发布时间：2023-03-21 17:09:55
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的纳米技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
1.1纳米技术产业化存在的四大不足
1.1.1系统性产业支持政策、激励措施不足
目前，我国纳米技术产业化发展初现“南有苏州、北有天津”的局面，在培育产业实体、强化平台建设、聚集创新人才等方面，需出台更具竞争力的系统性政策鼓励、引导。如果不加快推进相关工作，将难以吸引更多优秀的纳米企业落户，痛失黄金发展期，产业化进程放慢。同时，纳米产业的发展缺乏相应的激励措施。高科技产业是知识与技术的高度结合，技术难度大，智力要求高，其渗透性和竞争性强，投资风险大。高科技产业激励机制的完善离不开政府的支持，有效的激励政策可以优化企业的投资行为，进而带动产业的良性发展。
1.1.2产业规划不足和缺乏持续投入
财政专项支持及持续投入缺乏，导致纳米技术产业化进展缓慢。以苏州为例，工业园区管委会连续4年投入20亿元，预计2015年纳米产值规模超过200亿元，带动相关产业1,000亿元。国家纳米技术与工程研究院“十二五”期间被列入我国重点研发平台体系，拥有科技部认定国家纳米高新技术产业化基地，拥有国内唯一一家纳米产品质量监督检验中心。2012年，经天津市领导及相关部门的大力争取，天津滨海新区与苏州工业园区同时被财政部拟定为全国纳米产业政策试点区域。创新集成研发和产业转化平台已落户上述两地，借助产业试点政策的国家战略布局先机，应在推进纳米产业化方面出台相应的产业规划、纳米技术科研成果转化及产业化方面的专项支持，持续推动纳米技术产业转化相关平台的建设、运转和后续资金支持，从财政、金融、产业政策法规完善上给予企业足够的激励，鼓励从事纳米产业，为产学研的深度融合提供有利的环境。
1.1.3产学研深层次合作不足
目前，我国纳米技术研发人员、纳米技术专利、从事纳米技术生产的企业数目均已过万，纳米技术产业化已成为京津冀地区、沿海发达地区及省会城市高度关注的战略性新兴产业。但是产学研合作水平层次较低，合作的方式主要以委托研发、技术转让等低层次合作为主，重大项目联合攻关等合作方式相对偏少。缺乏助推协同创新的载体，尚未拥有集科研人才、专业设备、高精尖技术及产业化项目信息等多种资源于一体的开放式创新平台。缺乏产学研深层次合作，造成纳米技术研究与市场的脱节，技术成果转化困难，严重影响纳米技术的产业转化。如何采用创新模式来解决纳米企业发展的核心技术问题和产业发展的共性技术难点，运用市场机制集聚创新资源，实现企业、大学和科研机构的深层次结合，对接双创特区建设，形成技术标准体系，支撑和引领产业创新，将是创新发展路径设计要考虑的重要因素。
1.1.4纳米行业技术规范不足和行业协会缺失
低水平“科技成果”过剩，浪费了社会整体资源，更阻碍了纳米技术产业化的进程。目前尚未成立国家级的纳米技术产业化协会，在落实纳米技术产业化创新发展过程中，要遵守国家的法律法规和纳米技术产业化发展政策要求，参照国际标准和准则以及行业特点，研究并提出具体实施措施、行业规范和办法，规范会员的行为，认识“伪纳米”现象，打击行业的不正之风，联建纳米科技服务创新平台，组织参与国内外科研学术交流、工艺装备展示等重大活动。科学分析纳米技术产业化发展过程中的各种问题，把握好产业发展的规律，充分发挥政府引导、科技支撑和市场推动的共同作用，打通纳米技术产业化发展各个环节间的障碍，持之以恒地促进纳米技术产业化发展。
2纳米技术产业化创新发展的路径选择
纳米技术产业化创新发展不仅要从宏观上考虑国内外经济、科技等的形势发展，更要从内在创新要素进行顶层设计、系统集成，不断实践、不断探索深层次创新发展模式和路径。
2.1探寻深层次产学研合作——动态联盟、联合攻关
纳米技术产业化创新发展实行动态联盟、联合攻关策略，汇集中央和地方的力量，各地大学、研究院所力量，企业力量，甚至国际力量共同担任研究任务，更有效地推动我国纳米技术产业化发展。在传统的产学研相结合的基础上，迫切需要加强深层次、实质性和运行机制上的合作，引导优势科技资源向企业聚集，鼓励在纳米技术方面成熟的国内外高校、院所在企业中建设重点纳米技术实验室，或者企业在这些机构中设置相关实验室，探索动态联盟、联合攻关机制，实现强强联合。
2.2创新人才驱动与纳米产业战略联盟联动方案
通过实施“领军人才-企业战略联盟产业技术创新”联动方案，完善纳米产业战略发展体系。一方面注重科技领军人才的培养和引进，把引进和培养纳米技术的科技领军人才和实用型人才作为纳米技术产业化创新发展的重要内容之一，充分发挥领军人才专家“人才库”、“智囊团”、“攻关组”作用，结合实际，立足于解决问题、促进发展。另一方面组织联盟的纳米企业开展重大项目和重点技术的联合攻关，通过联盟内部和联盟之间设立“联盟专利池”，合作创新申请国际发明专利、新技术新产品标准，实现知识产权共享共建。通过合作创新获得国家和地方科研项目立项，以联盟为载体促进创新成果扩散。实现信息、数据和资料的共享，在确保整体利益的前提下，追求利益最大化。通过联动方案最终实现加速研究成果共享与转化，实现在技术创新、高端人才资源和科技服务3个层面的突破，攻关产业发展的重大技术难题，加速科技创新人才培养，加强科技交流与服务，推动产学研结合、协同创新和科技成果转移转化向更高层次发展。
2.3创新“六位一体”高速发展模式，促进纳米产业蛙跳
在纳米技术产业化过程中，条件成熟的实验室等创新载体可以选择面向社会开放运行，引导纳米创新平台向企业聚集、为企业服务。继续出台政策，支持民间资本进入纳米产业，以缓解纳米行业新兴企业的资金短缺问题，充分考虑到纳米产业发展周期较长的特点，在继续加强政府投入的同时，借鉴国外对高新技术进行风险投资的成功经验，引入风险投资，设立纳米技术产业化投资基金，为新创的、有潜力的纳米企业提供资金来源，实现国家资本和民间资本的对接，激励民间资本进入新兴的纳米行业，提高纳米科研技术从理论转化为应用的速度，加快纳米技术产业化的进程。逐步形成纳米技术标准检测服务平台、技术与工程应用转化、纳米技术产业转化、纳米技术产业化投资基金、国家纳米产业试点政策、中国纳米技术产业协会相互支撑，高速发展的“六位一体”综合产业促进体系，着力打造综合创新平台，构筑人才、技术、资金、信息的科技创新和产融结合为特征的“六位一体”综合产业促进体系，加速培育纳米中小企业，促进纳米技术产业的“蛙跳”。
3结语
鉴于以上缺陷，当前对于牙科复合树脂的改良主要是将纳米材料作为无机填料，或用纳米级材料修饰微米级填料，再加入复合树脂中，以改良树脂或使其具备新的性能或兼而有之。
纳米填料的种类
牙科复合树脂的填料绝非单一种类、单一粒径的材料，而是具有一定分布梯度，且不同种类粒子相互配合的系统。牙科复合树脂所含的填料能增加机械强度，降低热膨胀系数和聚合热，其粒度、粒度分布、折光指数、所占体积百分比、X线阻射性及硬度、强度等都会对材料的性能及临床表现产生影响。目前，颗粒型陶瓷粉或玻璃粉是主要的填料类型，纤维(晶须)填料的研究和应用也有报道，但相比前者较少。应用理化性能更加优良的填料来增强机械性能是发展的方向。已用于增强牙科复合树脂的纳米颗粒包括纳米二氧化硅［1］、纳米金刚石［2～4］、纳米氧化锆［5］、纳米氮化硅［6］、纳米羟基磷灰石［7］，纳米氧化钛［8］、纳米三氧化二铝［9］等。这类纳米填料的研究较多，且大多数牙科产品厂家都有自己品牌的纳米树脂问世。纳米纤维增强如纳米碳管、短纤维和晶须是目前许多学者所提出的复合树脂填料的新成员，都被用于牙科复合树脂的增强和性能改善，但基本都处于基础研究之中，而尚未应用于临床阶段。这里所讲的纳米纤维增强复合树脂，是指以纳米纤维为另一类填料与颗粒填料共同增强的口腔充填用复合树脂材料，所以这类材料中含颗粒与纤维两种填料。口腔临床中使用的还有一类单纯使用的纤维增强树脂基(多为环氧树脂基)材料，典型的产品为牙体加强用的纤维桩。文章主要讨论前者目前在口腔中的研究现状。有学者为了更加明确研究目的和可能机理，也会以环氧树脂为基体或只加入纤维填料进行研究。碳化硅晶须和氮化硅晶须是近年来研究较多的用于牙科复合树脂的晶须种类。其他增强牙科复合树脂表面硬度和断裂强度的纤维(晶须)包括氧化锌晶须、钛酸钾晶须、硅酸盐晶须、硼酸铝晶须、尼龙纤维、碳纳米管等。
纳米技术降低牙科复合树脂的聚合收缩
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对二氧化硅纳米颗粒表面进行处理，获得无粘接性的纳米颗粒将其添加到复合树脂中，发现其具有与气孔相似的效果，分布于树脂基质中的纳米填料通过局部塑性形成应力释放点，可以有效地降低聚合收缩［10］。Condon在另外的研究中用非粘接性的纳米填料、粘接性的纳米填料和无被膜填料来降低聚合应力。研究表明，纳米填料添加到杂化型复合树脂可以有效降低聚合应力(降低31%)，在一定的体积含量水平(10%)，非粘接性纳米填料具有更好的降低应力作用，在只含有纳米填料的复合树脂，亦具有相同的效果［11］。八面的倍半硅氧烷，是具有直径0．53nm的纳米笼结构，是一个轻量级、高性能的混合材料，其结构通式为(RSiO1．5)8。SSQ聚合物显示出优良的介电和光学性质，并已广泛应用，如在应用程序中的光致抗蚀剂、耐磨涂层、液晶显示元件、电子电路板的绝缘涂层和光纤涂料等。SohMS等将SSQ加入复合树脂中制成符合材料，SSQ可以显著降低树脂的聚合收缩量，并同时增加树脂的硬度和弹性模量［12］。Garoushi等将半互穿聚合物网络加入由玻璃纤维增强的复合树脂，发现复合物的聚合收缩率下降［13］。此后，又将纳米SiO2颗粒加入上述复合物中，除了发现加入纳米粒子后可使聚合收缩降低外，他们还发现聚合收缩的降低与纳米粒子的添加量和聚合温度相关［14］。
添加纳米材料增强复合树脂的抗菌性能
体内外实验表明，复合树脂比其他充填材料更易引起菌斑沉积，因而更易引起继发龋。继发龋也是临床中复合树脂充填失败的重要原因之一。因此，如果能将抗菌剂加入复合树脂中，使其具有缓和持久的抗菌性能，将非常有利于其性能的提高。BeythN等将季铵盐聚乙烯纳米粒子以低浓度(1%)添加到复合树脂中，发现在不影响其机械性能的基础上可以保持1月以上的抗菌性能［15］。Jia等将Ag+、Ag+/Zn2+吸附到纳米SiO2表面，添加到复合树脂中，发现对大肠杆菌和S．粪菌都具有良好的抗菌性能，而且后者的效果更好，抗菌效果随接触时间延长和添加剂量增加而增强［16］。Xu等将熔附了纳米硅颗粒的晶须和纳米二钙或四钙磷酸盐加入牙科复合树脂中已达到自修复的目的［17，18］。四针状氧化锌晶须具有抗菌的作用。宋欣等将四针状氧化锌晶须加入复合树脂中，发现其在提高树脂机械性能的同时也能赋予复合树脂材料较强的抗菌作用，是制备抗菌性复合树脂的较优选择［19］。Niu等也将其加入复合树脂中，以使复合树脂获得抗菌性能和增强的机械性能［20］。Chae等将纳米银颗粒加入聚丙烯腈中并用电纺技术制成纳米纤维，以使所制备的纤维具有抗菌性能［21］。
纳米技术对牙科复合树脂机械性能的改善
1纳米颗粒增强牙科复合树脂
钟玉修、倪龙兴等将纳米金刚石作为填料加入复合树脂中，并对其性能进行了一系列的研究，认为适当比例的金刚石填料可以提高复合树脂的机械性能［2，3］。胡晓刚等将纳米金刚石用硅烷偶联剂进行表面改性后添加到复合树脂中，发现改性金刚石的增强作用明显优于未经改性的金刚石，同时金刚石的加入也改善了树脂的韧性［4］。王君等将纳米氮化硅加入复合树脂并用紫外光照进行固化处理，发现纳米氮化硅含量为1%时，体积收缩率仅为4．92%，而拉伸强度增加了近100%［6］。王云等将经过硅烷偶联剂KH－570进行表面处理后的纳米羟基磷灰石加入树脂基质中，研制出能够达到临床要求的修复性纳米羟基磷灰石复合材料，并检测其机械物理强度［7］。笔者研究组曾将纳米TiO2粒子在表面处理后加入复合树脂中，制备纳米复合树脂，并根据国际标准化组织标准测试其力学性能，发现表面处理增强了纳米TiO2与复合树脂基质的相容性，添加表面处理后的纳米TiO2粒子对树脂起到增强增韧作用［8］。目前各大牙科产品厂商几乎都研制出自己品牌的纳米树脂，所加入的纳米级填料以纳米二氧化硅为主，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用的是纳米氟化镱。这些经过纳米技术改良的复合树脂，厂家都宣称具有更好的强度、耐磨性、可抛光性、更低的聚合收缩率以及更好的美学性能。
2纳米纤维(晶须)增强牙科复合树脂
氮化硅和碳化硅被选中是因为和大多数纤维相比，其体积小，长径比大，可以更均匀地与树脂混合，而且其抗拉强度极高。Xu等自1999年起对晶须增韧牙科复合树脂进行了一系列的研究。该研究组曾将硅石纳米粒子熔附到碳化硅陶瓷晶须上，以增强口腔复合树脂的强度，硅石纳米粒子通过增加晶须表面积和粗糙度来加强晶须与树脂基质的结合［22］。他们还发现晶须与硅石粒子质量比为2︰1，树脂的强度明显高于单纯添加硅石的纳米粒子，且树脂的弹性模量和硬度随晶须与硅石粒子比例的增高而增高，同时树脂的脆性降低，还发现少量添加晶须就能够大幅度提高断裂强度［23］。相比于较为昂贵的氮化硅和碳化硅等高品质晶须，钛酸钾晶须虽然在强度上有一定的差异，但其价格低廉，在工业上研究也较多［24］，因此也有学者将钛酸钾晶须用于牙科复合树脂的增强［25］。硼酸铝晶须性价比高，颜色为白色，适于用做复合树脂的增强材料，较颜色深的碳化硅和氮化硅晶须更易于光照固化，适用于临床［26］。王蓉等比较了不同晶须熔附纳米粒子对环氧树脂力学性能的影响，结果表明:硼酸铝晶须熔附纳米Si02增强作用最佳。但是由于硼酸铝晶须与纳米Si02化学相似性差，因此仅通过高温烧结，两者熔附效果不理想［27］。Zhang等将羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)晶须添加到牙科复合树脂，发现硅烷处理后HA晶须能够提高树脂的弹性模量和折裂韧性值［28］。使用更好的纤维制备方法以得到质量更好的纤维，也是提高纤维增韧树脂效果的方法之一。目前，使用静电纺丝技术制备纳米纤维材料已成为近十几年来世界材料科学技术领域最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。应用静电纺丝技术已经成功地制备出了结构多样的纳米纤维材料。通过不同的制备方法，如改变喷头结构、控制实验条件等，可以获得实心、空心、核－壳结构的超细纤维或是蜘蛛网状结构的二维纤维膜;通过设计不同的收集装置，可以获得单根纤维、纤维束、高度取向纤维或无规取向纤维膜等。电纺纤维是连续的长纤维，可以发挥桥联增韧的作用。尼龙纤维韧性远远超过无机填料，并具有规律的圆柱形状。已有关于用电纺方法制备尼龙纤维并用其增强树脂的报道。Fong等将电纺尼龙纤维加入BisGMA/TEGDMA基牙科树脂中，并检测其机械性能，发现复合材料的弯曲强度、弹性模量和断裂强度都有所增强［29］。但是，为了更加增强尼龙晶须，Tian等将纳米级硅酸盐晶须加入尼龙纤维并使其沿纤维长径排列，将得到的纤维填料用树脂单体处理后再研磨后以不同比例加入树脂中，发现少量添加纤维就可以大幅度提高树脂的机械性能［30］。此后，同一研究组还将纳米硅酸盐晶须以不同比例直接加入复合树脂中［31］，也发现少量添加未经过表面处理的晶须时可以提高树脂的机械性能。也有一些由静电纺织得到核壳纳米聚合物纤维的报道，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，尼龙－聚甲基丙烯酸酯(nylon-PMMA)纤维［32～36］。纤维核壳结构的设计目的是让纤维具有一个高强度核心，而其外壳则是可以与树脂通过形成化学键或形成互穿网络结构提供良好的粘结性，使最终形成的纳米复合材料具备更优良的机械性能。其中PMMA-PAN被用于增加牙科复合树脂的机械性能［37，38］。笔者研究组曾将单壁碳纳米管经过短切和表面处理后包裹上纳米二氧化硅颗粒，再添加到复合树脂中，制成纳米复合树脂，并检测其机械强度，发现经过处理的SWCNTs在树脂基质中呈良好的单分散状，且制成的纳米复合树脂的强度与对照组相比，其增高的幅度具有统计学意义［39］。但从这个研究中也发现了碳纳米管用于牙科美学修复所存在的问题，那就是碳管的颜色问题。尽管被纳米二氧化硅包裹后才加入树脂中，且添加量不高，但添加碳管后的树脂仍表现为灰黑色，与牙齿颜色相差较大。这说明，至少在目前这种处理方式下，虽然碳管机械性能很好，但不太适合用于牙科复合树脂的改良。这也促使我们寻找其他性能好、颜色也更接近齿色的纳米管用于复合树脂的改良。添加新型填料后的复合材料可能会更强更硬，但同时也降低了它们的透光性和光固化的效能，因而要求其具备自固化或热固化的能力。有学者将纳米Al2O3晶须加入牙科树脂基托中以增强其热传导性［40］，不过，热传导性的增强对于充填性树脂来说不适宜，因为会导致对牙髓神经的刺激。纳米结构的钛管也是很有前景一种晶须填料。Khaleda等已将其用于PMMA、骨水门汀和流体树脂的增强［41］。有学者对两种玻璃纤维增韧的复合树脂(NuliteF和Alert，增强体为微米级玻璃纤维)充填体做了为期6年的临床随访［42］，发现充填失败的主要原因是继发龋和充填体(即复合树脂)或牙体的断裂。根据他们得到的结果判断，Alert达到了美国牙科协会的标准，而NuliteF没有达到。纤维增强树脂复合材料与其他混合树脂复合材料相比，其体外研究显示了极高的电子模量和断裂韧性比，但是其表面粗糙度也增加了。添加到树脂基质中的纤维需要控制方向、大小和其他特征，以及其排列位置和方向定位的可重复性。然而，目前这些仍是该领域的重大挑战。也有一些学者尝试用了一些方法，如原位聚合或预聚合，使纤维能在树脂基质中定向分布。Koziol等使用原位聚合的方法实现了在聚苯乙烯中碳纳米管的定向排列［43］。
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以发表和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技发表协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行发表与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
[论文摘要]科技的发展，使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了，主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。
一、纳米的发展历史
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
二、纳米技术在防腐中的应用
纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。
纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。
纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。
我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。
三、纳米材料在涂料中应用展前景预测
据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。
由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。
在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。
纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。
纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，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，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。
四、结语
由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。
参考文献：
[1]桥本和仁等［J］.现代化工.1996(8):25～28.
纳米科技的发展日新月异，带给人们无限遐想。中科院院士、著名纳米科技专家刘忠范，正是中国纳米科学与技术研究的领军人物。他为中国纳米科技的发展勾勒出三部曲：科学、技术和工程。
纳米贵不贵？好不好吃？
1983年，刘忠范大学本科毕业后便赴日留学。他先后在日本横滨国立大学、东京大学取得了硕士和博士学位，并在东京大学和分子科学研究所做博士后。
攻读博士期间，刘忠范师从国际著名光电化学家藤岛昭先生做研究，他很为老师的工作精神所感动，年过半百仍扑在事业上。
自幼养成的勤奋习惯和藤岛昭先生的表率，使刘忠范在日学习期间取得很大成功，获得了日本政府奖学金并在《Nature》杂志上发表了学术论文。与中国不同的社会环境，也让埋头读书不问世事的刘忠范更加开朗起来。这时，北京大学化学系的教授蔡生民找到了他，不止一次地邀请刘忠范回国，并且用真诚的话语
打动了他。
他选择了北大。十几年后回忆起来，刘忠范仍觉得，“北大是最适合我的”。
在研究领域，刘忠范选择了纳米。
人们接受纳米有一个过程。1997年9月27日，北京大学成立了纳米科技中心，这是中国高校的第一个跨院系、跨学科从事纳米交叉学科研究的综合性研究中心。刘忠范接到很多电话，有人问：“听说你们搞出一种纳米，贵不贵？好不好吃？”刘忠范只好幽默地回答他，“纳米太小了，既不好吃，恐怕也吃不饱。”
近年来，纳米技术掀起了阵阵热潮，也渐渐出现在人们生活中。纳米技术将为目前许多技术难题提供新的解决方案和思路，也会进一步提高人们的生活水平并有可能在很大程度上改变人们的生活方式。1986年诺贝尔物理奖得主罗雷尔说，曾重视微米科技的国家，今天都已成为发达国家，而纳米科技则为人们提供了新的发展机遇，今天重视纳米科技的国家必将在未来的高科技竞争中独领。
科技部最年轻首席科学家
1994年，刘忠范申请了科技部攀登计划项目，经费500万元。刘忠范成为这个项目的首席科学家，也是当时科技部最年轻的首席科学家。他从此开始了纳米攀登之旅。
“当时，我们是做纳米级的信息存储技术，相当于超级光盘。”刘忠范说，这个项目共有三个承担单位，还包括当时的北大电子学系——现在的信息科学技术学院的吴全德院士、薛增泉教授以及吉林大学化学系的李铁津教授。吴先生尽管年事已高，但对‘纳米’非常敏感。吴老先生和薛教授都是做信息技术的，尤其有感于我国微电子技术发展的曲折和落后现状，而纳米技术应该是一个难得的机会。因此，“我们之间产生了强烈共鸣，觉得应该酝酿一个计划，大张旗鼓地在纳米领域开拓——这就是北京大学纳米科技中心成立的初衷”。
1993年，刘忠范回国后，他亲手建立起光电智能材料研究室。起初什么都没有，完全从零开始做。有几间空房子，每一个插头在什么地方，都要刘忠范自己设计后找人安装，桌椅板凳都是他自己一件件买来的。搞前沿研究需要先进设备，为了购买这些设备，他省吃俭用，甚至到了抠门的程度。刘忠范花50多万元买了一台用于看原子和分子的STM仪器，这差不多是国内最早进口的洋玩意。仪器需要配置防震台，由于资金紧张，刘忠范只能带着学生亲自动手。
创业是艰辛的。当年的刘忠范人称“拼命三郎”，每天最早进楼的是他，最晚一个走出实验室的还是他。由于总是工作到深夜，楼门早已关闭，因此他经常翻越化学楼的铁门，“因此练就了一副好身手”，他自嘲道。
科研工作很辛苦，但也充满了快乐。在刘忠范眼里，研究的一大乐趣就是和学生一道创造故事。学生一个错误的实验设计带来了热化学烧孔存储技术；一位女同学的顽固不化和他的坚持加包容收获了石墨烯的偏析生长方法，进而开启了石墨烯生长过程工程学研究之门。回忆起这些往事，刘忠范的脸上洋溢着成就感。
“要向两头进军”
十几年来，中国纳米科技发展得飞快。从数量上看，已经与美国并驾齐驱，论文的档次也越来越高，尽管原创性和影响力尚有待提高。刘忠范为中国纳米的发展简单勾勒了三部曲：科学、技术和工程。
谈起与自己一同成长的北大纳米科技中心，刘忠范说，北大的纳米研究，总体上还处于纳米科学的层面。经过十几年的努力，已经取得了长足进步，在国内外拥有了一定的学术影响和地位，化学学院、信息学院和物理学院的纳米团队功不可没。当然，我们还缺少重大突破，需要从高原到高峰的飞跃。
刘忠范特别推崇团队精神和团队文化建设。说起他的研究团队，他总是强调，他所取得的些许成绩，都是团队成员共同拼搏、共同奋斗的结果。他的研究团队，从最初的几个人、十几个人，发展到今天的几十个人，不断地壮大着，也形成了独具一格的团队文化。正是这样的团队文化，带来了一个又一个的学术研究成果，也使北大成为国际知名的低维碳材料研究基地。他的信条是：人才决定潜力，机制决定效率，文化决定高度。
刘忠范最自豪的不是他发表的300多篇学术论文，而是培养了一批热爱科学、热爱纳米的弟子。他的弟子绝大多数都在国内外知名学术机构从事科研工作。他更希望将来有一天他被称为教育家，而不仅仅是一名科学家。
“ 责任是通向伟大的代价”，这是丘吉尔的一句名言。刘忠范深深地感受到越来越多的社会责任。儿时刻骨铭心的贫穷经历使他对农村教育和失学儿童问题极为关注，并力所能及地为此做些事情。他设立的奖学金拯救了不少濒临失学的儿童。人生是永不停息的马拉松。前人在指引着我们，后人在追赶着我们，我们始终处在激烈的竞争中。刘忠范正不断翻山越岭，向科学高峰攀登。（来源：科技日报，本刊有删节）
档案
论文摘要：纳米尺寸开辟科学新领域，介绍纳米材料的神奇特性及在生活中的应用。
人类对物质世界的研究，曾小到原子、分子，大到宇宙空间。从无限小和无限大两个物质尺寸去认识物质，使人们了解到世界是物质的。物质是由原子或分子构成的，原子、分子是保持物质化学、物理理特性的最小微粒。这为人类认识世界、改造世界推进科学的向前发展提供了坚实的理论基础，也产生了一个个的科学原理和定理，推动了人类生产和生活的不断向前发展。
随着科学研究的进一步发展，人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在1～100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。
过去，人们只注意原子、分子，或者宇宙空间，常常忽略他们的中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现：一个导电，导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电，也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度，大约是在1～100纳米这个范围空间，就会产生特殊的表面效应，体积效应，量子尺寸效应，量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性，这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。
近年来，已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用，并显示出它的独特魅力。
1医学方面的应用：
目前，国际医学行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法，随着健康科学的发展，人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用，提高药效，发展药物定向治疗，必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织，尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由的滚动，因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药，避免身体健康部位受损，可以大大减小药物的毒副作用，因而深受人们的欢迎。
2在涂料方面的应用；
纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术，再给涂料中添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能，如；有超硬、耐磨，抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射，耐大气侵害和抗降解等，在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。
在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射和热估递效果，产生隔热，阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同，这样可以通过复合控制涂料的颜色，克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变，而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面色彩多样化。
3在化工方面的应用；
化工业影响到人类生活的方方面面，如果在化工业中采用纳米技术，将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的TiO2.纳米TiO2能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有利污染物，具有除净度高，无二次污染，适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。
4其他生活方面的应用：
纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽，但因摩擦容易产生静电，因而在生产时加入少量金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。不久前，关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、 贮光，具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌，而采用了纳米材料，新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌，又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大，有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分，市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长墙壁就会变的班驳陆离，纳米技术应用之后，涂料的技术指标大大提高，外墙涂料的耐洗刷性提高很多，以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的，被称为黑色家电，这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类，进而可控制涂料的颜色，使黑色家电变成彩色家电。
总之，在未来生活中，纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚，使人类的生存的条件更加优越。
参考文献
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[2]秦嵘等。宇航材料工艺[J]，1997，（4）：17-20。
从贫民中走来
1947年1月一个春寒料峭的日子，李述汤出生在湖南宝庆东乡两市塘履安里（今邵东县大禾塘街道办事处里安村）一栋矮小的土坯房里。父亲李秉纲是一名军人，1928年4月考取黄埔军校第六期步兵第三大队，官至军湘西纵队少将司令。解放前夕，李秉纲率妻儿举家迁至香港，先是在荔枝角落脚，后又搬迁到青山、屏山、元朗等地。
幼年李述汤在香港的生活，可谓是辗转流离。李述汤回忆说：“父亲是堂堂黄埔军校六期毕业的知识分子，但一句广东话都不会说，落得养鸡养猪谋生，母亲又长年重病不起……”饶是如此，他们家也无法在一处久居。在李述汤的记忆里，小时候印象最深的就是搬家，而每搬一次家，他就得换一所学校。限于条件，小时候李述汤就读的学校都不是殖民地政府资助的学校，而是由社会、宗教、慈善机构设立的学校。这类学校大多条件简陋，而且相对偏远。李述汤清楚地记得：“小学四年级那年，我每天都要从元朗走很远的山路到屏山上课，不知怎么，那条荒凉的小路总好像永无尽头，愈走愈远，而脚后踢起的沙砾又嘎嘎作响，让我老觉得有鬼在后面追我，好害怕。结果我就每天逃学，逃了好几个月……”
之后，父亲李秉纲在调景岭学校谋得一个职位，李述汤就此进入这所有教会背景的学校，开始有了相对稳定的求学环境。但到了中学三年级时，由于母亲病逝，积蓄耗尽，家道衰落不堪，连一日三餐都难以为继，李述汤三兄弟无奈只好入住专为收容无家可归儿童所设的“调景岭学生辅助社”（“香港学生辅助会”前身）。
调景岭位于香港九龙东鲤鱼门湾外，曾经是一个三面环水的荒山，除通往筲箕湾的水路和山上一条崎岖狭窄的小路通往观塘外，几乎与世隔绝，是香港一个非常特殊的地方，鱼龙混杂，贫困与荒织。1950年，香港政府将调景岭辟为难民徙置区，区内聚集了一大批战败后逃离大陆的军人。他们在这里开山建房，无限期居留，实行自我管理。后来，港府在山顶建警署，仅只监视区内居民不杀人放火，其他活动都不予管束。据李述汤回忆：“岭上公共设施匮乏，初入住时，连自来水都没有。我与百多名来自困难家庭或父母双亡的孩童，挤住在辅助社四处透风漏雨的破木板屋里。”为了活命，李述汤偷过甘蔗、偷过鱼，甚至与蛇共眠。就在这样一个环境中，李述汤没有放弃一切读书的机会，坚持艰难求学。在回忆这段求学生涯时，李述汤不无感慨地说：“当时，辅助社没有医生，传教士看我还能读书，便想培养我读医科，将来可以为辅助社服务。可惜我念的都是中文学校，英文不够好，当然考不上那时唯一有医科的香港大学，结果无心插柳柳成荫，考取了香港中文大学化学系。”
1969年从香港中文大学毕业后，李述汤先后以优异成绩取得美国纽约州罗彻斯特大学和加拿大英属哥伦比亚大学化学硕士和博士学位。1974年，李述汤应聘到美国加州大学柏克莱分校做博士后研究工作，1976年成为美国柯达公司高级研究员，1994年担任香港城市大学物理与材料科学系教授及超金刚石及先进薄膜研究中心主任，2001年被聘为中国科学院理化技术研究所教授及纳米有机光电子实验室主任。
三次荣获国家科技进步奖
李述汤长期致力于有机光电子材料及显示器件、纳米功能材料及器件、金刚石及相关超硬薄膜材料的研究，取得了一系列创新性研究成果，获美国专利20余项。
在金刚石研究方面，李述汤着力开展硅衬底上金刚石成核、生长及异质外延的机理研究，揭示其形成机理，探索出制备高质量外延金刚石薄膜的方法，用含烃的低能离子束在硅衬底上直接生长出异质外延的立方金刚石纳米晶，并将技术推广到合成其他半导体材料的纳米线中。他研究的“金刚石及新型碳基材料的成核与生长”“氧化物辅助合成一维半导体纳米材料及应用”和“高效光电转换的新型有机光功能材料”3项成果，先后荣获德国洪堡基金会研究成就奖（Humboldt Research Award）、香港裘槎基金会高级研究成就奖（Croucher Senior Research Fellowship）、2008年度何梁何利基金科技进步奖，2003年度、2005年度和2013年度国家科学技术进步奖二等奖。
这些年来，李述汤在国际化学、物理、材料等科研领域的著名期刊发表学术论文900余篇，出版专著9部，其中有5篇尖端在美国著名的《科学》杂志和英国的《自然》杂志上。他的论文被引用超过2.6万余次，据ESI和ISI数据库检索，其论文引用次数在全世界材料科学领域中排名前25位。因而，他先后被聘为《Applied Physics Letters》和《Diamond & Related Materials》杂志副主编，《Physica Status Solidi》杂志亚太区主编（2004～2007），《New Carbon Materials》和《Journal of Materials Science & Technology》杂志编辑委员会委员，《Advanced Functional Materials》和《Applied Nanoscience》杂志顾问委员会委员。
1994年回到香港后，李述汤相继成功策划、主持了30余项大型研究项目，先后获得香港研究资助局和创新科技基金提供的6000余万港元的科研资助。近些年来，李述汤在内地也分别承担了多项国家“863”和“973”项目的研究任务。
因为取得了这些令全球科技界折服的研究成果，李述汤于2005年当选为中国科学院院士。2006年5月31日，中国科学院院长路甬祥飞抵香港，亲自为李述汤颁发院士证书。此后不久，李述汤又当选为第三世界科学院院士。
亚洲纳米技术领军人物
2003年3月21日，全球自然科学界最权威的刊物《科学》杂志的封面，刊登了李述汤研究成功的3根漂亮的纳米硅线的照片，全球最细的纳米硅线第一次清晰地展现在世人眼前，这意味着全球纳米研究领域对李述汤研究成果的肯定，也表明这项研究在全世界的影响力。
纳米是长度单位，原称毫微米，就是十亿分之一米，相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。纳米技术乃当今世界科技研究最尖端、最有前景的领域，而纳米硅线又是纳米技术中最热门、竞争最激烈的研究领域。自20世纪初以来，无数科技精英投身其中，力图跨越这十亿分之一米的距离。但谁也没有想到，李述汤凭借自己渊博的学识和坚忍不拔，在这个领域力拔头筹，成为亚洲纳米技术研究的领军人物、香港纳米材料研究的第一人。
“不是吹牛，我做的纳米硅线是全世界最好的。”李述汤每次谈起他的纳米硅线，率真得煞是可爱。他旗下的超金刚石与先进薄膜中心，是世界上两所最早制造出纳米硅线的实验室之一。
1994年，李述汤告别美国的优厚待遇，毅然加入香港城市大学。自1996年开始，他率领攻关小组，主攻纳米硅线。这个研究团队由2名讲座教授（香港大学级别最高的教授）和4名副教授组成，平均每人带领4至7名学生，夜以继日地开展研究、试验。7年间，他们取得了令全球瞩目的成就。首先，他们研制出全球最小的纳米硅线，直径只有1纳米（头发的五万分之一）。接着，他们通过扫描隧道显微镜，不仅看到了稳定的纳米硅线图像，更是拍下了极其清晰的珍贵照片。如今，他们更是进一步发现，纳米硅线具有特殊的光学性质。李述汤非常自信地向全世界宣布，他们的这一发现将为纳米材料的研究掀开崭新的一页。他估计，5年后，以纳米硅线为发光源的纳米激光将会问世，体积更小、速度更快的纳米电脑也将在10年内诞生。“这可是一个产值以千亿计的大产业！”李述汤难以抑制心中的兴奋。
“您在这个具有高度竞争性和战略意义的科学领域里，作出了特别显著的贡献。”纳米研究领域的国际权威、1996年诺贝尔化学奖得主克罗托（H.W.Kroto）教授在参观完李述汤的实验室后，作出如是评价。纳米硅线、纳米金刚石、纳米发光，是全球最具发展前途的3个研究领域。李述汤挂帅的超金刚石与先进薄膜中心，是亚洲纳米硅线研究的金字塔塔尖，是香港唯一受惠于国家资助高科技研究的“863”计划的机构。
创建苏州大学纳米科学技术学院
苏州大学坐落在古城苏州之南，是国家“211工程”重点建设高校，其前身为创建于光绪年间的东吴大学。作为全国最早建成的现代高等学府之一，苏州大学创造了中国近代高等教育史上的若干个第一：第一所实施西式办学体制的大学，第一所开展研究生教育并最早授予硕士学位的大学，第一所开设法学专业的大学，第一所创办学报的大学……而如今，有了李述汤的全职加盟，有了李述汤领衔创建的纳米科学技术学院，苏州大学更加声名远播。
李述汤时常对学生说：“中国人要在中国的土地上，做出令中国人骄傲的事情来。”他是这样说的，也是这样做的，在香港如是，在苏州亦如是。2008年，当苏州大学党委书记王卓君和校长朱秀林到香港拜会李述汤时，李述汤粲然一笑。他没有半点“矜持”，主动将实验室组建方案摊到桌上，只向来者提出了一个条件，那就是能在“无时间限制、无指标规定、无框架局限”的“三无”状态下，组建自己理想中的研究机构――一个真正干事的研究院。求贤若渴的书记和校长二话没说，双双伸出有力的大手，与李述汤紧紧握在一起。这一年6月9日，苏州大学功能纳米与软物质（材料）实验室在独墅湖校区成立。2010年10月16日，苏州大学纳米科学技术学院揭牌。2012年2月22日，苏州大学与加拿大滑铁卢大学、苏州工业园区联袂打造的纳米技术联合研究院正式启航。
加盟苏州大学后，李述汤全身心投入到了苏州这块纳米产业高地，无论是基础建设，还是招兵买马，他都亲自过问，亲自拉“盘子”。为了纳米科学技术学院的建设，李述汤可谓是呕心沥血，倾注了全力。
记者：航材院燕绍九、杨程、洪起虎等科技人员近期在《材料工程》杂志上发表了“石墨烯增强铝基纳米复合材料的研究”一文，您对纳米材料技术十分关注，请从这个角度谈谈这项发明的价值和意义如何？
林左鸣：航材院发表的这篇论文，表明他们以石墨烯作为纳米填充材料，对其他材料实现了成功改性，完成了一项在国际上领先的重要发明，具有十分重要和深远的意义。这项发明意味着，我们可以用石墨烯作为填充材料对一系列金属材料进行改性提高品质性能，制造出系列的“烯合金”材料。我个人认为，这在合金材料发展历史上，无异于是一场划时代的革命，尤其对航空工业的发展，将带来巨大的影响。对此，我由衷地感到高兴，也说明了多年来航空工业广大科技人员努力在基础和前沿科技领域里探索和耕耘，已经开始结出丰硕果实！为实现“中国发明，世界领先”的战略目标迈出了坚实的步伐！
记者：您对纳米材料的微观机理大胆进行了猜想性探索，设立了若干假说。您能否对烯合金改性的微观机理做进一步的探索性分析？
林左鸣：我对此仍然只能作猜想性的探索，科学的机理要以科学试验的实证为准绳。石墨烯本身就属于纳米级材料，因此它本身就具有纳米粒子所应有的表面活性状态，容易与其他材料粒子结合。目前纳米粒子最主要的应用是作为其他非纳米材料改性时的填充材料，但很多材料的纳米粒子制取和保存都相对困难，石墨烯目前成为人们比较便于大规模制取和保存的纳米材料，因此，可以广泛用于其他材料改性时的填充材料。由于石墨的韧性和强度及成为纳米材料时的表面活性特点，当作为填充材料时，可能使石墨烯成为其他被填充材料（基础材料）中晶粒之间的隐性焊接材料，在晶粒界面形成链桥效应。也就是说，基础材料晶粒之间通过石墨烯表面活性作用，形成了晶粒界面呈现无缝隙连接的形态。当基础材料中的晶粒界面形成无缝隙连接后，在外力作用时，其晶界滑移现象减少，抗应力能力增加，从而使得被填充的基础材料的强度随着抗应力能力的提高而增强。以上仍然仅仅是一种猜想式的假说，真正的机理最终还需要通过充分的科学试验去印证。
记者：在我们的印象中，近几年来，您多次谈到今后若有新技术革命，其突破口和领域一定是在材料科学领域，最近您又提出新的材料技术革命，有赖于粒子科学的突破。您是否认为在新的粒子科学突破之前，纳米技术的发展对于新材料技术的进一步突破和发展十分重要？
