7.2 纳米功能材料的变化趋势

1．纳米技术由基础研究转向实际应用和产业化

纳米技术是21世纪高新技术产业的重要基础和制高点，世界各国纳米技术在基础研究和应用研究以及产业化方面的投资持续快速增长，风险基金投资在纳米技术领域逐年增加，纳米技术与微系统在未来的产业化过程中孕育着巨大的市场潜力。

在21世纪之前，纳米技术主要停留在基础研究层面，中科院、中国科技大学、北京大学、东南大学、复旦大学、浙江大学等众多高校在纳米材料制备、基础特性方面积极开展了大量的基础研究工作。21世纪之后，随着纳米技术的逐步成熟，纳米技术逐步向物理、化学、新材料、信息技术、生物技术、医学、国防、能源、农业与食品等多个应用领域渗透，并在多个领域取得了重大进步，纳米技术正从基础研究向应用研究和产业化方向逐渐转移。

2．纳米技术研发单位由单打独斗向地域合作、国际化发展

纳米技术的发展需要不同地域、不同国家之间的相互协作，地域、国际交流越频繁，合作程度越深，越能促进纳米技术的发展。当前，全球各国均积极开展了不同程度的纳米技术合作和交流，通过政府间的多边关系、双边关系和多种民间通道进行了多种形式的国际合作和交流。采用研讨会方式进行人员交流或学术交流，积极聘请外国专家讲学，开展合作研究。

例如，2007年1月欧盟推出了第七框架计划（FP7），总经费投入达501.82亿欧元，其中子领域“国家合作”预算达322亿欧元，显著增加了国际合作力度。国家合作领域分为10个主题：健康，食品、农业与生物技术，信息通信技术，纳米技术、材料科学和新生产技术，能源，环境和气候变化，交通，社会、经济科学和人文学，安全，空间科学。同时，欧盟决定将根据其承担的国际义务，积极开展纳米科技国际合作。具体而言，一方面要加强国际对话，推动纳米技术在全球范围内技术标准的制定；另一方面是通过制定通用的纳米科技计量学、专用术语、风险评估等机制以及建立毒理学、生态毒理学和流行病学专门数据库等手段，促进全球技术、资源共享；最后是促进欧盟纳米技术电子出版物的建立，并向全球无偿提供开放，尽最大可能普及并推广纳米技术。

与此同时，美国与欧盟积极签署了多项与纳米材料相关的国际科学与技术合作协议。这表明欧盟和美国的研究人员可以向其资助组织提出合作研究计划。在美国，国际科学与工程局（OISE）资助美国参与国际协作。其他国家包括加拿大、智利、阿根廷等也与欧盟签署了国际科学与技术合作协议，同样包括了纳米技术内容。另一方面，西班牙、葡萄牙和所有拉丁美洲国家均在CYTED IBERO美洲科学技术发展项目中得到资助。微纳米系统项目可在ICT区域下寻求资助。该项目只对西班牙、葡萄牙和拉丁美洲研究者开放。

在国际合作方面，我国同样也不例外。科技部曾在《“十一五”国际科技合作实施纲要》中指出，将纳米技术作为国际合作的战略重点。在纳米技术领域，重点合作包括纳米加工与纳米器件、纳米材料与纳米结构、纳米医学与纳米生物技术、纳米结构的表征方法与检测、纳米器件与集成的关键方法与技术、纳米体系中的理论和建模问题研究等。

3．纳米材料的应用向生物和电子方面倾斜

经过纳米材料发展初期，纳米技术获得了长足的进步。在此基础上，纳米材料的应用方向向生物和电子方面倾斜，并展现出广阔的应用前景。随着材料、制备方法以及先进检测技术的进步，特别是高精度的纳米功能器件制备技术的逐步应用，纳米技术向电子信息技术与生物技术方面拓展更加明显，如集成纳米光电器件、瞄准纳米生物器件、纳米生物传感器。

纳米生物技术是当前国际纳米技术领域的前沿和热点问题，在医疗领域有着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体、纳米生物传感器、纳米生物成像技术以及微型智能化医疗器械等，将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。对于基础研究人员来说，将生物学融入纳米技术是一个热门领域，这一趋势将会导致开发出诸如新奇医学诊断、传感器、数据存储材料以及纳米制造工具等纳米技术产品。目前，国际上纳米生物技术在医药领域的研究已取得了一定的进展。全球范围内，美国、日本以及欧洲发达国家均已将纳米生物技术作为21世纪的科研优先项目予以重点支持。

如表2-7-1所示，就当前生物芯片技术而言，全球的市场总值2010年已达到23.27亿美元，相较2009年增长6%；2011年，市场总值达到25亿美元。据预测2015年市场总值将达到36.73亿美元，年平均增幅9.5%。其中基因微阵列型芯片将仍是主流产品，而蛋白质芯片将具有较高的成长潜力。强有力的市场需求为纳米材料在生物技术领域的应用提供了广阔的前景。

电子信息技术方面，应用纳米技术制造出的基于量子效应的新型纳米器件将克服电子信息产业发展中的局限，这包括以强场效应、量子隧穿效应等为代表的物理限制和以功耗、互联延迟、光刻等为代表的技术限制，以及制造成本昂贵、用户难以承受的经济限制。具有量子效应的纳米信息材料将提供不同于传统器件的全新功能，从而产生出新的经济增长点。这将是对信息产业和其他相关产业的一场深刻的革命。

这些技术上的突破将全面地改变人类的生存方式，所带来的经济价值是难以估量的。正如美国《新技术周刊》指出的，纳米技术在电子信息产业中的应用将成为21世纪经济增长的一个主要发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌。

4．纳米技术领域行业标准竞争日趋激烈

建立标准化系统与知识产权战略密切相关，其意义在于促进知识转移进程，促进技术进入从科学到工程、从实验室到市场的阶段，而目前部分纳米技术标准的不确定性将给纳米技术产业带来诸多不利影响。因此，制定纳米行业技术标准势在必行。标准化成果在于促进纳米技术市场化，促进社会对纳米技术的认可，使纳米技术更好地服务于社会。针对纳米技术以及相关产业的崛起，世界各国，特别是纳米技术相对发达国家，已明确把标准化工作列入其纳米技术发展战略。

纳米材料标准的研究与制定，目前世界各国正处在起步阶段。为了争夺在纳米材料领域的领导地位，各国已不遗余力地开展纳米技术标准化工作。2002年，美国正式开启了纳米技术的标准化研究工作，主要针对纳米材料术语、纳米材料性能、实验、测量与表征方法等方面，以满足美国纳米技术研究、开发和商业化的需要。为此，美国国家标准化组织成立了负责纳米技术行业标准开发的新联络组织——纳米技术标准小组（ANSI-NSP），该组织于2004年9月在美国召开了首次纳米技术行业标准工作会议，制定命名法则和术语。同时，美国商务部还拨出专项经费，用于研究开发测量方法和制备标准的基础设施，以支持美国产业界开发纳米技术，实现纳米技术商业化。2005年美国成立了纳米技术标准委员会，制定了《纳米技术术语》，通过审批，并对外发布。

同样，其他国家如英国也发布了国家标准化战略框架，明确表达了其确保在新技术领域领先地位的愿望，认为通过标准化可以为此打下基础，使其纳米技术在全球市场中获得竞争优势。随后，日本、加拿大等国分别成立了相应的纳米技术标准委员会，并积极促进国际标准化组织（ISO）中纳米技术分委员会的建立。

当一些纳米技术先进大国加紧通过制定纳米标准而抢占未来纳米技术市场时，我国也开始开展大量的技术标准工作。比如，在“十五”期间，国务院教科领导小组就已批准重大专项——“重要技术标准研究”，该专项由科技部、国家质检总局和国家标准化管理委员会共同组织实施，并着手制定我国第一个纳米产品及技术标准，其中包括了纳米粉体材料及检测技术标准。截至2009年4月21日，已经颁布国家标准17项，其中属于全国纳米技术标准化技术委员会归口的6项，其他标委会归口的11项）；颁布行业标准4项。已经有47项国家标准制修订计划项目立项，其中上海纳米技术工作组组织上报17项。这些标准和措施的实施使我国抢在世界之先发布纳米技术和产品标准成为事实，奠定了我国在相应纳米材料的具体子领域的先进领跑地位，具有重大的现实和战略意义。

纳米产品及技术标准的发布，使我国在纳米技术领域掌握了主动，对于实现新型工业化道路，加强经济结构的战略性调整，促进科技进步和技术创新，推动社会可持续性发展，提高国际竞争力具有重要的现实意义和深远的历史意义。自七项纳米材料国家标准颁布之后，我国已经制定了16项纳米技术标准，其中12项为国家标准，4项为行业标准。