世界纳米材料的研发战略重点及趋势.doc

世界纳米材料的研发战略重点及趋势纳米科技已在国际间形成研究开发的热潮，世界各国将发展纳米科技作为国家科技发展战略目标的一部分，纷纷投入巨资用于纳米科技和材料的研究开发。纳米材料是纳米科技的重要组成部分，日益受到各国的重视。各国(地区)制定了相应的发展战略和计划，指导和推进纳米科技和纳米材料的发展，将支持纳米技术和材料领域的研究开发作为21世纪技术创新的主要驱动器，纳米科技和材料展现了其广阔的发展前景和趋势。 ??　　各国纳米科技、材料发展战略计划和重点研究领域 ??　　当前世界上已有30多个国家从事纳米科技的研究开发活动，各国对纳米科技的投资增长加快，已从1997年的4.32亿美元增加至2002年的21.74亿美元，2002年世界各国(地区)政府投资纳米科技领域的经费比1997年增加了503%。2000年以来，各国(地区)政府投入纳米科技的研究开发经费增长速度加快。美国、日本和西欧是纳米科技投资的大国(地区)，其他国家和地区对纳米科技投资总额还不及美国和日本单个国家的投资多。 ??　　美国自2000年2月提出“国家纳米技术计划”(NNI)，纳米科技研究开发经费从2001财年的4.22亿美元增至2004年的8.49亿美元。2000 年NNI实施计划确定了5个重点发展的战略领域，近几年来这5个战略研究领域所包含的研究内容有调整。2003年重大挑战项目涉及的重点研究领域： ??　　1)“设计”组装更强、更轻、更硬并具有自修复和安全性的纳米材料：10倍于当前工业、运输和建筑用钢材强度的碳和陶瓷结构材料；强度3倍于目前遇100摄氏度高温就融化的汽车工业用材料的聚合物材料、多功能智能材料； ??　　2)纳米电子学、纳米光电子学和纳米磁学：提高计算机运行速度并使芯片的存储效率提高百万倍；使电子的存储量增加到数千太比特，将单位表面积的存储量提高1千倍；增加数百倍的带宽改变通信方式； 　　3)在卫生保健方面，通过诊断和治疗器件减少卫生保健的昂贵费用并增强其有效性；利用基因的快速排序和细胞内传感器进行诊断和治疗；探测早期癌细胞并传递药物；研究能使人工器官的排斥率降低50%、探测早期疾病的生物传感器；研制最大限度减少人体组织损害的小型医疗器件； ??　　4)在纳米尺度加工和环境保护方面，清除水中小于300纳米和空气中小于50纳米的污染微粒，以促进环境和水的清洁； ??　　5)提高能源转换和存储效率，使太阳能电池的能效提高1倍； ??　　6)研制探索太阳系外层空间的低功率微型空间飞行器；??　　7)研究纳米生物器件，以减轻人类因治疗产生的痛苦：快速有效的生物化学探测器；保护健康、修复受损组织的纳米电子、机械、化学器件； ??　　8)在经济与安全运输方面，引入新型材料、电子学、能源和环境等方面的概念； ??　　9)在国家安全方面，密切注视纳米电子学、多功能材料和纳米生物器件的重大挑战。2003年能源部新增3个有关纳米材料特性方面的基础研究项目：??　　在纳米材料的合成和处理方面，基本了解涉及材料变形和断裂的纳米加工，利用定模技术有序排列纳米粒子以合成纳米材料。利用统一尺寸和形状的纳米材料来合成更大尺寸的纳米材料； 　　在凝聚态物理方面的纳米材料研究，重点了解怎样使宏观分子平衡构造并自组织成为更大的纳米结构材料；??　　从事了解纳米材料的特性在转化和控制催化变化的过程中所扮演的角色等方面的基础研究。??　　2004年NNI支持的5个重点发展战略领域仍然与2003年相同。重点强调支持在原子和分子水平上操纵物质的长期研究，充分发挥创造力以构造如分子和人体细胞大小的先进新器件，从而进一步改进应用于信息技术的电子器件；研究开发应用于制造、国防、运输、空间和环境等方面的高性能低维护材料；加速纳米技术在生物技术、卫生保健和农业等方面的应用。研究开发重点领域：生物-化学-辐射-爆炸探测和保护方面的纳米技术创新解决方法；纳米制造研究；纳米生物系统；纳米标准仪器开发；教育和培训适应未来产业发展需要的新一代工人；扩大参与纳米技术革命的产业阵容。??　　日本政府在第二个“科学技术基本计划”(2001～2006年)中，将纳米技术和材料与生命科学、信息通信、环境保护等作为国家的科技重点发展战略的重中之重领域。该计划在2001年投入纳米科技的研究经费达142亿日元，比2000年度增加了88亿日元。该计划确定的纳米技术与材料重点研究领域：纳米物质与材料及其在电子、电磁、光学上的应用；纳米物质与材料及其在结构材料中的应用；纳米信息元件；纳米科技在医疗、生命科学、能源科学及环境科学方面的应用；有关表面和界面控制的物质及材料；纳米计量和标准技术；纳米加工、合成和工程技术；纳米技术的计算、理论和模拟技术；形成安全空间的材