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主要國(guó)家納米研究計(jì)劃分析報(bào)告

2017年10月14日 11:38:38 來(lái)源:上海納動(dòng)納米位移技術(shù)有限公司

     2001年,美國(guó)制定了《國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃》,英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、歐盟、中國(guó)、日本、韓國(guó)、印度、澳大利亞等國(guó)家隨后也制定了本國(guó)或本地區(qū)的納米技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。進(jìn)入本世紀(jì)第二個(gè)十年,各國(guó)紛紛對(duì)原有計(jì)劃進(jìn)行了更新和調(diào)整。

縱觀各國(guó)納米技術(shù)研發(fā)計(jì)劃,既有共性又有各自的特色和側(cè)重。共性之處至少包括以下6點(diǎn):(1)對(duì)納米技術(shù)的信心普遍增強(qiáng),投資力度普遍加大,核心科研人員數(shù)量和相關(guān)企業(yè)數(shù)均大幅增加;(2)將納米技術(shù)列入促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和解決關(guān)鍵問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,在能源和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域尤其受到重視;(3)研發(fā)重心由zui初單一的納米材料制備和功能調(diào)控轉(zhuǎn)向納米材料的應(yīng)用和商業(yè)化,納米技術(shù)的研究走向了新的階段;(4)通過(guò)公共研發(fā)平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等方式,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作及與其他領(lǐng)域的融合,縮短從“提案”到“產(chǎn)業(yè)化”的時(shí)間;(5)開(kāi)展EHS(環(huán)境、健康、安全)和ELSI(倫理、限制、社會(huì)課題)研究以及標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(ISO、IEC)的制定,促進(jìn)納米技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)被社會(huì)接受;(6)重視納米技術(shù)的基礎(chǔ)教育和高等教育。

在各自特色和側(cè)重方面,首先各國(guó)計(jì)劃的總體方向和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)不盡相同。作為納米創(chuàng)新戰(zhàn)略的者,美國(guó)的納米戰(zhàn)略和研究目標(biāo)更為具體,近幾年先后制定了關(guān)于碳納米管研究、納米纖維素商業(yè)化及納米技術(shù)在水資源的可持續(xù)利用等使命導(dǎo)向型的研究計(jì)劃。同時(shí),其戰(zhàn)略規(guī)劃更致力于通過(guò)多學(xué)科融合解決一些重大挑戰(zhàn)問(wèn)題,例如2015年發(fā)布了《納米技術(shù)引發(fā)的重大挑戰(zhàn):未來(lái)計(jì)算》項(xiàng)目。日本的戰(zhàn)略規(guī)劃強(qiáng)調(diào)利用納米技術(shù)“化”和“融合化”的已有成果,將那些能夠應(yīng)對(duì)社會(huì)需求的納米技術(shù)進(jìn)一步體系化,促進(jìn)課題解決型研究的發(fā)展。韓國(guó)的戰(zhàn)略規(guī)劃在繼續(xù)重視戰(zhàn)略性納米技術(shù)基礎(chǔ)研究的前提下強(qiáng)調(diào)促進(jìn)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)融合型新興產(chǎn)業(yè)、未來(lái)發(fā)展動(dòng)力、整潔便利環(huán)境、健康長(zhǎng)壽及安全放心的社會(huì)5大國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)目標(biāo)。德國(guó)的納米研究計(jì)劃將研究重點(diǎn)放在了對(duì)現(xiàn)有研究成果的有效轉(zhuǎn)化上,希望借此能提高德國(guó)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。歐盟近幾年的納米技術(shù)戰(zhàn)略計(jì)劃側(cè)重于石墨烯的研發(fā)和應(yīng)用上,尤其是其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。澳大利亞的納米戰(zhàn)略計(jì)劃希望在已有研究實(shí)力基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境、健康、國(guó)家安全及振興制造業(yè)等重大挑戰(zhàn)性問(wèn)題的解決。至于中國(guó),除國(guó)家自然科學(xué)基金委外,其它相關(guān)機(jī)構(gòu)沒(méi)有設(shè)立單獨(dú)針對(duì)納米科學(xué)和技術(shù)的全譜規(guī)劃。國(guó)家自然科學(xué)基金委的規(guī)劃更偏重于基礎(chǔ)研究,重在納米制造和測(cè)量及機(jī)理/機(jī)制的研究,部分規(guī)劃涉及應(yīng)用領(lǐng)域,如能源、醫(yī)藥、環(huán)境等,但多數(shù)處于應(yīng)用研究的zui前端,離真正的商業(yè)化或者產(chǎn)業(yè)化還有較長(zhǎng)距離。

其次,各國(guó)計(jì)劃中具體研究方向/領(lǐng)域也存在著顯著的區(qū)別。本文選取了生物、環(huán)境、能源、器件與制造、測(cè)量、儀器設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)與安全7個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn)。

1)生物領(lǐng)域:英國(guó)偏重于生物納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,如建立納米纖維的生產(chǎn)平臺(tái),設(shè)計(jì)納米工廠等;中國(guó)較重視碳納米材料的生物應(yīng)用及具有免疫應(yīng)答的生物醫(yī)用材料的開(kāi)發(fā);澳大利亞偏重于人體仿生納米器件的研究;印度希望利用納米粒子開(kāi)發(fā)抗蟲(chóng)害植物品種。俄羅斯、德國(guó)、韓國(guó)及歐盟等把納米植入材料作為其重要的研究方向;美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、日本及印度等把納米藥物的靶向輸送列為重點(diǎn)支持方向;美國(guó)、日本、德國(guó)等高度重視醫(yī)學(xué)成像。

2)環(huán)境領(lǐng)域:歐盟和德國(guó)將CO2的捕獲和利用作為重要的研究方向,英國(guó)更為關(guān)注納米材料對(duì)環(huán)境的毒性研究,日本把放射性物質(zhì)的去除技術(shù)作為其戰(zhàn)略方向之一,韓國(guó)較為重視大氣凈化納米催化劑研究,中國(guó)較為重視環(huán)境材料的研發(fā)。美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、澳大利亞、日本等高度重視納米材料水處理技術(shù)。

3)能源領(lǐng)域:美國(guó)在納米儲(chǔ)能材料領(lǐng)域較為重視鋰電池固體聚合物電解質(zhì)、熱自發(fā)電池等的研發(fā),在納米發(fā)電材料領(lǐng)域較為重視多孔固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及光伏發(fā)電增強(qiáng)材料的研發(fā)。歐盟重視柔性電池、輕型電存儲(chǔ)及儲(chǔ)氫系統(tǒng)的研發(fā)以及發(fā)展包括滲透能發(fā)電在內(nèi)的新型可再生能源。俄羅斯較為重視太陽(yáng)能電池、重型陶瓷磁鐵及替代能源材料的研發(fā),英國(guó)將研發(fā)重點(diǎn)放在了鈣鈦礦型電池模塊化上,日本強(qiáng)調(diào)對(duì)高溫超導(dǎo)輸送電的研究,韓國(guó)主要部署了柔性電極、智能窗戶及隔熱元件等研究方向,澳大利亞較為重視安全動(dòng)力電池和太陽(yáng)能電池的研發(fā),中國(guó)較為重視熱電材料和長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力電池的研究。

4)器件與制造領(lǐng)域:美國(guó)、俄羅斯和歐盟都將納米傳感器的研發(fā)列為其戰(zhàn)略研究方向,美國(guó)和中國(guó)都很重視芯片的研發(fā),歐盟和中國(guó)都將柔性智能器件、非易失性存儲(chǔ)器列入研究方向。美國(guó)較為重視軟物質(zhì)制造技術(shù),俄羅斯較為重視基于憶阻器的電子元件,歐盟較為重視基于石墨烯的集成電路、等離子體光開(kāi)關(guān)及晶體管的研發(fā),中國(guó)較為重視極低功耗器件和電路、3D打印、硅基太赫茲技術(shù)等。

5)測(cè)量領(lǐng)域:美國(guó)關(guān)注異質(zhì)材料的表征,歐盟重視選擇性單分子探測(cè),俄羅斯強(qiáng)調(diào)原子分辨率的材料表面成像系統(tǒng),中國(guó)將重點(diǎn)研發(fā)具有極限分辨能力的表征和測(cè)量技術(shù)。

6)儀器設(shè)備領(lǐng)域:歐盟和韓國(guó)在柔性顯示器方面均有戰(zhàn)略部署。美國(guó)、德國(guó)、歐盟、韓國(guó)、澳大利亞等重視功能探測(cè)器/傳感器(如分子探測(cè)器、光電探測(cè)器、感應(yīng)傳感器)研究。歐盟較為重視利用太赫茲技術(shù)的相關(guān)器件的研發(fā),德國(guó)則較為重視危險(xiǎn)物質(zhì)探測(cè)和救援人員防護(hù)設(shè)備的研發(fā),俄羅斯較為重視對(duì)納米機(jī)器人的研究,中國(guó)將納米綠色印刷和納米刻蝕作為重要的研究方向。

7)標(biāo)準(zhǔn)與安全領(lǐng)域:美國(guó)強(qiáng)調(diào)了對(duì)石墨烯的監(jiān)管及其對(duì)基因等的影響,德國(guó)重視應(yīng)用納米技術(shù)時(shí)的必要保護(hù)措施及對(duì)食品材料的創(chuàng)新研究,韓國(guó)提出要研究感染性生物物質(zhì)檢測(cè)與監(jiān)測(cè),中國(guó)更為重視納米領(lǐng)域應(yīng)用的重要標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)技術(shù)。美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)關(guān)于納米標(biāo)準(zhǔn)與安全領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署均涉及納米材料的生物安全技術(shù)研究。

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