纳米技术及浙江省相关产业

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1、,中国计量学院材料学院,纳米技术 及浙江省相关产业,内容提要 纳米技术简介 纳米技术在世界各国 纳米技术与当代中国 浙江省相关产业及政策,1.1 纳米及纳米技术,1纳米(nm): 1毫米(mm)的百万分之一1 nm=10-6 mm=10-9m(=10) 大约等于十个氢原子并列一直线的长度。 人类头发的直径大约有6万至8万纳米。 所谓纳米技术，是指在0.1100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子运动规律和特性以及对物质和材料进行处理的技术被称为纳米技术 在2000年，纳米科技的应用拥有超过500亿美元庞大市场，大部分纳米技术的应用都在纳米材料上。德国政府更预计，到2010年纳米科技的市场价值会高

2、达1兆美元。,1.2 纳米材料的基本效应,1.尺寸效应 晶体周期性的边界条件遭破坏，颗粒表面层附近原子密度减小，从而导致声、光、电磁、热力学等特性呈现新的小尺寸效应。 2.量子效应 费米能级附件的电子能级由准连续变为离散能级的现象。3.界面效应纳米材料由于大量的原子存在于晶界和局部的原子结构不同于大块晶体材料，使纳米材料的自由能增加，纳米材料处于不稳定状态。,四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。 四个方面应用: (1). 纳米电子学: 拥有崭新功能的电子仪器，有高速度及低能量消耗的优点;(2). 纳米材料科学(3). 纳米生物学: 包括去氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(R

3、NA)的基因图谱(4). 纳米医学: 发明、设计及生产纳米级的新药物。,1.3 特点及应用,1981年 科学家发明研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此可见。 1990年 首届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩举办，纳米技术形式诞生。 1991年 碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍，成为纳米技术研究的热点。,纳米技术在世界各国,2.1 国外纳米技术进展,1990年，IBM公司用原子排出“IBM”镍基底上用35个氙原子排列成英文IBM,2.1 国外纳米技术进展,1991年，NEC实验室观察到碳纳米管 合成了其它纳米管材料,2.1 国外纳米技术进展,实

4、心的纳米棒、纳米线、量子线,2.1 国外纳米技术进展,朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 称量单个原子重量的“纳米秤”,2.1 国外纳米技术进展,纳米存贮器及DNA开关,2.2 纳米技术在美国,2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就业机会 能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料 本世纪前10年几个关键领域之一 制定了“国家纳米技术倡议”(NNI): 纳米材料 纳米电子学、光电子学和磁学 纳米医学和生物学,2.2 纳米技术在美国,军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 美国总统布什2003.12.3日签署了21世纪纳米技术研究开发

5、法案，批准联邦政府在从2005财政年度开始的4年中共投入约37亿美元，用于促进纳米技术的研究开发,2.3 纳米技术在日本,1962年, 久保(Kubo): 久保理论 国会: 21世纪前20年的立国之本，日本政府总共投资了多于38亿美元在研究上 著名大企业: 纳米实用化技术的计划 三菱化工建立了(富勒烯)纳米碳管生产线 自洁净玻璃、光催化净化水或空气,2.4 纳米技术在欧洲,第一个五年納米科技研究(99-03)已结束第二个五年納米科技研究(04-09)正在进行中，共计投入了几十亿欧元,纳米技术与当代中国,1993年，中科院操纵原子写字国家纳米科技发展纲要 （2001-2010）和 国家纳米科技发

6、展指南框架,3.1 纳米技术对竞争力的提升,能源领域 石油、煤等不可再生资源 环保领域 解决水污染的问题 解决空气污染的问题 微电子 纳米电子器件、纳米线、纳米传感器 信息领域 光纤、发光器件,3.2 纳米技术对竞争力的提升,功能性涂料、薄膜 防静电涂料 特殊视觉涂料 紫外线吸收涂层 耐磨、防腐、耐高温、耐冲刷涂层 机械 纳米结构单元和纳米机械 结构陶瓷 增强、增韧、助烧结,3.3 纳米技术对竞争力的提升,化学化工 催化剂、助催化剂、阻燃剂 镍催化氧化丙醛，当镍的粒径在5nm以下，反应选择性发生急剧变化，生成酒精的转化率迅速增大 塑料和橡胶 制品成型剂、补强剂、抗老化剂 OA领域 复印机和激光

7、打印机的墨粉 喷墨打印机墨水、高级墨水,3.4 纳米技术对竞争力的提升,纳米药物 磁性纳米粒子药物 卫生保健品 防晒霜 纺织品 反射红外线型化纤 杀菌灭菌除臭型化纤,3.5 提升国防科技,纳米探测系统 纳米材料提高武器打击 纳米材料提高防护能力 纳米机械系统制造的小型机器人 雷达隐身技术 美国:“超黑粉”,对雷达波的吸收率达99 法国:Co-Ni纳米颗粒包覆绝缘层,3.6 我国“十一五”纳米科技发展重点,纳米电子、纳米光电子材料与微纳器件 纳米生物医用材料（纳米传感器、重大疾病早期诊断与治疗用纳米材料与器件） 纳米环境与能源材料（环境友好与资源节约型纳米材料与技术，新型能源纳米材料与器件） 纳

8、米加工与表征技术 提升传统产业的纳米材料与技术,浙江省相关产业及政策,浙江省是纳米科技研究最早的省份之一 政府层面主要有浙江省科技厅和浙江省经贸委负责政策制订及实施。 浙江省涉及纳米技术的主要有纺织、轻工、电子、机械、化工、医药、建材等产业，也是浙江省支柱和特色产业。 设立纳米专项并成立专家组,科技厅 十五专项（2003-2005），投入经费2400万， 十一五专项 （2006-2010），拟投入8000万，到目前为止，实际投入约3000万。经贸委 近3年来，共实施以纳米技术应用为重点的新材料专项255项，项目总投资40.81亿元，,拟解决的重大技术问题纳米材料及技术的工程化开发应用 微纳结构

9、材料与器件的制备技术 纳米材料制备新原理、新工艺及新技术,1纳米材料及技术的工程化开发应用 纳米材料后处理技术 纳米材料结构与性能稳定技术 纳米多功能协同优化技术 新型能源纳米材料及生产技术 节能纳米材料及生产技术 环保型纳米材料及生产技术促进纳米产业化，提升传统产业，提高产品的市场竞争力，为建设资源节约型社会服务。,2微纳结构材料与器件的制备技术 微纳结构材料与器件的设计 结构、功能可控的制备技术 自组装及集成技术 规模化制备微纳材料与器件的设备 产品及技术的标准化对微纳结构材料与器件等高新技术产业化具有重大意义。,3纳米材料制备新原理、新工艺及新技术 纳米材料表征新技术、新方法 纳米结构生

10、长控制及缺陷调控技术 专用纳米材料制备新原理、新技术对原创成果开发及产业化具有重要意义。,4个主要研究领域 （27个攻关方向）能源资源节约及环境友好型纳米材料与技术 提升传统支柱产业的纳米材料与技术 微纳光、电材料及器件 纳米科技发展支撑条件建设,能源资源节约及环境友好型 纳米材料与技术攻关方向,（1）高能量密度电池、太阳能、燃料电池等新能源相关的纳米材料及技术；（2）低辐射绝热纳米材料及节能制品的生产技术；（3）纳米改性密封材料及制品的生产技术；（4）纳米改性炭基材料及制品的生产技术； （5）纳米光催化、抗菌、自清洁等环保型纳米材料及制品的生产技术； （6）环境污染防治用纳米材料与技术；（7

11、）纳米相变储能材料及相关节能制品生产技术；（8）纳米技术在生物医学领域中的应用及其对生物体影响的研究,提升传统支柱产业的纳米材料与技术攻关方向,（9）纳米聚合物基复合材料开发及产业化；（10）纳米陶瓷及陶瓷基复合材料开发及产业化；（11）纳米金属及金属基复合材料开发及产业化；（12）纳米环保涂料的开发及其产业化应用； （13）表面纳米功能化技术及其产业化应用； （14）纳米改性磁性材料技术及其产业化应用；（15）塑料、橡胶及纤维中规模化应用的纳米母粒与助剂开发与应用技术； （16）与基础原材料生产过程中节能、降耗、减排相关的纳米技术开发及应用。,微纳光、电材料及器件攻关方向,（17）封装用纳米

12、材料； （18）纳米电子材料及器件；（19）纳米发光、光转换、光传导等材料与技术；（20）纳米抗电磁干扰及电磁屏蔽材料及器件 （21）纳米改性计算机耗材及配套材料；（22）可实用化的纳米信息存储和处理材料与芯片技术。,纳米科技发展支撑条件建设攻关方向,（23）纳米材料及构件制备新原理、新工艺及新技术；（24）微纳加工技术；（25）纳米材料、制品安全评估技术； （26）纳米材料、制品测试表征技术与标准化制定 （27）纳米技术公共平台建设,优先支持重大攻关方向,（1）高能量密度、太阳能、燃料电池等新能源相关的纳米材料及技术； （2）纳米光催化、抗菌、自清洁等环保型纳米材料及制品的生产技术； （3）环境污染防治用纳米材料与技术； （4）纳米聚合物基复合材料开发及产业化； （5）表面纳米功能化技术及其产业化应用； （6）与基础原材料生产过程中节能、降耗、减排相关的纳米技术开发及应用。 （7）纳米电子材料及器件； （8）纳米改性计算机耗材及配套材料； （9）纳米材料、制品测试表征技术与标准化制定 （10）纳米技术公共平台建设,谢 谢!,