納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化將率先著力于新能源、資源、環(huán)境等領(lǐng)域
　　我國是世界上少數(shù)幾個(gè)從上世紀(jì)90年代就開始重視納米科技研究的國家之一。經(jīng)過近20年的發(fā)展，我國在納米材料的一些研究領(lǐng)域已處于世界先進(jìn)水平，有些已達(dá)到國際領(lǐng)先，且部分成果已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。然而，市場上冠以"納米"一詞的產(chǎn)品依然不能得到廣泛的社會(huì)認(rèn)同。人們對(duì)納米科技對(duì)產(chǎn)業(yè)的變革和影響仍不清晰：納米科技究竟將率先在哪些產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域著力，其潛在價(jià)值和應(yīng)用前景將體現(xiàn)在何處？
　　　　
　　“我個(gè)人認(rèn)為，納米材料的產(chǎn)業(yè)著力點(diǎn)將率先在新能源、資源、環(huán)境等領(lǐng)域”，趙院士對(duì)這個(gè)問題的回答從一開始就是毫不含糊的。
　　　　
　　“納米尺度下，材料的物理化學(xué)特性會(huì)發(fā)生超常規(guī)的變化。一些納米材料，例如，碳納米管、碳?xì)饽z、介孔分子篩等具有高比表面積、較短的離子擴(kuò)散路徑和快速電子傳導(dǎo)等特性，如果用作鋰離子電池、超級(jí)電容器等新型儲(chǔ)能器件的電極材料，能夠大大提高儲(chǔ)能器件的倍率性能和比容量。這方面的工作我們正在嘗試，并且已開展了工業(yè)化試驗(yàn)，效果非常不錯(cuò)。”趙院士首先舉例強(qiáng)調(diào)了納米材料在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　　　
　　目前，在OLED顯示器、薄膜太陽能電池以及LED節(jié)能燈等光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，一場追求更廉價(jià)和更高效的競賽正在進(jìn)行。柔性襯底大大拓展了應(yīng)用領(lǐng)域，成為一種趨勢(shì)；傳統(tǒng)昂貴的光刻線路板將被低成本、大面積的電子打印電路板所取代，這些都要求在納米尺度上對(duì)多層膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制。趙院士說：“基于納米薄膜的材料設(shè)計(jì)和低成本制作工藝成為該領(lǐng)域科學(xué)家和工程技術(shù)人員的希望所在，通過在納米尺度上控制薄膜的厚度和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自由電子的產(chǎn)生、捕捉、轉(zhuǎn)移和貯存，能有效提高器件的光轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)面積更大，成本更低，這是新型光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。”
　　　　
　　同時(shí)，納米技術(shù)在資源利用和環(huán)境保護(hù)中的作用更是顯而易見的。納米材料所具有的高催化活性、強(qiáng)吸附性能以及巨大的比表面積，在空氣污染治理、水處理、環(huán)境檢測、生物降解等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。“總之，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)使得能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為21世紀(jì)全球關(guān)注的焦點(diǎn)，世界各國迫切需要新技術(shù)、新材料來緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源及環(huán)境之間的矛盾，納米技術(shù)和納米材料毫無疑問將是這些新興產(chǎn)業(yè)的生力軍。”趙院士這樣歸納了在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的當(dāng)今形勢(shì)下納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)潛力。
　　　　
　　加強(qiáng)過程和技術(shù)研發(fā)
　　　　
　　“我國在納米材料的實(shí)驗(yàn)室制備方面并不落后，有些甚至達(dá)到國際領(lǐng)先水平，但進(jìn)入中試和產(chǎn)業(yè)化階段以后，材料的性能與國外相比差距明顯。”趙院士在分析國內(nèi)外納米材料的產(chǎn)業(yè)化形勢(shì)時(shí)這樣說到。
　　　　
　　實(shí)際上，從上世紀(jì)九十年代，我國科學(xué)家在納米材料的制備領(lǐng)域一直有國際領(lǐng)先的成果報(bào)道。1999年，《自然》雜志刊登了我國科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室合成了世界上最長的“超級(jí)纖維”碳納米管；2000年，中科院金屬研究所首創(chuàng)了納米晶體的新方法--非晶完全晶化法，成為國際上公認(rèn)的納米材料三種主要制備方法之一。趙院士本人所在的復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室更是在大孔徑介孔分子篩材料的合成領(lǐng)域獨(dú)樹一幟，他制備的一系列以復(fù)旦大學(xué)命名的FDU介孔分子篩新結(jié)構(gòu)，在介孔分子篩結(jié)構(gòu)、外貌控制及多相組裝機(jī)理等方面形成獨(dú)特見解，在《Nature》、《Nature Materials》等重要國際學(xué)術(shù)期刊上撰文多篇。
　　　　
　　然而，當(dāng)同樣的制備過程從燒杯移向‘鍋爐’的時(shí)候，遇到很多工程和技術(shù)問題，這些往往是科學(xué)家也不能解決的，需要工程技術(shù)人員一起參與。“不過，新材料的工程轉(zhuǎn)化過程中，當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)是制約成功與否的關(guān)鍵所在。”這是趙院士在進(jìn)行介孔分子篩材料的中試放大過程中最大的體會(huì)。“國外的工業(yè)制造軟硬件水平都比我國高很多，我們需要迎頭趕上，所以現(xiàn)在國家提出發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)是非常及時(shí)和有遠(yuǎn)見的。”
　　　　
　　基于納米材料的器件研發(fā)有待加強(qiáng)
　　　　
　　納米材料是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基于納米材料的器件研發(fā)、系統(tǒng)構(gòu)成將是納米技術(shù)最終能夠引起產(chǎn)業(yè)革命的力量所在。對(duì)于后者，我國的研究水平與國外相比還有一定的差距。這方面，趙院士提出了個(gè)人的看法："從納米科學(xué)的這個(gè)角度講，我們目前的差距主要體現(xiàn)在基于納米材料的器件原型研發(fā)以及對(duì)應(yīng)的物性研究方面，這個(gè)領(lǐng)域國外的研究是非常超前的。"
　　　　
　　2001年，美國《科學(xué)》周刊刊登的“十大科學(xué)技術(shù)突破”中，連接納米晶體管、納米導(dǎo)線和納米開關(guān)的分子水平電路榮登榜首。2002年，美國IBM公司科學(xué)家用納米碳管制造出了第一批納米碳管晶體管，發(fā)明了利用電子的波性而不是常規(guī)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)傳遞信息的“導(dǎo)線”；同年朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室則用一個(gè)單一的有機(jī)分子制造出了世界上最小的“納米晶體管”。2006年，佐治亞理工學(xué)院王中林教授在《Science》上發(fā)表文章，巧妙地利用豎直結(jié)構(gòu)氧化鋅納米線的獨(dú)特性質(zhì)，在原子力顯微鏡的幫助下，研制出將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的世界上最小的發(fā)電裝置－納米發(fā)電機(jī)，為從納米器件飛躍到納米系統(tǒng)提出了具體的技術(shù)路線。
　　　　
　　“國外不斷報(bào)道的這些研究成果表明，人家已經(jīng)具有了納米尺度上的操縱和控制水平，這是納米科技的本質(zhì)所在。”趙院士說。
　　　　
　　納米技術(shù)與生物、信息相結(jié)合大有作為
　　　　
　　談到納米科技研究的發(fā)展趨勢(shì)和方向，趙院士認(rèn)為：“納米科技作為一門綜合學(xué)科，涉及物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、材料、電子等多個(gè)領(lǐng)域，具有高度學(xué)科交叉性。同時(shí)，生物技術(shù)和信息技術(shù)的研究顯示，其進(jìn)一步發(fā)展將有賴于納米科技的突破，將匯聚在納米尺度上。因此，納米技術(shù)與生物、信息技術(shù)的融合將是大有作為的前沿研究方向。”
　　　　
　　趙院士這里談到的實(shí)際就是“NBIC會(huì)聚技術(shù)”，即納米（Nano-）、生物（Bio-）、信息（Info-）和認(rèn)知（Cogno-）這四大科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的有機(jī)結(jié)合和融合。
　　　　
　　2001年，美國商務(wù)部、國家科學(xué)基金會(huì)和國家科技委員會(huì)在華盛頓聯(lián)合發(fā)起的一次由科學(xué)家、政府官員等各界頂級(jí)人物參加的圓桌會(huì)議上，首次提出了“NBIC會(huì)聚技術(shù)”的概念。“NBIC會(huì)聚技術(shù)”是新世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，這其中納米技術(shù)是“地基”。以生命科學(xué)為例，生命上的大分子，不管是RNA，還是DNA，或是糖類等各種復(fù)合物，作為生命的基本載體都存在于納米水平。同時(shí)，在納米尺度上，器件將通過控制單個(gè)電子的行為得以實(shí)現(xiàn)，集成度大幅提高，而功耗將極度降低。
　　　　
　　“納米科技最終對(duì)人類所帶來的影響和變革，將依賴于這種融合締造的全新研究思路和全新的經(jīng)濟(jì)模式，其發(fā)展將顯著改善人類生命質(zhì)量，也將對(duì)國家安全提供更強(qiáng)有力的保障。”最后，趙院士向我們展望了納米科技對(duì)人類的影響和變革方向。
　　　　
　　事實(shí)上，納米技術(shù)代表著人類制造材料和器件的水平從宏觀尺度進(jìn)入到更小的介觀尺度（分子或者幾個(gè)原子），反映了人類認(rèn)識(shí)和改造自然的能力有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，因此對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的影響必然是革命性的。當(dāng)今，在人類不斷改善自身生命質(zhì)量的同時(shí)，更加注重利用科技進(jìn)步保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境和對(duì)資源的合理利用，納米技術(shù)在這方面的巨大應(yīng)用潛力已經(jīng)開始顯現(xiàn)，它必將與生物、信息等技術(shù)一起，推動(dòng)人類邁向更高級(jí)文明時(shí)代。