數量[點擊放大]獲資助的納米基金數量[點擊放大]
其中，863計劃涉及的納米技術項目投資
(1)特殊布局:
國家撥款:2億元:已安排102項目，國家撥款65438+5200萬元。
第壹批:63個項目國家撥款109萬元自籌3.78億元。
第二批:39個項目國家撥款4300萬元，自籌65438+5900萬元。
(2)重點項目布局
國家撥款:9200萬元；前三年安排:19項目。
國家撥款5200萬元，地方政府配套籌集2.95億元。
每年投入600多名人員。
中國的納米技術研究，特別是在納米材料方面，取得了重要進展，引起了國際關註。從65438到0995，德國科技部分析了各國在納米技術方面的相對領先程度，中國在納米材料方面與法國並列第五，日本、德國、美國、英國、北歐位列前四。從資助的項目來看，我國的研究實力主要集中在納米材料的合成與制備、掃描探針顯微鏡、分子電子學和少數納米技術的應用。但由於條件的限制，研究工作只能集中在壹些硬件要求不高的領域。雖然中國科學家在碳納米管和納米材料的幾個領域取得了壹些優秀的研究成果，但中國納米技術的整體水平仍然遠遠落後於美國、日本和歐洲，特別是在納米器件方面。
目前，我國已經有了壹支比較有能力的納米技術研究隊伍，主要集中在中科院的相關研究所，以及北京大學、清華大學、中國科學技術大學、南京大學、復旦大學等壹批國內知名高校。為了把納米技術研究的主要力量集中在這個系統，北京大學和中國科學院也成立了自己的納米技術研究中心。
2000年6月5438+10月11日，中國共產黨第十五屆五中全會通過了《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十個五年計劃的建議》，明確提出要把新材料和納米科學的進步作為“十五”科技進步和創新的重要任務。這為21世紀初中國納米技術的快速發展奠定了重要基礎。
中國發展納米技術的意義在於:首先，納米技術將在21世紀對我們的社會、經濟和國家安全產生重大影響。以知識經濟時代為特征的21世紀將是生命科學和信息技術快速發展和廣泛應用的時代。納米科學技術將推動幾乎所有技術的快速發展，包括生命科學和信息技術。西方發達國家正在積極謀劃實現知識壟斷。目前，西方國家和企業已將納米核心技術列為絕對的國家機密和商業機密，嚴格限制對華出口。其次，納米技術的發展將大大提高中國的科技競爭力。納米技術興起於20世紀80年代初，對世界各國來說都屬於壹個全新的科技領域。雖然中國與發達國家還有很大差距，但我們在納米材料領域基本與國際先進水平保持同步。只要我們采取適當的措施，我們完全可以趕上發達國家的步伐。第三，納米技術將推動中國傳統產業的轉型。由於真正的納米技術，尤其是納米材料在改造傳統產業方面具有投資少、見效快、市場前景廣闊等特點，更容易在以傳統產業為主的中國企業中普及。因此，納米技術的應用得到了中國企業界的廣泛響應，為納米技術在中國的發展奠定了重要的動力基礎。目前中國涉及納米技術的企業有102家。為了提升我國的國際科技競爭力和經濟競爭力，促進第三步發展戰略的順利實施，確保我國未來的可持續發展和國家安全，必須大力加強納米技術的研發，動員多學科、跨部門、跨行業的力量參與這壹領域。
我國納米技術存在的主要問題主要表現在學科間融合不夠，缺乏重要的實驗設施，基礎研究薄弱，信息交流較少。為了克服和解決這些問題，使中國能夠抓住機遇，迎頭趕上，特別建議:
(1)應在國家層面確定我國納米技術的發展戰略，制定我國納米技術發展的短期、中期和長期規劃；統籌考慮基礎研究、應用研究和開發研究的協調發展，推進科技成果產業化，協助有關部門盡快制定納米技術相關產品技術標準。
(2)建立國家“納米技術專家顧問團”。協助政府制定和研究發展中國的納米技術戰略。
(3)建立國家納米技術研究與工程中心，集中投資壹個能為納米技術發展提供服務的技術平臺，組織協調科研機構、高校、國家實驗室和產業界的參與。
(4)堅持“有所為，有所不為”的方針，發揮優勢，突出特色。要加強研究基地建設，改善基礎設施條件，加大科技項目投入，高度重視知識產權保護。我國目前的納米研究應主要集中在創造和制備性能優異的納米材料，設計和制備各種納米器件和裝置，探測和分析納米區域的性質和現象。納米材料是納米技術的基礎，中國有相當的基礎。這種布局要更加註重與工業化特別是與傳統產業的結合，積極吸收企業的參與和投資；納米器件的研究水平和應用水平標誌著壹個國家納米技術的整體水平，與信息產業、社會、經濟和國防的關聯度最大，需要的投入也最大。而我國在該領域的投入最少，基礎薄弱，應積極組織力量，瞄準明確的應用目的，但近20年來仍將以基礎研究和應用基礎研究為主；納米疇特性的檢測和表征是納米材料和納米器件研發的實驗基礎和必要條件。我們應該重視基礎研究和應用研究，同時考慮與產業化相結合。
(5)加強信息網絡平臺建設，促進國內外納米技術信息交流。
(6)以國家納米研究與工程中心為載體，建立、培養和吸引納米技術人才。
納米技術的應用
著名的諾貝爾獎得主費因曼(Feyneman)在20世紀60年代預言，如果控制小尺度上物體的排列，物體會獲得很多不尋常的特征。他說的材料現在是納米材料。納米材料研究是目前材料科學研究的熱點，納米技術被公認為21世紀最有前途的研究領域。納米材料從根本上改變了材料的結構，為克服材料科學研究領域長期未解決的問題開辟了新的途徑。其應用主要體現在以下七個方面:
在陶瓷領域的應用
隨著納米技術的廣泛應用，產生了納米陶瓷，希望克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷像金屬壹樣具有柔性和可加工性。許多專家認為，如果能夠解決單相納米陶瓷燒結過程中抑制晶粒長大的技術難題，它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性和易加工等優點。
微電子學中的應用
納米電子學將基於最新的物理理論和最先進的技術手段，按照全新的理念構建電子系統，開發材料存儲和處理信息的潛在能力，實現信息采集和處理的革命性突破。納米電子學將成為下個世紀信息時代的核心。
生物工程中的應用
雖然分子計算機目前還只是處於理想階段，但科學家們已經考慮應用幾種生物分子來制作計算機部件，其中細菌視紫紅質是最有前途的。該生物材料具有特殊的熱、光、化學和物理性質以及良好的穩定性，其獨特的光循環特性可用於存儲信息，從而發揮替代目前計算機信息處理和信息存儲的作用，將單位體積物質的存儲和信息處理能力提高數百萬倍。在光電領域的應用納米技術的發展使微電子學和光電子學的結合更加緊密，大大提高了光電子器件在光電子信息傳輸、存儲、處理、運算和顯示方面的性能。將納米技術應用到現有的雷達信息處理中，可以將其能力提高10倍到幾百倍，甚至可以將超高分辨率的納米孔徑雷達放在衛星上進行高精度的地面偵察。最近，麻省理工學院的研究人員將激發的鋇原子壹個接壹個地送入激光器，每個原子都發射出壹個有用的光子，效率驚人。在化工領域的應用納米TiO2 _ 2粉末按壹定比例添加到化妝品中，可以有效屏蔽紫外線。在化纖制品或紙張中摻入金屬納米粒子，可以大大降低靜電效應。納米顆粒組成的海綿狀輕質燒結體可用於氣體同位素、混合稀有氣體和有機化合物的分離和濃縮。納米粒子還可以用作導電塗料、印刷油墨和固體潤滑劑。研究人員還發現，碳納米管可以利用其獨特的孔結構、大的比表面積(每克碳納米管的表面積高達數百平方米)和高的機械強度來制作納米反應器，可以將化學反應限制在非常小的範圍內。
在醫學上的應用
研究人員已經成功地使用納米粒子來分離細胞，並使用金納米粒子來治療局部病變以減少副作用。另外，以納米顆粒為載體的病毒誘導劑取得了突破，現在已經用於臨床動物實驗，估計不久的將來就能服務於人類。通過研究納米技術在生物醫學中的應用，我們可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關系，獲得生命信息。科學家們設想利用納米技術創造分子機器人，這些機器人在血液中循環，檢測和診斷身體的各個部位，並實施特殊治療。
在分子組裝中的應用
如何合成具有特定尺寸、粒度分布均勻且無團聚的納米材料，壹直是科研人員試圖解決的問題。目前，納米技術已經滲透到對單個原子的操縱。軟化學與主客體模板化學和超分子化學相結合，正在成為實現分子外科手術的主要組裝和剪裁手段。納米技術作為最具市場應用潛力的新興科學技術，其重要性毋庸置疑。許多發達國家都投入了大量的資金進行研究，正如錢學森院士所預言的:“納米左右和納米以下的結構將是下壹階段科技發展的特征，將是壹次技術革命，將是21世紀的又壹次工業革命。”