问题：新材料塑造新未来
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时间：2005-02-18 15:10:29 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

新材料塑造新未来

　　在材料科学领域，各国科学家无论是在基础研究还是在应用研究方面都取得了一系列令人振奋的成就。

美国利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径８ｎｍ、线宽１６ｎｍ的铂纳米线；法国利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜；中国用微波等离子体辅助化学沉积法在铁针尖端合成一种新纳米结构--管状石墨锥；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。这一年，德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；法国科学家用超高真空掠入射小角Ｘ射线散射装置，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；中国科学家用高分子基体效应结合冷冻干燥技术实现了纳米金属簇的宏观合成，为纳米金属簇催化剂的工业化应用提供了依据。

　　将具有一定特性的纳米材料制作成有效实用的纳米器件在生物医学领域取得突破，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。

　　中国科学家在Ｃ６０纳米材料与纳米结构研究中获得重要进展，通过将Ｃ６０分子组装在一单层分子膜的表面，利用扫描隧道显微镜首次获得能够分辨Ｃ－Ｃ双键和单键的Ｃ６０单分子图像，英国《自然》杂志率先对此项成果进行了介绍。正如中国科学院院士、中国工程院院士师昌绪所讲的，回顾人类的历史，石器、青铜、钢铁（工业革命）、硅（信息时代）等材料研究上的重大突破无疑是“人类进步的里程碑”。

　　如今，随着现代社会的快速发展，新材料实际上已经成为了“高技术产业的先导和基础”，对人类社会的进步发挥着决定性作用。世界百花齐放材料不仅是当前世界新技术革命的三大支柱（材料、信息、能源）之一。而且又与信息技术、生物技术一起构成了２１世纪世界最重要和最具发展潜力的三大领域之一。

　　因此，材料、特别是新材料，目前正受到了世界各国，尤其是先进国家的高度重视，得到了全球科学家的特别青睐。而纳米材料和技术作为下一次工业革命的核心，成为各国技术发展的热点。发达国家为抢占纳米技术战略高地，纷纷制定出相关战略计划并投入巨资。

　　美国政府一直将材料科学和技术列为重要的研究领域，自２００１年以来，政府对纳米研发的投入增加了８３％，２００４财政年度的研发预算近８．５亿美元，比上一财年增加１０％。美国不断加大执行“国家纳米计划”的力度，并且制定了新的战略目标：到２０１０年培养８０万纳米科技人才，确保美国在２１世纪占据纳米领域的霸主地位。日本通产省从２００１年起实施为期７年的“纳米材料工程”计划，这个计划每年的投资额为５０亿日元，同时设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新５年科技基本计划的研究开发重点。日本近日成立了有２６８家大型企业参加的纳米技术商务推进协会，促进纳米技术研究成果尽早产业化。德国自１９９４年起启动了为期１０年的跨世纪国家级材料研究计划，目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制备、加工和应用三个方面，确保德国的国际领先地位，并创造新的经济增长点。英国是世界上最早制定出“国家纳米计划”的国家，现有１０００家公司、３０所大学和７个研究机构在积极开展纳米技术应用方面的研究工作。法国政府近年来对纳米技术的支持有增无减，尤其是从２００３年开始实施的国家纳米科技投资计划，计划用３年的时间投入５０００万欧元用于纳米科学基础研究；建立５个纳米技术研究中心以及“国家微米和纳米研究网络”项目；促进纳米技术研究成果向中小企业与新兴企业转化。欧盟也制定了相应的发展计划，先进材料技术是其中的九大研究开发领域之一，其累计投资已超过６．７１亿欧元，占整个计划投资总额的４．４％。中国迎头赶上如今，从宇宙探索、海洋开发，到国防建设、工农业生产；从航天航空、交通运输，到卫星通讯、地质勘探；从环境保护、灾情预报，到包括生命科学在内的每一项现代科学研究；从生产过程检测与控制，到人民群众的日常生活等，几乎都离不开新材料与新材料的应用技术。新材料已经渗入了新技术革命的所有领域，涉及到国民经济的每个部门，进入了大众生活的各个方面。２０世纪８０年代以来，以信息、生物、新材料等高新技术为代表的新技术革命浪潮有力地冲击着全球。高新技术产业所具有的高增长性和对传统产业的巨大渗透作用，使得各国政府均把它放在关系国家生存与发展的战略地位加以扶持。正是在这样的前提下，中国政府将新材料列为各重大科技开发和产业化计划重点支持的技术领域。

　　我国正在制订的中长期科学技术规划，要求具有全局性、长远性和前瞻性，并密切结合经济社会发展、国家安全和可持续发展，在所设立的２０个战略专题中，有制造业发展科技问题、国防科技问题、战略高技术问题、基础科学问题等七个专题与材料科技密切相关。仅这一点，足以使材料科技的重要性表现无遗。近年来，很多行业在重大共性技术上都取得了突破，推动了行业的技术进步和效益的提高。在电子、光子材料方面，到２０１０年，我国所占世界的市场份额约为１０％，即我国光电子产品的年总产值将达到２０００亿元人民币。我国稀土资源非常丰富，稀土永磁材料的发展迅猛异常，全世界的年平均增长值为２３％，而我国则高达６０％。据预测，２０１０年我国的产量将达５．４万吨，产值３１亿美元。信息材料是发展信息产业的重要基础，我国信息产业的发展需要集成电路材料、敏感元器件材料、光导纤维、磁、光记录材料。我国大直径硅片、大容量光纤、敏感材料等方面，需求大而产量低，部分依赖进口，成为我国发展信息产业的“瓶颈”。

　　机遇挑战并存尽管新材料研究正在全世界如火如荼地展开，但是科学家面前的道路依旧是艰难而曲折的。以纳米技术为例，未来的应用研究将主要集中在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等四大热点领域，其中在芯片和癌症诊断领域的应用可望在１０年内出现划时代的突破。在癌症研究领域，利用纳米技术制成的传感器可望使各种癌症的早期诊断成为现实。现在，科学家已经在实验室环境下实现了对前列腺癌、直肠癌等多种癌症的早期诊断。纳米传感器灵敏度很高，在进行血液检测时，当传感器中预置的某种癌细胞抗体遇到相应的抗原时，传感器中的电流会发生变化，通过这种电流变化可以判断血液中癌细胞的种类和浓度。在半导体芯片领域，如何让芯片体积更小、速度更快是科学界一直研究的课题。

　　目前用于芯片制造的光刻技术已经接近于发展极限，要想把更多的晶体管集成到一块芯片上已经越来越难。美国纳米技术专家们正在试图把纳米级的半导体材料做成晶体管，从而可以让一块芯片上容纳更多的晶体管。这种芯片的运算速度可望比传统的硅芯片提高上千倍。此外，纳米技术在光学材料和生物分子追踪两个领域的应用也是研究热门。在光学材料研究领域，科学家们试图改变某些半导体材料的分子结构，用来生产特定的光学器件。而在生物分子追踪领域，科学家把某种纳米颗粒“粘”在生物分子上，然后利用纳米颗粒的发光特性研究生物分子的行踪。这对研究艾滋病病毒等在人体内的活动过程十分有益。针对我国目前的情况，师昌绪院士就曾指出，我国的传统材料一直是支柱产业的基础，总产值大、产生污染多，并因消耗资源能源多而关系到国家的可持续发展。从目前情况看，传统材料生产量大，而技术水平却不高，有色金属企业普遍规模小、技术落后、污染严重、效益差。塑料工业也存在竞争能力差、半数依赖进口的问题。因此必须进行合理组织，重视材料的回收与再利用，合理调整钢、塑料、水泥、木材之间的比例，国防关键材料及高附加值材料的生产更须立足国内。同时我国还必须大力开发新材料，重视制造技术，实现跨越发展。信息功能材料是时代信息化的物质基础，必须放在先进材料的优先地位；满足航空、航天及高速（高温）动力机械不断发展的需求，必须重视高性能结构材料；太阳能、风能、生物能、地热等能源材料，尽管其大发展还有待时日，但从现在开始就应开展研究与开发，近期内应对煤、水力发电、核能加强研究；对医用生物材料、智能材料与催化材料的开发与应用，以及材料的制造技术都应重点投入。

回复人：lp5578033,▲ (化工行业(绝缘材料）) 时间：2005-02-19 16:51:37 编辑	1楼
纳米材料发展好快，什么都开始与纳米材料有关

回复人：hnlga2778,▲ () 时间：2005-03-01 15:10:31 编辑	2楼
纳米材料发展好快，什么都开始与纳米材料有关

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