040213大师语录-白春礼解读纳米-第2章

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　　那么自清洁材料，那么这也是一个纳米材料很重要的应用，科学院化学所的江雷，他们做的这个纳米的自清洁材料，通过自己建立一套理论，进行超　的界面材料，这个设计可以设计成，比如说粉色的是输水，绿色的是输油，那么做成这样的材料，表明输水，这样表明输油，但是可以通这样，就是说，这块东西是输水，但是里面这块输油，或者这块输水，这里面这个输油，就使它具有既输水又输油的特性，界面的材料。　

　　那么用这种方法，可以制备一些东西，比如说，这种超的双氢的材料，涂在玻璃上，那么，这面涂了，这面没有涂了，浴室里洗完澡以后，这面没有沾水珠，这面雾气就涂上了，这个不光是说家里镜子上，只是为了洗澡的时候不沾这个雾气，但是还有一种，比如汽车的玻璃，后视镜，你保持清洁，还有窗户，比如窗户玻璃经常脏，北京土也很大，你擦窗户很难，涂上这个东西以后，它有土落上去，那么一下雨，或者拿水一冲它马上下来了，冲完以后玻璃上不留下一圈一圈水印，就不用你再去擦去了，因为我是到他实验室（他实验室）安了这么一块玻璃，玻璃上涂了这么块涂料，我看了看这个确实不错，他拿矿泉水一冲，就不脏，其它地方还有很多水珠，脏东西留在那儿，尤其北京沙尘暴一来擦洗工作量比较（大）。　

　　现在他们正在做瓷砖，表面瓷砖，也是一样，就是说能够有自清洁效果，当然衣服上也可以做，具有自清洁的这种功能，那么这个它仿照，比如说荷叶，荷叶它为什么出污泥而不染，它表面上水不沾，它有很微小的纳米结构，另外纳米塑料也是这样，比如说之我们这个塑料瓶可以装可乐，装雪碧，装矿泉水，但是塑料瓶不能装啤酒，但是啤酒玻璃瓶装，很容易爆炸伤人，玻璃瓶一炸了，把谁眼睛给炸伤了，要索赔，或者很重，运输也很不方便。　

　　那为什么不能拿塑料瓶装呢，就是塑料瓶氧气透过率比较高，一般塑料瓶装啤酒以后，当天变质，马上就坏掉了，但是纳米的塑料瓶它可以有效隔绝氧气的透过率，它可以装啤酒，那么现在据说美国已经有这种纳米的塑料瓶装啤酒，我们国家，化学所已经做出了这种材料，也出口到日本去，现在在合作在考虑能不能把它也作为我们国家的装啤酒的塑料瓶。　

　　但是吹这个瓶的技术，美国人有专利，所以说，这个可能还得看如何突破美国人的专利，所以这里做报告，我就希望我们今天还有很多年轻的科学家，工程师，希望你们特别注重专利的保护，要不然最后你有技术出来以后，专利覆盖了，也没办法。　

　　那么也可以做纳米的尼龙材料，做帘子线，做薄膜等等，还有利用它做一些纳米的管材，具有自阻燃的特性，有些纳米的材料它自己烧不起来，不能燃烧，这样火灾的发生，很多由于它是有毒气体熏死了，而不是真正烧死的，那么塑料的东西，燃烧以后，产生有毒的气体，那么如果这个塑料东西它不着，你做室内装饰材料它就不会产生火灾，造成那么大的危害。　

　　所以在材料的发展上，要想做材料的目标，还是要做更轻，更强可设计的材料，使材料提高它的使用寿命，从而降低维修的费用，那么再一个就是以新的原理和新的结构，在纳米的层次上，来构筑特定性质的材料，或者自然界不存在的材料。　

　　那么做生物材料和仿生材料，还有对材料破坏过程当中，做纳米级的损伤的诊断和修复等等。第二个大的领域，讲纳米器件，刚才讲的是纳米材料，刚才我前面说了，我说纳米科技会带来一场产业革命，很重要一个因素是来源于信息产业对它的需求，器件的发展，是非常重要的，所以说，我们说，如果说将来纳米科技，我们到了纳米时代，纳米技术产生像微米技术这样，对于我们人类的生活和生产方式，产生这样深刻而广泛的影响，那么这才叫纳米时代时候到来了，那么这个到来的标志，就是纳米器件的研制水平，和应用程度。　

　　比如有科学幻想，预期说将来做纳米的材料，纳米器件，说可以做成微小机器人，到你血管里头爬行，说里面血管内壁有胆固醇，给你清除，或者给你进行微小的治疗，那个时候就是说分子马达是非常重要的，因为分子马达它是不需要外接的电力，或者很粗的东西，它必须靠那个来进行运动，因为在体内就有。　

　　那么用纳米器件制成的计算机，计算能力可以提高上千倍，那么所需功率仅是目前的百万分之一，这个纳米的光电的学可以使通讯带宽增强百倍，那么利用纳米技术也可以使信息存储量成千倍的提高，还有制成集成纳米的传感器等等。　

　　第三个我来介绍一下关于纳米科技前景的展望，这个纳米科技它的应用领域可以分为几个大的部分，比如在材料和制备上面，这个前面我已经讲了应用，将来以后还有更有进一步发展，那么在微电子和计算机技术方面，我也举了它可能发展的例子，那么这里面我就不再讲了。　

　　那么在医学与健康，航天与航空，环境与能源，生物技术，国家安全可以讲一点可能的展望，比如环境和能源，发展绿色能源和环境处理技术，来减少污染或者恢复被破坏的环境，用纳米技术，可以去除水和空气当中极小颗粒的污染物质，说这水脏了，你如何给它去除呢，可以在水当中，小于200个纳米的污染物，和空气当中小于20个纳米的污染物，来同时把它去除掉。　

　　那么另外假如说你要通过纳米技术，把药物，很多人认为药物你吃完以后，实际上很多东西并没有被吸收，排出体外的，如果做成纳米级颗粒以后，会有助于药物的吸收，当然在介入治疗当中也非常有作用，比如说，我举个例子说，关于食道镜，胃镜检测对人损伤很痛苦，现在还没有用纳米技术，用微小制备技术，把检测的这种探头，做成一个药丸那么大，你可以吞下来，吞下来以后，腰带上别一个像BP机那么大的接收机，那么这个东西进到你的食道，胃里头以后，肠道里头以后，它不断向外发射，它这里面观察到图像，这时候你就可以知道，食道，胃里边它的内部的结构，就不需要非常痛苦的来吞食一个非常大的内窥镜检测的，这样给病人自己痛苦的这样一种观察治疗方式。　

　　所以如果把药物或者治疗器械做得非常小的话，可能都不用纳米技术，都会给人类造福，使疾病的检测和诊断起到更好的作用，那么在生物技术上，在纳米尺度上，如何按照预定的对称性，排列来制备具有生物活性的蛋白质，核酸等等，如何加强通过纳米材料和器件中植入生物材料，使其兼具生物功能和其它功能，来打破生命物质与非生命物质的界限，以及生物仿生学药品和生物的可降解材料等等。　

　　纳米技术在这方面也会有所作为，那么航天和航空，那么肯定是一样，你把器件做得非常之小，它不仅仅是减少体积，它会减少能耗，因为很多航天的器件，航空的器件是需要提供太阳能电池，提供能源，耗能越少就会增加航天器的有效载荷，成指数倍的降低耗能指标，像美国NASA（国家航空航天局）就希望，航天器采用纳米材料以后，发射费用，可以从目前的每磅一万美元，降至二百美元，那么，其制造成本也将只需6万美元做一个航天器，体积也会大大减小，缩小。　

　　那么国家安全，就是我们现在这种微电子技术，对我们战争这种方式，对国家安全影响，我们就可以知道，纳电子技术，同样会对国家安全产生非常重要的影响，那么不仅仅是在这方面，就是说它对国家经济安全，和国防安全，都是谁掌握了纳米技术的知识产权，和广泛应用，都会处于非常有利的地位。　

　　那么纳米科技对于维护国家安全的重要性，从当前的微电子技术，对信息战的影响，就可见一般，所以纳米科技的发展，会给未来战争带来比目前信息技术更大的影响，从战场上的大容量信息，包括数据图像的实时传递，战争的指挥，导弹的预警，核武器的防护，到纳米技术制造的微型侦查装置等等。都会对国家安全产生非常重要的影响。　

　　现在美国国家纳米技术倡议，在国家安全方面又包含很多的内容，那么纳米的发展也可能经历过几个阶段，美国一个公司预期纳米科技发展可能经历五个阶段，它说第一个阶段是要准确的控制原子数量，在100个以下的纳米结构物质，这需要使用计算机设计制造技术和现有工厂设备，超精密电子装置，那么这个阶段市场规模大约是五亿美元。　

　　第二个阶段是生产纳米结构物质，这个阶段纳米结构物质和纳米复合材料的制造，将达到实用化的水平，其中包括从有机碳酸钙当中，制取的有机纳米材料等等，这些市场规模，大约在50亿到200亿美元之间，第三个阶段就是大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能，那么这个要求有高级的计算机设计制造系统，目标设计技术，计算机模拟技术，和组装技术等等，这个阶段市场规模将达到一百亿到一千亿美元，到第四阶段就是纳米计算机将得以实现，那么这一阶段的市场规模将达到两千亿到一万亿美元，那么第五个阶段是将研制出能够制造动力源与程序的自律化的元件和装置，市场规模将达到六万亿美元。　

　　他预计在2010年之前，纳米技术有可能发展到第三个阶段，就是超越量子效应障碍的技术，将达到实用化水平，这超越量子效应障碍的技术什么意思，就是前面我讲的，就是说由于微电子技术的发展，量子效应会越来越显著，线条宽度越小的话，那么量子效应对微电子技术的发展，会产生技术局限，或者叫量子效应障碍，那这么一说十年左右时间，超越这个障碍的技术也可以会达到实用化的水平。　

　　任何一个国家，他们都为了争夺纳米技术领域的领先地位，每个国家，都纷纷的实施了纳米科技的研发计划，在不同的方面各有特色，有些方面，比如美国在纳米结构的组装体系，纳米颗粒制备合成，纳米生物学方面，处于一个领先地位，欧共体在纳米器件，纳米仪器，超精度工程等方面具有领先地位，那么德国在分子电子学技术，在纳米材料方面，超薄膜方面有很强优势，那么日本在纳米器件和复合材料方面有较强实力，说每个国家自己优势方面可能不尽一样，他们就是以未来的经济发展和国家安全的需求为目标，来推动纳米科技领域的基础研究，义务研究和开发研究。　

　　那么重视纳米技术和纳米材料，改造传统产品和产业，产业和产品，提高技术含量，生产能力，那么美国，已经开始推动了一个国家级的纳米科技的研究计划，政府投入将近5亿美元，完全是联邦政府的投入，德国和法国也分别建立了国家级的纳米科技中心，配备了很多的人，给予了很强的投资，德国也有六个中心，美国有十几个中心，日本也是有大的国家计划，另外也推动新的研究中心的建设，那么我们国家，实际上在90年代，就已经通过攀登计划，科学院的部门，基金委就投入了一些钱，来资助纳米科技研究，但是在前一阶段，我们总共投入大概七百万美元，跟发达国家相比，有很大差距，我们国家国际上地位可能在纳米材料方面还比较好，在其他方面比较弱，材料在第四位左右，现在最近又有进展，是95年统计的，最近我们纳米材料领域还有更多进展。　

　　那么国内也成立了很多大学，有大学，科学院成立了一些研究中心，那么两会通过的十五纲要，把纳米材料，纳米科学的进展，作为十五规划当中科技进步和创新的一个重要任务，所以国家也是制定了这方面的计划，现在刚刚发了一个国家级的纳米科技发展的纲要。　

　　我们认为，就是说为了我们国家科技的发展，提高我们国家科技竞争力，我们认为只要我们能够决策得当，决策正确，措施得当，突出重点，我们完全可以在国际纳米科技舞台上，占有一席之地，并且在某一方面实现跨越式的发展。　

　　我们国家目前成吨级以上的纳米粉体的生产线已经有将近20条，现在不完全统计，有300多家企业从事所谓纳米科技的发展，当然90％以上都是50以下的小企业，民办企业比较多，所以我们国家希望通过这个总体的目标，希望能够建成若干具有国际一流水平的科研创新基地，大幅度提高纳米科技的创新能力，能够形成一批具有市场竞争力的骨干企业。　

　　那么，在这方面，我们可能还要围绕国家目标，加强基地建设，同时要把基础研究和应用研究相结合，尤其对市场需求，要以市场需求为导向，加强应用技术的开发，促进产业化，同时还要注重知识产权，知识产权的保护，尤其在纳米器件方面，国外申请了很多很多的专利，那么在这方面我觉得我们国家应该特别注重知识产权的保护，不要再过几年以后，我们自己即使开发出新的技术来，但是已经被人家所涵盖。　

　　国家现在已经成立了国家的纳米科技指导协调委员会，来加强对纳米科技研究与开发的领导与协调，同时准备实施国家的纳米科技专项行动计划，有助于调动各方面积极性，集中精力和条件，能够在某一方面取得重要突破，我想我今天就把关于纳米科技它的概念，它的定义，它的发展的历史，它的研究的领域，以及发展的展望，以及国外国内以及我们科学家对纳米科技发展的一些基本情况，跟大家做了一个简要介绍，我想我就讲到这，谢谢大家！