一、中國納米材料的研發現狀

　　中國政府對納米材料及納米技術的研究一直給予高度重視，國家和各地方通過“國家攻關計劃”、“863計劃”、“973計劃”的實施，積極投入力量和資金，使中國納米的研發水平獲得很大發展，一大批技術含量高、極具成長性、擁有自主知識產權的科研成果相繼問世，并引起了國際上的關注。

　　（1）地域分布

　　中國的納米材料和納米技術研究，已初步形成以各具特色的兩大納米研究開發中心——北方中心和南方中心為核心輻射四周的格局。

　　北方納米研究開發中心以北京為中心，包括中科院納米科技中心、中科院化學所、中科院物理所、中科院金屬所、中科院化冶所、中科院感光所、中科院半導體所、北京建材科研院、北京鋼鐵研究總院、北京大學、清華大學、北京科技大學、北京化工大學、北京理工大學、天津大學、南開大學、吉林大學等單位。

　　南方納米研究開發中心以上海為中心，包括上海交通大學、華東理工大學、復旦大學、華東師范大學、同濟大學、中國科學技術大學、浙江大學、南京大學、山東大學，中科院固體物理所、中科院冶金所、中科院硅酸鹽所、中科院原子核所、中科院上海技術物理所等單位。

　　除上述兩大研發中心外，西北的西安、蘭州，西南的成都及中南的武漢等，都在納米材料及納米技術的研究開發方面，有所建樹。

　　中國納米研發力量地域分布調查顯示：中國納米材料及納米技術的研究開發力量，雖遍及全國大部分地區，但主要還是集中在華東和華北地區，這兩個經濟、科技比較發達地區占整個研發力量的80%（見圖1）。進一步調研則發現：納米研發力量雖然表面上相對集中，實際仍分散，比如以上海為中心的南方納米研究開發中心，有相當一部分的研究力量又分散在合肥、南京等地。

圖1 中國納米研發力量分布

圖2 中國納米研發力量分布

　　（2）系統分布

　　中國從事納米材料及納米技術研究人員，主要集中在高等院校和中科院系統，這兩部分科研力量占整個研發力量的90%以上；也有部分企業的科研人員從事納米材料及納米技術的研究開發，但力量十分薄弱，僅占總體5%，而且絕大部分集中在納米材料的應用開發（主要是產品的表面改性方面）和納米材料制備方面。（見圖2）

　　（3）人員結構

　　中國現有納米材料及納米技術研究人員4500余人，年齡結構比較合理，形成了老中青三代比例協調的局面（見圖3）。其中，老一代科學家約500位，中年科學家約1800位，青年科研工作者約2200位。而且這些科研人員所組成的學歷背景也非常過硬，70%以上的科研人員擁有碩士以上學位，擁有博士、高級職稱的約占30%，擁有碩士、中級職稱的約占40%，其他為30%（見圖4）。

圖3 中國納米研究力量

圖4 中國納米研究力量分布

二、重點單位及主要成果

　　（1）研究領域

圖5 中國納米研發力量分布

 

　　中國現有納米材料及納米技術的研究領域，主要集中在材料、化學、物理、信息、生命等學科。（見圖5）

　　納米材料的研究，主要以金屬和無機物非金屬納米材料為主，占80%左右；另外高分子和化學合成材料，也是一個重要方面，不斷地取得新的突破。

　　納米結構材料主要集中在納米晶、納米粉、納米薄膜、納米粉體材料、納米材料改性、納米材料增韌增強、納米結構和納米特性研究等；納米功能材料的重點是納米信息材料、納米環境材料、納米傳感材料以及在熱、電、光、磁環境下材料特性的研究等。

　　以北京為中心的北方納米研究開發中心，主要研究領域包括：納米碳管、納米磁性液體材料、納米半導體、納米隱身材料、高聚物納米復合材料、納米界面材料、納米功能涂層、納米材料的制備技術、納米功能薄膜；而以上海為中心的南方納米研究開發中心，則在納米醫學、納米電子、納米微機械、納米生物、納米材料、納米材料制備與應用及產業化等領域，具有較強的優勢和發展潛力。

　　進一步調研發現，我國納米材料的研究開發力量，有一半以上集中在技術要求不太高的納米材料領域，而在納米電子、納米生物醫藥方面則力量薄弱。這既為我國納米材料產業的發展提供了雄厚的技術支持，但也將導致我國整體科技水平在未來的競爭中處于劣勢。

　　（2）重大成果

　　中國納米材料及納米技術的主要科研成果，幾乎全部在中科院和高等院校系統，而企業從事納米材料及納米技術的研究開發，則絕大部分集中在納米材料的應用開發（主要是產品的表面改性方面）和納米材料制備方面。這說明高等院校和中科院系統，依然是中國納米材料及納米技術的創新源泉。

　　這里摘取幾例頗有影響的中國的納米技術成果——

　　?大面積定向碳管陣列合成（1996年）

　　這種利用化學氣相法高效制備技術合成的純凈碳納米管，直徑基本一致，管徑20μm，長100μm，陣列面積3mm×3mm，預計在平板顯示和場發射陰極等方面有著重要應用前景。（成果發表在1996年的美國《科學》上）

　　?苯熱法制備納米氮化鎵微晶（1997年）

　　首創溶劑熱合成技術，首次在300℃左右制成粒度達30nm的氮化鎵微晶。（論文發表在1997年《科學》上）

　　?在硅襯底上生長碳納米管陣列（1998年）。

　　這一研制成功，大大推進了碳納米管在納米器件方面的應用。 （1998年國際納米會議上宣讀）

　　?準一維納米絲和納米電纜的研制（1998年）

　　應用溶膠與碳還原法相結合的方法，以及納米液滴外延等技術，首次合成了TaC納米絲外包裹絕緣體SiO2，包裹石墨納米電纜，以及納米絲外包裹SiO2納米電纜。（1998年國際納米會議上宣讀）

　　?用催化熱解法制納米金剛石粉（1998年）

　　美國《化學與工程新聞》雜志為此發表了題為“稻草變黃金—從四氯化碳（CCL4）制成金剛石”一文，予以高度評價。（論文發表在1998年《科學》上）

　　?首次發現“富銅相”（1999年3月）

　　中國燕山大學博士張湘義在納米軟磁材料中發現了一種被稱為“富銅相”的結晶物質。經國際權威機構證實，這種結晶物質屬世界上首次發現。

　　?“有機納米功能材料”研究方面取得重大成果（2000年10月）

　　吉林大學化學系張萬金教授和王策教授，成功地獲得了長度為20納米以內的電活性有機分子和直徑平均為16-50納米的纖維及孔徑為1-2納米的剛性環狀分子。

　　（3）重點單位

　　中科院物理研究所

　　從事納米材料及納米科技研究的主要有真空物理開放實驗室、表面物理國家重點實驗室、磁學國家重點實驗室及納米材料和介觀物理實驗室。他們在解思深研究員的率領下，在碳納米管陣列的合成方面取得了突破。1996年在國際上首次成功制備凝膠基體碳納米管陣列，1998年合成了世界上最長的“超級纖維”碳納米管，創造了一項“3毫米的世界之最”，這種超長碳納米管比現有的碳納米管長度提高1-2個數量級，2000年合成出世界上最細的碳納米管。

　　中科院固體物理研究所

　　主要研究納米結構體系的設計與合成，發展前沿制備技術，合成準一維納米材料及各種低維陣列體系，異質納米顆粒、介孔固體組裝體系，納米顆粒表面的人工裁剪，納米復合材料和納米陶瓷材料的微結構、熱力學及界面的納米化學，納米材料規模化生產和應用研究等。

　　中科院沈陽金屬研究所

　　從事納米科技研究的主要有快速凝固非平衡合金國家重點實驗室盧柯小組和材料仿生與先進碳材料研究室成會明小組。盧柯小組在世界上首次直接發現納米金屬奇特的超塑延展性能——納米銅在室溫下竟可延伸50多倍而“不折不撓”。成會明小組合成出高質量的單壁碳納米管材料，使我國新型儲氫材料研究一舉躍上世界先進水平。

　　中科院化學研究所

　　主要從事納米科技研究的納米科技青年實驗室、有機固體開放實驗室和工程塑料國家重點實驗室。白春禮院士領導的青年實驗室自行研制成功了計算機控制的STM、我國第一臺原子力顯微鏡（AFM）、激光原子力顯微鏡、低溫掃描隧道微鏡和彈道電子發射顯微鏡。朱本道研究員對富勒烯化學與物理進行了研究。江雷研究員成功研制出二元協同納米界面材料。

　　中科院技術物理研究所

　　該所的紅外物理國家重點實驗室在納米材料研究方面主要從事半導體納米結構紅外光電子研究、鐵電體納米結構研究以及納米隱身技術的研究。在半導體納米結構研究方面主要研究了量子阱、量子線、量子點的紅外光電子學，研制了量子阱紅外探測器；在鐵電體納米結構研究方面主要研究了鐵電薄膜納米層生長和鐵電薄膜納米結構室溫下工作的紅外探測器；在納米隱身技術方面主要研究了紅外和毫米波的隱身材料和測試系統。同時還研究了半導體鐵電體等凝聚態物質納米顆粒的光電性質。

　　中科院上海硅酸鹽所

　　依托其在陶瓷材料研究上的優勢，近期在陶瓷疲勞斷口的超塑性研究方面也獲得了創新成果；研制了納米氧化鋯粉體的制備和團聚問題，開發了高分散納米氧化鋯粉體的批量化制備技術。開展了陶瓷/陶瓷納米復合材料、納米金屬顆粒/陶瓷基復合材料和有機高分子/陶瓷納米復合材料的研究；用Sol-gel法制備出了納米半導體微粒/氧化鋯復合薄膜材料。

　　北京大學

　　1997年成立了“北京大學納米科學與技術研究中心”，下設五個實驗室，涉及納米材料的有顧鎮南教授組用電弧法制備單壁碳納米管（SWCNT）并制成短SWCNT的膠體。1999年上半年，電子學系薛增泉領導的研究組在世界上首次將單壁碳納米管豎立在金屬表面上，并組裝出世界上最細且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。2000年8月薛增泉教授在實驗室合成的面積較大分子有序排列的靜態薄膜，可使信息存儲能力提高100倍，為該中心高密度信息存儲研究走向產業化鋪平了道路。

　　清華大學

　　在納米材料的方面，主要有用納米粉或納米增強微米粉制成各種機械強度高韌性好的結構陶瓷件，用納米結構陶瓷粉和生物陶瓷粉復合，制成人工陶瓷關節等各種人工骨，用納米TiO2粉的光催化效應，處理含Cr6+等重金屬離子的污水及含高分子有機物廢氣，將TiO2等半導體材料納米顆粒膜應用于處理污染空氣和污水的研究。范守善課題組在國際上首次利用碳納米管限制反應形成了其它材料一維納米尺度結構，并于1997年制備出氮化鎵一維納米晶體。

　　復旦大學

　　復旦大學自1989年起就開始研究分子電子學，后來又發展到納米電子學和塑料電子學的領域。在研究20納米線寬的非硅集成電路方面，塑料基板、存貯器和有機納米導線的材料已解決，且均有國家發明專利。已制成可用于高清晰度電視（HDTV）錄象機的藍光DVD納米存貯材料，最近得到美國發明專利和日本發明專利。還發現多種可用于分子計算機邏輯門的單有機材料，開關前后電導率變化可達100萬，并就有關領先技術申報了國家專利。在納米材料研究開發方面有納米粉末為基的陶瓷復合材料的制備與加工、納米粉末填充的隱形、耐磨、耐氣候等特種涂料以及無機與聚合物結合的功能型復合材料的開發等。2000年成立了“復旦大學納米技術發展中心”，華中一教授為中心主任。

　　華東理工大學

　　研究納米科技單位的主要有教育部超細材料制備與應用重點實驗室（技術化學物理研究所）、國家超細粉末工程研究中心、生物材料研究所及工業光催化研究所。從事的研究領域涉及納米材料合成與組裝、分散與處理、高表面材料及功能納米材料等，其中功能納米材料包括納米生物與醫藥、納米無機/高分子復合材料及納米催化材料、納米粉末材料等。建立了目前國內唯一的一套15KW常壓微波等離子體納米顆粒制備裝置。設計出超細顆粒材料和納米顆粒材料燃燒合成反應器，以及納米顆粒材料反應器。對各種有機物和不同鏈長聚合物在納米材料表面的包裹進行研究，以國家“九五”重點攻關項目“化纖鈦白產品工業制備技術開發”為目標，解決了化纖鈦白干燥后產生的粗粒子和水分散性問題。

　　華東師范大學

　　早在1990年由物理、化學、生物、電子技術和計算機等系聯合組建了“納米材料研究協調組”，現已發展為“華東師范大學納米功能材料與器件應用研究中心”。十多年來，在承擔國家攀登計劃有關納米微晶材料以及磁阻抗效應研究的基礎上，研制成磁敏、集成化的納米磁敏傳感器，并用于汽車測速、點火和工業自動化等方面，已列入99年國家重點新產品。另外，采用CVD法，在較低溫度（550℃）已批量制備出納米碳基復合膜，并制成點陣式場發射陰極，發射閾為600－700伏，在高真空條件下，觀察到發光性能穩定，重復性好，現已與上海有關工廠合作，進行平面顯示器產業化工作。

　　上海交通大學

　　主要在納米電子學、納米復合材料、納米生物、醫學開展研究工作。成功研制了平面化、可邏輯集成的單電子晶體管，達到國際先進水平；并成功地開發了納米電子學器件及集成系統特性模擬軟件。其次，成功地研制了多種聚合物基納米復合材料，建立和發展了多種納米復合功能材料制備新技術。結合國家當前現代化目標，進行中藥納米化、納米藥物輸運技術和納米生物診斷試劑等研究。此外，還研制成功超硬薄膜材料，硬度達40－50 Gpa，還具有很高的韌性。在傳統鋼材的納米化及相關的改性和升級方面取得實質性進展。

　　南京大學

　　1998年南京大學成立了納米科技研究中心，已建立了多個實驗室。進行的創新工作有磁性顆粒膜的微觀結構與磁光、磁電阻效應，多層膜的層間耦合與磁性效應、硅基發光材料、微波等離子體工藝制備納米材料及其在多相催化中的作用等。

　　四川大學

　　四川大學對納米人工骨進行了研究，將納米類骨磷灰石晶體與聚酰胺高分子形成復合體，并使納米晶體含量調節到與人骨所含的納米比例相同，是一種全新的置換材料將取代現有冰冷的金屬和脆弱的塑料等材質。