高科技纳米技术范例6篇

高科技纳米技术

高科技纳米技术范文1

1引言

纳米科技是指在纳米尺度(1到100纳米之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用(主要是量子特性),以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米科技成果拥有科技成果的特征和纳米科技的特点。

2科技成果简介

2.1成果定义和特征

科技成果是指对某一科学技术研究为内容,通过试验研究、调查考察取得的具有一定实用价值或学术意义的结果,包括研究课题结束已取得的最后结果,研究课题虽未全部结束但已取得的可以独立应用或具有一定学术意义的阶段性成果。科技成果具有新颖性与先进性、实用性与重复性,有独立、完整的内容和存在形式,应通过一定形式予以确认等特征。

2.2科技成果转化描述

科技成果转化是指为了提高生产力水平,对科学研究与技术开发产生的具有实用价值的科技成果进行的后续试验、开发、应用、推广,直至形成新产品、新工艺、新材料,发展新产业的相关活动。从宏观上来看,科技成果转化是一个由科技供给系统、科技转化系统、科技需求系统和科技环境系统构成的大系统。在微观方面,科技成果转化一般包括实验室研究、中间试验、工业性实验、工厂化生产等诸多环节。

2.3科技成果转化三个发展阶段

科技成果产生阶段:该阶段主要从确定研究开发项目开始,到初步成果(产品)形成才基本完成。科技成果转移阶段:该阶段主要包括成果(产品)进入中试试验和工业化试验等。科技成果应用阶段;该阶段主要包括成果(产品)进入规模化生产,并进入市场等。

2.4科技成果转化基本要求

科技成果转化作为一项复杂的社会系统工程,需具备多方面条件,满足多方面要求,如科技成果自身的成熟程度、转化环境,以及相应的政策、社会服务与支持等都是重要的转化条件,是顺利转化的基本要求。以下分别作说明。

2.4.1技术成熟度

技术成熟度,即科技成果适应社会生产发展需要的实际水平,是科技成果转化的最根本的条件。技术成熟度特征:完全成熟的科技成果,应当是可以立即生产的;不够成熟的成果则还需再投入进行二次开发,才可能投入生产,所需要投入量越大,表示成果就越不成熟。技术不成熟原因:技术认识不同,科技投入不足,使科研条件和科研深度都较为缺乏;中试环节薄弱,中试的欠缺使得成果的先进性、适应性、配套性、可靠性达不到要求,难以实现工业化生产的需要。例如:长期以来,由于经费短缺,我国中试基地建立的数目较少。以上海为例,2005年从基础研究到中试再到产业化,投资比例为1:1.03:10.55,而较为合理的比例是1:10:100。中试的欠缺使我国科技成果的转化率低,已经成为制约我国经济持续发展的一个“瓶颈”。结论:科技成果要实现成果转化,首先要求科技成果技术成熟。因而需加大投资力度,加强中试试验研究力度,形成成熟的、可靠的科技成果,促进成果的推广。

2.4.2转化环境

转化环境主要包括转化的市场需求、政策和意识。第一,树立以市场为导向的意识。要从科研源头起与市场需求相结合,以形成产业化为根本目标,针对现有和潜在市场,开发具有市场前景的科技成果,促进科技成果的转化;要避免科学研究与市场脱节,造成成熟的技术也无法进行推广,致使大量的科技成果无法产业化。例如:美国仪器制造业对高科技成果的一项调查显示:11项首次发明的新仪器,思路100%来自用户;66项重大改进,85%来源自用户;85项小改小革,67%来自用户。结论:以市场为导向的研究,更容易促进科技成果的转化,科研人员必须始终坚持以市场需求为出发点和归宿。第二,科技发展政策。科学技术与政策的关系日益密切。科学技术的发展越来越依赖国家的支持,国家的科技投入和政策引导成为影响科技发展的重要因素。需着眼于促进经济建设、依靠科技进步机制的形成和企业技术创新主体地位的建立来制定配套政策,加强政府以科技需求为导向的行为,强化政策的激励引导作用。政策的制定要从科技成果转化大系统和全过程出发,在促进科技成果供给的政策、促进科技成果转化过程整体化的政策等方面,形成体系上的一体化,避免“头疼医头”、“捉襟见肘”,形成不合力。例如:美国是获诺贝尔自然科学奖最多的国家,一方面,美国较高的物质生活待遇吸引了高级人才;另一方面是美国适宜的科技政策和社会文化氛围,推动了科技的发展。在这个意义上说,比尔•盖茨出现在美国决不是偶然的。结论:要有激励的政策,更容易促进科技成果的转化。第三,科研成果转化意识。成果转化意识是一切成果转化活动赖以发起的内驱力,是贯穿于成果转化过程的内在动力;低科技成果转化率的一个重要原因在于科技成果转化意识的缺乏,如科技成果的价值意识、商品意识、社会科技开发意识不强。科技成果拥有者必须有强烈的转化意识,才能从主观上发挥其积极性,促进科技成果转化的进程。例如:不少科研单位和科研人员把科研成果的获得作为科研工作的最终目标,不能主动把科研成果作为商品推向社会;同时企业对购买科技成果表现冷淡,因而造成了大量的科技成果的搁置,导致科技成果转化率低。结论:科研人员具有强烈的成果转化意识,更容易促进科技成果的转化。

2.4.3宣传策略

科技成果的推广必须注重市场宣传和推广,一方面加大宣传力度,另一方面注重宣传适度。主要宣传策略如下:1.强化组织领导,健全科技宣传网络;2.明确目标责任,强化考核督查力度;3.整合科技资源,拓宽科技宣传渠道;4.加强媒体合作,搞好科技宣传;5.开展科技培训,促进成果推广;6.开展科技活动,丰富宣传形式;7.加强技术交流,建立信息平台;8.注重方式方法,宣传适度确保质量。

2.5科技成果应用现状分析

农业、工业、医药、军事、材料、电子、生物、航天等领域的科研成果,大量的成果怎么处理呢?这些都需要进行成果转化,这些新产品、新材料、新工艺,只有进行科技成果的转化才能有真正的作用,同时科技成果也有市场需求。突出表现出两个特点:一方面大量科研成果生成,一方面有巨大的市场需求。

2.5.1科技成果转化率低

我国每年有2万余项比较重大的科学技术研究成果和5千多项专利,但是其中最终转化为工业产品的成果不足5%,而欧美发达国家转化率则为45%以上。我国科学技术向生产转化的比例为10%~15%,也远低于发达国家的60%~80%。高新技术企业的产值在社会总产值的比例仅为2%,与欧美发达国家的25~30%相比,更是不可同日而语。结论:目前我国科技成果转化率低。2.5.2科技成果转化率低的原因我国科技成果转化率低的原因主要有:科技成果本身存在先天不足,成熟度低;科技成果系统配套不够;科技成果对企业缺乏吸纳和转化的动力与活力;科技成果转化缺乏资金支持,相应的风险投资基金匮乏;科技成果中介机构不健全,社会服务职能不完善;体制上产学研系统各自独立,科技与生产脱节;市场体制不成熟,法律保障不足。

3纳米科技成果及产业

3.1纳米科技成果及产业的特点

纳米技术属于高科技领域,因此与高科技成果有着共同的特征:高风险,高投入;高额的利润前景;巨大的市场需求。纳米科技为多学科交叉领域,其应用及产业化又具有许多独特的特征:多学科交叉特性;潜在的高额利润;潜在的市场需求。

3.2纳米科技成果市场分析

纳米技术有巨大的潜在市场,它与信息技术、生物技术共同成为二十一世纪社会发展的三大支柱,也是当今世界大国争夺的战略制高点。据权威的研究报告显示,2000年纳米技术对全世界GDP的贡献为4000亿美元,预测2010年纳米技术对美国GDP的贡献将达到10000亿美元,日本纳米技术的国内市场规划也将达到273000亿日元。纳米科技的健康发展,对二十一世纪的社会和经济发展、国家安全以及人们的生活和生产方式带来巨大的影响。结论:纳米技术及产业已成为世界各国抢占的巨大市场。

3.3纳米科技成果转化现状

在纳米科技产业化方面,除了纳米粉体材料在少数几个国家初步实现规模化生产外,纳米生物材料、纳米电子器件材料、纳米医疗材料等产品仍处于开发研制阶段,要形成一定市场规模还需一段时间。目前成果以基础研究为主,纳米技术应用成果处于初期阶段,产业化效果不理想,成果转化率低。如果将纳米产品的成熟程度按中试、批量生产和规模化生产划分,其分布明显呈剧烈递减态势。研究开发和规模化生产的距离较大,大约只有5%的实验室成果最终能转化为规模化生产。

3.4纳米科技成果转化率低原因

3.4.1投入的科研经费不足

成果转化未知因素多,造成研究工作周期长、所需经费多;对科研的投入未考虑中试等应用技术研究,影响科技成果的转化。

3.4.2缺乏风险意识和市场服务意识

纳米技术产业与其它高新技术一样都存在投资风险、政策性风险,市场风险和自由竞争风险等。同时,纳米技术还存在着潜在风险。另外,科研工作者市场服务意识淡薄,缺乏主动为企业服务的意识。

3.4.3科研缺乏布局和规划

缺乏制定战略发展规划以及科研与产业的合理布局,造成低水平重复和资源浪费;重视基础性研究,轻视应用性研究,造成科研成果缺乏市场,成果难以被企业吸纳和转化。

3.4.4纳米科技成果成熟度低

在研究中,研究人员常常只注重论文,纳米科技成果论文水平很高,但产业化并不理想;注重实验室开发,没有潜心于后续的应用开发和技术支持,造成成果成熟度不够,先天不足,难以转化;大部分企业属于生产型,缺乏持续创新和应用开发能力,只能接受非常成熟的技术。

3.4.5缺乏信息沟通缺乏信息沟通,导致产学研系统各自独立,科技与生产脱节。从事纳米科技研究的人员,分属不同的行业和部门,条块分割,由于缺乏相互交流,更缺乏与一线企业的交流与合作;由于信息不畅,造成成果难以满足需求,以及成果和需求重复现象严重;企业间应用成果壁垒森严,难以推广,导致不少低水平重复,重点不突出,阻碍了整体优势的发挥。

3.4.6纳米专业人才匮乏

纳米科技由多学科交叉,因此需要具有多学科知识的复合型人才;纳米科技的迅速发展,需要大量纳米科技领域及其相关领域的人才。而中国传统分门别类教育体制培养的“专业人才”,不能适应拥有多学科知识复合型纳米研发人才的需要。因此,为推动我国纳米材料产业的发展,需要培养一批复合型纳米科研人员及纳米经营管理人才。

3.4.7知识产权意识淡薄

中国纳米技术近几年有了突破性的发展,但知识产权意识在科学界尤其是开发应用领域仍然淡薄。专利数量有所增加,但是在总量上申请的专利还是很少。在我国,申请的专利大部分是纳米粉体材料制备方面的专利,而国外的专利很多是纳米应用专利。

3.4.8行业标准和技术规范缺乏

目前纳米科技应用研究很热,市场上出现了很多“纳米商品”,然而,很多的“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”。市场上缺乏行业标准和技术规范的约束,一些人热衷于炒作纳米概念,造成初级产品过剩,浪费了社会整体资源;一些生产微米材料的企业,在其产品性能用途完全没变的情况下,贴上纳米标签,摇身一变成了纳米材料企业,误导纳米概念;一些企业在投入少量资金注册了纳米材料公司或纳米材料应用公司后,就开始在经营业绩上做文章,蓄意编造是专门从事纳米科研、生产和应用的实力企业的假象,最终达到圈资、骗政策的目的。

4纳米科技推广应用思路

针对纳米科技成果转化率低及成果推广过程中所存在的问题,促进纳米科技的推广应用,应切实做好以下工作。

4.1根据市场需求,选好研究目标

针对我国纳米科技产业化处于初级阶段,纳米科技发展资金投入不足,纳米科技产业化效果不理想等现状,在有限的资金和设施条件下,纳米科技的发展一定要从科研源头上加以调控,科研项目选题要以市场需求为导向,以形成产业化为根本目标,强调创新意识和市场服务意识,发展具有竞争力的新技术和新产品,并推进传统产业的发展,从而促进纳米科技成果更快地得到推广和应用。

4.1.1科研项目选题时应遵循的原则

创新性原则:强调科技源头创新意识;产业化原则:以产业化为根本目标,能独立形成新产品、新技术;竞争力原则:注重可提升产品竞争力的技术及材料,注重与传统产业结合;市场化原则:以市场需求为导向,加强服务意识,注重市场推广。

4.1.1.1强调科技源头创新意识

自主创新已经成为科学技术发展的战略基点和调整产业结构、转变增长方式的中心环节。十一五发展规划指出:“科学技术发展,要坚持自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”。纳米科技属于高新技术领域,因而,必须强调创新意识,研究和开发具有源头创新性的新技术和新产品,形成自主知识产权的新技术和新产品,实现技术发展的跨越,实现企业资本、社会资本和知识资本的有效组合及转化增值。强调创新意识,发展纳米科技,必须以市场为导向,以产业化为根本目标,发展成熟的技术,努力提升其竞争力,吸引企业及其它投资公司的参与和投资。加强纳米科技源头创新,要以纳米电子学、纳米尺度的加工及组装技术、纳米生物和医学、纳米材料学等科学前沿的理论和方法学为重点,争取取得重大进展,获得具有自己特色的发现和发明创造,促进纳米科技的产业化。

4.1.1.2以产业化为根本目标,能独立形

成新产品、新技术选题时要以产业化为根本目标,研究方向要与产业相结合,要策划出一个行业的主体并且形成一个产业链条。开发市场前景广阔、能够独立成新产品的先进技术,吸引以纳米技术为关键生产技术的企业投资,推动纳米技术的产业化进程。围绕国家长远发展目标,将纳米技术与信息、环境、能源、生物医药及先进制造、海洋、空间等高新技术相结合,提高纳米技术在这些产业中的含量,建立以纳米技术为主旋律的一批纳米产业及产业链并形成产品、商品,为提高我国的绿色GDP做贡献。举例1:信息产业中的纳米技术以纳米阵列体系为基础的量子磁盘,1998年正式问世,存储量高达465Gb/in2,相当于现在磁盘10万个的存储量。1999年,美国惠普公司在实验室成功制造了100×100nm芯片。正像克林顿所说,利用现代的纳米技术制备的超高密度存储元器件,可以将美国国会所有的信息存储在只有方糖大小的体积内。2000年,IBM公司通过纳米技术把这种磁盘的存储量提高到1000Gb/in2,相当于100万个现在磁盘的存储量。利用纳米技术可以将动态随机存储器和电脑CPU缩小到70nm,晶体管的尺寸为100~200nm。结论:纳米技术在电子信息产业中的应用,将成为21世纪经济增长的一个主要发动机,其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。举例2:生物医药产业中的纳米技术采用纳米超顺磁载体制作的示踪剂使核磁共振检出的癌细胞尺寸大大降低,便于早期诊断、早期治疗;利用纳米技术输送生物大分子药物,可克服其吸收差、稳定性低的缺点,实现其天然、高效等特点,显示出良好的应用前景;根据药物分子的性质设计纳米颗粒表面及内部结构,从而达到人为地设计药物的靶向目标及其释放和作用方式,明显提高药效;利用纳米技术制备支架、骨骼等植入材料,具有很好的生物相容性,并可发挥治疗效果。结论:纳米材料技术将在生物医学、药学、人类健康等领域有重大的应用。预计到2015年,纳米技术在生物医药领域中的应用,全球市场将达到2000亿元。

4.1.1.3注重发展提升产品竞争力的新技术和新材料

传统行业的发展需要纳米科技来提升其技术和产品的竞争力。传统产业是国民经济的重要组成部分,这就决定了发展纳米产业应切入传统产业,努力提升对传统产业和产品的更新换代,提高竞争力,同时调整传统产业结构,实现经济增值。纳米科技的发展需重视与传统产业相结合。纳米技术在传统产业的应用具有投入少、见效快、市场前景广阔等特点,因此,将纳米科技与传统产业结合,可以有力促进纳米科技的推广应用。加强与传统产业合作,必须以市场需求为导向,发展具有市场潜力的产品和技术,通过纳米技术显著提高传统产品的竞争力。加强与传统产业合作,从一开始,就要积极吸纳企业的参与投入,发展能显著提高传统产业和产品的新技术和新材料。举例1:纺织行业中的纳米技术纳米催化剂在化纤原料涤纶聚酯合成中的应用,将使生产效率提高5倍以上,大大降低了生产周期和成本,这项技术在化纤行业的推广可带来数十亿元的收益;利用纳米技术对各类化纤进行改性,使之具有功能性,如吸水吸湿纤维、变色纤维、芳香纤维、磁性纤维、防辐射纤维、远红外纤维,还可采用复合纺丝法来生产功能化织物;纳米功能氧化物填充到纤维中可制得各种差别化、功能化纤维,为纤维的发展带来一场健康革命,其市场规模也超过二十亿元。结论:纳米技术的应用将对纺织行业的发展起到巨大的推动作用。举例2:建材行业中的纳米技术纳米技术在建材领域的应用:利用纳米材料的自洁功能可开发的抗菌防霉涂料、PPR供水管;利用纳米材料具有的导电功能可开发的导电涂料;利用纳米材料屏蔽紫外线的功能大大提高PVC塑钢门窗的抗老化变形性能;利用纳米材料可大大提高塑料管材的强度等。另外,纳米抗菌不锈钢塑料复合管、纳米抗菌PPR管是在管材内层塑料中添加纳米级抗菌材料,经共挤出而制成具有抗菌、卫生自洁功能的管材。仅以PVC塑钢门窗为例,近几年我国每年城乡工业和民用建筑的建造量平均约12亿平方米,需要门窗3亿平方米,年需塑钢门窗约3000万平方米,年需硬PVC异型材约30万吨。结论:纳米材料在建材中具有广阔的市场应用前景和巨大的经济、社会效应。

4.1.1.4以市场需求为导向,加强服务意识,注重市场推广

以市场成熟代替技术成熟是发展纳米技术的最佳方式。改变传统的“技术导向”为“市场导向”,始终坚持以市场需求为出发点和归宿,以市场需求为拉动机制,着重推动具有应用前景的新技术和新产品的开发,注重对传统产业的改造和提升,提升产品的竞争力,推动纳米科技的产业化。着重发展有重大影响的方向与领域,注重纳米技术与各个行业的交叉融合,使纳米技术和产品能服务于各个行业。注重纳米技术的市场推广,加强纳米科技与各个行业领域间的交叉融合,加强科研成果和企业及投资商之间的交流合作,建立信息交流平台,创建科研成果转化的渠道,为纳米科技发展提供有力服务和支持。

4.2注重技术集成,实现自主创新

“创新”是科技发展的生命力所在。对于纳米科技的发展,需加强新技术和新产品的原始性创新,提升产品和技术的竞争能力。同时在重视原始性创新的基础上,更应该注重具有重大应用价值的集成创新,通过对集成要素的优势整合,提升集成整体的竞争能力,实现更大的市场价值。

4.2.1技术集成创新有利于形成市场竞争力

长期以来,人们比较注重单项技术继发展,这是技术开发初级阶段的必然过程。但从科技与经济结合的内在要求来看,单项技术的研究开发,因为缺乏与其它相关技术的衔接,在当前很难形成有市场竞争力的产品或新兴产业,这就造成我国每年所取得的数万项科技成果最终束之高阁,削弱了我国科技创新的基础。

4.2.2技术集成创新将提高产业核心竞争力

核心竞争力的形成,不仅仅是一个创新过程,更是一个组织过程,使各种单项和分散的相关技术成果得到集成,其创新性以及由此确立的企业竞争优势和国家科技创新能力在价值上远远超过单项技术的突破。加强技术集成创新,是企业实现自主创新的新思考,也是企业获得竞争优势、适应知识经济发展的关键。

4.2.3纳米技术的集成主要内容

4.2.3.1纳米科技成果的集成

将分散的技术集中,形成一个可达目标功能的技术体系,即组合应用性技术成果,也称为技术捆绑或技术整合。纳米科技成果的集成应注意以下几点:注重主题的策划,选好技术与成果,实现目标显示度。(1)注重主题的策划以市场需求为导向,关注市场需求的多样化,强化产品的竞争意识;以纳米技术或产品为关键要素,解决需求中的重大问题,具有行业导向性与共性;拓展解决方案的丰富性,注重外部资源的易取性;强化研发时间的迅捷性,凸显研发质量的配比性。(2)选好技术与成果始终坚持把市场需求作为出发点和归宿点,选择具有市场前景的技术和成果,选择具有竞争优势的纳米材料或技术为关键技术要素,具有前景的技术与成果,注重其成熟度和可靠性。同时加大中试研究力度、中试研究领域和资金投入,注重集成要素中技术和成果的协调与融合,优势互补,使集成整体具有新的价值。(3)实现目标显示度注重目标功能的实现,不仅要实现各项集成要素的功能目标,还应实现集成系统的整体功能目标。集成要素和集成系统的功能定量指标应具有竞争性,以实现其产品的显示度,有利于产品的推广。

4.2.3.2注重技术集成创新

(1)从纳米科技发展到产业链上的集成协作在产业链的衔接上,由于纳米技术的跨学科性,急需将努力的方向由“单打独斗”转向“集成协作”。实验和技术上存在局限性,而研究的广泛和复杂,造成设施难以完备;技术的成熟度不够;研究成本高和周期长,造成产业化难度大。因此,仅依靠某一个工业部门或者研究机构,将无法加快推动纳米科技的应用和产业化的步伐。结论:要实现和促进纳米技术的产业化发展,需要采用合理的产业化与投融资模式,推动纳米技术产业链的全方位发展。这就是所谓的为了构筑我国纳米产业发展的大战略,也是目前国内众多研究机构、企业正在的探索大联合的适当途径。(2)纳米科技发展产业链上的集成协作方式第一,建立部级研究开发平台,充分发挥部级研究开发平台的作用,推动各研究部门之间的交流合作,实现软硬件资源共享,避免重复建设。第二,建立产业孵化基地。“科研-孵化-企业”一条龙式的产业化模式,有利于推动科研成果产业化,因此,在有条件的地方应建立纳米科技孵化基地。第三,加强产学研的合作。积极推进产学研一体化的进程,把研究、开发和应用过程的各个阶段建成一个系统,使之紧密衔接、相互交替,保证从科研到生产整个过程的连续性,从而使科研单位前期的研究、开发优势与企业工业化生产优势融为一体,促进科技成果的转化。(3)各领域科学研究人员间的协作从目前情况看,我国从事纳米科技的研究人员,分属不同的行业、部门,彼此之间信息沟通不畅,研究人员之间也缺乏必要的交流,致使研究力量大大分散,而且各地研究所重复研究、重复建设严重。纳米科技属于多学科交叉的前沿研究领域,要动员和组织信息、物理、化学、生物、医药、材料等学科的专家参与纳米科技的研究开发,抓好多学科在纳米科技方面的集成。结论:纳米科技的多学科交叉特性必然要求加强各领域科学人员之间的协作。

4.2.3.3纳米科技推广注重技术集成创新的应用案例分析

应用1:“以应用纳米技术打造新世纪康居商住楼”思路(1)为了贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》以及“十一五”规划中的要求,促进生态人居环境和绿色建筑的发展,提出集成整合最先进的纳米技术研究成果,积极推动健康、环保的生态建筑技术的应用与推广。为打造康居示范工程提供有力的技术支持和保障,致力于搭建三大公共技术平台,即居住环境健康性和安全性公共技术平台;建筑物与居家用品节能和环保性公共技术平台;资源综合利用公共技术平台。(2)应用纳米技术打造新世纪康居商住楼,可以体现在环保、健康、节能等方面的优势上。具体应用可以包括外墙涂料、内墙涂料、变色玻璃、地毯地板门、厨房、家用电器、卫生洁具、床上用品、窗帘、玩具及衣物等。(3)面向生态人居环境和绿色建筑的发展的需要、面向《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》以及“十一五”规划中的要求,新世纪康居楼的打造将对该行业及人们生活产生很大影响,将形成一个完整的产业链条,引导该行业的发展。以纳米材料或技术为关键技术要素,具有竞争优势;选择具有很好市场前景的纳米改性内外墙涂料、纳米改性纺织品、纳米改性陶瓷、应用纳米技术的太阳能电池等技术和产品,打造一个健康、环保、节能的居住环境,具有竞争优势。另外,选择的纳米改性内外墙涂料、纳米改性纺织品、纳米改性陶瓷等成果技术成熟度较好。应用2:“建立应用于汽车产业的纳米技术产品产业链”思路(1)纳米技术在汽车产业中的应用,可以包括纳米材料改性内饰件、纳米结构超强钢板、纳米结构铝材料、高耐腐纳米水性汽车涂料、纳米隔热涂料、纳米材料改性高性能轮胎、高强度胶黏剂、纳米汽车油、纳米汽车燃油添加剂、纳米传感器、汽车动力应用纳米新型太阳能电池、纳米汽车尾气催化净化材料等。(2)面向十一五规划的“建设环境友好型,资源节约型社会”,面向中国巨大的汽车产业市场,中国汽车产业发展在近几年速度迅猛,是世界上最大最有潜力的市场。选择具有很好市场前景的纳米改性内饰件、纳米改性涂料、纳米改性高性能金属材料、高强度胶黏剂、纳米汽车尾气催化净化材料、纳米汽车燃油添加剂及汽车动力应用纳米新型太阳能电池等技术和产品,具有竞争优势。纳米技术在汽车上的广泛应用,将降低汽车各部件磨损、降低汽车消耗、减少汽车使用成本,还能消除汽车尾气污染,改善排放。可以预见,纳米技术在汽车产业的应用将对该行业及人们生活产生很大影响,将形成一个完整的产业链条,引导该行业的发展。应用3:纳米科技与新兴行业、支撑行业及国家重大工程挂钩纳米科技与新兴行业、支撑行业及国家重大工程的挂钩可以吸引国家或地方政府等的财政拨款,同时可以吸引公司和企业的投资和参与。纳米科技在新兴行业、支撑行业及重大工程中等各领域中的渗透,将加快纳米科技的产业化;纳米科技在新兴行业、支撑行业及重大工程中的应用,将提升这些行业的技术含量,增加其竞争优势,推动其发展;同时对其产业结构的调整、经济增长方式的改变具有深远的影响。例如:纳米技术及应用国家工程研究中心以产学研结合的方式,组织上海城建集团、上海高校和科研院所利用纳米技术和其它技术集成解决道路隧道内的废气治理问题,这是纳米科技在城市市政工程中的重要应用,该项目已列入国家支撑计划。结论:通过集成技术、产学研合作等方式与新兴行业、支撑行业及国家重大工程挂钩,容易吸引投资,促进纳米技术与其它技术和产业的融合,从而促进纳米技术的发展。

4.3树立诚信市场理念

4.3.1纳米科技要健康跨越发展必须树立诚信意识

诚信的本质首先是经济规律,其次才表现为伦理性质。诚信不足,败事有余。市场经济就是信用经济,信用是现代市场经济的基石,没有诚信,就没有秩序,市场经济和社会道德就会陷入混乱之中。目前纳米科技应用研究很热,市场上出现了鱼目混珠的现象,虚假的“纳米商品”,纳米概念的炒作,严重扰乱了纳米市场的秩序,误导人们对纳米的认识,损害了纳米科技的形象,严重阻碍了纳米科技的产业化发展。结论:纳米科技要健康跨越发展必须树立诚信意识,诚信的市场经济理念。

4.3.2如何树立诚信意识

加强诚信意识培养;健全市场竞争机制,让诚信成为人们自觉遵奉的客观经济规律;强化监督,建立相互补充、相互制约的诚信监督体系;加快建立信用体系,规范信息传递和披露机制,发展资信评估行业;强化法制建设,为诚信规范提供坚实的法制保障。

4.4制定适合纳米政策纳米科技的应用推广,需要制定适

合纳米科技发展的政策,保障纳米科技的可持续发展。

4.4.1制定发展规划,实施专项行动

第一,坚持“有所为,有所不为”的方针,制定纳米科技的发展战略,制定我国纳米科技发展的近期、中长期规划,对纳米技术的基础研究进行整体规划,制定国家纳米科技产业的发展规划,集中力量,重点突破。第二,根据市场要求,依托现有产业的优势和基础,确定重点发展的产业及产品,引导产业结构调整。第三,按照市场需求,集中优势力量研究、开发具有自主知识产权、市场潜力大、技术可行的项目和对未来有重大影响的关键领域,突出特色。

4.4.2建立创新体系,强化专利保护意识

组建全新机制的实体性创新平台,建立以企业为主、产学研结合的纳米科技创新体系。强调纳米科技的原始创新,注重技术创新、管理创新、制度创新的有机结合,在原始创新基础上,同时注重集成创新,强化专利保护意识,提高知识产权保护在企业发展中的重要作用。另外,建立和健全纳米技术成果产权保护制度,优先资助拥有自主知识产权的专利成果的产业化。

4.4.3重视人才培养,加强技术交流

制定人才优惠政策,鼓励人才流动竞争,努力创造人尽其才、才尽其用的良好环境。建立培养和吸引纳米科技人才的政策,培养高质量的纳米技术人才和领军人物,引进国外具有真才实学的优秀人才。加强国内外科研单位及企业之间关于纳米技术的信息交流,建设开放式的国家纳米技术信息交流平台,加强国际交流和合作,扩大国际影响。

4.4.4加快基地建设,吸引多元投资

鼓励科研单位、高等院校与生产企业共建纳米技术创新基地、开放式研究开发中心等,改善基础设施条件,对共性关键技术进行联合攻关,建立以企业为主体,产学研结合的纳米技术创新体系,加速纳米技术的研究开发与产业化步伐。重视以政府政策资金为导向,建立多元投资融资体系,吸引风险投资及民间投资,使其大规模地介入纳米技术产业并与科技界融合。同时,鼓励纳米科技型企业在资本市场上融资,加速纳米成果的转化和产业推进。4.4.5完善行业标准,规范技术市场重视标准意识,根据纳米技术产品的性质、用途,参照国际标准,制定我国纳米技术行业的产品标准,建立权威性的国家纳米产品质量检测中心,使纳米产品的生产和销售有章可循。尽快制定出台相关的政策法规,规范纳米市场,避免纳米技术及应用研究重复建设和过度竞争。

4.4.6加强科普宣传,倡导科学道德

重视纳米技术的普及工作,加强对纳米科技的科普教育,使大众对纳米科技有正确的科学认识,避免过分炒作和误导。重视纳米科技相关学科的建设工作,保障我国纳米科技的可持续发展。

5纳米科技成果介绍

纳米技术及应用国家工程研究中心积极整合社会资源,积极推动纳米技术成果的转化。

5.1应用在环境领域的纳米材料和技术

成果1:用于汽车尾气催化净化处理的介孔基催化材料成果简介:孔道内担载贵金属Pt/Rh/Pd的氧化锆基(氧化锆/氧化铈)复合纳米介孔催化剂。该催化剂采用具有自主知识产权的涂覆工艺,成功负载于金属载体表面,经检测,排放性能及催化剂老化性能达到并优于欧IV标准(GB18352.3)。技术特点与优势:特殊的介孔结构,高比表面积;贵金属用量低,热稳定性好;优良催化活性和稳定性;抗老化性好。产业化前景:2007年我国汽车产量达到900万辆,并逐年递增。同时,我国将面临新车必须全部加装净化器的局面,该项目具有极其广阔的市场前景,其经济、社会和环境效益十分巨大。成果2:光催化净化室内空气应用技术光催化室内净化技术现状:不能有效地去除室内空气中;危害性很大的细微颗粒物;催化剂活性组分易流失;微孔容易被颗粒物堵塞,致使催化剂失活。技术创新:将高流速高效率静电除尘与光催化净化室内空气两相单元技术有机的结合。技术内容:包括性能好低成本的金属泡沫网状载体的制备技术、光催化净化活性组份在金属泡沫载体上负载技术、净化室内空气污染物一体化新技术、金属泡沫网状物负载光催化材料、室内光催化净化器。产业化前景:目前我国城镇装修过的房屋中80%存在甲醛超标问题。净化室内装修污染的市场规模达100亿元,并正以每年30%的速度增长,据预测2008年将达到200亿元的市场规模。5.2应用在能源领域的纳米材料和技术成果3:镍氢(MH/Ni)动力电池与镍锌动力电池技术内容:镍氢动力电池技术;锌镍动力电池技术;在电极中添加纳米添加剂;提高电池的循环寿命;提高电池的安全性。应用范围:电动工具、割草机械、玩具模型、电动自行车、电动摩托车等。技术成果:《动力镍氢电池用纳米材料测试技术》项目被上海市高新技术成果转化服务中心项目认定办公室认定为上海市高新技术成果转化项目。这意味着该中心又一项纳米科技成果将走向市场。产业化前景:随着WTO的加入,对动力电池的需求逐年增加。目前国内市场对镍氢动力电池的年需求量在数千万节以上,也将在上千亿的一次电池市场中占据一席之地。

5.3应用在生物医药领域的纳米材料和技术成果

4:超临界粉碎技术成果简介:超临界粉碎技术,采用超临界流体,通过改变压力快速改变溶液的饱和度,使溶质瞬时成核、获粒度均匀、超微细纳米级、无污染高纯度产品。通过此药物微细化技术,实现中药的微纳米化,促进药物的溶解性,提高药物的生物利用度。成果内容:水飞蓟素微纳米颗粒,超临界流体增强溶液分散技术(SEDS),粒径尺寸介于50~300nm,纳米化后的药物在水中溶解速率得到显著改善。谷甾醇纳米颗粒,气溶胶溶液萃取系统(ASES)技术,粒径介于50~300nm,ASES处理后样品结晶度降低;化学结构没有明显改变。产业化前景:超临界微纳米加工产品:如纳米水飞蓟素、植物甾醇可应用于相关药物或油类产品,按1%的附加值计算,相关药物或油品的产值达100亿,该产品产值可达1亿元。成果5:用于腹腔淋巴靶向治疗的纳米给药系统成果简介:以安全无毒的聚脂类生物降解聚合物为纳米粒的骨架材料,用改良的乳化-液中干燥法制备载药纳米粒(NP)。腹腔化疗方式治疗卵巢癌,克服了紫杉醇游离药物渗透性差、易过敏等缺点,并能实现产业化。技术特点和优势:解决了材料的安全性,采用经FDA批准载体材料;制备工艺可实现产业化,粒径及其分布可控制、重现性好,包裹率高,生产工艺条件不苛刻。产业化前景:全球卵巢癌每年新增病人19.2万,死亡人数为11.4万,其死亡率占妇科恶性肿瘤之首。建成应用示范点,年创产值可达1000万元。成果6:基于纳米生物探针的微流控阵列蛋白质芯片成果简介:该芯片是一种纳米生物技术与微生物芯片技术的集成产物。通过纳米生物自组装技术将靶蛋白配体组装在纳米粒子界面上,构成纳米生物探针,可以特异性地与各种生物样品(血清、细胞培养液等)中的靶蛋白结合,并最终被捕获在微流控阵列的特定检测区域,通过纳米粒子所发出的光学信号实现对多种靶蛋白的高特异高灵敏的同步多元分析。技术特点和优势:高灵敏、高分辨和低噪音;可以实现多种生物分子的同步检测;具有在分析模式和使用便捷性上的多种优势。产业化前景:主要应用领域有蛋白质的结构功能研究、医学诊断和医疗、新药开发、生物工业、低样品消耗和快速的芯片反应器系统,以及特定用途的专家系统。

5.4应用在电子信息领域的纳米材

料和技术成果7:CMP后清洗剂成果简介:采用表面活性剂的分子设计技术,利用表面活性剂的协同效应,研制了一系列高性能CMP后清洗剂。技术特点和优势:由表面活性剂、高性能功能性清洗助剂组成的水基清洗剂。适合抛光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、对工件腐蚀小、残留少等。技术现状:用于硬盘清洗的清洗剂已得到世界最大硬盘基片生产商“深科技”的认可,指标达到国际先进水平。硅片清洗剂已在国内企业得到初步应用。产业化前景:可广泛用于计算机硬盘、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用,因而电子行业的清洗剂具有巨大的市场。CMP后清洗剂利润丰厚,以每年销售1千吨计,利润在1000万元以上。成果8:高性能纳米粒子抛光液成果简介:化学机械抛光技术(CMP)是迄今几乎唯一可以达到全局平面化的超精加工技术,纳米粒子抛光液是CMP技术的关键要素。通过解决纳米粒子改性分散技术、纳米粒子抛光液的配伍与精制技术、原子级抛光工艺技术等关键技术,成功制备出一系列含有纳米磨粒的纳米粒子抛光液。纳米粒子抛光液由纳米粒子研磨剂、功能性助剂、溶剂组成。技术特点和优势:在计算机硬盘基片的抛光中可以达到表面粗糙度(Ra)小于0.5;数字光盘母盘玻璃基片抛光中表面粗糙度达到4.68;均达到国际先进水平。产业化前景:纳米抛光液市场广阔,用于高精加工的纳米抛光液为消耗品,系一次性使用,不可循环使用以免影响抛光质量,因而抛光液市场容量较大。

高科技纳米技术范文2

1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以指导和推进本国纳米科技的发展。目前,世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

(1)发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后,日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前,已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

(2)新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。

(3)发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行指导与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮,现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家,都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金,而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称,在过去10年里,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明,全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内,联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元,2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是,根据《21世纪纳米技术研究开发法》,在2005~2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元,而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究,近年来纳米科技投入迅速增长,从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元,而2004年还将增长20%。

在欧洲,根据第六个框架计划,欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元,有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计,欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国,甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右;另外,地方政府也将支出2.4亿~3.6亿美元。中国台湾计划从2002~2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元,每年稳中有增,平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元,而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言,欧盟25国为2.4欧元,美国为3.7欧元,日本为6.2欧元。按照计划,美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元,日本2004年增加到8欧元,因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是:欧盟为0.01%,美国为0.01%,日本为0.02%。

另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称,很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元,占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元,占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元,占17%。由于投资的快速增长,纳米技术的创新时代必将到来。

3、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言,美国虽具有一定的优势,但现在尚无确定的赢家和输家。

(1)在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果,2000—2002年,共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长,且增长幅度较大,2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文,美国以较大的优势领先于其他国家,3年累计论文数超过10000篇,几乎占全部论文产出的30%。日本(12.76%)、德国(11.28%)、中国(10.64%)和法国(7.89%)位居其后,它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇,是纳米研究最活跃的国家,也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出,2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点,到2002年已经超过德国,位居世界第三位,与日本接近。

在上述5国之后,英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多,各国3年累计论文总数都超过了1000篇,且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外,如果欧盟各国作为一个整体,其论文量则超过36%,高于美国的29.46%。

(2)在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计:美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国(1454项),其次是日本(368项)和德国(118项)。由于专利数据来源美国专利商标局,所以美国的专利数量非常多,所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多,所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大,在论文数最多的20个国家和地区中,专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明,很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力,但比较侧重于基础研究,而实用化能力较弱。

(3)就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用,目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面,纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断,而且,已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年,美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》,目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合,实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标;利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门,这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用,还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果,未来5~10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点,纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究,期望突破传统的极限,让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒,并按照一定规则排列这些颗粒,使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面,目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大,某些方面处于世界领先水平,但尚未脱离基础和应用研究阶段,距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上,日本最重视的是应用研究,尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外,日本开发出多种不同结构的纳米材料,如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上,日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法,同时积极开发新的制造技术,特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1/10,两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高,并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置,能应用于纳米领域,在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路,是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地,如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机,解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过,这些研究大都处于探索阶段,成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力,特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多,主要以金属和无机非金属纳米材料为主,约占80%,高分子和化学合成材料也是一个重要方面,而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

4、纳米技术产业化步伐加快

目前,纳米技术产业化尚处于初期阶段,但展示了巨大的商业前景。据统计:2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元,2010年将达到14400亿美元。为此,各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化,都在加紧采取措施,促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为,美国大公司自身的纳米技术基础研究不足,导致美国在该领域的开发应用缺乏动力,因此,尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心,希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”,以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项:一是进行纳米技术基础研究;二是与大企业合作,使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面,其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破,并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大,其目的是共享信息,促进联系,加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合,不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”,以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程;东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所,试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台,推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出:建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战,把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域,生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品,同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

高科技纳米技术范文3

1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划

由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义,世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器,相继制定了发展战略和计划,以发表和推进本国纳米科技的发展。目前,世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划,但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。

(1)发达国家和地区雄心勃勃

为了抢占纳米科技的先机,美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划(NNI),其宗旨是整合联邦各机构的力量,加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月,美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》,这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划,从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。

日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域,并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后,日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针,积极推进从基础性到实用性的研发,同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。

欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域,有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略,目前,已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施:增加研发投入,形成势头;加强研发基础设施;从质和量方面扩大人才资源;重视工业创新,将知识转化为产品和服务;考虑社会因素,趋利避险。另外,包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。

(2)新兴工业化经济体瞄准先机

意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响,韩国、中国台湾等新兴工业化经济体,为了保持竞争优势,也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》,2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》,随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域,以提升前沿技术和基础技术的水平;到2010年10年计划结束时,韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平,进入世界前5位的行列。

中国台湾自1999年开始,相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》,这些计划以人才和核心设施建设为基础,以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标,意在引领台湾知识经济的发展,建立产业竞争优势。

(3)发展中大国奋力赶超

综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头,也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》,并先后建立了国家纳米科技发表协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图,确定中国在目前和中长期的研发任务,以便在国家层面上进行发表与协调,集中力量、发挥优势,争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术,南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略,可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度,加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。

2、纳米科技研发投入一路攀升

纳米科技已在国际间形成研发热潮,现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家,都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金,而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称,在过去10年里,世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明,全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。

美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内,联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元,2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是,根据《21世纪纳米技术研究开发法》,在2005~2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元,而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。

日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究,近年来纳米科技投入迅速增长,从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元,而2004年还将增长20%。

在欧洲,根据第六个框架计划,欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元,有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计,欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国,甚至更高。

中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右;另外,地方政府也将支出2.4亿~3.6亿美元。中国台湾计划从2002~2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元,每年稳中有增,平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元,而新加坡则达3.7亿美元左右。

就纳米科技人均公共支出而言,欧盟25国为2.4欧元,美国为3.7欧元,日本为6.2欧元。按照计划,美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元,日本2004年增加到8欧元,因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是:欧盟为0.01%,美国为0.01%,日本为0.02%。

另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称,很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元,占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元,占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元,占17%。由于投资的快速增长,纳米技术的创新时代必将到来。

3、世界各国纳米科技发展各有千秋

各纳米科技强国比较而言,美国虽具有一定的优势,但现在尚无确定的赢家和输家。

(1)在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下

根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果,2000—2002年,共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长,且增长幅度较大,2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。

2000—2002年纳米研究论文,美国以较大的优势领先于其他国家,3年累计论文数超过10000篇,几乎占全部论文产出的30%。日本(12.76%)、德国(11.28%)、中国(10.64%)和法国(7.89%)位居其后,它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇,是纳米研究最活跃的国家,也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出,2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点,到2002年已经超过德国,位居世界第三位,与日本接近。

在上述5国之后,英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多,各国3年累计论文总数都超过了1000篇,且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。

另外,如果欧盟各国作为一个整体,其论文量则超过36%,高于美国的29.46%。(2)在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头

据统计:美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国(1454项),其次是日本(368项)和德国(118项)。由于专利数据来源美国专利商标局,所以美国的专利数量非常多,所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多,所占比例都超过了1%。

专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大,在论文数最多的20个国家和地区中,专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明,很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力,但比较侧重于基础研究,而实用化能力较弱。

(3)就整体而言纳米科技大国各有所长

美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用,目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面,纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断,而且,已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年,美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》,目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合,实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标;利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门,这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用,还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果,未来5~10年有望商业化。

虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点,纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究,期望突破传统的极限,让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒,并按照一定规则排列这些颗粒,使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面,目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。

日本纳米技术的研究开发实力强大,某些方面处于世界领先水平,但尚未脱离基础和应用研究阶段,距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上,日本最重视的是应用研究,尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外,日本开发出多种不同结构的纳米材料,如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。

在制造方法上,日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法,同时积极开发新的制造技术,特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1/10,两三年内即可进入批量生产阶段。

日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高,并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置,能应用于纳米领域,在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路,是世界最高水平。

日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地,如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机,解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过,这些研究大都处于探索阶段,成果为数不多。

欧盟在纳米科学方面颇具实力,特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。

中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多,主要以金属和无机非金属纳米材料为主,约占80%,高分子和化学合成材料也是一个重要方面,而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。

4、纳米技术产业化步伐加快

目前,纳米技术产业化尚处于初期阶段,但展示了巨大的商业前景。据统计:2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元,2010年将达到14400亿美元。为此,各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化,都在加紧采取措施,促进产业化进程。

美国国家科研项目管理部门的管理者们认为,美国大公司自身的纳米技术基础研究不足,导致美国在该领域的开发应用缺乏动力,因此,尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心,希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”,以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项:一是进行纳米技术基础研究;二是与大企业合作,使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面,其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。

美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破,并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大,其目的是共享信息,促进联系,加速纳米技术应用。

日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合,不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”,以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程;东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所,试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。

欧盟于2003年建立纳米技术工业平台,推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出:建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战,把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域,生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品,同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。

高科技纳米技术范文4

“纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。”西安纳米科技学会秘书长张纯槐在接受记者采访时表示,现在包括美国、日本、德国等发达国家的政府和企业对纳米科技的研发进行大量的投入,目的是为了抢占这一21世纪科技战略制高点。

与此同时,由纳米技术而衍生的纳米产业化进程也发展迅速。据预测,到 2014年,纳米技术产业将达到2.6万亿美元,占整个制造业产值的15%。

“近代社会以蒸汽机技术、电器化技术为主导技术的产业革命我们都错过了,微电子技术的高潮我们也没有赶上。现在纳米技术使大家几乎都处在同一起跑线上,以5000米长跑来形容,少数发达国家最多也才跑了500米,现在我们落后得不是很多,有的还不大落后,这个时候,如果没有正确的认识,没有正确的发展观,是要误大事的,是要对历史负责任的。”中国科学院固体物理研究所研究员、著名纳米专家张立德表示。

因此从战略的高度看待我国纳米科技的发展就是一件十分重要的事情。当前,我国必须制定纳米科技的长远发展战略和规划,从而赶上欧美一些发达国家的脚步。

在另外一个方面,科技也是一把双刃剑。未来我国纳米科技的发展和应用必须要在规范的轨道下进行,如果其发展和应用没有规范,就会出现一些负面效应,其应用甚至会走上邪路。

中国科学院固体物理研究所功能材料研究副主任杨昭荣研究员表示,由于纳米尺度的物质极其微小,其可以通过人体毛孔进入人体血液之中,因此纺织品、化妆品等物品中随意使用,也会给人体带来潜在的健康威胁。遗憾的是,目前还没有针对纳米材料使用的安全防范。这让其在人体医学等与人的身体密切相关行业的应用上留下了安全方面的缺陷。

北京化工大学材料科学与工程学院教授苑会林表示,目前我国纳米行业之所以乱象横生,“伪纳米泛滥”,主要也是没有相关规范,也没有人管。这些年,由于“伪纳米”盛行,很多人打着纳米科技的幌子四处招摇撞骗,也给这个行业造成了很大的负面影响。

中科院院长白春礼认为,“已经出现的纳米技术或纳米产品是真是伪,不是由产品上贴着的纳米标签说了算,也不是由工商部门说了算,甚至也不是由专家说了算,而应根据纳米技术标准来评判是非。”

高科技纳米技术范文5

摘要:纳米技术为人类带来的便利:纳米技术的发展,不仅可以在治理环境污染方面起到很好的作用,对于有害气体,污水处理,而且对于磁辐射,废弃物等治理方面起到了很大的作用,但是随着纳米技术的逐步发展,人类一味的对技术产生依赖心理,在这种情况下我们要用自己的判断力,增加自己的基本素养,具备独立思维的能力,合理的运用科技的发展为人类服务。

关键词:纳米技术 污水处理 依赖技术 基本素养

中图分类号:N031 文献标识码:A 文章编号:1006-026X(2013)10-0000-02

1.纳米技术的定义

纳米技术是一种创新的技术,它在非常小的范围之内之内,来进行对原子,分子的研究,并利用其来进行发展和创新的一门技术,纳米机器人,纳米马桶,人类通过电子显微镜看到的微观的人体细胞,病毒等等。利用纳米技术制作的材料又与我们经常使用的材料有很大的区别,它发展了吸附等的一系列功能。那么这种新型材料的出现,也将会利用到人类生活的各个方面,带来了技术创新。

2.纳米技术为人类带来的便利

纳米技术的发展为科学技术的发展带动了新的改革,纳米技术的发展也推动了医学、艺术等方面的发展。医学中产生了光学传感设备,对于骨质修复作用产生了重要的作用,同时纳米技术在药物输送方面产生了重要作用,纳米技术在艺术层面也产生了重要的影响,纳米画等作品。纳米技术不仅从技术层面关心人类,而且从人的综合状态中予以提升。

2.1 纳米技术带来了科技层面的改革

例如,纳米技术制作的微型器械,按照人类的操作任意运动,将微小的颗粒,划分成原子或者分子,再按照自己的想法任意拼接,这些器械不仅可以按照人类的想法任意工作,而且具有自我还原的能力。纳米材料是一种新型的材料,这也体现了从认识―实践―认识的客观规律。人类之所以能制作出纳米仪器,利用纳米材料的主要原因是人类对于纳米世界认识的比较深入全面,然后再利用纳米材料制作出纳米设备,这也是令一个再认识―实践―认识的过程,推动了从不断认识到实践的过程,体现出了发展是靠不断运动的哲学道理。

2.2 纳米技术体现了物质和意识的关系

物质决定意识,意识对物质有反作用。人类推动了纳米材料的发展,最主要的原因在于人类对纳米世界有了非常客观的认识,了解了它的运动发展规律,通过人类对于纳米世界的学习和研究,来创造出纳米材料,而这种材料的创造体现了物质决定意识,意识对物质起到了发作用。

2.3 纳米技术同时体现了由量变到质变的一个过程

物质的质变有两种来源,一种形式是量变达到一定程度就会产生质变,质变的另一种形式就是在总量不变的前提下,内部组织自己行的排列与组合,从而产生质变,纳米技术一方面是利用纳米结构的特点而生产的一种纳米材料,另一种就是利用原子,分子中间的距离变化,重新组合,而产生的质变生产的纳米材料,这就体现了由量变到质变的过程,

2.4 纳米技术加强了人们对于排列结构的认识

原子,或分子之间的距离,位置不同就会形成新的不同的物质,纳米技术也就是利用了这一特点,而形成的技术。纳米技术完成了从生物到非生物的跨越,在医学上生产出新的微型仪器,置放在人体中代替,或者弥补人体某些部分脏器的功能,通过改变人体细胞的组织结构,利用纳米技术孕育出新的生命,

3.纳米技术带来的消极影响

纳米就会造成人类社会的危害,人类的想象和发明没有边界,纳米技术的产生就是对原子分子进行重新的排列组合,在这种非常方便的状况下,纳米技术也会生产出任何东西,这是一件可怕的事情,在这种没有节制的的状态下,纳米技术就像病毒一样无限蔓延开来,可以想象一下,我们周围到处存在着纳米仪器,有有利于人类发展的仪器设备,医药用品,也有限制人类发展的纳米病毒,学生利用纳米仪器来应付考试,小偷利用纳米仪器进行偷窃,人人都有纳米设备防身,这是一件多么可怕的事情。

人类如果过度依赖技术,就会将人类和技术之间的关系发生改变,不是技术为人类服务,而是人类对技术的崇拜,人的思想会随着发生改变,产生混乱和偏执,基本理论的缺失。

技术会导致人缺乏用自己的思维,一味的对技术产生依赖心理。有些观点认为纳米技术可以解决任何问题,此观点认为,所有的物质存在方式都是按照自己的规律存在的,万事万物的存在都有自己的规则,相互之间也有自己的的特点,遵循着某种法则,依照纳米技术的原理,人类社会的存在方式也可以任意组合,相互之间可以打乱,再进行新的排列组合,有的观点认为,人的思维,与任何一种社会存在进行排列组合,所有的存在都可以依照纳米技术的存在方式来进行发展,有机界和无机界,非生物和生物,任何物种都可以排列组合,有些组合还没有实现,得依据纳米技术的发展状况,需要进一步学习研究。更有甚者认为人的思维是由大脑控制的,为了改变人的思维方式完全可以像纳米技术那样,将人的大脑细胞与大脑结构重新进行排列组合,这种思想是非常可怕的。

依照这种推论,我们要想让刚种的树苗,瞬间长大,完全可以改变它内部细胞生长结构,要想让刚出生的婴儿长大,改变他的细胞排列结构,要想让养的家禽快速长大,只要改变体内细胞的排列结构,这是一件多么可怕的事情,况且这种言论还没有成立,纳米技术的无限制发展就会对人类社会带来危害,使人的思维发生错乱,

这也是一种拜物的想法,一味的抬高技术的发展,而降低了人的主观能动性,人服务于技术,技术是最高的物质,失去了人在社会中的主导地位,虽然这样的想法没有办法去证明它的合理性,但也很难证明它的不合理性,但是能够确定的是,如果按照这种状况发展下去,人类社会的发展将会被阻挠。

4.面对纳米技术的优劣是该如何解决

根据纳米技术的发展而产生的一些消极理论,我们必须做一些考虑,针对性的提出一些意见,来限制其肆意发展。阻止其危害人类社会。纳米技术的发展一方面促进了人类社会的发展,为人类的医学,艺术,技术各个方面提供了积极地影响,而另一方面纳米技术的肆意发展又导致了人的异化,对人类社会的发展产生了阻碍,这种现象也是不可避免的,事物的发展总是存在这两面的,如果利大于弊,它就是正面的,可继续发展的,如果弊大于利,就要引起人们的反思,那么从纳米技术的发展状况来看,它更多地是造福人类,但是在它为人类带来方便的同时又对社会的发展产生了阻碍。对于这一利大于弊的现状,针对于它的利弊我们一方面要改变人的观念发扬正面的力量;另一方面,应该采取一些相关的政策措施,针对性的阻碍它的负面影响。

4.1 改变人们的观念发扬正面力量

在科技不断发展的今天,从人的本身开始,从知识文化层面,提高人本身的素养,对科学技术重新认识,树立科学的文化精神。只有这样,当新的的技术出现时,就不会出现违背科学文化而出现的不合于人的伦理道德的事情,人类尊重科学知识,但不盲目崇拜,对科学技术的态度,要合理保护。只有这种科学知识观念扎根在人的脑海中,任何消极的观念都不会滋生,另一方面,科学技术的发展的最要的目的,是以为人类共同利益而服务的,我们应该分出什么任务是共同的,这就需要对人类自身修养的提高与丰富,当面对共同利益时,联合起来,共同发展,当科学技术不符合人的共同利益时,人的自我修养自我意识,就可以提醒自己,科学技术的发展危害到人的共同利益时,要知道杜绝其发展,人的思想也是一步一步完善起来的,科学技术也在发展的阶段,虽然人类很难预测科技发展的后果,但由于人类有基本的科学素养,基本的科学文化,人类在面临科学发展的时候,最基本要做到的是科学技术的发展要与人类社会的发展,相互协调。

科学技术是一种被人类用来创造的东西,是人类达到某种目的的手段或者媒介,是人类可以掌控的东西,在这个时候就对创造者有要求,创作发明者本着为人类共同利益的原则,选择性的发展科学技术哲学,纳米技术也一样,当它符合人的共同利益的时候我们大力发展,当它没有边界肆意发展,为社会的发展总成阻碍,危害人类的共同利益,违反公共道德,反人类的基本素养,创造者就要摒弃它,限制其发展,当然在不同的年代,各个国家对于科学技术发展,纳米技术的发展的衡量标准是不一样的,在这个时候,首先纳米技术的发展要符合当时,符合国家的需求,符合人们的共同利益,不能超越人类的道德底线,不同年代,不同国家的国情,科学技术的发展,要和当时国家的人们素质,国庆的发展相互协调,整体性推动人类发展的历史进程。始终不能违反人类的共同需求,和人性发展的基本素质的本质要求。

4.2 纳米技术的发展应从政治、教育、法律等方面来约束和规范

从政治方面国家应该出抬相应的政策引导纳米技术的发展朝向符合国家利益,人民根本利益的方向发展,明确规定杜绝哪些科学技术的发展。最大化的实现人民根本利益的。要杜绝不良技术的发展滋生,不仅仅要依靠政策的导向,严重的情节要依靠法律的武器,彻底消灭不符合人类发展规律的科技发展,有些人为了自己私利,不顾人类发展的根本利益,利用科学技术,发展生产一些危害人类的利益,危害社会健康的一些科技,在这种情况之下,国家的法律应该做出明确的规定,对于这类,危害人类,危害社会发展的行为,予以法律的制裁。目前我们的国家正处于发展中的阶段,以上说的政策导向。和法律法规还需要一个发展过程,科学技术,尤其是纳米技术的发展是一个新型的事物,人类对它的了解是一个非常模糊的状态,所以难免会造成一些违背大众基本文化原则的事情,所以人类要树立这种科技发展的文化观,在每朝每代,社会舆论,难免是人类发展的一个催化剂,我们应该树立正确的舆论导向,人人心里树立正确的和意识,引导科学技术从正确的方向发展,当科学技术,违背大众舆论的时候,人类要积极站出来,对不良的发展想象造成压力,时刻朝向正确健康的方向发展。

结语:纳米技术是一种新型的科学技术,是科技发展的一场革命,它将人类带进了另一个新的先进的世界,它的发展造福了大众,另一个新的光明的世界已经到来,任何事物的发展都有双层的利害关系,纳米技术的发展也如此,人类不能被异化,要树立对科学技术发展的认识和基本素养,并通过政治、文化、法律等一列的约束和导向,使科学技术朝正确的方向发展,造福人类。

参考文献:

[1]阵垮泉.纳米科技探索[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2]孙超.纳米技术带来的哲学思考[J].安徽农业大学学报(社会科学版):2002(61)

[3]郝春城等.纳米科技及纳米材料发展的哲学思考[J].青岛化工学院学报(社会科学版):1999(3)1.

[4]吴文新.科学技术应成为上帝吗?[J].自然辩证法研究:2000(11).

[5]王秀丽,王德胜.纳米技术的哲学价值[J].自然辩证法研究:2006,22(4)61-64.

高科技纳米技术范文6

关键词:纳米技术;纳米材料

前言

自从1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上,正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支开始,纳米技术便一步一步进入人们的生活。纳米科技是研究由尺寸在0.1-100nm之间的物质组成的体系运动规律和相互作用,以及实际应用中的技术问题的科学技术。从材料的结构层次来说,它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。纳米技术不是一门单一的新型学科或者技术,它广泛应用于各类学科中,其中在机械工程中的应用对于机械工程学科的技术变革起到了不可估量的作用。纳米技术运用到机械方面尤其是产生了微型机械技术已经成为21世纪研究的核心技术,很多国家在纳米技术上开始了越来越多的研究。

1.关于纳米技术

所谓的纳米技术就是指用单一的分子、原则制造物质的一种科学技术,纳米科学技术已经成为了将很多现代的先进科学技术作为了基础科学技术,并且成为了现代科学和现代技术进行组合的重要产物之一,现代科学主要包括分子生物学、介观物理、量子力学和混沌物理,现代技术主要包括核分析技术、扫描隧道显微镜技术,微电子技术以及计算机技术,纳米技术一定会引发起一系列的全新的科学技术,比如纳米机械学、纳米材科学以及纳电子学等等。

2.微型纳米轴承

在没有纳米技术之前,轴承的体积都很大,因此会有较大的摩擦力,一般都是依靠油减少摩擦力,但减少并不意味着可以避免摩擦力。运用纳米技术开发的微型纳米轴承几乎没有摩擦力,美国科学家研制的这种微型轴承具有两个明显的特点,首先是非常小,该轴承的直径仅有一根头发的万分之一,而运用在机电系统中的其直径更是只有1nm。仅有微型机械的千分之一。其次,几乎没有摩擦力,这种纳米微型轴承的摩擦力比起以往研制的微型轴承,纳米微型轴承的摩擦力都不到其最小值的千分之一。

3.纳米材料运用

合肥大学研制成功了纳米新型陶瓷刀具,这标志着利用纳米材料制作新型金属陶瓷刀具的问世。这项研究史载金属弹词中加入了纳米氧化钛从而细化品粒。因为对于品粒的细化可以增加材料的硬度和甚至断裂任性。同时,这种纳米技术的应用也大大优化了其力学性能,纳米材料加入到传统的金属陶瓷中对其力学性能来说是个很大的提供,刀具的寿命也提高到2倍以上。

4.纳米耐磨复合涂层的应用

由于纳米材料的颗粒之间往往都存在着库仑力、范德华力,有些颗粒甚还与化学键结合,这也就导致了陶瓷的颗粒极其容易团聚,并且颗粒之间越小其进行的团聚就越紧,也就使其应有的性能很难得到充分的发挥,这个问题也就能够通过施加机械能和化学作用这两种力式来进行解决,但是,硬团聚的颗粒之间紧密结合,仅仅通过化学作用是远远不够的,必须要对其辅助很大的机械力,这些机械力主要包括剪切力和撞击力。

5.纳米技术马达

纳米技术马达的最新一代是由一家美国公司生产的,Mano Muscle公司生产这款纳米技术马达首先亮世于中国的深圳,从体积方面测量,新一款的纳米技术马达仅有传统电磁马达体积的二十分之一。其功率能够负载大约四千克的重量,使用寿命更是达到了100万次,性能如此良好,但其长度却不到一根火柴杆的长度。该马达通过采用纳米技术制造的智能材料,将传统的铜、铁、磁等材料替代,因此,新一代的马达相比于传统马达具有许多优点。重量更轻,几乎没有噪音,而制造成本也更低。目前这种微型马达在机械中的运用并不是很广泛,主要运用于汽车的电动车窗方面。

6.纳米磁性液体用于旋转轴的动态密封

通常静态的密封都是采用橡胶、塑料或金属等材料制成的“O”形环作为密封元件。旋转条件下的动态密封一直是未能解决的问题,无法在高速、高真空条件下进行动态密封。纳米技术的出现促进了磁性液体密封技术的产生。南京大学已试制成水基、烷基、二脂基、硅油等多种类型的磁性液体。在电子计算机的硬盘转处已普遍采用磁性液体的防尘密封,除此之外磁性液体还可于制造新型剂,巧妙利用磁场原理改善效果。纳米技术在机械工程中的应用举不胜举,通过以上这些新型技术的产生,我们不难看出纳米技术对于机械工程的发展有着深远影响。同时,相对于传统机械工程来说,也正是因为纳米技术有很多优势才能取得这样显著的成果。

6.1纳米磁性液体在旋转轴中应用的尺寸效应

在纳米技术领域,其显著成果之一就是在旋转轴中,对传统的尺寸单位进行了缩小,以前的计量单位级为毫米,而今则是纳米级,而1纳米仅相当于1毫米的百万分之一,如果运用在机械工程之中,那么机械的体积会因为纳米技术的应用而极大的降低,在此基础上就有了微型机械为代表的新型机械的诞生和生产。实际上,这种微型化并不仅仅是单纯意义上的尺度上发生了重大变化,而更多的是指可以成批进行制作生产微传感器、集合微结构、微驱动器、微电路等处置装置于一体的微型机电系统。

6.2 纳米磁性液体在旋转轴中应用的摩擦性能

纳米技术最为显著的一个特征就是其摩擦性能,在机械工程中,特别是结构和尺寸比较大的机械,由于摩擦力的影响,各种轴承对会因摩擦出现损伤,对机械的磨损非常严重。而纳米材料,则几乎处在一种无摩擦的状态,非常好的克服了摩擦的问题。

6.3 纳米磁性液体在旋转轴中应用的材料以及多元化

纳米技术的应用使原材料能够以一种更加微小的形态出现,而且性能强大。其首先不仅改良了传统的材料,同时通过采用纳米科技,更多更新的新材料也不断涌现。磁性液体密封技术证明了磁性液体能够能够被磁场控制的特性,另外在材料的应用过程中,通过向其添加一定的微量元素,还能够使材料获得更好的效果。

7.结语

纳米材料在机械工程中改变甚至颠覆了传统模式的运转,显示了其强大的科技含量,但是在其运用中,我们仍有很多方面亟待解决:如何准确表征纳米材料的各种精细结构;怎样从结构上分析、解释纳米材料的新特性;能否利用某种标准来预测微区尺寸减少到多大时,材料表现出特殊的性能等等。对于这些问题,我们仍需深入研究,以便纳米技术更好地服务于机械工程领域。

参考文献: