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纳米引燃材料革命
2002/10/07 点击 6558 次
纳米技术将在21世纪初期对我们的经济和社会产生深远影响,其影响不亚于信息技术和分子生物对人类社会和经济的影响,因为它比电子学应用的领域要广泛得多。

  我们的古人常用“芥子之微”、“秋毫之末”来形容东西很小。古文《核舟记》里描述了一艘用橄榄核雕刻的舟,窗子可以开合,上面居然还写着“山高月小,水落石出”八个字,令人叹为观止。这艘船的最小部件只有0.1mm(毫米),即100μm(微米)。又如,人们往往用“细如发丝”来形容东西纤细。其实,人的头发直径一般为20—50μm,可见并不细小。单个细菌虽然用肉眼看不见,但用显微镜测出其直径约为5μm,也不算是最小的。就拿目前世界上最小的硅集成电路来说,线宽已经减小至0.13μm。据美国半导体工业协会预计,到2010年半导体器件的大小还将继续减小至0.1μm即100nm(纳米)以下,到时候就会呈现出量子效应,所有的芯片必须按照新的原理来设计。在这种纳米尺度上制造出的计算机性能将比目前微米技术下的计算机性能呈指数倍提高,从而在信息产业和其他相关产业中将引发一场深刻的革命。

  纳米技术——21世纪关键技术之一

  纳米(nanometer)是长度单位,原称“毫微米”,用nm表示。正如米是长度单位,用m表示一样。1nm等于10亿分之一米。通常所说的纳米是指尺度在1—100nm之间。纳米微粒度用肉眼和一般的光学显微镜仍然是看不见的,而必须用电子显微镜放大几万倍甚至十几万倍才能看得见单个纳米微粒的大小和形貌。当物质被“粉碎”到纳米级并制成“纳米材料”后,原本相同的物质在物理性能和化学性质上便会发生意想不到的巨变。如原本导电的铜,到了纳米级就不导电了。陶瓷通常是很脆的,但纳米陶瓷不怕摔,还可以弯曲。纳米材料在光、电、热、磁性等方面发生的变化及具有的吸收、催化、吸附等许多新特性,使其可能彻底改变目前的产业结构。

  从1959年美国物理学家费曼提出纳米技术的基础理论至今,这一新兴技术已经被许多国家列为21世纪的关键技术之一。美国自1991年开始,把纳米技术列为“政府关键技术”、“2005年战略技术”,2001年度联邦预算中安排5亿美元用于国家纳米技术计划,将“纳米技术战略”与“21世纪信息技术战略”并列作为最优先的研究开发重点领域。日本1991年开始实施为期10年,耗资2.25亿美元的纳米技术研究开发计划,通产省决定从2001年起实施为期7年的“材料纳米技术计划”,每年投资额为50亿日元。德国在1993年提出了今后10年重点发展的9个领域关键技术,其中4个领域涉及纳米技术。

  我国对纳米技术的研究也非常重视,将“纳米材料”列为国家“八五”期间重大基础研究“攀登计划”项目。1997年9月27日,北京大学成立了纳米科技研究中心。2000年6月,一批国家级的纳米专家联名向党中央、国务院提出加快制定国家纳米技术发展计划,尽快抢占这一世界前沿科技领域的提议。同年底,中国科学院纳米科学技术中心宣告成立,科技部正式批准在天津开发区建立“国家纳米技术产业化基地”。2001年,国家计委决定继续组织实施新材料专项工作,纳米材料成为重中之重,主要包括:纳米材料技术及应用,重点是纳米粉体及纳米添加改性的新材料。

  据报道,全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元,到2010年,全球纳米技术创造的年产值将达到14400亿美元。我国目前以纳米技术为基础的企业已有100多家,7条纳米材料的生产线已正在开发中。

  从以上的数字可以看出各国对纳米技术的重视程度以及纳米材料市场的巨大潜力。纳米材料作为一种具有明显性能优势的新材料,广泛应用于民用领域是一种必然的趋势,问题只是时间的早晚。可以预见,纳米材料在未来的世界市场上将扮演十分重要的角色。

  纳米纤维材料应用前景广阔

  由于纳米材料在化学方面的特有性质,使其对精细化工这一行业的发展必将产生深远的影响。这种影响会随着纳米科学技术的发展而日益显现出来,它不仅会渗透到精细化工生产的方方面面,而且有可能改变整个行业的现有格局。纳米技术在精细化工行业的应用前景十分广阔。用纳米材料作为纤维的添加剂制成的功能纤维,已经应用于健康、国防等多个领域。

  我国已设计和制备出纳米复合氧化物新体系,其中红外波段吸心率可达92%,已在远红外“生命光线”纤维中得到了应用。江苏泰兴市河海纳米科技股份有限公司投资5147万元,已建成年产500T纳米二氧化钛(TiO2)粉末的生产线。纳米TiO2广泛应用于电子、纺织、化纤、建材、塑料、橡胶、日用化工、空气净化、废水废物降解处理等领域。

  江苏河海纳米科技股份有限公司,由中科院固体所、复旦大学、华东师范大学、江苏省高新技术产业投资公司、上海江浦企业发展有限公司、江苏河海科技工程集团有限公司等六家联合投资兴办,主要从事纳米材料的制备和应用开发。

  该公司前身为中科院泰兴纳米材料厂,创办于1995年,在国内率先建立了年产500T纳米氧化物粉体中试生产线,并相继构成了以纳米二氧化钛(nm—TiO2)及其应用为主体的纳米氧化物粉体、复合功能性粉体、功能性母粒、功能性涂料四大产品系列,为提高国内相关产品质量,改进性能做出了新的贡献。先后与俄罗斯、美国、英国、法国、日本等国的研究机构,与中科院、清华、北大、复旦、南大、南理工等20多家科研院所,与国内外纳米材料界30多位专家教授建立了技术伙伴合作关系。1999年,经国家人事部批准设立了国内第一家纳米材料制备与应用企业博士后科研工作站。以关爱老年健康为主旨的“夕阳美”品牌,新近推出的高品质、高科技的“夕阳美"健康睡眠组合,许多纳米级的功能材料,都是采用河海的纳米材料。

  纳米技术对人类的健康、财富和生活的影响至少等同于在20世纪开发的微电子学、医学成像、计算机辅助工程以及合成聚合物影响的总和。工业界的领导者们认为,纳米科学和纳米材料在21世纪将改变几乎每一件人造物体的特性,材料性能的重大改善和制造模式的改变将引发一场工业革命。
(来源:经济日报)


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