發(fā)布時(shí)間：2023-03-21 17:09:55
序言：寫(xiě)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篇的納米技術(shù)論文樣本，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。
1.1納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化存在的四大不足
1.1.1系統(tǒng)性產(chǎn)業(yè)支持政策、激勵(lì)措施不足
目前，我國(guó)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初現(xiàn)“南有蘇州、北有天津”的局面，在培育產(chǎn)業(yè)實(shí)體、強(qiáng)化平臺(tái)建設(shè)、聚集創(chuàng)新人才等方面，需出臺(tái)更具競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)性政策鼓勵(lì)、引導(dǎo)。如果不加快推進(jìn)相關(guān)工作，將難以吸引更多優(yōu)秀的納米企業(yè)落戶(hù)，痛失黃金發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程放慢。同時(shí)，納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏相應(yīng)的激勵(lì)措施。高科技產(chǎn)業(yè)是知識(shí)與技術(shù)的高度結(jié)合，技術(shù)難度大，智力要求高，其滲透性和競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)，投資風(fēng)險(xiǎn)大。高科技產(chǎn)業(yè)激勵(lì)機(jī)制的完善離不開(kāi)政府的支持，有效的激勵(lì)政策可以?xún)?yōu)化企業(yè)的投資行為，進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
1.1.2產(chǎn)業(yè)規(guī)劃不足和缺乏持續(xù)投入
財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)支持及持續(xù)投入缺乏，導(dǎo)致納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢。以蘇州為例，工業(yè)園區(qū)管委會(huì)連續(xù)4年投入20億元，預(yù)計(jì)2015年納米產(chǎn)值規(guī)模超過(guò)200億元，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)1,000億元。國(guó)家納米技術(shù)與工程研究院“十二五”期間被列入我國(guó)重點(diǎn)研發(fā)平臺(tái)體系，擁有科技部認(rèn)定國(guó)家納米高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地，擁有國(guó)內(nèi)唯一一家納米產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心。2012年，經(jīng)天津市領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部門(mén)的大力爭(zhēng)取，天津?yàn)I海新區(qū)與蘇州工業(yè)園區(qū)同時(shí)被財(cái)政部擬定為全國(guó)納米產(chǎn)業(yè)政策試點(diǎn)區(qū)域。創(chuàng)新集成研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化平臺(tái)已落戶(hù)上述兩地，借助產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)政策的國(guó)家戰(zhàn)略布局先機(jī)，應(yīng)在推進(jìn)納米產(chǎn)業(yè)化方面出臺(tái)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、納米技術(shù)科研成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化方面的專(zhuān)項(xiàng)支持，持續(xù)推動(dòng)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化相關(guān)平臺(tái)的建設(shè)、運(yùn)轉(zhuǎn)和后續(xù)資金支持，從財(cái)政、金融、產(chǎn)業(yè)政策法規(guī)完善上給予企業(yè)足夠的激勵(lì)，鼓勵(lì)從事納米產(chǎn)業(yè)，為產(chǎn)學(xué)研的深度融合提供有利的環(huán)境。
1.1.3產(chǎn)學(xué)研深層次合作不足
目前，我國(guó)納米技術(shù)研發(fā)人員、納米技術(shù)專(zhuān)利、從事納米技術(shù)生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)目均已過(guò)萬(wàn)，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化已成為京津冀地區(qū)、沿海發(fā)達(dá)地區(qū)及省會(huì)城市高度關(guān)注的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。但是產(chǎn)學(xué)研合作水平層次較低，合作的方式主要以委托研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓等低層次合作為主，重大項(xiàng)目聯(lián)合攻關(guān)等合作方式相對(duì)偏少。缺乏助推協(xié)同創(chuàng)新的載體，尚未擁有集科研人才、專(zhuān)業(yè)設(shè)備、高精尖技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目信息等多種資源于一體的開(kāi)放式創(chuàng)新平臺(tái)。缺乏產(chǎn)學(xué)研深層次合作，造成納米技術(shù)研究與市場(chǎng)的脫節(jié)，技術(shù)成果轉(zhuǎn)化困難，嚴(yán)重影響納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。如何采用創(chuàng)新模式來(lái)解決納米企業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)問(wèn)題和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性技術(shù)難點(diǎn)，運(yùn)用市場(chǎng)機(jī)制集聚創(chuàng)新資源，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的深層次結(jié)合，對(duì)接雙創(chuàng)特區(qū)建設(shè)，形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，將是創(chuàng)新發(fā)展路徑設(shè)計(jì)要考慮的重要因素。
1.1.4納米行業(yè)技術(shù)規(guī)范不足和行業(yè)協(xié)會(huì)缺失
低水平“科技成果”過(guò)剩，浪費(fèi)了社會(huì)整體資源，更阻礙了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。目前尚未成立國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化協(xié)會(huì)，在落實(shí)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展過(guò)程中，要遵守國(guó)家的法律法規(guī)和納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展政策要求，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則以及行業(yè)特點(diǎn)，研究并提出具體實(shí)施措施、行業(yè)規(guī)范和辦法，規(guī)范會(huì)員的行為，認(rèn)識(shí)“偽納米”現(xiàn)象，打擊行業(yè)的不正之風(fēng)，聯(lián)建納米科技服務(wù)創(chuàng)新平臺(tái)，組織參與國(guó)內(nèi)外科研學(xué)術(shù)交流、工藝裝備展示等重大活動(dòng)。科學(xué)分析納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過(guò)程中的各種問(wèn)題，把握好產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律，充分發(fā)揮政府引導(dǎo)、科技支撐和市場(chǎng)推動(dòng)的共同作用，打通納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展各個(gè)環(huán)節(jié)間的障礙，持之以恒地促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
2納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展的路徑選擇
納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展不僅要從宏觀上考慮國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)、科技等的形勢(shì)發(fā)展，更要從內(nèi)在創(chuàng)新要素進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成，不斷實(shí)踐、不斷探索深層次創(chuàng)新發(fā)展模式和路徑。
2.1探尋深層次產(chǎn)學(xué)研合作——?jiǎng)討B(tài)聯(lián)盟、聯(lián)合攻關(guān)
納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展實(shí)行動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、聯(lián)合攻關(guān)策略，匯集中央和地方的力量，各地大學(xué)、研究院所力量，企業(yè)力量，甚至國(guó)際力量共同擔(dān)任研究任務(wù)，更有效地推動(dòng)我國(guó)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的基礎(chǔ)上，迫切需要加強(qiáng)深層次、實(shí)質(zhì)性和運(yùn)行機(jī)制上的合作，引導(dǎo)優(yōu)勢(shì)科技資源向企業(yè)聚集，鼓勵(lì)在納米技術(shù)方面成熟的國(guó)內(nèi)外高校、院所在企業(yè)中建設(shè)重點(diǎn)納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，或者企業(yè)在這些機(jī)構(gòu)中設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，探索動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。
2.2創(chuàng)新人才驅(qū)動(dòng)與納米產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟聯(lián)動(dòng)方案
通過(guò)實(shí)施“領(lǐng)軍人才-企業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新”聯(lián)動(dòng)方案，完善納米產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展體系。一方面注重科技領(lǐng)軍人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，把引進(jìn)和培養(yǎng)納米技術(shù)的科技領(lǐng)軍人才和實(shí)用型人才作為納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展的重要內(nèi)容之一，充分發(fā)揮領(lǐng)軍人才專(zhuān)家“人才庫(kù)”、“智囊團(tuán)”、“攻關(guān)組”作用，結(jié)合實(shí)際，立足于解決問(wèn)題、促進(jìn)發(fā)展。另一方面組織聯(lián)盟的納米企業(yè)開(kāi)展重大項(xiàng)目和重點(diǎn)技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)，通過(guò)聯(lián)盟內(nèi)部和聯(lián)盟之間設(shè)立“聯(lián)盟專(zhuān)利池”，合作創(chuàng)新申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利、新技術(shù)新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)共享共建。通過(guò)合作創(chuàng)新獲得國(guó)家和地方科研項(xiàng)目立項(xiàng)，以聯(lián)盟為載體促進(jìn)創(chuàng)新成果擴(kuò)散。實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)和資料的共享，在確保整體利益的前提下，追求利益最大化。通過(guò)聯(lián)動(dòng)方案最終實(shí)現(xiàn)加速研究成果共享與轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新、高端人才資源和科技服務(wù)3個(gè)層面的突破，攻關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大技術(shù)難題，加速科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)，加強(qiáng)科技交流與服務(wù)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、協(xié)同創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化向更高層次發(fā)展。
2.3創(chuàng)新“六位一體”高速發(fā)展模式，促進(jìn)納米產(chǎn)業(yè)蛙跳
在納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，條件成熟的實(shí)驗(yàn)室等創(chuàng)新載體可以選擇面向社會(huì)開(kāi)放運(yùn)行，引導(dǎo)納米創(chuàng)新平臺(tái)向企業(yè)聚集、為企業(yè)服務(wù)。繼續(xù)出臺(tái)政策，支持民間資本進(jìn)入納米產(chǎn)業(yè)，以緩解納米行業(yè)新興企業(yè)的資金短缺問(wèn)題，充分考慮到納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期較長(zhǎng)的特點(diǎn)，在繼續(xù)加強(qiáng)政府投入的同時(shí)，借鑒國(guó)外對(duì)高新技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)投資的成功經(jīng)驗(yàn)，引入風(fēng)險(xiǎn)投資，設(shè)立納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化投資基金，為新創(chuàng)的、有潛力的納米企業(yè)提供資金來(lái)源，實(shí)現(xiàn)國(guó)家資本和民間資本的對(duì)接，激勵(lì)民間資本進(jìn)入新興的納米行業(yè)，提高納米科研技術(shù)從理論轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的速度，加快納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。逐步形成納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)、技術(shù)與工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化投資基金、國(guó)家納米產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)政策、中國(guó)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)相互支撐，高速發(fā)展的“六位一體”綜合產(chǎn)業(yè)促進(jìn)體系，著力打造綜合創(chuàng)新平臺(tái)，構(gòu)筑人才、技術(shù)、資金、信息的科技創(chuàng)新和產(chǎn)融結(jié)合為特征的“六位一體”綜合產(chǎn)業(yè)促進(jìn)體系，加速培育納米中小企業(yè)，促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的“蛙跳”。
3結(jié)語(yǔ)
鑒于以上缺陷，當(dāng)前對(duì)于牙科復(fù)合樹(shù)脂的改良主要是將納米材料作為無(wú)機(jī)填料，或用納米級(jí)材料修飾微米級(jí)填料，再加入復(fù)合樹(shù)脂中，以改良樹(shù)脂或使其具備新的性能或兼而有之。
納米填料的種類(lèi)
牙科復(fù)合樹(shù)脂的填料絕非單一種類(lèi)、單一粒徑的材料，而是具有一定分布梯度，且不同種類(lèi)粒子相互配合的系統(tǒng)。牙科復(fù)合樹(shù)脂所含的填料能增加機(jī)械強(qiáng)度，降低熱膨脹系數(shù)和聚合熱，其粒度、粒度分布、折光指數(shù)、所占體積百分比、X線(xiàn)阻射性及硬度、強(qiáng)度等都會(huì)對(duì)材料的性能及臨床表現(xiàn)產(chǎn)生影響。目前，顆粒型陶瓷粉或玻璃粉是主要的填料類(lèi)型，纖維(晶須)填料的研究和應(yīng)用也有報(bào)道，但相比前者較少。應(yīng)用理化性能更加優(yōu)良的填料來(lái)增強(qiáng)機(jī)械性能是發(fā)展的方向。已用于增強(qiáng)牙科復(fù)合樹(shù)脂的納米顆粒包括納米二氧化硅［1］、納米金剛石［2～4］、納米氧化鋯［5］、納米氮化硅［6］、納米羥基磷灰石［7］，納米氧化鈦［8］、納米三氧化二鋁［9］等。這類(lèi)納米填料的研究較多，且大多數(shù)牙科產(chǎn)品廠家都有自己品牌的納米樹(shù)脂問(wèn)世。納米纖維增強(qiáng)如納米碳管、短纖維和晶須是目前許多學(xué)者所提出的復(fù)合樹(shù)脂填料的新成員，都被用于牙科復(fù)合樹(shù)脂的增強(qiáng)和性能改善，但基本都處于基礎(chǔ)研究之中，而尚未應(yīng)用于臨床階段。這里所講的納米纖維增強(qiáng)復(fù)合樹(shù)脂，是指以納米纖維為另一類(lèi)填料與顆粒填料共同增強(qiáng)的口腔充填用復(fù)合樹(shù)脂材料，所以這類(lèi)材料中含顆粒與纖維兩種填料。口腔臨床中使用的還有一類(lèi)單純使用的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基(多為環(huán)氧樹(shù)脂基)材料，典型的產(chǎn)品為牙體加強(qiáng)用的纖維樁。文章主要討論前者目前在口腔中的研究現(xiàn)狀。有學(xué)者為了更加明確研究目的和可能機(jī)理，也會(huì)以環(huán)氧樹(shù)脂為基體或只加入纖維填料進(jìn)行研究。碳化硅晶須和氮化硅晶須是近年來(lái)研究較多的用于牙科復(fù)合樹(shù)脂的晶須種類(lèi)。其他增強(qiáng)牙科復(fù)合樹(shù)脂表面硬度和斷裂強(qiáng)度的纖維(晶須)包括氧化鋅晶須、鈦酸鉀晶須、硅酸鹽晶須、硼酸鋁晶須、尼龍纖維、碳納米管等。
納米技術(shù)降低牙科復(fù)合樹(shù)脂的聚合收縮
Condon等用不含甲基丙烯酸功能化的硅烷代替含有甲基丙烯酸功能化的硅烷對(duì)二氧化硅納米顆粒表面進(jìn)行處理，獲得無(wú)粘接性的納米顆粒將其添加到復(fù)合樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)其具有與氣孔相似的效果，分布于樹(shù)脂基質(zhì)中的納米填料通過(guò)局部塑性形成應(yīng)力釋放點(diǎn)，可以有效地降低聚合收縮［10］。Condon在另外的研究中用非粘接性的納米填料、粘接性的納米填料和無(wú)被膜填料來(lái)降低聚合應(yīng)力。研究表明，納米填料添加到雜化型復(fù)合樹(shù)脂可以有效降低聚合應(yīng)力(降低31%)，在一定的體積含量水平(10%)，非粘接性納米填料具有更好的降低應(yīng)力作用，在只含有納米填料的復(fù)合樹(shù)脂，亦具有相同的效果［11］。八面的倍半硅氧烷，是具有直徑0．53nm的納米籠結(jié)構(gòu)，是一個(gè)輕量級(jí)、高性能的混合材料，其結(jié)構(gòu)通式為(RSiO1．5)8。SSQ聚合物顯示出優(yōu)良的介電和光學(xué)性質(zhì)，并已廣泛應(yīng)用，如在應(yīng)用程序中的光致抗蝕劑、耐磨涂層、液晶顯示元件、電子電路板的絕緣涂層和光纖涂料等。SohMS等將SSQ加入復(fù)合樹(shù)脂中制成符合材料，SSQ可以顯著降低樹(shù)脂的聚合收縮量，并同時(shí)增加樹(shù)脂的硬度和彈性模量［12］。Garoushi等將半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)加入由玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合樹(shù)脂，發(fā)現(xiàn)復(fù)合物的聚合收縮率下降［13］。此后，又將納米SiO2顆粒加入上述復(fù)合物中，除了發(fā)現(xiàn)加入納米粒子后可使聚合收縮降低外，他們還發(fā)現(xiàn)聚合收縮的降低與納米粒子的添加量和聚合溫度相關(guān)［14］。
添加納米材料增強(qiáng)復(fù)合樹(shù)脂的抗菌性能
體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合樹(shù)脂比其他充填材料更易引起菌斑沉積，因而更易引起繼發(fā)齲。繼發(fā)齲也是臨床中復(fù)合樹(shù)脂充填失敗的重要原因之一。因此，如果能將抗菌劑加入復(fù)合樹(shù)脂中，使其具有緩和持久的抗菌性能，將非常有利于其性能的提高。BeythN等將季銨鹽聚乙烯納米粒子以低濃度(1%)添加到復(fù)合樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)在不影響其機(jī)械性能的基礎(chǔ)上可以保持1月以上的抗菌性能［15］。Jia等將Ag+、Ag+/Zn2+吸附到納米SiO2表面，添加到復(fù)合樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)對(duì)大腸桿菌和S．糞菌都具有良好的抗菌性能，而且后者的效果更好，抗菌效果隨接觸時(shí)間延長(zhǎng)和添加劑量增加而增強(qiáng)［16］。Xu等將熔附了納米硅顆粒的晶須和納米二鈣或四鈣磷酸鹽加入牙科復(fù)合樹(shù)脂中已達(dá)到自修復(fù)的目的［17，18］。四針狀氧化鋅晶須具有抗菌的作用。宋欣等將四針狀氧化鋅晶須加入復(fù)合樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)其在提高樹(shù)脂機(jī)械性能的同時(shí)也能賦予復(fù)合樹(shù)脂材料較強(qiáng)的抗菌作用，是制備抗菌性復(fù)合樹(shù)脂的較優(yōu)選擇［19］。Niu等也將其加入復(fù)合樹(shù)脂中，以使復(fù)合樹(shù)脂獲得抗菌性能和增強(qiáng)的機(jī)械性能［20］。Chae等將納米銀顆粒加入聚丙烯腈中并用電紡技術(shù)制成納米纖維，以使所制備的纖維具有抗菌性能［21］。
納米技術(shù)對(duì)牙科復(fù)合樹(shù)脂機(jī)械性能的改善
1納米顆粒增強(qiáng)牙科復(fù)合樹(shù)脂
鐘玉修、倪龍興等將納米金剛石作為填料加入復(fù)合樹(shù)脂中，并對(duì)其性能進(jìn)行了一系列的研究，認(rèn)為適當(dāng)比例的金剛石填料可以提高復(fù)合樹(shù)脂的機(jī)械性能［2，3］。胡曉剛等將納米金剛石用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性后添加到復(fù)合樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)改性金剛石的增強(qiáng)作用明顯優(yōu)于未經(jīng)改性的金剛石，同時(shí)金剛石的加入也改善了樹(shù)脂的韌性［4］。王君等將納米氮化硅加入復(fù)合樹(shù)脂并用紫外光照進(jìn)行固化處理，發(fā)現(xiàn)納米氮化硅含量為1%時(shí)，體積收縮率僅為4．92%，而拉伸強(qiáng)度增加了近100%［6］。王云等將經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH－570進(jìn)行表面處理后的納米羥基磷灰石加入樹(shù)脂基質(zhì)中，研制出能夠達(dá)到臨床要求的修復(fù)性納米羥基磷灰石復(fù)合材料，并檢測(cè)其機(jī)械物理強(qiáng)度［7］。筆者研究組曾將納米TiO2粒子在表面處理后加入復(fù)合樹(shù)脂中，制備納米復(fù)合樹(shù)脂，并根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)表面處理增強(qiáng)了納米TiO2與復(fù)合樹(shù)脂基質(zhì)的相容性，添加表面處理后的納米TiO2粒子對(duì)樹(shù)脂起到增強(qiáng)增韌作用［8］。目前各大牙科產(chǎn)品廠商幾乎都研制出自己品牌的納米樹(shù)脂，所加入的納米級(jí)填料以納米二氧化硅為主，如3MFiltekSupreme系列、Dentsply的ceramX、Heraeus的VenusDiamond系列、Kerr的HerculitePrécis、Bisco的Reflexion、Pentron的ArtisterNanoComposite。但也有例外的，如IvoclarVivadent的IPSEmpressDirect用的是納米氟化鐿。這些經(jīng)過(guò)納米技術(shù)改良的復(fù)合樹(shù)脂，廠家都宣稱(chēng)具有更好的強(qiáng)度、耐磨性、可拋光性、更低的聚合收縮率以及更好的美學(xué)性能。
2納米纖維(晶須)增強(qiáng)牙科復(fù)合樹(shù)脂
氮化硅和碳化硅被選中是因?yàn)楹痛蠖鄶?shù)纖維相比，其體積小，長(zhǎng)徑比大，可以更均勻地與樹(shù)脂混合，而且其抗拉強(qiáng)度極高。Xu等自1999年起對(duì)晶須增韌牙科復(fù)合樹(shù)脂進(jìn)行了一系列的研究。該研究組曾將硅石納米粒子熔附到碳化硅陶瓷晶須上，以增強(qiáng)口腔復(fù)合樹(shù)脂的強(qiáng)度，硅石納米粒子通過(guò)增加晶須表面積和粗糙度來(lái)加強(qiáng)晶須與樹(shù)脂基質(zhì)的結(jié)合［22］。他們還發(fā)現(xiàn)晶須與硅石粒子質(zhì)量比為2︰1，樹(shù)脂的強(qiáng)度明顯高于單純添加硅石的納米粒子，且樹(shù)脂的彈性模量和硬度隨晶須與硅石粒子比例的增高而增高，同時(shí)樹(shù)脂的脆性降低，還發(fā)現(xiàn)少量添加晶須就能夠大幅度提高斷裂強(qiáng)度［23］。相比于較為昂貴的氮化硅和碳化硅等高品質(zhì)晶須，鈦酸鉀晶須雖然在強(qiáng)度上有一定的差異，但其價(jià)格低廉，在工業(yè)上研究也較多［24］，因此也有學(xué)者將鈦酸鉀晶須用于牙科復(fù)合樹(shù)脂的增強(qiáng)［25］。硼酸鋁晶須性?xún)r(jià)比高，顏色為白色，適于用做復(fù)合樹(shù)脂的增強(qiáng)材料，較顏色深的碳化硅和氮化硅晶須更易于光照固化，適用于臨床［26］。王蓉等比較了不同晶須熔附納米粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明:硼酸鋁晶須熔附納米Si02增強(qiáng)作用最佳。但是由于硼酸鋁晶須與納米Si02化學(xué)相似性差，因此僅通過(guò)高溫?zé)Y(jié)，兩者熔附效果不理想［27］。Zhang等將羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)晶須添加到牙科復(fù)合樹(shù)脂，發(fā)現(xiàn)硅烷處理后HA晶須能夠提高樹(shù)脂的彈性模量和折裂韌性值［28］。使用更好的纖維制備方法以得到質(zhì)量更好的纖維，也是提高纖維增韌樹(shù)脂效果的方法之一。目前，使用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料已成為近十幾年來(lái)世界材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動(dòng)之一。靜電紡絲以其制造裝置簡(jiǎn)單、紡絲成本低廉、可紡物質(zhì)種類(lèi)繁多、工藝可控等優(yōu)點(diǎn)，已成為有效制備納米纖維材料的主要途徑之一。靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)制備了種類(lèi)豐富的納米纖維，包括有機(jī)、有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合和無(wú)機(jī)納米纖維。應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)成功地制備出了結(jié)構(gòu)多樣的納米纖維材料。通過(guò)不同的制備方法，如改變噴頭結(jié)構(gòu)、控制實(shí)驗(yàn)條件等，可以獲得實(shí)心、空心、核－殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維或是蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二維纖維膜;通過(guò)設(shè)計(jì)不同的收集裝置，可以獲得單根纖維、纖維束、高度取向纖維或無(wú)規(guī)取向纖維膜等。電紡纖維是連續(xù)的長(zhǎng)纖維，可以發(fā)揮橋聯(lián)增韌的作用。尼龍纖維韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)機(jī)填料，并具有規(guī)律的圓柱形狀。已有關(guān)于用電紡方法制備尼龍纖維并用其增強(qiáng)樹(shù)脂的報(bào)道。Fong等將電紡尼龍纖維加入BisGMA/TEGDMA基牙科樹(shù)脂中，并檢測(cè)其機(jī)械性能，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、彈性模量和斷裂強(qiáng)度都有所增強(qiáng)［29］。但是，為了更加增強(qiáng)尼龍晶須，Tian等將納米級(jí)硅酸鹽晶須加入尼龍纖維并使其沿纖維長(zhǎng)徑排列，將得到的纖維填料用樹(shù)脂單體處理后再研磨后以不同比例加入樹(shù)脂中，發(fā)現(xiàn)少量添加纖維就可以大幅度提高樹(shù)脂的機(jī)械性能［30］。此后，同一研究組還將納米硅酸鹽晶須以不同比例直接加入復(fù)合樹(shù)脂中［31］，也發(fā)現(xiàn)少量添加未經(jīng)過(guò)表面處理的晶須時(shí)可以提高樹(shù)脂的機(jī)械性能。也有一些由靜電紡織得到核殼納米聚合物纖維的報(bào)道，如聚甲基丙烯酸酯－聚丙烯晴，聚甲基丙烯酸酯－聚苯乙烯，聚丁二烯-聚苯乙烯，尼龍－聚甲基丙烯酸酯(nylon-PMMA)纖維［32～36］。纖維核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的是讓纖維具有一個(gè)高強(qiáng)度核心，而其外殼則是可以與樹(shù)脂通過(guò)形成化學(xué)鍵或形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供良好的粘結(jié)性，使最終形成的納米復(fù)合材料具備更優(yōu)良的機(jī)械性能。其中PMMA-PAN被用于增加牙科復(fù)合樹(shù)脂的機(jī)械性能［37，38］。筆者研究組曾將單壁碳納米管經(jīng)過(guò)短切和表面處理后包裹上納米二氧化硅顆粒，再添加到復(fù)合樹(shù)脂中，制成納米復(fù)合樹(shù)脂，并檢測(cè)其機(jī)械強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)處理的SWCNTs在樹(shù)脂基質(zhì)中呈良好的單分散狀，且制成的納米復(fù)合樹(shù)脂的強(qiáng)度與對(duì)照組相比，其增高的幅度具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［39］。但從這個(gè)研究中也發(fā)現(xiàn)了碳納米管用于牙科美學(xué)修復(fù)所存在的問(wèn)題，那就是碳管的顏色問(wèn)題。盡管被納米二氧化硅包裹后才加入樹(shù)脂中，且添加量不高，但添加碳管后的樹(shù)脂仍表現(xiàn)為灰黑色，與牙齒顏色相差較大。這說(shuō)明，至少在目前這種處理方式下，雖然碳管機(jī)械性能很好，但不太適合用于牙科復(fù)合樹(shù)脂的改良。這也促使我們尋找其他性能好、顏色也更接近齒色的納米管用于復(fù)合樹(shù)脂的改良。添加新型填料后的復(fù)合材料可能會(huì)更強(qiáng)更硬，但同時(shí)也降低了它們的透光性和光固化的效能，因而要求其具備自固化或熱固化的能力。有學(xué)者將納米Al2O3晶須加入牙科樹(shù)脂基托中以增強(qiáng)其熱傳導(dǎo)性［40］，不過(guò)，熱傳導(dǎo)性的增強(qiáng)對(duì)于充填性樹(shù)脂來(lái)說(shuō)不適宜，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致對(duì)牙髓神經(jīng)的刺激。納米結(jié)構(gòu)的鈦管也是很有前景一種晶須填料。Khaleda等已將其用于PMMA、骨水門(mén)汀和流體樹(shù)脂的增強(qiáng)［41］。有學(xué)者對(duì)兩種玻璃纖維增韌的復(fù)合樹(shù)脂(NuliteF和Alert，增強(qiáng)體為微米級(jí)玻璃纖維)充填體做了為期6年的臨床隨訪(fǎng)［42］，發(fā)現(xiàn)充填失敗的主要原因是繼發(fā)齲和充填體(即復(fù)合樹(shù)脂)或牙體的斷裂。根據(jù)他們得到的結(jié)果判斷，Alert達(dá)到了美國(guó)牙科協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，而NuliteF沒(méi)有達(dá)到。纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料與其他混合樹(shù)脂復(fù)合材料相比，其體外研究顯示了極高的電子模量和斷裂韌性比，但是其表面粗糙度也增加了。添加到樹(shù)脂基質(zhì)中的纖維需要控制方向、大小和其他特征，以及其排列位置和方向定位的可重復(fù)性。然而，目前這些仍是該領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。也有一些學(xué)者嘗試用了一些方法，如原位聚合或預(yù)聚合，使纖維能在樹(shù)脂基質(zhì)中定向分布。Koziol等使用原位聚合的方法實(shí)現(xiàn)了在聚苯乙烯中碳納米管的定向排列［43］。
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(zhuān)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(zhuān)門(mén)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(lèi)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(zhuān)門(mén)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(xiàn)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(chēng)，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(mén)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(chēng)，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(zhuān)利方面美國(guó)獨(dú)占鰲頭
據(jù)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局2000—2002年共受理2236項(xiàng)關(guān)于納米技術(shù)的專(zhuān)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(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)源美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局，所以美國(guó)的專(zhuān)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(zhuān)利數(shù)也較多，所占比例都超過(guò)了1%。
專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)門(mén)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(mén)，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(xiàn)。
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?？茖W(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(mén)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(zhuān)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)。
[論文摘要]科技的發(fā)展，使我們對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究的越來(lái)越透徹。納米技術(shù)便由此產(chǎn)生了，主要對(duì)納米材料和納米涂料的應(yīng)用加以闡述。
一、納米的發(fā)展歷史
納米（nm）是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來(lái)說(shuō)，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來(lái)表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德。費(fèi)曼預(yù)言，人類(lèi)可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類(lèi)意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱(chēng)之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類(lèi)對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。
二、納米技術(shù)在防腐中的應(yīng)用
納米涂料必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因?yàn)榧{米相的存在而使涂料的性能有明顯提高或具有新功能。納米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用納米粒子粒徑對(duì)流變性的影響，如納米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流掛；第二、耐候性的改善。利用納米粒子對(duì)紫外線(xiàn)的吸收性，如利用納米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墻涂料、汽車(chē)面漆等；第三、力學(xué)性能的改善。利用納米粒子與樹(shù)脂之間強(qiáng)大的界面結(jié)合力，可提高涂層的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐刮傷性等。納米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隱身涂料、靜電屏蔽涂料、隔熱涂料、大氣凈化涂料、電絕緣涂料、磁性涂料等。
納米技術(shù)的應(yīng)用為涂料工業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟了一條新途徑，目前用于涂料的納米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于納米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之間極易團(tuán)聚，納米粒子的這種特性決定了納米涂料不可能象顏料、添料與基料通過(guò)簡(jiǎn)單的混配得到。同時(shí)納米粒子種類(lèi)很多，性能各異，不是每一種納米粒子和每一粒徑范圍的納米粒子制得的涂料都能達(dá)到所期望的性能和功能，需要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，才有可能得到真正的納米涂料。
納米涂料雖然無(wú)毒，但由于改性技術(shù)原因，性能并不理想，加上價(jià)格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價(jià)格原因未能大量應(yīng)用。國(guó)外公司如美國(guó)的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國(guó)的Hrubach、法國(guó)的SNCZ、英國(guó)的BritishPetroleum、日本的帝國(guó)化工公司均推出了一系列無(wú)毒納米防銹顏料，性能不錯(cuò)，甚至已可與鉻酸鹽相以前我國(guó)防銹顏料的開(kāi)發(fā)整體水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統(tǒng)防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴(yán)重，對(duì)人體的傷害很大，目前已被許多國(guó)家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖比。我國(guó)防銹涂料業(yè)也蓬勃發(fā)展，也可以生產(chǎn)納米漆。
我國(guó)自主生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已通過(guò)國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心車(chē)輛檢驗(yàn)站、機(jī)械科學(xué)院武漢材料保護(hù)研究所等國(guó)內(nèi)多家權(quán)威機(jī)構(gòu)的分析和檢測(cè)，同時(shí)還經(jīng)過(guò)加拿大國(guó)家涂料信息中心等國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的技術(shù)分析，結(jié)果表明其具有目前國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品無(wú)可比擬的防銹性能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)，是防銹涂料領(lǐng)域劃時(shí)代產(chǎn)品，復(fù)合鐵鈦粉及其防銹漆通過(guò)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的鑒定后已在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
三、納米材料在涂料中應(yīng)用展前景預(yù)測(cè)
據(jù)估算，全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家政府和大的企業(yè)紛紛啟動(dòng)了發(fā)展納米技術(shù)和納米計(jì)劃的研究計(jì)劃。美國(guó)將納米技術(shù)視為下一次工業(yè)革命的核心，2001年年初把納米技術(shù)列為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，在納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資，從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元，準(zhǔn)備像微電子技術(shù)那樣在這一領(lǐng)域獨(dú)占領(lǐng)先地位。日本也設(shè)立了納米材料中心，把納米技術(shù)列入新五年科技基本計(jì)劃的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，將以納米技術(shù)為代表的新材料技術(shù)與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等并列為四大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。德國(guó)也把納米材料列入21世紀(jì)科研的戰(zhàn)略領(lǐng)域，全國(guó)有19家機(jī)構(gòu)專(zhuān)門(mén)建立了納米技術(shù)研究網(wǎng)。在人類(lèi)進(jìn)入21世紀(jì)之際，納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和生存環(huán)境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻(xiàn)。從某種意義上說(shuō)，21世紀(jì)將是一個(gè)納米世紀(jì)。
由于表面納米技術(shù)運(yùn)用面廣、產(chǎn)業(yè)化周期短、附加值高，所形成的高新技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品、以及對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的改造升級(jí)，產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景極好。
在納米功能和結(jié)構(gòu)材料方面，將充分利用納米材料的異常光學(xué)特性、電學(xué)特性、磁學(xué)特性、力學(xué)特性、敏感特性、催化與化學(xué)特性等開(kāi)發(fā)高技術(shù)新產(chǎn)品，以及對(duì)傳統(tǒng)材料改性；將重點(diǎn)突破各類(lèi)納米功能和結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)和表征技術(shù)。多功能的納米復(fù)合材料、高性能的納米硬質(zhì)合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了廣泛的機(jī)遇。各類(lèi)納米材料的產(chǎn)業(yè)化可能形成一批大型企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響；納米技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到涉及國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
納米技術(shù)在涂料行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，促使涂料更新?lián)Q代，為涂料成為真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品開(kāi)創(chuàng)了突破性的新紀(jì)元。
納米涂料已被認(rèn)定為北京奧運(yùn)村建筑工程的專(zhuān)用產(chǎn)品，展示出該涂料在建筑領(lǐng)域里的應(yīng)用價(jià)值。它利用獨(dú)特的光催化技術(shù)對(duì)空氣中有毒氣體有強(qiáng)烈的分解，消除作用。對(duì)甲醛、氨氣等有害氣體有吸收和消除的功能，使室內(nèi)空氣更加清新。經(jīng)測(cè)試，對(duì)各種霉菌的殺抑率達(dá)99％以上，有長(zhǎng)期的防霉防藻效果。納米改性?xún)?nèi)墻涂料，實(shí)際上是高級(jí)的衛(wèi)生型涂料，適合于家庭、醫(yī)院、賓館和學(xué)校的涂裝。納米改性外墻涂料，利用納米材料二元協(xié)同的荷葉雙疏機(jī)理，較低的表面張力，具有高強(qiáng)的附著力，漆膜硬度高且有韌性，優(yōu)良的自潔功能，強(qiáng)勁的抗粉塵和抗臟物的粘附能力，疏水性極佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外線(xiàn)能力極強(qiáng)。使用壽命達(dá)15年以上。顆粒徑細(xì)小，能深入墻體，與墻面的硅酸鹽類(lèi)物質(zhì)配位反應(yīng)，使其牢牢結(jié)合成一體，附著力強(qiáng)，不起皮，不剝落，抗老化。其納米抗凍涂料，除具備納米型涂料各種優(yōu)良性之外，可在10℃到25℃之內(nèi)正常施工。突破了建筑涂料要求墻體濕度在10％以下的規(guī)定，使建筑行業(yè)施工縮短了工期，提高了功效，又創(chuàng)造出高質(zhì)量。
四、結(jié)語(yǔ)
由于目前應(yīng)用納米材料對(duì)涂料進(jìn)行改性尚處在初級(jí)階段，技術(shù)、工藝還不太成熟，需要探索和改進(jìn)。但涂料的各種性能得到某些改進(jìn)的試驗(yàn)結(jié)果足以證明，納米改性涂料的市場(chǎng)前景是非常好的。
參考文獻(xiàn)：
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納米科技的發(fā)展日新月異，帶給人們無(wú)限遐想。中科院院士、著名納米科技專(zhuān)家劉忠范，正是中國(guó)納米科學(xué)與技術(shù)研究的領(lǐng)軍人物。他為中國(guó)納米科技的發(fā)展勾勒出三部曲：科學(xué)、技術(shù)和工程。
納米貴不貴？好不好吃？
1983年，劉忠范大學(xué)本科畢業(yè)后便赴日留學(xué)。他先后在日本橫濱國(guó)立大學(xué)、東京大學(xué)取得了碩士和博士學(xué)位，并在東京大學(xué)和分子科學(xué)研究所做博士后。
攻讀博士期間，劉忠范師從國(guó)際著名光電化學(xué)家藤島昭先生做研究，他很為老師的工作精神所感動(dòng)，年過(guò)半百仍撲在事業(yè)上。
自幼養(yǎng)成的勤奮習(xí)慣和藤島昭先生的表率，使劉忠范在日學(xué)習(xí)期間取得很大成功，獲得了日本政府獎(jiǎng)學(xué)金并在《Nature》雜志上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文。與中國(guó)不同的社會(huì)環(huán)境，也讓埋頭讀書(shū)不問(wèn)世事的劉忠范更加開(kāi)朗起來(lái)。這時(shí)，北京大學(xué)化學(xué)系的教授蔡生民找到了他，不止一次地邀請(qǐng)劉忠范回國(guó)，并且用真誠(chéng)的話(huà)語(yǔ)
打動(dòng)了他。
他選擇了北大。十幾年后回憶起來(lái)，劉忠范仍覺(jué)得，“北大是最適合我的”。
在研究領(lǐng)域，劉忠范選擇了納米。
人們接受納米有一個(gè)過(guò)程。1997年9月27日，北京大學(xué)成立了納米科技中心，這是中國(guó)高校的第一個(gè)跨院系、跨學(xué)科從事納米交叉學(xué)科研究的綜合性研究中心。劉忠范接到很多電話(huà)，有人問(wèn)：“聽(tīng)說(shuō)你們搞出一種納米，貴不貴？好不好吃？”劉忠范只好幽默地回答他，“納米太小了，既不好吃，恐怕也吃不飽?！?/p>
近年來(lái)，納米技術(shù)掀起了陣陣熱潮，也漸漸出現(xiàn)在人們生活中。納米技術(shù)將為目前許多技術(shù)難題提供新的解決方案和思路，也會(huì)進(jìn)一步提高人們的生活水平并有可能在很大程度上改變?nèi)藗兊纳罘绞健?986年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主羅雷爾說(shuō)，曾重視微米科技的國(guó)家，今天都已成為發(fā)達(dá)國(guó)家，而納米科技則為人們提供了新的發(fā)展機(jī)遇，今天重視納米科技的國(guó)家必將在未來(lái)的高科技競(jìng)爭(zhēng)中獨(dú)領(lǐng)。
科技部最年輕首席科學(xué)家
1994年，劉忠范申請(qǐng)了科技部攀登計(jì)劃項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)500萬(wàn)元。劉忠范成為這個(gè)項(xiàng)目的首席科學(xué)家，也是當(dāng)時(shí)科技部最年輕的首席科學(xué)家。他從此開(kāi)始了納米攀登之旅。
“當(dāng)時(shí)，我們是做納米級(jí)的信息存儲(chǔ)技術(shù)，相當(dāng)于超級(jí)光盤(pán)。”劉忠范說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目共有三個(gè)承擔(dān)單位，還包括當(dāng)時(shí)的北大電子學(xué)系——現(xiàn)在的信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院的吳全德院士、薛增泉教授以及吉林大學(xué)化學(xué)系的李鐵津教授。吳先生盡管年事已高，但對(duì)‘納米’非常敏感。吳老先生和薛教授都是做信息技術(shù)的，尤其有感于我國(guó)微電子技術(shù)發(fā)展的曲折和落后現(xiàn)狀，而納米技術(shù)應(yīng)該是一個(gè)難得的機(jī)會(huì)。因此，“我們之間產(chǎn)生了強(qiáng)烈共鳴，覺(jué)得應(yīng)該醞釀一個(gè)計(jì)劃，大張旗鼓地在納米領(lǐng)域開(kāi)拓——這就是北京大學(xué)納米科技中心成立的初衷”。
1993年，劉忠范回國(guó)后，他親手建立起光電智能材料研究室。起初什么都沒(méi)有，完全從零開(kāi)始做。有幾間空房子，每一個(gè)插頭在什么地方，都要?jiǎng)⒅曳蹲约涸O(shè)計(jì)后找人安裝，桌椅板凳都是他自己一件件買(mǎi)來(lái)的。搞前沿研究需要先進(jìn)設(shè)備，為了購(gòu)買(mǎi)這些設(shè)備，他省吃?xún)€用，甚至到了摳門(mén)的程度。劉忠范花50多萬(wàn)元買(mǎi)了一臺(tái)用于看原子和分子的STM儀器，這差不多是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)口的洋玩意。儀器需要配置防震臺(tái)，由于資金緊張，劉忠范只能帶著學(xué)生親自動(dòng)手。
創(chuàng)業(yè)是艱辛的。當(dāng)年的劉忠范人稱(chēng)“拼命三郎”，每天最早進(jìn)樓的是他，最晚一個(gè)走出實(shí)驗(yàn)室的還是他。由于總是工作到深夜，樓門(mén)早已關(guān)閉，因此他經(jīng)常翻越化學(xué)樓的鐵門(mén)，“因此練就了一副好身手”，他自嘲道。
科研工作很辛苦，但也充滿(mǎn)了快樂(lè)。在劉忠范眼里，研究的一大樂(lè)趣就是和學(xué)生一道創(chuàng)造故事。學(xué)生一個(gè)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶來(lái)了熱化學(xué)燒孔存儲(chǔ)技術(shù)；一位女同學(xué)的頑固不化和他的堅(jiān)持加包容收獲了石墨烯的偏析生長(zhǎng)方法，進(jìn)而開(kāi)啟了石墨烯生長(zhǎng)過(guò)程工程學(xué)研究之門(mén)?；貞浧疬@些往事，劉忠范的臉上洋溢著成就感。
“要向兩頭進(jìn)軍”
十幾年來(lái)，中國(guó)納米科技發(fā)展得飛快。從數(shù)量上看，已經(jīng)與美國(guó)并駕齊驅(qū)，論文的檔次也越來(lái)越高，盡管原創(chuàng)性和影響力尚有待提高。劉忠范為中國(guó)納米的發(fā)展簡(jiǎn)單勾勒了三部曲：科學(xué)、技術(shù)和工程。
談起與自己一同成長(zhǎng)的北大納米科技中心，劉忠范說(shuō)，北大的納米研究，總體上還處于納米科學(xué)的層面。經(jīng)過(guò)十幾年的努力，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在國(guó)內(nèi)外擁有了一定的學(xué)術(shù)影響和地位，化學(xué)學(xué)院、信息學(xué)院和物理學(xué)院的納米團(tuán)隊(duì)功不可沒(méi)。當(dāng)然，我們還缺少重大突破，需要從高原到高峰的飛躍。
劉忠范特別推崇團(tuán)隊(duì)精神和團(tuán)隊(duì)文化建設(shè)。說(shuō)起他的研究團(tuán)隊(duì)，他總是強(qiáng)調(diào)，他所取得的些許成績(jī)，都是團(tuán)隊(duì)成員共同拼搏、共同奮斗的結(jié)果。他的研究團(tuán)隊(duì)，從最初的幾個(gè)人、十幾個(gè)人，發(fā)展到今天的幾十個(gè)人，不斷地壯大著，也形成了獨(dú)具一格的團(tuán)隊(duì)文化。正是這樣的團(tuán)隊(duì)文化，帶來(lái)了一個(gè)又一個(gè)的學(xué)術(shù)研究成果，也使北大成為國(guó)際知名的低維碳材料研究基地。他的信條是：人才決定潛力，機(jī)制決定效率，文化決定高度。
劉忠范最自豪的不是他發(fā)表的300多篇學(xué)術(shù)論文，而是培養(yǎng)了一批熱愛(ài)科學(xué)、熱愛(ài)納米的弟子。他的弟子絕大多數(shù)都在國(guó)內(nèi)外知名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)從事科研工作。他更希望將來(lái)有一天他被稱(chēng)為教育家，而不僅僅是一名科學(xué)家。
“ 責(zé)任是通向偉大的代價(jià)”，這是丘吉爾的一句名言。劉忠范深深地感受到越來(lái)越多的社會(huì)責(zé)任。兒時(shí)刻骨銘心的貧窮經(jīng)歷使他對(duì)農(nóng)村教育和失學(xué)兒童問(wèn)題極為關(guān)注，并力所能及地為此做些事情。他設(shè)立的獎(jiǎng)學(xué)金拯救了不少瀕臨失學(xué)的兒童。人生是永不停息的馬拉松。前人在指引著我們，后人在追趕著我們，我們始終處在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中。劉忠范正不斷翻山越嶺，向科學(xué)高峰攀登。（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)，本刊有刪節(jié)）
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論文摘要：納米尺寸開(kāi)辟科學(xué)新領(lǐng)域，介紹納米材料的神奇特性及在生活中的應(yīng)用。
人類(lèi)對(duì)物質(zhì)世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空間。從無(wú)限小和無(wú)限大兩個(gè)物質(zhì)尺寸去認(rèn)識(shí)物質(zhì)，使人們了解到世界是物質(zhì)的。物質(zhì)是由原子或分子構(gòu)成的，原子、分子是保持物質(zhì)化學(xué)、物理理特性的最小微粒。這為人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界推進(jìn)科學(xué)的向前發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也產(chǎn)生了一個(gè)個(gè)的科學(xué)原理和定理，推動(dòng)了人類(lèi)生產(chǎn)和生活的不斷向前發(fā)展。
隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)物質(zhì)達(dá)到納米尺度以后，大約在1～100納米這個(gè)范圍空間。物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來(lái)組成的原子、分子，也不同于宏觀物質(zhì)的特殊性能的物質(zhì)構(gòu)成的材料，即為納米材料。
過(guò)去，人們只注意原子、分子，或者宇宙空間，常常忽略他們的中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度的范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電，導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來(lái)的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電，也不導(dǎo)熱。材料在尺寸上達(dá)到納米尺度，大約是在1～100納米這個(gè)范圍空間，就會(huì)產(chǎn)生特殊的表面效應(yīng)，體積效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，量子隧道效應(yīng)等及由這些效應(yīng)所引起的諸多奇特性能。擁有一系列的新穎的物理和化學(xué)特性，這些特性在光、電、磁、催化等方面具有非常重大應(yīng)用價(jià)值。
近年來(lái)，已在醫(yī)藥、生物、環(huán)境保護(hù)和化工等方面得到了應(yīng)用，并顯示出它的獨(dú)特魅力。
1醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用：
目前，國(guó)際醫(yī)學(xué)行業(yè)面臨新的決策，那就是用納米尺度發(fā)展制藥業(yè)。納米生物醫(yī)學(xué)就是從動(dòng)植物中提取必要的物質(zhì)，然后在納米尺度組合，最大限度發(fā)揮藥效，這恰恰是我國(guó)中醫(yī)的想法，隨著健康科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)藥物的要求越來(lái)越高。控制藥物釋放減少副作用，提高藥效，發(fā)展藥物定向治療，必須憑借納米技術(shù)。納米粒子可使藥物在人體內(nèi)方便傳輸。用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織，尤其是以納米磁性材料作為藥物載體的靶定向藥物，稱(chēng)為"定向?qū)?。該技術(shù)是在磁性納米微粒包覆蛋白質(zhì)表面攜帶藥物，注射到人體血管中，通過(guò)磁場(chǎng)導(dǎo)航輸送到病變部位，然后釋放藥物。納米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滾動(dòng)，因此可以用檢查和治療身體各部位的病變。利用納米系統(tǒng)檢查和給藥，避免身體健康部位受損，可以大大減小藥物的毒副作用，因而深受人們的歡迎。
2在涂料方面的應(yīng)用；
納米材料由于其表面和結(jié)構(gòu)的特殊性，具有一般材料難以獲得的優(yōu)異性能。借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，再給涂料中添加納米材料，可獲得納米復(fù)合體系涂層，實(shí)現(xiàn)功能的飛躍，使得傳統(tǒng)涂層功能改性從而獲得傳統(tǒng)涂層沒(méi)有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐熱、阻燃、耐腐蝕、變色等。在涂料中加入納米材料，可進(jìn)一步提高其防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線(xiàn)照射，耐大氣侵害和抗降解等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用可起到殺菌保結(jié)作用。
在建材產(chǎn)品如玻璃中加入適宜的納米材料，可達(dá)到減少光的透射和熱估遞效果，產(chǎn)生隔熱，阻燃等效果。由于氧化物納米微粒的顏色不同，這樣可以通過(guò)復(fù)合控制涂料的顏色，克服碳黑靜電屏蔽涂料只有單一顏色的單調(diào)性。納米材料的顏色不僅限粒徑而變，而具有隨角度變色的效應(yīng)。在汽車(chē)的裝飾噴涂業(yè)中，將納米Tio2添加在汽車(chē)、轎車(chē)的金屬閃光面漆中，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的色彩效果，從而使傳統(tǒng)汽車(chē)面色彩多樣化。
3在化工方面的應(yīng)用；
化工業(yè)影響到人類(lèi)生活的方方面面，如果在化工業(yè)中采用納米技術(shù)，將更顯示出獨(dú)特畦力。在橡膠塑料等化工領(lǐng)域，納米材料都能發(fā)揮重要作用。如在橡膠中加入納米Sio2，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。納米Al2O3和SiO2，加入到普通橡膠中，可以提高橡膠的耐磨性和介電特性，而且彈性也明顯優(yōu)于用白炭黑作填料的橡膠。塑料中添加一定的納米材料，可以提高塑料的強(qiáng)度和韌性，而且致密性和防水性也相應(yīng)提高。最近又開(kāi)發(fā)了食品包裝的TiO2.納米TiO2能夠強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)，產(chǎn)生很強(qiáng)的光化學(xué)活性，可以用光催化降解工業(yè)廢水中的有利污染物，具有除凈度高，無(wú)二次污染，適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保水處理中有著很好的應(yīng)用前景。
4其他生活方面的應(yīng)用：
納米技術(shù)正在悄悄地滲透到老百姓衣、食、住、行各個(gè)領(lǐng)域。化纖布料制成的衣服雖然艷麗，但因摩擦容易產(chǎn)生靜電，因而在生產(chǎn)時(shí)加入少量金屬納米微粒，就可以擺脫煩人的靜電現(xiàn)象。不久前，關(guān)于保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應(yīng)用了納米技術(shù)。納米材料可使衣物防靜電、變色、 貯光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣機(jī)等一些電器時(shí)間長(zhǎng)了容易產(chǎn)生細(xì)菌，而采用了納米材料，新設(shè)計(jì)的冰箱、洗衣機(jī)既可以抗菌，又可以除味殺菌。紫外線(xiàn)對(duì)人體的害處極大，有的納米微粒卻可以吸收紫外線(xiàn)對(duì)人體有害的部分，市場(chǎng)上的許多化妝品正是因?yàn)榧尤肓思{米微粒而具備了防紫外線(xiàn)的功能。傳統(tǒng)的涂料耐洗刷性差，時(shí)間不長(zhǎng)墻壁就會(huì)變的班駁陸離，納米技術(shù)應(yīng)用之后，涂料的技術(shù)指標(biāo)大大提高，外墻涂料的耐洗刷性提高很多，以前的電視、音響等家電外表一般都是黑色的，被稱(chēng)為黑色家電，這是因?yàn)榧译娡獗聿牧现斜仨毤尤胩己谶M(jìn)行靜電屏蔽。如今可以通過(guò)控制納米微粒的種類(lèi)，進(jìn)而可控制涂料的顏色，使黑色家電變成彩色家電。
總之，在未來(lái)生活中，納米技術(shù)將帶給我們無(wú)限的舒心與時(shí)尚，使人類(lèi)的生存的條件更加優(yōu)越。
參考文獻(xiàn)
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從貧民中走來(lái)
1947年1月一個(gè)春寒料峭的日子，李述湯出生在湖南寶慶東鄉(xiāng)兩市塘履安里（今邵東縣大禾塘街道辦事處里安村）一棟矮小的土坯房里。父親李秉綱是一名軍人，1928年4月考取黃埔軍校第六期步兵第三大隊(duì)，官至軍湘西縱隊(duì)少將司令。解放前夕，李秉綱率妻兒舉家遷至香港，先是在荔枝角落腳，后又搬遷到青山、屏山、元朗等地。
幼年李述湯在香港的生活，可謂是輾轉(zhuǎn)流離。李述湯回憶說(shuō)：“父親是堂堂黃埔軍校六期畢業(yè)的知識(shí)分子，但一句廣東話(huà)都不會(huì)說(shuō)，落得養(yǎng)雞養(yǎng)豬謀生，母親又長(zhǎng)年重病不起……”饒是如此，他們家也無(wú)法在一處久居。在李述湯的記憶里，小時(shí)候印象最深的就是搬家，而每搬一次家，他就得換一所學(xué)校。限于條件，小時(shí)候李述湯就讀的學(xué)校都不是殖民地政府資助的學(xué)校，而是由社會(huì)、宗教、慈善機(jī)構(gòu)設(shè)立的學(xué)校。這類(lèi)學(xué)校大多條件簡(jiǎn)陋，而且相對(duì)偏遠(yuǎn)。李述湯清楚地記得：“小學(xué)四年級(jí)那年，我每天都要從元朗走很遠(yuǎn)的山路到屏山上課，不知怎么，那條荒涼的小路總好像永無(wú)盡頭，愈走愈遠(yuǎn)，而腳后踢起的沙礫又嘎嘎作響，讓我老覺(jué)得有鬼在后面追我，好害怕。結(jié)果我就每天逃學(xué)，逃了好幾個(gè)月……”
之后，父親李秉綱在調(diào)景嶺學(xué)校謀得一個(gè)職位，李述湯就此進(jìn)入這所有教會(huì)背景的學(xué)校，開(kāi)始有了相對(duì)穩(wěn)定的求學(xué)環(huán)境。但到了中學(xué)三年級(jí)時(shí)，由于母親病逝，積蓄耗盡，家道衰落不堪，連一日三餐都難以為繼，李述湯三兄弟無(wú)奈只好入住專(zhuān)為收容無(wú)家可歸兒童所設(shè)的“調(diào)景嶺學(xué)生輔助社”（“香港學(xué)生輔助會(huì)”前身）。
調(diào)景嶺位于香港九龍東鯉魚(yú)門(mén)灣外，曾經(jīng)是一個(gè)三面環(huán)水的荒山，除通往筲箕灣的水路和山上一條崎嶇狹窄的小路通往觀塘外，幾乎與世隔絕，是香港一個(gè)非常特殊的地方，魚(yú)龍混雜，貧困與荒織。1950年，香港政府將調(diào)景嶺辟為難民徙置區(qū)，區(qū)內(nèi)聚集了一大批戰(zhàn)敗后逃離大陸的軍人。他們?cè)谶@里開(kāi)山建房，無(wú)限期居留，實(shí)行自我管理。后來(lái)，港府在山頂建警署，僅只監(jiān)視區(qū)內(nèi)居民不殺人放火，其他活動(dòng)都不予管束。據(jù)李述湯回憶：“嶺上公共設(shè)施匱乏，初入住時(shí)，連自來(lái)水都沒(méi)有。我與百多名來(lái)自困難家庭或父母雙亡的孩童，擠住在輔助社四處透風(fēng)漏雨的破木板屋里。”為了活命，李述湯偷過(guò)甘蔗、偷過(guò)魚(yú)，甚至與蛇共眠。就在這樣一個(gè)環(huán)境中，李述湯沒(méi)有放棄一切讀書(shū)的機(jī)會(huì)，堅(jiān)持艱難求學(xué)。在回憶這段求學(xué)生涯時(shí)，李述湯不無(wú)感慨地說(shuō)：“當(dāng)時(shí)，輔助社沒(méi)有醫(yī)生，傳教士看我還能讀書(shū)，便想培養(yǎng)我讀醫(yī)科，將來(lái)可以為輔助社服務(wù)。可惜我念的都是中文學(xué)校，英文不夠好，當(dāng)然考不上那時(shí)唯一有醫(yī)科的香港大學(xué)，結(jié)果無(wú)心插柳柳成蔭，考取了香港中文大學(xué)化學(xué)系。”
1969年從香港中文大學(xué)畢業(yè)后，李述湯先后以?xún)?yōu)異成績(jī)?nèi)〉妹绹?guó)紐約州羅徹斯特大學(xué)和加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)化學(xué)碩士和博士學(xué)位。1974年，李述湯應(yīng)聘到美國(guó)加州大學(xué)柏克萊分校做博士后研究工作，1976年成為美國(guó)柯達(dá)公司高級(jí)研究員，1994年擔(dān)任香港城市大學(xué)物理與材料科學(xué)系教授及超金剛石及先進(jìn)薄膜研究中心主任，2001年被聘為中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所教授及納米有機(jī)光電子實(shí)驗(yàn)室主任。
三次榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)
李述湯長(zhǎng)期致力于有機(jī)光電子材料及顯示器件、納米功能材料及器件、金剛石及相關(guān)超硬薄膜材料的研究，取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，獲美國(guó)專(zhuān)利20余項(xiàng)。
在金剛石研究方面，李述湯著力開(kāi)展硅襯底上金剛石成核、生長(zhǎng)及異質(zhì)外延的機(jī)理研究，揭示其形成機(jī)理，探索出制備高質(zhì)量外延金剛石薄膜的方法，用含烴的低能離子束在硅襯底上直接生長(zhǎng)出異質(zhì)外延的立方金剛石納米晶，并將技術(shù)推廣到合成其他半導(dǎo)體材料的納米線(xiàn)中。他研究的“金剛石及新型碳基材料的成核與生長(zhǎng)”“氧化物輔助合成一維半導(dǎo)體納米材料及應(yīng)用”和“高效光電轉(zhuǎn)換的新型有機(jī)光功能材料”3項(xiàng)成果，先后榮獲德國(guó)洪堡基金會(huì)研究成就獎(jiǎng)（Humboldt Research Award）、香港裘槎基金會(huì)高級(jí)研究成就獎(jiǎng)（Croucher Senior Research Fellowship）、2008年度何梁何利基金科技進(jìn)步獎(jiǎng)，2003年度、2005年度和2013年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
這些年來(lái)，李述湯在國(guó)際化學(xué)、物理、材料等科研領(lǐng)域的著名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文900余篇，出版專(zhuān)著9部，其中有5篇尖端在美國(guó)著名的《科學(xué)》雜志和英國(guó)的《自然》雜志上。他的論文被引用超過(guò)2.6萬(wàn)余次，據(jù)ESI和ISI數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，其論文引用次數(shù)在全世界材料科學(xué)領(lǐng)域中排名前25位。因而，他先后被聘為《Applied Physics Letters》和《Diamond & Related Materials》雜志副主編，《Physica Status Solidi》雜志亞太區(qū)主編（2004～2007），《New Carbon Materials》和《Journal of Materials Science & Technology》雜志編輯委員會(huì)委員，《Advanced Functional Materials》和《Applied Nanoscience》雜志顧問(wèn)委員會(huì)委員。
1994年回到香港后，李述湯相繼成功策劃、主持了30余項(xiàng)大型研究項(xiàng)目，先后獲得香港研究資助局和創(chuàng)新科技基金提供的6000余萬(wàn)港元的科研資助。近些年來(lái)，李述湯在內(nèi)地也分別承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家“863”和“973”項(xiàng)目的研究任務(wù)。
因?yàn)槿〉昧诉@些令全球科技界折服的研究成果，李述湯于2005年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。2006年5月31日，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)路甬祥飛抵香港，親自為李述湯頒發(fā)院士證書(shū)。此后不久，李述湯又當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。
亞洲納米技術(shù)領(lǐng)軍人物
2003年3月21日，全球自然科學(xué)界最權(quán)威的刊物《科學(xué)》雜志的封面，刊登了李述湯研究成功的3根漂亮的納米硅線(xiàn)的照片，全球最細(xì)的納米硅線(xiàn)第一次清晰地展現(xiàn)在世人眼前，這意味著全球納米研究領(lǐng)域?qū)钍鰷芯砍晒目隙?，也表明這項(xiàng)研究在全世界的影響力。
納米是長(zhǎng)度單位，原稱(chēng)毫微米，就是十億分之一米，相當(dāng)于4倍原子大小，比單個(gè)細(xì)菌的長(zhǎng)度還要小。納米技術(shù)乃當(dāng)今世界科技研究最尖端、最有前景的領(lǐng)域，而納米硅線(xiàn)又是納米技術(shù)中最熱門(mén)、競(jìng)爭(zhēng)最激烈的研究領(lǐng)域。自20世紀(jì)初以來(lái)，無(wú)數(shù)科技精英投身其中，力圖跨越這十億分之一米的距離。但誰(shuí)也沒(méi)有想到，李述湯憑借自己淵博的學(xué)識(shí)和堅(jiān)忍不拔，在這個(gè)領(lǐng)域力拔頭籌，成為亞洲納米技術(shù)研究的領(lǐng)軍人物、香港納米材料研究的第一人。
“不是吹牛，我做的納米硅線(xiàn)是全世界最好的?！崩钍鰷看握勂鹚募{米硅線(xiàn)，率真得煞是可愛(ài)。他旗下的超金剛石與先進(jìn)薄膜中心，是世界上兩所最早制造出納米硅線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)室之一。
1994年，李述湯告別美國(guó)的優(yōu)厚待遇，毅然加入香港城市大學(xué)。自1996年開(kāi)始，他率領(lǐng)攻關(guān)小組，主攻納米硅線(xiàn)。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)由2名講座教授（香港大學(xué)級(jí)別最高的教授）和4名副教授組成，平均每人帶領(lǐng)4至7名學(xué)生，夜以繼日地開(kāi)展研究、試驗(yàn)。7年間，他們?nèi)〉昧肆钊虿毮康某删?。首先，他們研制出全球最小的納米硅線(xiàn)，直徑只有1納米（頭發(fā)的五萬(wàn)分之一）。接著，他們通過(guò)掃描隧道顯微鏡，不僅看到了穩(wěn)定的納米硅線(xiàn)圖像，更是拍下了極其清晰的珍貴照片。如今，他們更是進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，納米硅線(xiàn)具有特殊的光學(xué)性質(zhì)。李述湯非常自信地向全世界宣布，他們的這一發(fā)現(xiàn)將為納米材料的研究掀開(kāi)嶄新的一頁(yè)。他估計(jì)，5年后，以納米硅線(xiàn)為發(fā)光源的納米激光將會(huì)問(wèn)世，體積更小、速度更快的納米電腦也將在10年內(nèi)誕生。“這可是一個(gè)產(chǎn)值以千億計(jì)的大產(chǎn)業(yè)！”李述湯難以抑制心中的興奮。
“您在這個(gè)具有高度競(jìng)爭(zhēng)性和戰(zhàn)略意義的科學(xué)領(lǐng)域里，作出了特別顯著的貢獻(xiàn)?！奔{米研究領(lǐng)域的國(guó)際權(quán)威、1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主克羅托（H.W.Kroto）教授在參觀完李述湯的實(shí)驗(yàn)室后，作出如是評(píng)價(jià)。納米硅線(xiàn)、納米金剛石、納米發(fā)光，是全球最具發(fā)展前途的3個(gè)研究領(lǐng)域。李述湯掛帥的超金剛石與先進(jìn)薄膜中心，是亞洲納米硅線(xiàn)研究的金字塔塔尖，是香港唯一受惠于國(guó)家資助高科技研究的“863”計(jì)劃的機(jī)構(gòu)。
創(chuàng)建蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院
蘇州大學(xué)坐落在古城蘇州之南，是國(guó)家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校，其前身為創(chuàng)建于光緒年間的東吳大學(xué)。作為全國(guó)最早建成的現(xiàn)代高等學(xué)府之一，蘇州大學(xué)創(chuàng)造了中國(guó)近代高等教育史上的若干個(gè)第一：第一所實(shí)施西式辦學(xué)體制的大學(xué)，第一所開(kāi)展研究生教育并最早授予碩士學(xué)位的大學(xué)，第一所開(kāi)設(shè)法學(xué)專(zhuān)業(yè)的大學(xué)，第一所創(chuàng)辦學(xué)報(bào)的大學(xué)……而如今，有了李述湯的全職加盟，有了李述湯領(lǐng)銜創(chuàng)建的納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院，蘇州大學(xué)更加聲名遠(yuǎn)播。
李述湯時(shí)常對(duì)學(xué)生說(shuō)：“中國(guó)人要在中國(guó)的土地上，做出令中國(guó)人驕傲的事情來(lái)?！彼沁@樣說(shuō)的，也是這樣做的，在香港如是，在蘇州亦如是。2008年，當(dāng)蘇州大學(xué)黨委書(shū)記王卓君和校長(zhǎng)朱秀林到香港拜會(huì)李述湯時(shí)，李述湯粲然一笑。他沒(méi)有半點(diǎn)“矜持”，主動(dòng)將實(shí)驗(yàn)室組建方案攤到桌上，只向來(lái)者提出了一個(gè)條件，那就是能在“無(wú)時(shí)間限制、無(wú)指標(biāo)規(guī)定、無(wú)框架局限”的“三無(wú)”狀態(tài)下，組建自己理想中的研究機(jī)構(gòu)――一個(gè)真正干事的研究院。求賢若渴的書(shū)記和校長(zhǎng)二話(huà)沒(méi)說(shuō)，雙雙伸出有力的大手，與李述湯緊緊握在一起。這一年6月9日，蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)（材料）實(shí)驗(yàn)室在獨(dú)墅湖校區(qū)成立。2010年10月16日，蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院揭牌。2012年2月22日，蘇州大學(xué)與加拿大滑鐵盧大學(xué)、蘇州工業(yè)園區(qū)聯(lián)袂打造的納米技術(shù)聯(lián)合研究院正式啟航。
加盟蘇州大學(xué)后，李述湯全身心投入到了蘇州這塊納米產(chǎn)業(yè)高地，無(wú)論是基礎(chǔ)建設(shè)，還是招兵買(mǎi)馬，他都親自過(guò)問(wèn)，親自拉“盤(pán)子”。為了納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院的建設(shè)，李述湯可謂是嘔心瀝血，傾注了全力。
記者：航材院燕紹九、楊程、洪起虎等科技人員近期在《材料工程》雜志上發(fā)表了“石墨烯增強(qiáng)鋁基納米復(fù)合材料的研究”一文，您對(duì)納米材料技術(shù)十分關(guān)注，請(qǐng)從這個(gè)角度談?wù)勥@項(xiàng)發(fā)明的價(jià)值和意義如何？
林左鳴：航材院發(fā)表的這篇論文，表明他們以石墨烯作為納米填充材料，對(duì)其他材料實(shí)現(xiàn)了成功改性，完成了一項(xiàng)在國(guó)際上領(lǐng)先的重要發(fā)明，具有十分重要和深遠(yuǎn)的意義。這項(xiàng)發(fā)明意味著，我們可以用石墨烯作為填充材料對(duì)一系列金屬材料進(jìn)行改性提高品質(zhì)性能，制造出系列的“烯合金”材料。我個(gè)人認(rèn)為，這在合金材料發(fā)展歷史上，無(wú)異于是一場(chǎng)劃時(shí)代的革命，尤其對(duì)航空工業(yè)的發(fā)展，將帶來(lái)巨大的影響。對(duì)此，我由衷地感到高興，也說(shuō)明了多年來(lái)航空工業(yè)廣大科技人員努力在基礎(chǔ)和前沿科技領(lǐng)域里探索和耕耘，已經(jīng)開(kāi)始結(jié)出豐碩果實(shí)！為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)發(fā)明，世界領(lǐng)先”的戰(zhàn)略目標(biāo)邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐！
記者：您對(duì)納米材料的微觀機(jī)理大膽進(jìn)行了猜想性探索，設(shè)立了若干假說(shuō)。您能否對(duì)烯合金改性的微觀機(jī)理做進(jìn)一步的探索性分析？
林左鳴：我對(duì)此仍然只能作猜想性的探索，科學(xué)的機(jī)理要以科學(xué)試驗(yàn)的實(shí)證為準(zhǔn)繩。石墨烯本身就屬于納米級(jí)材料，因此它本身就具有納米粒子所應(yīng)有的表面活性狀態(tài)，容易與其他材料粒子結(jié)合。目前納米粒子最主要的應(yīng)用是作為其他非納米材料改性時(shí)的填充材料，但很多材料的納米粒子制取和保存都相對(duì)困難，石墨烯目前成為人們比較便于大規(guī)模制取和保存的納米材料，因此，可以廣泛用于其他材料改性時(shí)的填充材料。由于石墨的韌性和強(qiáng)度及成為納米材料時(shí)的表面活性特點(diǎn)，當(dāng)作為填充材料時(shí)，可能使石墨烯成為其他被填充材料（基礎(chǔ)材料）中晶粒之間的隱性焊接材料，在晶粒界面形成鏈橋效應(yīng)。也就是說(shuō)，基礎(chǔ)材料晶粒之間通過(guò)石墨烯表面活性作用，形成了晶粒界面呈現(xiàn)無(wú)縫隙連接的形態(tài)。當(dāng)基礎(chǔ)材料中的晶粒界面形成無(wú)縫隙連接后，在外力作用時(shí)，其晶界滑移現(xiàn)象減少，抗應(yīng)力能力增加，從而使得被填充的基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度隨著抗應(yīng)力能力的提高而增強(qiáng)。以上仍然僅僅是一種猜想式的假說(shuō)，真正的機(jī)理最終還需要通過(guò)充分的科學(xué)試驗(yàn)去印證。
記者：在我們的印象中，近幾年來(lái)，您多次談到今后若有新技術(shù)革命，其突破口和領(lǐng)域一定是在材料科學(xué)領(lǐng)域，最近您又提出新的材料技術(shù)革命，有賴(lài)于粒子科學(xué)的突破。您是否認(rèn)為在新的粒子科學(xué)突破之前，納米技術(shù)的發(fā)展對(duì)于新材料技術(shù)的進(jìn)一步突破和發(fā)展十分重要？
