發(fā)布時(shí)間：2023-08-18 17:32:40
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的納米科學(xué)與技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)；概念界定；體系辨識(shí)。
當(dāng)前，“發(fā)展納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)”這一口號(hào)，已被提升到實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)蘇州篇章、蘇州實(shí)施創(chuàng)新引領(lǐng)戰(zhàn)略進(jìn)而華麗轉(zhuǎn)身的重大戰(zhàn)略高度，那么什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)，搞清楚這一問(wèn)題，則無(wú)論對(duì)于蘇州的決策者、研究者還是實(shí)踐者來(lái)講，都具有重要的建設(shè)性意義。
去年，我們?cè)趫?zhí)行一項(xiàng)有關(guān)促進(jìn)蘇州市納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大軟科學(xué)課題時(shí)，首當(dāng)其沖地遭遇到這一問(wèn)題。通過(guò)文獻(xiàn)檢索與分析，我們發(fā)現(xiàn)，由于納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)紛繁復(fù)雜，納米科學(xué)技術(shù)界尚未對(duì)該一問(wèn)題形成共識(shí)；同時(shí)，社會(huì)科學(xué)理論界卷入納米領(lǐng)域研究較少，可資借鑒的成果太少。然而，這一問(wèn)題的解決將直接影響到我們研究項(xiàng)目的進(jìn)一步履行，為此，我們?cè)O(shè)立了一個(gè)研究子課題，本文即是該子課題研究成果，在此拋磚引玉，期望不僅對(duì)蘇州市，也對(duì)國(guó)內(nèi)其他正在促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地區(qū)起到啟迪作用。
一、什么是納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)
要搞清楚納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)首先要理解納米與納米尺度范圍，以及納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義，本節(jié)我們將據(jù)此入手，進(jìn)而界定納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念。
1.納米與納米尺度范圍
納米（Nanometer，縮寫nm）是計(jì)量學(xué)中的長(zhǎng)度單位。1納米（nm）等于10-3微米（mm），等于 10-6毫米（mm），等于 10-9米。1—100納米（nm）被納米學(xué)界公認(rèn)確定為納米尺度。 通過(guò)不同物體相對(duì)尺度大小比較（見(jiàn)圖1）及納米尺度范圍內(nèi)常見(jiàn)球形物體大小比較（見(jiàn)圖2），可以加深對(duì)于納米及納米尺度范圍概念的理解。
2.納米尺度范圍內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)變特性及其意義
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物質(zhì)小到1 ～100納米時(shí)，由于其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)，物質(zhì)的很多性能將發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，又不同于單個(gè)孤立原子的奇異現(xiàn)象（白春禮，2001）。即在原子、分子及納米尺度上，物質(zhì)表現(xiàn)出極其新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，該特性能被人類學(xué)習(xí)、掌握、控制和利用，從而使得人類社會(huì)現(xiàn)存的一切發(fā)生翻天覆地的變化。
3. 國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)
看一看國(guó)外科學(xué)家如何理解與解釋納米技術(shù)或許對(duì)我們會(huì)有很大幫助，以下是國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋（轉(zhuǎn)引自彭練矛，2011）：
“The term nanotechnology means different things to different people. It used to cover anything from making microelectromechanical systems （MEMS） to creating designer proteins.”
“Whatever we call it， it should let us
—— Get essentially every atom in the right place.
—— Make almost any structure consistent with the laws of physics and chemistry that we can specify in atomic details.
—— Have manufacturing costs not greatly exceeding the cost of the required raw materials and energy.”
這兩段英文的中文翻譯如下：納米技術(shù)術(shù)語(yǔ)意味著對(duì)于不同對(duì)象人群的不同事情。它通常涵蓋從制造微電子機(jī)械系統(tǒng)到創(chuàng)造人造蛋白質(zhì)的所有事情。然而，不管我們?nèi)绾畏Q呼，納米技術(shù)的實(shí)質(zhì)應(yīng)該包括：每一個(gè)原子應(yīng)被安排在合適的位置，任何相應(yīng)建構(gòu)應(yīng)符合原子水平上的物理和化學(xué)原理，原材料和能源等相應(yīng)制造成本應(yīng)不是太貴。
從以上國(guó)外科學(xué)家對(duì)于什么是納米技術(shù)的典型解釋中我們可以發(fā)現(xiàn)，納米技術(shù)（nanotechnology）在國(guó)外是一個(gè)約定俗成的術(shù)語(yǔ)，是對(duì)納米領(lǐng)域新生事物科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱，納米技術(shù)尚是一個(gè)發(fā)展中的概念，目前還沒(méi)有被嚴(yán)格界定。
4. 納米技術(shù)概念
經(jīng)過(guò)上面的鋪墊，現(xiàn)在我們可以來(lái)探討界定納米技術(shù)概念。對(duì)于什么是納米技術(shù)，麻省理工學(xué)院（MIT）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出過(guò)一個(gè)解釋：
“在分子水平上，通過(guò)操縱原子來(lái)控制物質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用單個(gè)原子組建分子系統(tǒng)，據(jù)此制備不同類型的納米器件”（Drexler，1990）。
而在中文語(yǔ)境中，談到技術(shù)往往還牽連到科學(xué)與工程，對(duì)此，白春禮院士也有一個(gè)解釋：
“納米科技是20世紀(jì)80年代末、90年代初才發(fā)展起來(lái)的前沿、交叉性新興學(xué)科領(lǐng)域，是指在納米尺度上研究物質(zhì)（包括原子、分子的操縱）的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)”（白春禮，2001）。
白院士所指的納米科技既包括納米科學(xué)又涵蓋納米技術(shù)。實(shí)際上，中文語(yǔ)境中的納米科技常常是納米科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用的統(tǒng)稱。指在納米尺度上研究物質(zhì)和體系的現(xiàn)象、規(guī)律及其相互作用，重新認(rèn)識(shí)自然界，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新知識(shí)，并通過(guò)直接操控原子、分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)來(lái)創(chuàng)造對(duì)人類有用的新的物質(zhì)和產(chǎn)品。
綜上所述，可見(jiàn)所謂納米技術(shù)是指涉及到納米科學(xué)研究、材料發(fā)展和制備、器件制造以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)之所有技術(shù)的總和。
5. 納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念
知道了什么是納米技術(shù)以后就較易分辨納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。過(guò)去的二、三十年，納米科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是納米技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)和正在對(duì)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)防安全產(chǎn)生重大影響。然而，這僅僅是開(kāi)始，納米科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用已經(jīng)和正在引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命，證據(jù)表明，納米技術(shù)在材料、信息、能源、環(huán)境、生命、生物、軍事、制造、紡織、染料、涂料、食品等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都具有廣泛而重要的應(yīng)用。而一旦這些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品批量化、商品化和規(guī)模化，則自然形成一個(gè)個(gè)納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
二、納米技術(shù)體系范疇
界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)概念后，本節(jié)與下節(jié)我們可以轉(zhuǎn)而討論納米技術(shù)體系范疇以及納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇。
技術(shù)來(lái)源于科學(xué)，是理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐、解決實(shí)際問(wèn)題的方法和手段，因此談到納米技術(shù)不能不涉及到納米科學(xué)。盡管目前學(xué)術(shù)界對(duì)于納米科學(xué)的內(nèi)涵和分類尚存在著不同的認(rèn)識(shí)和提法，但對(duì)于這一新興領(lǐng)域多學(xué)科交叉特性的認(rèn)識(shí)是一致的。一般而言，納米科學(xué)可以包括納米材料物理學(xué)、納米材料化學(xué)、納米材料學(xué)、納米測(cè)量學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)和納米生物醫(yī)學(xué)等，由此也產(chǎn)生了按照這一體系分類的納米技術(shù)。
然而，白春禮院士（2001）認(rèn)為這種與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類方式無(wú)法簡(jiǎn)單便捷地勾勒出納米科技的大致輪廓，而且各類別之間又有交叉和重疊。因此，他建議將納米科學(xué)研究分為“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大領(lǐng)域， “其中納米材料是納米科技的基礎(chǔ)； 納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類是否進(jìn)入納米科技時(shí)代的重要標(biāo)志； 納米尺度的檢測(cè)與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)”（白春禮，2003）。據(jù)此，納米技術(shù)體系又可主要由上述三大范疇來(lái)表達(dá)。
我們認(rèn)為上述與傳統(tǒng)學(xué)科緊密聯(lián)系的分類及三個(gè)大類的簡(jiǎn)單分類都有各自的道理和應(yīng)用價(jià)值，前一個(gè)分類便于整合發(fā)展納米學(xué)科知識(shí)和實(shí)施教育培訓(xùn)，而后一個(gè)分類則更多地聚焦到納米科學(xué)技術(shù)當(dāng)前關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域，重點(diǎn)特出、應(yīng)用性強(qiáng)。若與納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系，則我們更傾向于并將更多地采納和應(yīng)用后一個(gè)分類。
無(wú)獨(dú)有偶，日本專利局《專利申請(qǐng)技術(shù)動(dòng)向調(diào)查報(bào)告》中提供了一個(gè)與應(yīng)用實(shí)際聯(lián)系密切的納米技術(shù)分類（見(jiàn)圖3，該圖由DRM咨詢公司補(bǔ)充修改而完成），該分類基本遵循上述三個(gè)大類分類范疇，并采用圖式標(biāo)識(shí)了各主要應(yīng)用領(lǐng)域中的發(fā)展?fàn)顩r，恰好為三大類納米技術(shù)分類體系作了一個(gè)生動(dòng)的注解，雖然尚未達(dá)到完整完善的程度，但已有很大的參考價(jià)值。
沿著三大類納米技術(shù)分類思路繼續(xù)往下走，可以得到圖4所示納米技術(shù)分類體系。其中一級(jí)狀態(tài)子目錄包括“納米檢測(cè)和表征技術(shù)”、“納米材料制備技術(shù)”和“納米器件制造技術(shù)”。而每個(gè)一級(jí)目錄又可進(jìn)一步產(chǎn)生二級(jí)目錄，如納米檢測(cè)和表征技術(shù)可分為“掃描探針顯微技術(shù)”和“原子級(jí)和超精密加工技術(shù)”；納米材料制備技術(shù)可分為“化學(xué)制備技術(shù)”、“物理制備技術(shù)”和“綜合制備技術(shù)”；納米器件制造技術(shù)可分為“LIGA制造技術(shù)”、“超精密機(jī)械加工技術(shù)”、“特種加工技術(shù)”、“注塑成形加工技術(shù)”和“機(jī)械組裝技術(shù)”等。需要說(shuō)明的是，這一分類只是大體上勾勒了納米技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提供了一個(gè)整體認(rèn)識(shí)把握的粗略框架。現(xiàn)實(shí)納米世界中的實(shí)際情況則更為紛繁復(fù)雜，不僅存在著旁支末葉，也可以進(jìn)一步細(xì)分和再細(xì)分。
三、納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇
應(yīng)用上述“納米材料”、“納米器件”和“納米檢測(cè)和表征”三大范疇的納米技術(shù)分類思想，可以推導(dǎo)出納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系范疇，如圖5所示：
如圖5所示，首先，納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)可以被界定為納米材料產(chǎn)業(yè)、納米器件產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)，其中納米材料是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)得以生存發(fā)展的原始基礎(chǔ)，沒(méi)有納米材料則一切無(wú)從談起；納米器件系納米材料進(jìn)一步加工組合后的產(chǎn)物，是延伸發(fā)展各種納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品的基礎(chǔ)；而納米檢測(cè)儀器和設(shè)備則是發(fā)展納米材料、器件及其延伸產(chǎn)品的必不可少的硬件手段，缺乏這些手段，事情就無(wú)法進(jìn)行。
上述三者一方面構(gòu)成了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生存發(fā)展的基礎(chǔ)，另一方面，正是基于這種基礎(chǔ)性和不可替代性，它們各自能夠發(fā)展成三個(gè)供需旺盛的分支產(chǎn)業(yè)，并在每個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。
此外，鑒于納米材料和納米器件能夠被應(yīng)用到各個(gè)新興和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，創(chuàng)造出各種各樣新穎獨(dú)特、質(zhì)量上乘、性能優(yōu)異的新產(chǎn)品，因此，在上述三個(gè)分支產(chǎn)業(yè)以外，又可辨識(shí)出納米材料應(yīng)用和納米器件應(yīng)用兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然，這兩個(gè)分支產(chǎn)業(yè)下面更能各自生成若干數(shù)量不等的子產(chǎn)業(yè)。
若從事情發(fā)生的先后次序來(lái)看， 納米科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展的需要首先造就了納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)和納米材料產(chǎn)業(yè)。結(jié)合納米檢測(cè)手段和納米材料的研究創(chuàng)造了納米器件， 納米器件（如納米傳感器）的推廣應(yīng)用催生了納米器件產(chǎn)業(yè)。接著，納米材料和器件在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用開(kāi)發(fā)出許多新穎產(chǎn)品和更新?lián)Q代產(chǎn)品，從而發(fā)展出形形的納米產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，并進(jìn)一步促進(jìn)納米材料、器件和檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就是納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)相伴共生、互促共長(zhǎng)的內(nèi)在邏輯。
在現(xiàn)實(shí)生活中， 納米材料產(chǎn)業(yè)和納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，發(fā)展相對(duì)成熟。處于納米技術(shù)高端的納米器件產(chǎn)業(yè)（電子/光電子器件、量子器件、以及微/納機(jī)電系統(tǒng)）目前尚處在發(fā)展成長(zhǎng)過(guò)程中，這是納米大國(guó)共同關(guān)注、競(jìng)相角逐的領(lǐng)域，也是進(jìn)一步發(fā)展的方向，其中屬于MEMS/NEMS范疇的微納傳感器分支產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模。同時(shí)，納米材料和器件的應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)入許多不同的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域，例如，電子和信息、生物與醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等，從而增殖衍生出發(fā)展?fàn)顩r各異、紛繁復(fù)雜的納米技術(shù)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。
當(dāng)然，換一個(gè)角度，如果忽略納米技術(shù)居中扮演的角色，這一復(fù)雜邏輯體系中各個(gè)分支仍可分屬于自己的母體產(chǎn)業(yè)，例如，納米材料產(chǎn)業(yè)可歸屬于材料產(chǎn)業(yè)，納米檢測(cè)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)可歸屬于儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)等等，由此也揭示了納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)所具有的雙重產(chǎn)業(yè)屬性。
四、結(jié) 語(yǔ)
以上我們通過(guò)運(yùn)用相關(guān)文獻(xiàn)資料， 進(jìn)行抽絲剝繭式的邏輯分析，界定了納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的概念， 進(jìn)而揭示了納米技術(shù)及其納米技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的體系范疇，從而為從社會(huì)科學(xué)角度研究促進(jìn)納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（譬如制定技術(shù)/產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖）奠定了有關(guān)客體對(duì)象的認(rèn)知基礎(chǔ)。
當(dāng)前，納米技術(shù)與信息技術(shù)和生物技術(shù)一起并列為世界三大高技術(shù)前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域，而納米技術(shù)又在促進(jìn)信息技術(shù)和生物技術(shù)發(fā)展中扮演了重要角色，正在悄然引發(fā)著新一輪工業(yè)革命，成為國(guó)際高科技及其產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。期待我們這一拋磚引玉的工作能為蘇州/中國(guó)搶占這一制高點(diǎn)作出些微貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
趙康等。《蘇州市納米技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究總論》， 古吳軒出版社，2012。
楊輝。《納米科學(xué)技術(shù)概論》（未發(fā)表PPT課件），2010。
白春禮。納米科技及其發(fā)展前景。《科學(xué)通報(bào)》，2001/2。
白春禮。全面理解納米科技內(nèi)涵，促進(jìn)納米科技在我國(guó)的健康發(fā)展。《微納電子技術(shù)》，2003/1。
彭練矛。《納米科技和納米電子學(xué)》（未發(fā)表PPT課件），2011。
基金項(xiàng)目：蘇州市2012年度重大軟科學(xué)課題，項(xiàng)目編號(hào)：SR201201。
作者簡(jiǎn)介：趙康（1950 –），男，江蘇蘇州人，博士，教授，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)楣补芾怼⒆稍儗W(xué)、專業(yè)社會(huì)學(xué)。顧茜茜與陳加豐均為趙的博士研究生，趙迪凡為項(xiàng)目研究助理。
What Is Nanotechnology and Its Related Industries
——Concept Defination and System Identification
ZHAO Kang GU Xixi CHEN Jiafeng ZHAO Difan
（School of Politics and Public Adminstration， Soochow University， Suzhou 215021， China）
【關(guān)鍵詞】 納米、納米技術(shù)、納米材料、納米結(jié)構(gòu)
1 引言
著名科學(xué)家費(fèi)曼于1959年所作的《在底部還有很大空間》的演講中，以“由下而上的方法”出發(fā)，提出從單個(gè)分子甚至原子開(kāi)始進(jìn)行組裝，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。他說(shuō)道，“至少依我看來(lái)，物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子一個(gè)原子地制造物品的可能性。”并預(yù)言，“當(dāng)我們對(duì)細(xì)微尺寸的物體加以控制的話，將極大得擴(kuò)充我們獲得物性的范圍。”[1]
1974年，科學(xué)家唐尼古奇最早使用納米技術(shù)一詞描述精密機(jī)械加工。1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具――掃描隧道顯微鏡，使人類首次在大氣和常溫下看見(jiàn)原子，為我們揭示一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，對(duì)納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用。1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。[2]
2 納米技術(shù)
納米技術(shù)是在單個(gè)原子、分子層次上對(duì)物質(zhì)的種類、數(shù)量和結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行精確的觀測(cè)、識(shí)別和控制的技術(shù)，是在納米尺度范圍內(nèi)研究物質(zhì)的特性和相互作用，并利用這些特性制造具有特定功能產(chǎn)品的多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。其最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子、分子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。
3 納米材料
3.1納米材料的概念
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10～100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。從尺寸大小來(lái)說(shuō)，通常產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)顯著變化的細(xì)小微粒的尺寸在0.1微米以下，即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。
納米材料具有一定的獨(dú)特性，當(dāng)物質(zhì)尺度小到一定程度時(shí)，則必須改用量子力學(xué)取代傳統(tǒng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)描述它的行為，當(dāng)粉末粒子尺寸由10微米降至10納米時(shí)，其粒徑雖改變?yōu)?000倍，但換算成體積時(shí)則將有10的9次方倍之巨，所以二者行為上將產(chǎn)生明顯的差異。
3.2納米材料的分類
納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
（1）納米粉末
納米粉末又稱為超微粉或超細(xì)粉，一般指粒度在100納米以下的粉末或顆粒，是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料。可用于：高密度磁記錄材料；吸波隱身材料；磁流體材料；防輻射材料；單晶硅和精密光學(xué)器件拋光材料；微芯片導(dǎo)熱基片與布線材料；微電子封裝材料；光電子材料；先進(jìn)的電池電極材料；太陽(yáng)能電池材料；高效催化劑；高效助燃劑；敏感元件；高韌性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)等）；人體修復(fù)材料；抗癌制劑等。
（2）納米纖維
納米纖維指直徑為納米尺度而長(zhǎng)度較大的線狀材料。可用于：微導(dǎo)線、微光纖（未來(lái)量子計(jì)算機(jī)與光子計(jì)算機(jī)的重要元件）材料；新型激光或發(fā)光二極管材料等。靜電紡絲法是目前制備無(wú)機(jī)物納米纖維的一種簡(jiǎn)單易行的方法。
（3）納米膜
納米膜分為顆粒膜與致密膜。顆粒膜是納米顆粒粘在一起，中間有極為細(xì)小的間隙的薄膜。致密膜指膜層致密但晶粒尺寸為納米級(jí)的薄膜。可用于：氣體催化（如汽車尾氣處理）材料；過(guò)濾器材料；高密度磁記錄材料；光敏材料；平面顯示器材料；超導(dǎo)材料等。
（4）納米塊體
納米塊體是將納米粉末高壓成型或控制金屬液體結(jié)晶而得到的納米晶粒材料。主要用途為：超高強(qiáng)度材料；智能金屬材料等。
4 納米材料的應(yīng)用
由于納米材料是由相當(dāng)于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小單元組成，也正因?yàn)檫@樣，納米材料具有了一些區(qū)別于相同化學(xué)元素形成的其他物質(zhì)材料特殊的物理或是化學(xué)特性例如：其力學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性[8]、熱學(xué)特性等，這些特性在當(dāng)前飛速發(fā)展的各個(gè)科技領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用。
5 納米材料的前景
納米科學(xué)是一門將基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)集于一體的新興科學(xué)，主要包括納米電子學(xué)、納米材料學(xué)和納米生物學(xué)等。納米材料的應(yīng)用涉及到各個(gè)領(lǐng)域，21世紀(jì)將是納米技術(shù)的時(shí)代。納米科學(xué)技術(shù)的誕生，將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并有可能從根本上解決人類面臨的許多問(wèn)題，特別是能源、人類健康和環(huán)境保護(hù)等重大問(wèn)題。
21世紀(jì)初的主要任務(wù)是依據(jù)納米材料各種新穎的物理和化學(xué)特性，設(shè)計(jì)出各種新型的材料和器件。通過(guò)納米材料科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的改性，增加其高科技含量以及發(fā)展納米結(jié)構(gòu)的新型產(chǎn)品，目前已出現(xiàn)可喜的苗頭，具備了形成21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)。納米材料將成為材料科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)大放異彩的明星展現(xiàn)在新材料、能源、信息等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著其制備和改性技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料在精細(xì)化工和醫(yī)藥生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域會(huì)得到日益廣泛的應(yīng)用。
6 結(jié)束語(yǔ)
納米材料在21世紀(jì)高科技發(fā)展中占有重要地位。納米材料由于其無(wú)可挑剔的優(yōu)越性，已成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)。其應(yīng)用已滲透到人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，促使許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)得到改進(jìn)。世界發(fā)達(dá)國(guó)家的政府都在部署未來(lái)10～15年有關(guān)納米科技研究規(guī)劃。我國(guó)對(duì)納米材料的研究也取得了令世界矚目的、具有前沿性的科技成果。納米技術(shù)的開(kāi)發(fā)，納米材料的應(yīng)用，推動(dòng)了整個(gè)人類社會(huì)的發(fā)展，也給市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的商業(yè)機(jī)遇。
參考文獻(xiàn)
[1]孫紅慶.科技天地―計(jì)劃與市場(chǎng)探索[M]，2001/05
1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃
由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國(guó)家雖然沒(méi)有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。
（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開(kāi)展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過(guò)了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開(kāi)。
日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)。
歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢(shì)頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國(guó)、法國(guó)、愛(ài)爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的多數(shù)歐盟國(guó)家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。
（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)
意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開(kāi)發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國(guó)政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國(guó)納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國(guó)和日本等領(lǐng)先國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。
中國(guó)臺(tái)灣自1999年開(kāi)始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺(tái)灣知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超
綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國(guó)家納米科技指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會(huì)。目前正在制定中的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要將明確中國(guó)納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國(guó)在目前和中長(zhǎng)期的研發(fā)任務(wù)，以便在國(guó)家層面上進(jìn)行指導(dǎo)與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來(lái)最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過(guò)加大對(duì)從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。
2、納米科技研發(fā)投入一路攀升
納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無(wú)論是富裕的工業(yè)化大國(guó)還是渴望富裕的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過(guò)去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說(shuō)明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。
美國(guó)的公共納米技術(shù)投資最多。在過(guò)去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對(duì)納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國(guó)防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。
日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始支持納米科學(xué)研究，近年來(lái)納米科技投入迅速增長(zhǎng)，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長(zhǎng)20%。
在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對(duì)納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國(guó)和歐盟對(duì)納米研究的總投資可能兩倍于美國(guó)，甚至更高。
中國(guó)期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國(guó)臺(tái)灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國(guó)每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國(guó)為2.4歐元，美國(guó)為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國(guó)2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢(shì)。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國(guó)為0.01%，日本為0.02%。
另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國(guó)魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營(yíng)企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的投資也快速增加。美國(guó)的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營(yíng)機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營(yíng)機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長(zhǎng)，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來(lái)。
3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋
各納米科技強(qiáng)國(guó)比較而言，美國(guó)雖具有一定的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)在尚無(wú)確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國(guó)不相上下
根據(jù)中國(guó)科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，2001年和2002年的增長(zhǎng)率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國(guó)以較大的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于其他國(guó)家，3年累計(jì)論文數(shù)超過(guò)10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國(guó)（11.28%）、中國(guó)（10.64%）和法國(guó)（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過(guò)了3000篇。而且以上5國(guó)2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過(guò)了1000篇，是納米研究最活躍的國(guó)家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家。中國(guó)的增長(zhǎng)幅度最為突出，2000年中國(guó)納米論文比例還落后德國(guó)2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過(guò)德國(guó)，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國(guó)之后，英國(guó)、俄羅斯、意大利、韓國(guó)、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國(guó)3年累計(jì)論文總數(shù)都超過(guò)了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國(guó)家可以列為納米研究較活躍的國(guó)家。
另外，如果歐盟各國(guó)作為一個(gè)整體，其論文量則超過(guò)36%，高于美國(guó)的29.46%。
（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國(guó)家是美國(guó)（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國(guó)（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)專利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專利數(shù)量非常多，所占比例超過(guò)了60%。日本和德國(guó)分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國(guó)、韓國(guó)、加拿大、法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過(guò)了1%。
專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國(guó)家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過(guò)論文數(shù)所占比例的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。這說(shuō)明，很多國(guó)家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)
美國(guó)納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國(guó)納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國(guó)國(guó)家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺(tái)了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門，這對(duì)于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來(lái)檢測(cè)藥物對(duì)病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來(lái)5～10年有望商業(yè)化。
雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國(guó)科研人員正在加緊納米級(jí)半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來(lái)有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長(zhǎng)度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。
日本納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開(kāi)發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。
在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來(lái)的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。
日本高度重視開(kāi)發(fā)檢測(cè)和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級(jí)照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品。科學(xué)家村田和廣成功開(kāi)發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。
日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過(guò)，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。
歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。
中國(guó)在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距。
4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快
目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國(guó)為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
美國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為，美國(guó)大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國(guó)聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國(guó)國(guó)防工業(yè)。
美國(guó)的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。
日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對(duì)納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。
歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國(guó)的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過(guò)建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國(guó)。
1、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃
由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，以發(fā)表和推進(jìn)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃。一些國(guó)家雖然沒(méi)有專項(xiàng)的納米技術(shù)計(jì)劃，但其他計(jì)劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。
（1）發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制定了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開(kāi)展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過(guò)了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計(jì)劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開(kāi)。
日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項(xiàng)措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實(shí)。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實(shí)用性的研發(fā)，同時(shí)跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)。
歐盟在2002—2007年實(shí)施的第六個(gè)框架計(jì)劃也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的重視。該計(jì)劃將納米技術(shù)作為一個(gè)最優(yōu)先的領(lǐng)域，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功能材料、新生產(chǎn)工藝和設(shè)備等方面的研究。歐盟委員會(huì)還力圖制定歐洲的納米技術(shù)戰(zhàn)略，目前，已確定了促進(jìn)歐洲納米技術(shù)發(fā)展的5個(gè)關(guān)鍵措施：增加研發(fā)投入，形成勢(shì)頭；加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施；從質(zhì)和量方面擴(kuò)大人才資源；重視工業(yè)創(chuàng)新，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和服務(wù)；考慮社會(huì)因素，趨利避險(xiǎn)。另外，包括德國(guó)、法國(guó)、愛(ài)爾蘭和英國(guó)在內(nèi)的多數(shù)歐盟國(guó)家還制定了各自的納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。
（2）新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī)
意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也紛紛制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。韓國(guó)政府2001年制定了《促進(jìn)納米技術(shù)10年計(jì)劃》，2002年頒布了新的《促進(jìn)納米技術(shù)開(kāi)發(fā)法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)施規(guī)則》。韓國(guó)政府的政策目標(biāo)是融合信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)3個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域，以提升前沿技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的水平；到2010年10年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，韓國(guó)納米技術(shù)研發(fā)要達(dá)到與美國(guó)和日本等領(lǐng)先國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前5位的行列。
中國(guó)臺(tái)灣自1999年開(kāi)始，相繼制定了《納米材料尖端研究計(jì)劃》、《納米科技研究計(jì)劃》，這些計(jì)劃以人才和核心設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以追求“學(xué)術(shù)卓越”和“納米科技產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，意在引領(lǐng)臺(tái)灣知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
（3）發(fā)展中大國(guó)奮力趕超
綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱要》，并先后建立了國(guó)家納米科技發(fā)表協(xié)調(diào)委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會(huì)。目前正在制定中的國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展綱要將明確中國(guó)納米科技發(fā)展的路線圖，確定中國(guó)在目前和中長(zhǎng)期的研發(fā)任務(wù)，以便在國(guó)家層面上進(jìn)行發(fā)表與協(xié)調(diào)，集中力量、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)取在幾個(gè)方面取得重要突破。鑒于未來(lái)最有可能的技術(shù)浪潮是納米技術(shù)，南非科技部正在制定一項(xiàng)國(guó)家納米技術(shù)戰(zhàn)略，可望在2005年度執(zhí)行。印度政府也通過(guò)加大對(duì)從事材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目的支持力度，加強(qiáng)材料科學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景的納米技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。
2、納米科技研發(fā)投入一路攀升
納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)熱潮，現(xiàn)在無(wú)論是富裕的工業(yè)化大國(guó)還是渴望富裕的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過(guò)去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估計(jì)為20億歐元。這說(shuō)明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。
美國(guó)的公共納米技術(shù)投資最多。在過(guò)去4年內(nèi)，聯(lián)邦政府的納米技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據(jù)《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開(kāi)發(fā)法》，在2005～2008財(cái)年聯(lián)邦政府將對(duì)納米技術(shù)計(jì)劃投入37億美元，而且這還不包括國(guó)防部及其他部門將用于納米研發(fā)的經(jīng)費(fèi)。
日本目前是僅次于美國(guó)的第二大納米技術(shù)投資國(guó)。日本早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)始支持納米科學(xué)研究，近年來(lái)納米科技投入迅速增長(zhǎng)，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長(zhǎng)20%。
在歐洲，根據(jù)第六個(gè)框架計(jì)劃，歐盟對(duì)納米技術(shù)的資助每年約達(dá)7.5億美元，有些人估計(jì)可達(dá)9.15億美元。另有一些人估計(jì)，歐盟各國(guó)和歐盟對(duì)納米研究的總投資可能兩倍于美國(guó)，甚至更高。
中國(guó)期望今后5年內(nèi)中央政府的納米技術(shù)研究支出達(dá)到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國(guó)臺(tái)灣計(jì)劃從2002～2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資6億美元，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。韓國(guó)每年的納米技術(shù)投入預(yù)計(jì)約為1.45億美元，而新加坡則達(dá)3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國(guó)為2.4歐元，美國(guó)為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計(jì)劃，美國(guó)2006年的納米技術(shù)研發(fā)公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢(shì)。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國(guó)為0.01%，日本為0.02%。
另外，據(jù)致力于納米技術(shù)行業(yè)研究的美國(guó)魯克斯資訊公司2004年的一份年度報(bào)告稱，很多私營(yíng)企業(yè)對(duì)納米技術(shù)的投資也快速增加。美國(guó)的公司在這一領(lǐng)域的投入約為17億美元，占全球私營(yíng)機(jī)構(gòu)38億美元納米技術(shù)投資的46%。亞洲的企業(yè)將投資14億美元，占36%。歐洲的私營(yíng)機(jī)構(gòu)將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長(zhǎng)，納米技術(shù)的創(chuàng)新時(shí)代必將到來(lái)。
3、世界各國(guó)納米科技發(fā)展各有千秋
各納米科技強(qiáng)國(guó)比較而言，美國(guó)雖具有一定的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)在尚無(wú)確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國(guó)不相上下
根據(jù)中國(guó)科技信息研究所進(jìn)行的納米論文統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學(xué)引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數(shù)量逐年增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，2001年和2002年的增長(zhǎng)率分別達(dá)到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國(guó)以較大的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先于其他國(guó)家，3年累計(jì)論文數(shù)超過(guò)10000篇，幾乎占全部論文產(chǎn)出的30%。日本（12.76%）、德國(guó)（11.28%）、中國(guó)（10.64%）和法國(guó)（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數(shù)都超過(guò)了3000篇。而且以上5國(guó)2000—2002年每年的納米論文產(chǎn)出大都超過(guò)了1000篇，是納米研究最活躍的國(guó)家，也是納米研究實(shí)力最強(qiáng)的國(guó)家。中國(guó)的增長(zhǎng)幅度最為突出，2000年中國(guó)納米論文比例還落后德國(guó)2個(gè)多百分點(diǎn)，到2002年已經(jīng)超過(guò)德國(guó)，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國(guó)之后，英國(guó)、俄羅斯、意大利、韓國(guó)、西班牙發(fā)表的論文數(shù)也較多，各國(guó)3年累計(jì)論文總數(shù)都超過(guò)了1000篇，且每年的論文數(shù)排位都可以進(jìn)入前10名。這5個(gè)國(guó)家可以列為納米研究較活躍的國(guó)家。
另外，如果歐盟各國(guó)作為一個(gè)整體，其論文量則超過(guò)36%，高于美國(guó)的29.46%。（2）在申請(qǐng)納米技術(shù)發(fā)明專利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專利。其中最多的國(guó)家是美國(guó)（1454項(xiàng)），其次是日本（368項(xiàng)）和德國(guó)（118項(xiàng)）。由于專利數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)專利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專利數(shù)量非常多，所占比例超過(guò)了60%。日本和德國(guó)分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國(guó)、韓國(guó)、加拿大、法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣的專利數(shù)也較多，所占比例都超過(guò)了1%。
專利反映了研究成果實(shí)用化的能力。多數(shù)國(guó)家納米論文數(shù)與專利數(shù)所占比例的反差較大，在論文數(shù)最多的20個(gè)國(guó)家和地區(qū)中，專利數(shù)所占比例超過(guò)論文數(shù)所占比例的國(guó)家和地區(qū)只有美國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣。這說(shuō)明，很多國(guó)家和地區(qū)在納米技術(shù)研究上具備一定的實(shí)力，但比較側(cè)重于基礎(chǔ)研究，而實(shí)用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國(guó)各有所長(zhǎng)
美國(guó)納米技術(shù)的應(yīng)用研究在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤等領(lǐng)域快速發(fā)展。隨著納米技術(shù)在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應(yīng)用，目前美國(guó)納米研究熱點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)納米技術(shù)已經(jīng)被列為美國(guó)國(guó)家的優(yōu)先科研計(jì)劃。在納米醫(yī)學(xué)方面，納米傳感器可在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)多種癌癥進(jìn)行早期診斷，而且，已能在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進(jìn)行早期診斷。2004年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院癌癥研究所專門出臺(tái)了一項(xiàng)《癌癥納米技術(shù)計(jì)劃》，目的是將納米技術(shù)、癌癥研究與分子生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標(biāo)；利用納米顆粒追蹤活性物質(zhì)在生物體內(nèi)的活動(dòng)也是一個(gè)研究熱門，這對(duì)于研究艾滋病病毒、癌細(xì)胞等在人體內(nèi)的活動(dòng)情況非常有用，還可以用來(lái)檢測(cè)藥物對(duì)病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來(lái)5～10年有望商業(yè)化。
雖然醫(yī)學(xué)納米技術(shù)正成為納米科技的新熱點(diǎn)，納米技術(shù)在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的應(yīng)用仍然引人關(guān)注。美國(guó)科研人員正在加緊納米級(jí)半導(dǎo)體材料晶體管的應(yīng)用研究，期望突破傳統(tǒng)的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術(shù)是這一領(lǐng)域中最受關(guān)注的地方。不少科學(xué)家試圖利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)合成納米顆粒，并按照一定規(guī)則排列這些顆粒，使其成為體積小而運(yùn)算快的芯片。這種技術(shù)本來(lái)有望取代傳統(tǒng)光刻法制造芯片的技術(shù)。在光學(xué)新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長(zhǎng)度達(dá)到幾百微米的納米導(dǎo)線。
日本納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)實(shí)力強(qiáng)大，某些方面處于世界領(lǐng)先水平，但尚未脫離基礎(chǔ)和應(yīng)用研究階段，距離實(shí)用化還有相當(dāng)一段路要走。在納米技術(shù)的研發(fā)上，日本最重視的是應(yīng)用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開(kāi)發(fā)出多種不同結(jié)構(gòu)的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結(jié)構(gòu)、富勒結(jié)構(gòu)套富勒結(jié)構(gòu)、納米管套富勒結(jié)構(gòu)、酒杯疊酒杯狀結(jié)構(gòu)等。
在制造方法上，日本不斷改進(jìn)電弧放電法、化學(xué)氣相合成法和激光燒蝕法等現(xiàn)有方法，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)新的制造技術(shù)，特別是批量生產(chǎn)技術(shù)。細(xì)川公司展出的低溫連續(xù)燒結(jié)設(shè)備引起關(guān)注。它能以每小時(shí)數(shù)千克的速度制造粒徑在數(shù)十納米的單一和復(fù)合的超微粒材料。東麗和三菱化學(xué)公司應(yīng)用大學(xué)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)能把制造碳納米材料的成本減至原來(lái)的1／10，兩三年內(nèi)即可進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。
日本高度重視開(kāi)發(fā)檢測(cè)和加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現(xiàn)了諸如數(shù)字式顯微鏡、內(nèi)藏高級(jí)照相機(jī)顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產(chǎn)品。科學(xué)家村田和廣成功開(kāi)發(fā)出亞微米噴墨印刷裝置，能應(yīng)用于納米領(lǐng)域，在硅、玻璃、金屬和有機(jī)高分子等多種材料的基板上印制細(xì)微電路，是世界最高水平。
日本企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)積極在信息技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)為納米技術(shù)尋找用武之地，如制造單個(gè)電子晶體管、分子電子元件等更細(xì)微、更高性能的元器件和量子計(jì)算機(jī)，解析分子、蛋白質(zhì)及基因的結(jié)構(gòu)等。不過(guò)，這些研究大都處于探索階段，成果為數(shù)不多。
歐盟在納米科學(xué)方面頗具實(shí)力，特別是在光學(xué)和光電材料、有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導(dǎo)體、復(fù)合材料、醫(yī)學(xué)材料、智能材料等方面的研究能力較強(qiáng)。
中國(guó)在納米材料及其應(yīng)用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無(wú)機(jī)非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學(xué)合成材料也是一個(gè)重要方面，而在納米電子學(xué)、納米器件和納米生物醫(yī)學(xué)研究方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距。
4、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化步伐加快
目前，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業(yè)前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2004年全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到500億美元，2010年將達(dá)到14400億美元。為此，各納米技術(shù)強(qiáng)國(guó)為了盡快實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，都在加緊采取措施，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
美國(guó)國(guó)家科研項(xiàng)目管理部門的管理者們認(rèn)為，美國(guó)大公司自身的納米技術(shù)基礎(chǔ)研究不足，導(dǎo)致美國(guó)在該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用缺乏動(dòng)力，因此，嘗試建立一個(gè)由多所大學(xué)與大企業(yè)組成的研究中心，希望借此使納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)緊密結(jié)合在一起。美國(guó)聯(lián)邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區(qū)建立一個(gè)“納米科技成果轉(zhuǎn)化中心”，以便及時(shí)有效地將納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。該中心的主要工作有兩項(xiàng)：一是進(jìn)行納米技術(shù)基礎(chǔ)研究；二是與大企業(yè)合作，使最新基礎(chǔ)研究成果盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。其研究領(lǐng)域涉及納米計(jì)算、納米通訊、納米機(jī)械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應(yīng)用于美國(guó)國(guó)防工業(yè)。
美國(guó)的一些大公司也正在認(rèn)真探索利用納米技術(shù)改進(jìn)其產(chǎn)品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內(nèi)取得突破，并生產(chǎn)出商業(yè)產(chǎn)品。一個(gè)由專業(yè)、商業(yè)和學(xué)術(shù)組織組成的網(wǎng)絡(luò)在迅速擴(kuò)大，其目的是共享信息，促進(jìn)聯(lián)系，加速納米技術(shù)應(yīng)用。
日本企業(yè)界也加強(qiáng)了對(duì)納米技術(shù)的投入。關(guān)西地區(qū)已有近百家企業(yè)與16所大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合，不久前又建立了“關(guān)西納米技術(shù)推進(jìn)會(huì)議”，以大力促進(jìn)本地區(qū)納米技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術(shù)研究所，試圖將納米技術(shù)融合進(jìn)各自從事的產(chǎn)業(yè)中。
歐盟于2003年建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)，推動(dòng)納米技術(shù)在歐盟成員國(guó)的應(yīng)用。歐盟委員會(huì)指出：建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)的目的是使工程師、材料學(xué)家、醫(yī)療研究人員、生物學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家能夠協(xié)同作戰(zhàn)，把納米技術(shù)應(yīng)用到信息技術(shù)、化妝品、化學(xué)產(chǎn)品和運(yùn)輸領(lǐng)域，生產(chǎn)出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產(chǎn)品，同時(shí)減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過(guò)建立納米技術(shù)工業(yè)平臺(tái)和增加納米技術(shù)研究投資使其在納米技術(shù)方面盡快趕上美國(guó)。
【關(guān)鍵詞】納米 電子學(xué) 趨勢(shì)
隨著納米技術(shù)的廣泛運(yùn)用，已經(jīng)延伸到社會(huì)中的各個(gè)領(lǐng)域。目前已經(jīng)研究出的納米電子技術(shù)產(chǎn)品多種多樣，這些納米技術(shù)的產(chǎn)品不但性能優(yōu)良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科學(xué)家對(duì)于納米電子技術(shù)的研究還不夠深入，那么以后的還需要從新型電子元器件以及碳納米管等方向入手進(jìn)一步研發(fā)。
1 納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 納米電子材料的應(yīng)用
現(xiàn)階段納米材料主要有納米半導(dǎo)體材料、納米硅薄膜以及納米硅材料等類型。在這些納米電子材料中，可以說(shuō)納米硅材料最有發(fā)展前景，同時(shí)還符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)于電子技術(shù)的實(shí)際需求。通過(guò)對(duì)納米硅材料與其他納米電子材料進(jìn)行比較后，可以看出納米硅材料具有以下特點(diǎn)：首先，納米硅材料在不斷研發(fā)的背景下其成本處于逐漸降低的趨勢(shì)，其次，該材料還具有能耗低、準(zhǔn)確性高以及不易受外界影響的特點(diǎn)。最后，由于納米硅材料中分子與分子所存在的距離較小，因此可以一定程度的提升納米電子材料的反映速度，最終達(dá)到提升工作效率的目標(biāo)。
1.2 納米電子元件的應(yīng)用
可以說(shuō)納米電子元件是以集成元件以及超大規(guī)模集成元件為基礎(chǔ)的。其具體研發(fā)歷程是在上個(gè)世紀(jì)50年代美國(guó)研究者對(duì)集成電路進(jìn)行研發(fā)之后而開(kāi)始的，然后經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后逐漸從中型、大型轉(zhuǎn)變?yōu)槌笮偷募呻娐泛吞卮箢愋偷募呻娐贰Ｔ诖吮尘跋拢浼{米電子元件的尺寸越來(lái)越小，現(xiàn)階段的電子元件尺寸在0.1到100nm范圍之內(nèi)。
1.3 應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
特別是在納米技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，其納米電子技術(shù)逐漸應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域。可以說(shuō)在醫(yī)學(xué)治療的過(guò)程中，可以利用納米電子技術(shù)的特點(diǎn)在細(xì)微部分的檢測(cè)與觀察方面。在普通顯微鏡無(wú)法觀測(cè)的物品可以通過(guò)納米電子技術(shù)進(jìn)一步剖析。與此同時(shí)，還可以將電化學(xué)的信息檢測(cè)流程中融入納米傳感器的方式對(duì)生化反應(yīng)進(jìn)行診斷。同時(shí)，在納米電子技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，產(chǎn)生了很多方面的高科技醫(yī)學(xué)產(chǎn)品，例如伽馬刀、螺旋CT以及MRI等。可以說(shuō)生物醫(yī)學(xué)以及電子學(xué)的融合對(duì)于納米電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義，納米電子技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)的電子設(shè)備集成化具有很大的發(fā)展空間，在未來(lái)的發(fā)展中，可以將納米電子元件的尺寸控制在分子與原子的大小之間，進(jìn)而就會(huì)將微小生物體的研究帶到一個(gè)新的領(lǐng)域。
2 納米電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析后可以看出納米電子技術(shù)在未來(lái)發(fā)展具有很大的空間，對(duì)此主要可以從新型電子元器件、石墨烯以及碳納米管等方向入手。
2.1 新型電子元器件
對(duì)納米電子技術(shù)的當(dāng)前模式分析后，可以斷定在未來(lái)十年內(nèi)必然會(huì)經(jīng)過(guò)飛速發(fā)展的歷程。特別是當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于新型電子元器件的需求逐漸增多的背景下，還需要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)新型電子元器件進(jìn)行擴(kuò)展與完善。對(duì)此，可以從單電子器件、共振隧穿電子器件、納米場(chǎng)效應(yīng)晶體管、納米尺度MOS器件、分子電子器件、自旋量子器件、單原子開(kāi)關(guān)等新型信息器件的方向入手，在保證了納米電子技術(shù)朝著良好的方向發(fā)展的同時(shí)，還可以延續(xù)摩爾定律以及CMOS的研究成果。
2.2 碳納米管
可以說(shuō)碳納米管是納米電子技術(shù)的發(fā)展重要方式，碳納米管的本質(zhì)是一種一維的納米材料，其最大的特點(diǎn)是具有重量輕以及完美六邊形的結(jié)構(gòu)。因此在實(shí)際的運(yùn)用中，碳納米管具有良好的傳熱性能、光學(xué)性能、導(dǎo)電性能、力學(xué)性能以及儲(chǔ)氫性能等。與此同時(shí)，碳納米管在納米電子方面具有重要的作用，并作為現(xiàn)階段晶體管中主要的材料，對(duì)此有效的碳納米管可以對(duì)集成電路的效率進(jìn)行提升。
2.3 憶阻器
所謂憶阻器就是就是經(jīng)過(guò)了繼電阻器、電容器以及電感元件發(fā)展之后而發(fā)展的一種模式。并且憶阻器是模擬信號(hào)的方式來(lái)對(duì)非線性動(dòng)態(tài)納米元件而組成的具有交叉開(kāi)關(guān)模式的納米電子技術(shù)。憶阻器的屬性不但與CMOS類似，更主要的是其具有功率低、體積小以及不受外界因素影響的特點(diǎn)，進(jìn)而在未來(lái)的發(fā)展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4 石墨烯
同時(shí)，石墨烯作為新型的納米材料來(lái)說(shuō)，不但具有超薄的特征，最主要的是其質(zhì)地還是非常堅(jiān)硬的。并且在正常狀態(tài)下石墨烯電子的傳輸速度要比其他類型的納米電子材料快，正是由于多方面的因素使得對(duì)于石墨烯的研究具有重要的意義。石墨烯和其他導(dǎo)體具有很大的區(qū)別，進(jìn)而在碰撞的過(guò)程中其能量不會(huì)有損失。在對(duì)石墨烯的未來(lái)進(jìn)行研究與設(shè)想后，根據(jù)專家預(yù)計(jì)在10年后可成功研制性能優(yōu)異的石墨烯類型的導(dǎo)體材料與晶體管。
2.5 納米生物電子
最后，納米電子技術(shù)還可以與生物技術(shù)進(jìn)行有效的融合，也可以認(rèn)為納米生物電子是以多個(gè)領(lǐng)域?yàn)楹诵墓餐ㄔO(shè)的。在對(duì)納米電子技術(shù)帶入生物領(lǐng)域的過(guò)程中，利用納米電子技術(shù)的自身特點(diǎn)可以制造出關(guān)于納米機(jī)器以及附屬的納米生物醫(yī)用的材料產(chǎn)品等，進(jìn)而可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中取得一定的成果，最終達(dá)到為人類健康做出巨大貢獻(xiàn)的目標(biāo)。
3 結(jié)束語(yǔ)
總之，在電子科學(xué)不斷發(fā)展的背景下，其納米電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到國(guó)際的重視。通過(guò)對(duì)納米電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析后，可以發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，也就是說(shuō)納米電子技術(shù)完全融入到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中指日可待。通過(guò)采用納米電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一種高效、科學(xué)而環(huán)保的生物材料、電子晶體管以及醫(yī)學(xué)設(shè)備等，最終達(dá)到改善人們的生活現(xiàn)狀的目標(biāo)，讓人們切切實(shí)實(shí)地體驗(yàn)納米時(shí)代。
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【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；納米材料；納米光電子器件；光通信
五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導(dǎo)致了電子信息行業(yè)的一次大革命。材料科學(xué)在不斷地向前發(fā)展，隨之而來(lái)的光通信時(shí)代、量子時(shí)代帶給人們的是更多的“不可思議”。預(yù)計(jì)納米技術(shù)總的社會(huì)影響將大于硅集成電路，尤其在通信領(lǐng)域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對(duì)信息的需求。
1、納米科技為光通信帶來(lái)的影響
納米是一個(gè)微小的尺度單位，1納米是十億分之一米（10-9），大約是單個(gè)原子直徑的4倍。納米科技是指在原子分子層次上對(duì)物質(zhì)精細(xì)的觀測(cè)識(shí)別與控制的研究與應(yīng)用， 它將對(duì)于21世紀(jì)的信息科學(xué)、生命科學(xué)、分子生物學(xué)、新材料科學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展科學(xué)提供一個(gè)新的技術(shù)基礎(chǔ)，這將引起一場(chǎng)產(chǎn)業(yè)革命，其深遠(yuǎn)的意義可與18世紀(jì)的工業(yè)革命相媲美，它涉及面十分廣泛，包括物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和材料等有關(guān)的領(lǐng)域。納米科技中最具有生命力的、最代表納米科技發(fā)展前途的、對(duì)未來(lái)新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)可能帶來(lái)革命性沖擊的是未來(lái)的納米器件。將來(lái)的納米器件應(yīng)該是高集成的、多功能的和智能化的。它應(yīng)該將信息的探測(cè)（傳感器）、運(yùn)算（芯片）、傳輸（通信）和動(dòng)作的執(zhí)行諸功能集為一納米結(jié)構(gòu)。
納米激光器的第一個(gè)重要應(yīng)用很可能是芯片互聯(lián)。過(guò)去，處理器速度一直是阻礙計(jì)算技術(shù)和電信技術(shù)發(fā)展的主要因素。但是，當(dāng)處理器速度提高到一定程度時(shí)，互聯(lián)就成了制約發(fā)展的因素。為此，半導(dǎo)體制造商采用銅互聯(lián)取代了過(guò)去的鋁互聯(lián)。現(xiàn)在他們又在對(duì)光互聯(lián)以及超低K 值材料和碳納米管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。光互聯(lián)能夠提供足夠的帶寬，并能向最快的處理器提供數(shù)據(jù)。但是，考慮到尺寸和成本的因素，對(duì)于這種應(yīng)用的激光器，要求將會(huì)非常苛刻。在板卡上可以采用VCSEL，同時(shí)使用保偏光纖也是降低成本的一種方法。在芯片中，激光器和波導(dǎo)都需要采用納米技術(shù)制造。
另一個(gè)需要面對(duì)的難題是如何將光子和電子集成起來(lái)。這就促進(jìn)了硅光子技術(shù)的發(fā)展。如果硅既可以用來(lái)處理光子，又可以用來(lái)處理電子，那么就可以將二者集成到一起。硅加工方面的深厚技術(shù)積累對(duì)推動(dòng)光互聯(lián)產(chǎn)品迅速進(jìn)入市場(chǎng)將起到非常重要的作用。這一領(lǐng)域已引起最大的幾家半導(dǎo)體公司的關(guān)注。英特爾已推出了硅調(diào)制器和激光器，最近IBM也宣布了一種在硅片上制作光路的方法。小公司同樣不甘示弱，生產(chǎn)硅調(diào)制器的Luxtera就是其中的一個(gè)。
那么，納米光子互聯(lián)的市場(chǎng)到底有多大呢？這很難說(shuō)。對(duì)于片上應(yīng)用，激光器必須嵌入到芯片上，其價(jià)格將高于整個(gè)芯片的價(jià)格。但是一項(xiàng)針對(duì)板上應(yīng)用的市場(chǎng)調(diào)查表明，納米互聯(lián)技術(shù)所帶來(lái)的市場(chǎng)需求可能非常大。假設(shè)在一塊板卡上有10個(gè)器件，如果要將這些器件互相連接在一起，那么就需要90個(gè)激光器來(lái)完成這項(xiàng)工作。目前每年售出的芯片板有上億只，激光器的數(shù)量之大就不難想象了。與此同時(shí)，英特爾、摩托羅拉和IBM等公司認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的下一個(gè)重大事件是光納米傳感器網(wǎng)絡(luò)。但它距離商用還有待時(shí)日，因?yàn)榧{米傳感器的研發(fā)主要靠政府資助，目前已知應(yīng)用僅限于國(guó)土安全和軍事。
最后，納米科技還可以幫助我們降低10Gbit/s和40Gbit/s網(wǎng)絡(luò)的成本。隨著FTTX的迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)低成本器件肯定會(huì)有需求。盡管一些新興納米光子公司在大談降低現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成本，但是納米工程能否如他們所愿，就不得而知了。實(shí)際上，除非新技術(shù)具有無(wú)可比擬的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，否則設(shè)備制造商決不會(huì)在這上面冒風(fēng)險(xiǎn)。上述的量子點(diǎn)激光器就表明納米科技并不總是集經(jīng)濟(jì)實(shí)用于一體的。
2、納米技術(shù)在光通信中的應(yīng)用
2.1應(yīng)用于光通信中的納米光電子器件
2.1.1整齊排列的交叉式納米光纜線是一種“Y-形狀”的氧化硅納米光纜線，該納米光纜線的直徑為10nm，長(zhǎng)度可達(dá)毫米級(jí)，線直而均勻并且是透明的，最重要的是該納米光纜線在生長(zhǎng)過(guò)程中自動(dòng)由一根分叉成為兩根，兩根可以分叉成四根，依次繼續(xù)分裂。
2.1.2納米級(jí)導(dǎo)電纖維是一種僅有一個(gè)分子粗細(xì)的導(dǎo)電纖維，可謂世界上最細(xì)“電線”。它的直徑僅3nm，中心部分具有良好導(dǎo)電性的丁二炔鏈，四周包覆著糖的衍生物，并作為絕緣層，防止漏電。
2.1.3納米聚合體電子器件是一種將化學(xué)合成的納米粒子和與其共扼的聚合體組合制成的二極管發(fā)光作用區(qū)，終于首次實(shí)現(xiàn)了具有應(yīng)用價(jià)值的、轉(zhuǎn)化效率達(dá)2%～3%的有機(jī)近紅外發(fā)光二極管。
2.1.4新型納米激光器提高電腦信息存儲(chǔ)盆這種新型激光器實(shí)際上是以半導(dǎo)體硫化鍋為原料制成的納米線，直徑僅為一萬(wàn)分之一毫米。研究人員將硫化鍋納米線安裝在涂有硅材料的基底上，制成一個(gè)回路。
2.2納米科技在光通信中的應(yīng)用
2.2.1納米激光器
納米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少數(shù)幾個(gè)狀態(tài)上，而低音廊效應(yīng)則使光子受到約束，直到所產(chǎn)生的光波累積起足夠多的能量后透過(guò)此結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是激光器達(dá)到極高的工作效率，而能量閾則很低。納米激光器實(shí)際上是一根彎曲成極薄面包圈的形狀的光子導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米激光器的大小和形狀能夠有效控制它發(fā)射出的光子的量子行為，從而影響激光器的工作。
2.2.2納米光纖
將碳納米管與聚乙烯醇（PVA）材料及水相混合，這樣就使得聚乙烯醇材料能夠?qū)⑻技{米管緊緊包裹住，從而將無(wú)數(shù)的單個(gè)碳納米管捆綁在一起。這種最新材料的韌性比蛛死高4倍比用于制造防彈衣的凱夫拉爾纖維韌性強(qiáng)度高出了17倍。與同樣重量的鐵絲相比，新型納米光纖材料的硬度是前者的2倍，韌性是前者的20。
2.2.3納米光纖傳感器
納米光纖氣體傳感器的樣機(jī)，的特點(diǎn)在于核心部件采用了體積小、重量輕的普通光纖和納米光纖，耗電小、壽命長(zhǎng)、不會(huì)中毒.除了一般條件下的用途外，適用于礦井井下的潮濕、強(qiáng)噪音、強(qiáng)振動(dòng)、高粉塵的惡劣環(huán)境.該檢測(cè)儀的適應(yīng)性強(qiáng)，除了應(yīng)用于瓦斯的檢測(cè)外，簡(jiǎn)單改變發(fā)光二極管和光電檢測(cè)管的工作波長(zhǎng)，可以用于氫氣、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、水蒸氣、硫化氫、氨氣等多種用途。五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導(dǎo)致了電子信息行業(yè)的一次大革命。材料科學(xué)在不斷地向前發(fā)展，隨之而來(lái)的光通信時(shí)代、量子時(shí)代帶給人們的是更多的“不可思議”。預(yù)計(jì)納米技術(shù)總的社會(huì)影響將大于硅集成電路，尤其在通信領(lǐng)域，它將使得光器件的體積微型化，功能大大提高，滿足人類對(duì)信息的需求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]程開(kāi)富.納米電子/納米光電子技術(shù)[J].飛通電子技術(shù)，2002（2）：76-80.
關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；機(jī)電工程；應(yīng)用；摩擦性能；納米材料
中圖分類號(hào)：TP271+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
本文對(duì)納米技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所存在的各種技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。納米技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)于科技發(fā)展是非常重大的突破，當(dāng)前它已經(jīng)運(yùn)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，納米技術(shù)在機(jī)電工程中的運(yùn)用更是成為其核心。表現(xiàn)在很多方面，本文從實(shí)例出發(fā)，展現(xiàn)納米技術(shù)在機(jī)電領(lǐng)域的運(yùn)用。
1.納米技術(shù)介紹
所謂的納米技術(shù)就是借用單一的分子、原則制造物質(zhì)的一種科學(xué)技術(shù)，納米科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為了將很多現(xiàn)代的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，作為基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)，并且成為了現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行組合的重要產(chǎn)物之一，其中，現(xiàn)代科學(xué)主要包括分子生物學(xué)、介觀物理、量子力學(xué)和混沌物理，現(xiàn)代技術(shù)主要包括核分析技術(shù)、掃描隧道顯微鏡技術(shù)、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，納米技術(shù)一定會(huì)引發(fā)起一系列的全新的科學(xué)技術(shù)，比如納米機(jī)械學(xué)、納米材科學(xué)以及納米電子學(xué)等等。
納米技術(shù)也被稱為毫微技術(shù)，是對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸在0.1 nm-100nm范圍之內(nèi)材料的應(yīng)用和性質(zhì)的研究，從始至今的相關(guān)研究來(lái)看，人們將納米技術(shù)分為了二種概念，第一種納米技術(shù)的概念就是指分子納米技術(shù)，這一概念將組合分子機(jī)器實(shí)用化了，因此，我們可以對(duì)所有這類的分子進(jìn)行任意的組合，并且可以將任何種類分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造，但是、這一種概念上的納米技術(shù)仍然沒(méi)有取得很大的發(fā)展;第二種概念將納米技術(shù)看成了微加工技術(shù)的極限，第，種概念主要是從生物角度提出的，納米生物技術(shù)中所包含的重要內(nèi)容已經(jīng)延伸到了細(xì)胞生物計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)和DNA分子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中。
2微型納米軸承
當(dāng)前形勢(shì)下，納米技術(shù)不僅僅是單一的一門新型技術(shù)或者學(xué)科，納米技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了各類學(xué)科之中，其中，在機(jī)電工程中進(jìn)行納米技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)對(duì)機(jī)電工程技術(shù)的變革產(chǎn)生了不可估量的重要作用。納米技術(shù)在機(jī)電方面應(yīng)用甚至是微觀機(jī)械技術(shù)的產(chǎn)生已經(jīng)成為了我們這個(gè)世紀(jì)進(jìn)行研究的、核心的技術(shù)，許多國(guó)家都在納米技術(shù)方面展開(kāi)了越來(lái)越多甚至越來(lái)越深的研究，在機(jī)械工程方面，納米技術(shù)在機(jī)電工程中應(yīng)用主要存在微型軸承力面。傳統(tǒng)的軸承的體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠來(lái)進(jìn)行減少，但是，仍然不能夠?qū)⒛Σ亮M(jìn)行避免，美國(guó)科學(xué)家對(duì)其行了研究，并且研制出來(lái)一種沒(méi)有摩擦的微型納米軸承，微型納米軸承主要包括以下兩個(gè)特點(diǎn):
第一，微型，微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)半徑的萬(wàn)分之一，其應(yīng)用到機(jī)電系統(tǒng)微型的軸承只有1nm，為微型機(jī)械的千分之一。
第二，摩擦力極小如果軸承的體積很小，那么，套在一起，管子之間摩擦力就會(huì)將微型軸承弱點(diǎn)暴露出來(lái)，在其產(chǎn)生的摩擦力很大的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致微型軸承無(wú)法使用。通常制造的微型機(jī)械軸承與這種納米軸承相比較，摩擦力僅僅是其最小值千分之一。
3 納米技術(shù)馬達(dá)
新一代的納米技術(shù)馬達(dá)是由美國(guó)一家公司生產(chǎn)，這種微型馬達(dá)的體積只有一般電磁馬達(dá)體積的二十分之一，它的長(zhǎng)度比火柴桿還短很多，但是盡然能夠負(fù)載四千克的重量，它的壽命卻可以達(dá)到100多萬(wàn)次。這種馬達(dá)主要是通過(guò)運(yùn)用納米技術(shù)制造智能材料來(lái)取代傳統(tǒng)的銅線圈以及磁鐵，所有它比傳統(tǒng)的馬達(dá)要更加的輕、噪音很低，成本也更加的低，可以說(shuō)是世界上最靜音的馬達(dá)。當(dāng)前這種微型馬達(dá)在機(jī)械中運(yùn)用的并不是很不多，主要用于汽車的電動(dòng)車窗，這項(xiàng)研究同時(shí)也已經(jīng)在深圳進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)。
4納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)用
通常情況下，靜態(tài)密封都是采用金屬、塑料或者像膠等等材料制作而成的O型環(huán)，將其作為密封的兀件。在旋轉(zhuǎn)的條件下，動(dòng)態(tài)密封一直沒(méi)有對(duì)其問(wèn)題進(jìn)行解決，動(dòng)態(tài)密封不能夠在高真空、高速的條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的密封。納米技術(shù)在很大程度上都對(duì)磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中的進(jìn)行起到了促進(jìn)作用。我國(guó)的南京大學(xué)也已經(jīng)成功的進(jìn)行了硅油、二脂基、烷基以及水基等多種類型磁性液體的制成，電子計(jì)算機(jī)硬盤處也已經(jīng)普遍的采用了磁性液體防塵密封，此外。磁性液體也對(duì)新型劑的制造起到了一定的促進(jìn)作用，在機(jī)電工程中應(yīng)用納米技術(shù)的例子舉不勝舉，以上新興技術(shù)的產(chǎn)生。我們能夠很容易的看出納米技術(shù)對(duì)機(jī)電工程的不斷發(fā)展起到了深刻的影響。與此同時(shí)，與系統(tǒng)的機(jī)電工程相比較，由于納米技術(shù)的各種優(yōu)勢(shì)才能夠使得機(jī)電工程產(chǎn)生了顯著的效果。
4.1納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之尺寸效應(yīng)
在納米技術(shù)領(lǐng)域中，最為顯著的效果之一是將旋轉(zhuǎn)軸中的傳統(tǒng)尺寸竿位進(jìn)行了縮小，將其毫米單位轉(zhuǎn)化成了納米，而納米也就相當(dāng)于一米的十億分之一，將納米技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電工程中，可以將機(jī)械的體積大大降低，最終促使微型機(jī)械這種新型的機(jī)械的形成和產(chǎn)生.這種產(chǎn)生并不是傳統(tǒng)的機(jī)械單純的在尺度上產(chǎn)生了微小的變化，而通常指的就是可以進(jìn)行成批制作的微傳感器、微能源、微驅(qū)動(dòng)器、集合微結(jié)構(gòu)、信號(hào)、控制電路等等處置裝置為一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。大部分都是將納米技術(shù)成果進(jìn)行了運(yùn)用，因此，它們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了傳統(tǒng)機(jī)電的范疇和概念，而是基于現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)之上，并且作為整個(gè)的納米科技中，重要的組成部分，以及用嶄新的技術(shù)線路和思維方式指導(dǎo)之下的重要產(chǎn)物。
4.2納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用
納米技術(shù)使原材料形成了更加微小的形態(tài)，其功能更加強(qiáng)大，不僅僅能夠?qū)鹘y(tǒng)材料進(jìn)行一定的改良，同樣能夠使新材料源源不斷的產(chǎn)出。磁性液體密封的技術(shù)更加證明了磁性液體能夠被磁場(chǎng)控制這一特性，將納米單位液體置于磁場(chǎng)之內(nèi)，最終達(dá)到密封效果。與此同時(shí)。在運(yùn)用材料中，我們能夠?qū)⑽⒘吭厝谌氲交A(chǔ)的材料之中，以便能夠達(dá)到更好效果。
4.3納米磁性液體在旋轉(zhuǎn)軸中應(yīng)用之材料摩擦性能
納米技術(shù)摩擦性能已經(jīng)成為了其最為顯著的特性之一，在機(jī)電工程領(lǐng)域中，各種軸承都會(huì)產(chǎn)生摩擦，存在著摩擦性能，但是，自從納米材料出現(xiàn)了以后，各類機(jī)械的尺寸和結(jié)構(gòu)都變小了，對(duì)于零件過(guò)小，其摩擦力就變得尤其重要，如果其摩擦力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，那么就會(huì)造成零件的磨損。進(jìn)而，納米技術(shù)也就對(duì)這問(wèn)題進(jìn)行了克服，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的納米材料幾乎處于無(wú)摩擦狀態(tài)。
4.4納米技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中的發(fā)展前景
（1）汽車工業(yè)以及機(jī)械的滑配原件，例如：滑軌、軸承上應(yīng)用的納米陶瓷鍍膜能產(chǎn)生磨擦界面，這樣可以大大地減低磨損并且能夠提高負(fù)載。
（2） 塑膠流道的低粘應(yīng)用，例如：拉絲模、套筒以及熱膠道，這樣可有效地減少積料碳化的產(chǎn)生概率。
（3）包封短射、射出成型時(shí)發(fā)生的粘模 、鏡面霧化以及拖痕均具有重要的改善，特別是在和頂針上所展現(xiàn)出來(lái)的干式，這樣更是任何金屬都不能表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)異性。
（4）橡膠、IC 封裝膠和發(fā)泡塑料，因?yàn)槠渚哂袠O高的粘著性， 所以必須借助大量的脫模劑來(lái)協(xié)助脫模， 這樣納米陶瓷的荷葉效應(yīng)就可大大地減少脫模劑的使用和模具清理時(shí)間。
（5）納米陶瓷的低沾粘、低摩擦特性能夠使塑膠在模具內(nèi)的流動(dòng)性大大提升， 尤其是高精度模具，例如：塑膠鏡片、薄光板、汽車聚光燈罩等一些模具應(yīng)用后對(duì)產(chǎn)品的使用均有顯著的改善。
此案起因于2011年12月，美國(guó)環(huán)保署批準(zhǔn)HeiQ Materials公司在隨后 4 年內(nèi)可以銷售納米銀并用于紡織面料，且要求該公司提供對(duì)人體健康與水生生物的資料數(shù)據(jù)。雖然美國(guó)環(huán)保署確認(rèn)納米銀紡織品對(duì)幼兒并沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)，但法院發(fā)現(xiàn)其不顧相關(guān)數(shù)據(jù)顯示有引發(fā)潛在危險(xiǎn)的事實(shí)，仍舊批準(zhǔn)了這個(gè)申請(qǐng)。
近十幾年來(lái)，納米科技在全世界受到了廣泛重視，被認(rèn)為是提升國(guó)家未來(lái)核心競(jìng)爭(zhēng)力和搶占未來(lái)制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域之一。我國(guó)已成為納米科技研發(fā)的大國(guó)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，2009年，我國(guó)在納米研究方面的論文和專利數(shù)量已躍居世界第一。
隨著納米科技的快速發(fā)展，納米材料已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于大眾生活的多個(gè)方面，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Γ徔椥袠I(yè)也有大量與之相關(guān)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。由于納米結(jié)構(gòu)具有的特殊效應(yīng)，納米技術(shù)的安全性評(píng)估已成為全球性問(wèn)題。
科學(xué)技術(shù)從來(lái)都是把“雙刃劍”。納米技術(shù)的正面效應(yīng)和負(fù)面效應(yīng)相互依賴、相互制約，在研究中處于同等重要的地位，其安全性研究是納米科學(xué)內(nèi)涵不可或缺的重要方面。
作為一個(gè)新興投資領(lǐng)域，美國(guó)參眾兩院早在2003年就起草了一系列議案，要求政府提供資金就民用納米技術(shù)對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境造成的影響展開(kāi)研究，并在為納米技術(shù)研究投資之前加以審核。由此，世界范圍內(nèi)開(kāi)始開(kāi)展對(duì)納米材料安全性評(píng)價(jià)的研究。由于納米技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，包括電子、生物、物理、化學(xué)等，其生物安全性評(píng)估研究?jī)H憑單個(gè)學(xué)科幾乎無(wú)法完成，需要多學(xué)科交叉共同完成。
在我國(guó)，納米技術(shù)被紡織行業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)視為轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要機(jī)會(huì)。無(wú)疑，這是一個(gè)重要的發(fā)展方向，但與此同時(shí)也成為一些商家進(jìn)行產(chǎn)品推銷的“法寶”。一批以“納米技術(shù)”為宣傳噱頭的紡織服裝產(chǎn)品不僅有混淆視聽(tīng)、欺騙消費(fèi)者之嫌，其以“納米”命名還招致了一些專業(yè)人士對(duì)其安全性的擔(dān)憂。
