一、中國(guó)納米材料的研發(fā)現(xiàn)狀

　　中國(guó)政府對(duì)納米材料及納米技術(shù)的研究一直給予高度重視，國(guó)家和各地方通過(guò)“國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃”、“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”的實(shí)施，積極投入力量和資金，使中國(guó)納米的研發(fā)水平獲得很大發(fā)展，一大批技術(shù)含量高、極具成長(zhǎng)性、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研成果相繼問(wèn)世，并引起了國(guó)際上的關(guān)注。

　?。?）地域分布

　　中國(guó)的納米材料和納米技術(shù)研究，已初步形成以各具特色的兩大納米研究開(kāi)發(fā)中心——北方中心和南方中心為核心輻射四周的格局。

　　北方納米研究開(kāi)發(fā)中心以北京為中心，包括中科院納米科技中心、中科院化學(xué)所、中科院物理所、中科院金屬所、中科院化冶所、中科院感光所、中科院半導(dǎo)體所、北京建材科研院、北京鋼鐵研究總院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京理工大學(xué)、天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、吉林大學(xué)等單位。

　　南方納米研究開(kāi)發(fā)中心以上海為中心，包括上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、華東師范大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)，中科院固體物理所、中科院冶金所、中科院硅酸鹽所、中科院原子核所、中科院上海技術(shù)物理所等單位。

　　除上述兩大研發(fā)中心外，西北的西安、蘭州，西南的成都及中南的武漢等，都在納米材料及納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)方面，有所建樹(shù)。

　　中國(guó)納米研發(fā)力量地域分布調(diào)查顯示：中國(guó)納米材料及納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)力量，雖遍及全國(guó)大部分地區(qū)，但主要還是集中在華東和華北地區(qū)，這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)、科技比較發(fā)達(dá)地區(qū)占整個(gè)研發(fā)力量的80%（見(jiàn)圖1）。進(jìn)一步調(diào)研則發(fā)現(xiàn)：納米研發(fā)力量雖然表面上相對(duì)集中，實(shí)際仍分散，比如以上海為中心的南方納米研究開(kāi)發(fā)中心，有相當(dāng)一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地。

圖1 中國(guó)納米研發(fā)力量分布

圖2 中國(guó)納米研發(fā)力量分布

　　（2）系統(tǒng)分布

　　中國(guó)從事納米材料及納米技術(shù)研究人員，主要集中在高等院校和中科院系統(tǒng)，這兩部分科研力量占整個(gè)研發(fā)力量的90%以上；也有部分企業(yè)的科研人員從事納米材料及納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，但力量十分薄弱，僅占總體5%，而且絕大部分集中在納米材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)（主要是產(chǎn)品的表面改性方面）和納米材料制備方面。（見(jiàn)圖2）

　　（3）人員結(jié)構(gòu)

　　中國(guó)現(xiàn)有納米材料及納米技術(shù)研究人員4500余人，年齡結(jié)構(gòu)比較合理，形成了老中青三代比例協(xié)調(diào)的局面（見(jiàn)圖3）。其中，老一代科學(xué)家約500位，中年科學(xué)家約1800位，青年科研工作者約2200位。而且這些科研人員所組成的學(xué)歷背景也非常過(guò)硬，70%以上的科研人員擁有碩士以上學(xué)位，擁有博士、高級(jí)職稱的約占30%，擁有碩士、中級(jí)職稱的約占40%，其他為30%（見(jiàn)圖4）。

圖3 中國(guó)納米研究力量

圖4 中國(guó)納米研究力量分布

二、重點(diǎn)單位及主要成果

　?。?）研究領(lǐng)域

圖5 中國(guó)納米研發(fā)力量分布

　　中國(guó)現(xiàn)有納米材料及納米技術(shù)的研究領(lǐng)域，主要集中在材料、化學(xué)、物理、信息、生命等學(xué)科。（見(jiàn)圖5）

　　納米材料的研究，主要以金屬和無(wú)機(jī)物非金屬納米材料為主，占80%左右；另外高分子和化學(xué)合成材料，也是一個(gè)重要方面，不斷地取得新的突破。

　　納米結(jié)構(gòu)材料主要集中在納米晶、納米粉、納米薄膜、納米粉體材料、納米材料改性、納米材料增韌增強(qiáng)、納米結(jié)構(gòu)和納米特性研究等；納米功能材料的重點(diǎn)是納米信息材料、納米環(huán)境材料、納米傳感材料以及在熱、電、光、磁環(huán)境下材料特性的研究等。

　　以北京為中心的北方納米研究開(kāi)發(fā)中心，主要研究領(lǐng)域包括：納米碳管、納米磁性液體材料、納米半導(dǎo)體、納米隱身材料、高聚物納米復(fù)合材料、納米界面材料、納米功能涂層、納米材料的制備技術(shù)、納米功能薄膜；而以上海為中心的南方納米研究開(kāi)發(fā)中心，則在納米醫(yī)學(xué)、納米電子、納米微機(jī)械、納米生物、納米材料、納米材料制備與應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化等領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)納米材料的研究開(kāi)發(fā)力量，有一半以上集中在技術(shù)要求不太高的納米材料領(lǐng)域，而在納米電子、納米生物醫(yī)藥方面則力量薄弱。這既為我國(guó)納米材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了雄厚的技術(shù)支持，但也將導(dǎo)致我國(guó)整體科技水平在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。

　?。?）重大成果

　　中國(guó)納米材料及納米技術(shù)的主要科研成果，幾乎全部在中科院和高等院校系統(tǒng)，而企業(yè)從事納米材料及納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，則絕大部分集中在納米材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)（主要是產(chǎn)品的表面改性方面）和納米材料制備方面。這說(shuō)明高等院校和中科院系統(tǒng)，依然是中國(guó)納米材料及納米技術(shù)的創(chuàng)新源泉。

　　這里摘取幾例頗有影響的中國(guó)的納米技術(shù)成果——

　　?大面積定向碳管陣列合成（1996年）

　　這種利用化學(xué)氣相法高效制備技術(shù)合成的純凈碳納米管，直徑基本一致，管徑20μm，長(zhǎng)100μm，陣列面積3mm×3mm，預(yù)計(jì)在平板顯示和場(chǎng)發(fā)射陰極等方面有著重要應(yīng)用前景。（成果發(fā)表在1996年的美國(guó)《科學(xué)》上）

　　?苯熱法制備納米氮化鎵微晶（1997年）

　　首創(chuàng)溶劑熱合成技術(shù)，首次在300℃左右制成粒度達(dá)30nm的氮化鎵微晶。（論文發(fā)表在1997年《科學(xué)》上）

　　?在硅襯底上生長(zhǎng)碳納米管陣列（1998年）。

　　這一研制成功，大大推進(jìn)了碳納米管在納米器件方面的應(yīng)用。 （1998年國(guó)際納米會(huì)議上宣讀）

　　?準(zhǔn)一維納米絲和納米電纜的研制（1998年）

　　應(yīng)用溶膠與碳還原法相結(jié)合的方法，以及納米液滴外延等技術(shù)，首次合成了TaC納米絲外包裹絕緣體SiO2，包裹石墨納米電纜，以及納米絲外包裹SiO2納米電纜。（1998年國(guó)際納米會(huì)議上宣讀）

　　?用催化熱解法制納米金剛石粉（1998年）

　　美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志為此發(fā)表了題為“稻草變黃金—從四氯化碳（CCL4）制成金剛石”一文，予以高度評(píng)價(jià)。（論文發(fā)表在1998年《科學(xué)》上）

　　?首次發(fā)現(xiàn)“富銅相”（1999年3月）

　　中國(guó)燕山大學(xué)博士張湘義在納米軟磁材料中發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“富銅相”的結(jié)晶物質(zhì)。經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)證實(shí)，這種結(jié)晶物質(zhì)屬世界上首次發(fā)現(xiàn)。

　　?“有機(jī)納米功能材料”研究方面取得重大成果（2000年10月）

　　吉林大學(xué)化學(xué)系張萬(wàn)金教授和王策教授，成功地獲得了長(zhǎng)度為20納米以內(nèi)的電活性有機(jī)分子和直徑平均為16-50納米的纖維及孔徑為1-2納米的剛性環(huán)狀分子。

　?。?）重點(diǎn)單位

　　中科院物理研究所

　　從事納米材料及納米科技研究的主要有真空物理開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、磁學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及納米材料和介觀物理實(shí)驗(yàn)室。他們?cè)诮馑忌钛芯繂T的率領(lǐng)下，在碳納米管陣列的合成方面取得了突破。1996年在國(guó)際上首次成功制備凝膠基體碳納米管陣列，1998年合成了世界上最長(zhǎng)的“超級(jí)纖維”碳納米管，創(chuàng)造了一項(xiàng)“3毫米的世界之最”，這種超長(zhǎng)碳納米管比現(xiàn)有的碳納米管長(zhǎng)度提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，2000年合成出世界上最細(xì)的碳納米管。

　　中科院固體物理研究所

　　主要研究納米結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)與合成，發(fā)展前沿制備技術(shù)，合成準(zhǔn)一維納米材料及各種低維陣列體系，異質(zhì)納米顆粒、介孔固體組裝體系，納米顆粒表面的人工裁剪，納米復(fù)合材料和納米陶瓷材料的微結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)及界面的納米化學(xué)，納米材料規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用研究等。

　　中科院沈陽(yáng)金屬研究所

　　從事納米科技研究的主要有快速凝固非平衡合金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧柯小組和材料仿生與先進(jìn)碳材料研究室成會(huì)明小組。盧柯小組在世界上首次直接發(fā)現(xiàn)納米金屬奇特的超塑延展性能——納米銅在室溫下竟可延伸50多倍而“不折不撓”。成會(huì)明小組合成出高質(zhì)量的單壁碳納米管材料，使我國(guó)新型儲(chǔ)氫材料研究一舉躍上世界先進(jìn)水平。

　　中科院化學(xué)研究所

　　主要從事納米科技研究的納米科技青年實(shí)驗(yàn)室、有機(jī)固體開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和工程塑料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。白春禮院士領(lǐng)導(dǎo)的青年實(shí)驗(yàn)室自行研制成功了計(jì)算機(jī)控制的STM、我國(guó)第一臺(tái)原子力顯微鏡（AFM）、激光原子力顯微鏡、低溫掃描隧道微鏡和彈道電子發(fā)射顯微鏡。朱本道研究員對(duì)富勒烯化學(xué)與物理進(jìn)行了研究。江雷研究員成功研制出二元協(xié)同納米界面材料。

　　中科院技術(shù)物理研究所

　　該所的紅外物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在納米材料研究方面主要從事半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)紅外光電子研究、鐵電體納米結(jié)構(gòu)研究以及納米隱身技術(shù)的研究。在半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)研究方面主要研究了量子阱、量子線、量子點(diǎn)的紅外光電子學(xué)，研制了量子阱紅外探測(cè)器；在鐵電體納米結(jié)構(gòu)研究方面主要研究了鐵電薄膜納米層生長(zhǎng)和鐵電薄膜納米結(jié)構(gòu)室溫下工作的紅外探測(cè)器；在納米隱身技術(shù)方面主要研究了紅外和毫米波的隱身材料和測(cè)試系統(tǒng)。同時(shí)還研究了半導(dǎo)體鐵電體等凝聚態(tài)物質(zhì)納米顆粒的光電性質(zhì)。

　　中科院上海硅酸鹽所

　　依托其在陶瓷材料研究上的優(yōu)勢(shì)，近期在陶瓷疲勞斷口的超塑性研究方面也獲得了創(chuàng)新成果；研制了納米氧化鋯粉體的制備和團(tuán)聚問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了高分散納米氧化鋯粉體的批量化制備技術(shù)。開(kāi)展了陶瓷/陶瓷納米復(fù)合材料、納米金屬顆粒/陶瓷基復(fù)合材料和有機(jī)高分子/陶瓷納米復(fù)合材料的研究；用Sol-gel法制備出了納米半導(dǎo)體微粒/氧化鋯復(fù)合薄膜材料。

　　北京大學(xué)

　　1997年成立了“北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心”，下設(shè)五個(gè)實(shí)驗(yàn)室，涉及納米材料的有顧鎮(zhèn)南教授組用電弧法制備單壁碳納米管（SWCNT）并制成短SWCNT的膠體。1999年上半年，電子學(xué)系薛增泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組在世界上首次將單壁碳納米管豎立在金屬表面上，并組裝出世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。2000年8月薛增泉教授在實(shí)驗(yàn)室合成的面積較大分子有序排列的靜態(tài)薄膜，可使信息存儲(chǔ)能力提高100倍，為該中心高密度信息存儲(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。

　　清華大學(xué)

　　在納米材料的方面，主要有用納米粉或納米增強(qiáng)微米粉制成各種機(jī)械強(qiáng)度高韌性好的結(jié)構(gòu)陶瓷件，用納米結(jié)構(gòu)陶瓷粉和生物陶瓷粉復(fù)合，制成人工陶瓷關(guān)節(jié)等各種人工骨，用納米TiO2粉的光催化效應(yīng)，處理含Cr6+等重金屬離子的污水及含高分子有機(jī)物廢氣，將TiO2等半導(dǎo)體材料納米顆粒膜應(yīng)用于處理污染空氣和污水的研究。范守善課題組在國(guó)際上首次利用碳納米管限制反應(yīng)形成了其它材料一維納米尺度結(jié)構(gòu)，并于1997年制備出氮化鎵一維納米晶體。

　　復(fù)旦大學(xué)

　　復(fù)旦大學(xué)自1989年起就開(kāi)始研究分子電子學(xué)，后來(lái)又發(fā)展到納米電子學(xué)和塑料電子學(xué)的領(lǐng)域。在研究20納米線寬的非硅集成電路方面，塑料基板、存貯器和有機(jī)納米導(dǎo)線的材料已解決，且均有國(guó)家發(fā)明專利。已制成可用于高清晰度電視（HDTV）錄象機(jī)的藍(lán)光DVD納米存貯材料，最近得到美國(guó)發(fā)明專利和日本發(fā)明專利。還發(fā)現(xiàn)多種可用于分子計(jì)算機(jī)邏輯門(mén)的單有機(jī)材料，開(kāi)關(guān)前后電導(dǎo)率變化可達(dá)100萬(wàn)，并就有關(guān)領(lǐng)先技術(shù)申報(bào)了國(guó)家專利。在納米材料研究開(kāi)發(fā)方面有納米粉末為基的陶瓷復(fù)合材料的制備與加工、納米粉末填充的隱形、耐磨、耐氣候等特種涂料以及無(wú)機(jī)與聚合物結(jié)合的功能型復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)等。2000年成立了“復(fù)旦大學(xué)納米技術(shù)發(fā)展中心”，華中一教授為中心主任。

　　華東理工大學(xué)

　　研究納米科技單位的主要有教育部超細(xì)材料制備與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（技術(shù)化學(xué)物理研究所）、國(guó)家超細(xì)粉末工程研究中心、生物材料研究所及工業(yè)光催化研究所。從事的研究領(lǐng)域涉及納米材料合成與組裝、分散與處理、高表面材料及功能納米材料等，其中功能納米材料包括納米生物與醫(yī)藥、納米無(wú)機(jī)/高分子復(fù)合材料及納米催化材料、納米粉末材料等。建立了目前國(guó)內(nèi)唯一的一套15KW常壓微波等離子體納米顆粒制備裝置。設(shè)計(jì)出超細(xì)顆粒材料和納米顆粒材料燃燒合成反應(yīng)器，以及納米顆粒材料反應(yīng)器。對(duì)各種有機(jī)物和不同鏈長(zhǎng)聚合物在納米材料表面的包裹進(jìn)行研究，以國(guó)家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“化纖鈦白產(chǎn)品工業(yè)制備技術(shù)開(kāi)發(fā)”為目標(biāo)，解決了化纖鈦白干燥后產(chǎn)生的粗粒子和水分散性問(wèn)題。

　　華東師范大學(xué)

　　早在1990年由物理、化學(xué)、生物、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)等系聯(lián)合組建了“納米材料研究協(xié)調(diào)組”，現(xiàn)已發(fā)展為“華東師范大學(xué)納米功能材料與器件應(yīng)用研究中心”。十多年來(lái)，在承擔(dān)國(guó)家攀登計(jì)劃有關(guān)納米微晶材料以及磁阻抗效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，研制成磁敏、集成化的納米磁敏傳感器，并用于汽車測(cè)速、點(diǎn)火和工業(yè)自動(dòng)化等方面，已列入99年國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品。另外，采用CVD法，在較低溫度（550℃）已批量制備出納米碳基復(fù)合膜，并制成點(diǎn)陣式場(chǎng)發(fā)射陰極，發(fā)射閾為600－700伏，在高真空條件下，觀察到發(fā)光性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，現(xiàn)已與上海有關(guān)工廠合作，進(jìn)行平面顯示器產(chǎn)業(yè)化工作。

　　上海交通大學(xué)

　　主要在納米電子學(xué)、納米復(fù)合材料、納米生物、醫(yī)學(xué)開(kāi)展研究工作。成功研制了平面化、可邏輯集成的單電子晶體管，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；并成功地開(kāi)發(fā)了納米電子學(xué)器件及集成系統(tǒng)特性模擬軟件。其次，成功地研制了多種聚合物基納米復(fù)合材料，建立和發(fā)展了多種納米復(fù)合功能材料制備新技術(shù)。結(jié)合國(guó)家當(dāng)前現(xiàn)代化目標(biāo)，進(jìn)行中藥納米化、納米藥物輸運(yùn)技術(shù)和納米生物診斷試劑等研究。此外，還研制成功超硬薄膜材料，硬度達(dá)40－50 Gpa，還具有很高的韌性。在傳統(tǒng)鋼材的納米化及相關(guān)的改性和升級(jí)方面取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

　　南京大學(xué)

　　1998年南京大學(xué)成立了納米科技研究中心，已建立了多個(gè)實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)行的創(chuàng)新工作有磁性顆粒膜的微觀結(jié)構(gòu)與磁光、磁電阻效應(yīng)，多層膜的層間耦合與磁性效應(yīng)、硅基發(fā)光材料、微波等離子體工藝制備納米材料及其在多相催化中的作用等。

　　四川大學(xué)

　　四川大學(xué)對(duì)納米人工骨進(jìn)行了研究，將納米類骨磷灰石晶體與聚酰胺高分子形成復(fù)合體，并使納米晶體含量調(diào)節(jié)到與人骨所含的納米比例相同，是一種全新的置換材料將取代現(xiàn)有冰冷的金屬和脆弱的塑料等材質(zhì)。