纳米技术:中国在哪里?_纳米科技论文

纳米技术:中国在哪里?_纳米科技论文

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正确定位我国纳米科技发展目前所处的位置,是研究和制定国家纳米科技发展战略的重要前提。然而,要准确地判断我国纳米科技发展目前位于何处,却也决非易事。因为这不仅需要对国内外纳米科技的发展进行持续不断地跟踪,而且需要发展系统的评价指标体系和方法。本文仅以近期发表的有关文献为基础,对此问题作一粗浅的讨论。

1 我国纳米科技研究:已“在世界上占有一席之地”

按照目前国内外专家的看法,纳米科技的发展目前仍主要处于基础研究阶段,因此,评价我国纳米科技研究的状况和水平是判断我国纳米科技发展位于何处的最重要方面。

国内的大多数文献或者说大多数专家认为中国纳米科技研究起步不晚、起点不低。中科院副院长、著名纳米专家白春礼院士指出,我国在纳米科技领域的研究不落后,在纳米材料领域基本与国际先进水平保持同步。两院院士、著名材料科学专家师昌绪撰文指出:我国开展纳米科技研究已有十多年了,取得了一批具有国际水平的研究成果,如纳米微晶的制备、纳米碳管的研究、纳米陶瓷性能的改善等。清华大学范守善教授认为,中国的纳米科技研究起步较早,基本上与国际发展同步。《材料导报》常务副主编李克健则认为,中国在若干领域大体与国际先进水平保持同步,但与发达国家相比,整体研究水平存在不小差距。表现在原始创新、应用开发和工程化不足,研究群体相对分散、缺乏整体布局,多学科交叉融合程度不够,信息交流少,经费投入不足。也有人认为,中国的纳米科技研究局部领先,但总体处于三流水平。

国外对中国纳米科技研究的进展和水平虽无系统的评价,但显然给予了较高的关注。在1995年美国兰德公司关于“纳米技术分子制造的潜力”研究报告中,列举了美国面临的几个强大竞争对手和潜在合作国家,中国是其中之一。在1999年美国国家科学技术委员会的“纳米结构的科学技术世界趋势”研究报告中,列举了一些对纳米科技研究作出贡献的国家和地区,除美国、日本、欧洲外,中国和一些其他国家也榜上有名。但报告仅比较了美国、欧洲和日本的各自优势,未对中国的进行评价,这似乎在某种程度上显示了美国目前尚未把中国的纳米科技研究看作是和美国、欧洲、日本处于同一层次的竞争上。

定量方面的评价目前更少。目前能见到的仅有大连铁道学院图书馆的石庆平等人对纳米科技期刊进行的分析与研究。他们以美国科学信息研究所编辑的CCOD(Current Contents of Disk)为统计源,对其在1993~1996年间收集的与纳米科技有关的期刊文献进行统计分析。在5721条纳米期刊文献中,有53个国家和地区的作者文献。其中中国所发表的文献量仅次于美、日、德三国,居第4位。

上述各种评价性的看法,从不同的角度看问题,当然不能简单地作为统一结论。目前能够得到共识的是:中国纳米科技研究起步不晚,研究工作较为活跃,在若干领域已取得了接近甚至超过世界先进水平的成果。在纳米科技研究领域,中国已经基本实现了邓小平同志提出的“在世界占有一席之地”的目标。

2 商品化与产业化:机遇与挑战并存

纳米科技之所以受到格外关注,是因为它所显示的巨大应用潜力,特别是它很有可能象半导

体一样导致下一次产业革命。纳米科技的竞争,最终将体现在商品化和产业化的竞争上。谁在纳米科技的商品化和产业化方面抓住先机,谁就有可能从纳米科技的发展中获取最大的收益,就能在未来的产业竞争中处于领先地位。因此,在中国纳米科技研究目前并不很落后的情况下,中国纳米科技的商品化和产业化进程就更值得关注了。

然而,根据国内外大多数专家的看法,纳米科技发展目前主要处于研究阶段、甚至是基础研究阶段,距商品化和产业化还有10~20年的时间距离。现在评价我国纳米科技商品化和产业化的发展现状,显然存在着困难,而且也似乎为时过早。

认为纳米科技实现商品化与产业化还需要较长时间,可能指得是纳米科技大规模或者突破性的应用。纳米科技的局部应用实际上已在不断的推进之中。对于纳米科技的应用,90年代中期国外曾有不少预测。中国目前尚无对纳米科技应用和市场前景进行的预测性研究,但在国内一些报刊中,已较多地在引用如下一种说法:目前,纳米科技已应用于光学、医药、半导体、信息、通信等领域,年营业额已达5 000亿美元,估计到2010年能达14 400亿美元。这些说法的引证出处尚不确切,有的虽注明是根据德国科技部的预测,但与一些刊物登载的德国预测仍有差距。

中国纳米科技的应用,如同纳米科技的研究一样,也有较好的进展,这特别表现在纳米材料的开发与应用方面。从近期的报刊或互联网上常常可以看到一些振奋人心的消息。如报导说中国已建立了10多条纳米材料和技术生产线,创办了100多家经营和生产纳米材料和技术的公司,而国际上目前的纳米材料和技术生产线也不过20多条。有的文献引述的消息说:中科院沈阳金属研究所发明了激光制备纳米粉的专利技术,齐齐哈尔超微粉制造公司在利用这一技术的基础上加以改进,用两年时间完成了产业化生产,达到了年产高性能硅基纳米粉两吨的可喜成果,国际上还没有其他公司可与之相比。网上消息说:山东正远纳米材料工程有限公司与天津大学合作,成功开发出涉及多种金属纳米粉末、系列纳米复合抗菌材料、纳米二氧化钛溶胶和浆料及其结构材料等3大类30多个处于国内外领先水平的产品。标志着中国纳米科技正步入产业化阶段。

在现阶段,中国纳米科技的商品化与产业化的确存在着相当多的机遇或有利条件。首先是中国纳米科技研究已有一定水平,并已取得一批有实用价值的成果,这为纳米科技的商品与产业化奠定了重要基础;其次是纳米科技的应用与商品化、产业化在国际上均处于起步阶段,中国因而在这方面与国际上大多数国家几乎处于同一起跑线上;三是困扰技术商品化和产业化的体制与机制方面的障碍已通过科技体制改革而大大减少,很多纳米科技的研究工作已从一开始就在考虑其应用和市场前景;四是越来越多的中国企业在关注和参与纳米科技开发工作,这是纳米科技商品化与产业化最为有利的条件;五是近年来国家已为推动技术的商品化与产业化出台了一系列政策措施,这也为纳米科技的商品化与产业化创造了良好的环境和条件。

中国纳米科技的商品化与产业化也面临着许多挑战。一般来说,重大技术的商品化与产业化发展,至少需要以下几个方面的基础。首先是企业的积极参与,特别是若干大型企业的战略性参与,即不仅要参与短期目标的技术开发,而且要参与长远性的基础研究和应用研究。企业要敢于和舍得在这一技术的研究和开发上大投入。中国目前企业对纳米科技开发的热情虽然较高,但中国企业关注的主要是短期目标的技术开发,以战略眼光参与纳米基础研究和应用研究的很少,在纳米科技研究和开发的投入,远不能和美、日、欧的企业相比。其次是技术的市场需求或市场前景要足以能吸引风险投资或其他资本的进入,从而为具有创新活力的中小企业的参与创造条件。中国目前关注纳米科技的风险投资还远低于美国和欧洲。三是要建立良好的制造技术基础和能力。中国制造技术的落后是否会影响中国纳米制造技术的水平,还有待于进一步观察或研究。从这些意义上说,对中国纳米科技的商品化和产业化现状与前景还不宜作过分乐观的估计。但无论如何,中国纳米科技的应用与商品化、产业化已受到重视,并已有较好的开端,这和中国半导体、计算机技术发展时的状况已大不相同。

3 战略与政策:有待于进一步整合

战略与政策是保障纳米科技健康发展和具有竞争力的重要条件。战略源于认识。中国在认识上不落后。早在90年代初,我国著名科学家钱学森就指出:纳米左右和纳米以下的结构是下一个阶段科学发展的重点,会是一次技术革命,从而将是21世纪又一次产业革命。中国政府对纳米科技发展也十分重视,从一开始就给予了较大的支持。国家攀登计划、国家自然科学基金和中科院的有关计划都把纳米科技作为重要的支持领域,近年推出的国家基础研究重点项目计划(973计划)更是加强了对纳米科技研究的支持。在2000年底国家科技教育领导小组举办的纳米科技讲座上,朱镕基总理表示政府将积极支持纳米科技的发展,尽快制定纳米技术近期和中长期发展计划。近期公布的国家十五科技发展规划,已把新材料和纳米技术发展作为科技进步和创新的重要任务。虽然从国家战略的高度认识纳米科技发展的重要性并给予支持,只是在美国推出国家纳米科技发展战略和计划之后,但中国反响之迅速和积极,仍

反映了中国在战略认识上基本与发达国家保持同步。

中国支持纳米科技发展的战略与政策,在国际上是受到关注的。在1999年美国国家科学技术委员会对世界纳米科技发展的跟踪报告中,中国是因实施国家纳米科技计划而被关注的国家之一。今年3月,英国《自然》杂志发表的评论中,特别提到了中国政府在集中各方力量进行一项重大的纳米技术开发行动。

尽管如此,但国内不少专家还是认为,中国发展纳米科技的战略与政策不够明确,迫切需要在国家层次上制定发展纳米科技的战略。这是否意味着,在中国发展纳米科技的战略与政策中,至少还有一些问题不够清楚,值得进一步讨论和研究。

1)战略与政策的整合。中国目前的战略与政策较为分散,不能形成有力的“拳头”,迫切需要象美国一样,对战略与政策进行整合,形成国家整体发展战略。

对战略与政策进行整合,意味着要加强对发展纳米科技的各种努力的协调。然而,“协调难”一直是中国科技发展、特别是高科技产业发展中的突出问题。为此,不少专家呼吁,要象抓“两弹一星”一样,抓纳米科技的发展。但“两弹一星”方法的实质是什么,它是否适宜于今天形势下的纳米科技发展,仍值得进一步研究。

为促进协调,中国最近也采取了一些措施,如成立了国家纳米科技指导协调委员会;中科院成立了纳米科技研究中心,试图协调院内的纳米科技力量。这些措施无疑会加强协调,但是这种协调作用也很可能主要是在“信息”方面的,而不是在“组织”方面的。

2)战略形成的基础。“知己知彼”是战略形成的重要基础。美国为形成发展纳米科技的国家战略,作了大量“知己知彼”的基础性工作,从90年代初开始,美国进一步加强了对国际科技发展的持续性的系统跟踪与评价工作。1995年兰德公司提出了“分子制造纳米技术的潜力”研究报告,1997~1999年,世界技术评价中心相继提出了“美国纳米科技研究与开发的现状”、“俄国纳米科技研究现状”、“纳米结构科技的世界发展趋势研究”等报告。正是在这些跟踪评价报告的基础上,美国政府形成了发展纳米科技的国家战略和国家计划。相比之下,中国在战略形成过程中,“知已知彼”的基础性工作较弱。由于“知己知彼”的基础工作好,美国的战略带有一种咄咄逼人的“主动出击”性。而中国的战略目前还只能主要是“被动跟进”性。

3)实施战略的手段。战略一旦确定,实施战略的手段就是最重要的了。加大实施战略的政策力度、特别是大规模增加经费投入,是美国举措中最重要和最为引人注目的部分。根据美国的跟踪报告,1997年,世界各国政府在纳米科技研究领域的投入接近5亿美元,其中欧洲1.28亿美元、日本1.20亿美元、美国1.16亿美元、其他国家和地区0.70亿美元。看到欧洲和日本的投入超过了美国,美国决定在2001年度将纳米科技投入增加到近5亿美元,相当于全世界1997年的总和。中国在纳米科技的投入目前尚无权威的统计数字,据有关报导,到2000年底,中国在纳米科技的投入总计约为700万美元(有的估计为1亿人民币)。如果这一数字基本符合现实的话,那么,中国在纳米科技的投入确实太少了。要在战略上与美、日、欧竞争,必需有更大的投入。作为一个发展中国家,虽然不能在投入的绝对数字上与他们相比,但在相对比例上至少要尽可能赶上他们。

4)开放与合作。作为主要处于基础研究阶段的纳米科技,开放与合作机制对于促进其突破性的发展,十分重要。美国在其跟踪报告中,就十分注意关注潜在的合作国家。最近,美国国家科学基金会已开始与欧盟研究发展局就在纳米科技研究中进行合作的可能性进行探讨。美

欧的合作是否会对中国的纳米科技发展提出新的挑战,有待于进一步跟踪。中国目前在纳米科技研究中投入还较少、仪器设备较落后,积极与先进国家进行合作更为重要。“开放”是中国基础研究发展的重要方针之一,但不开放却仍然是中国基础研究发展中存在的严重问题。有必要搞清影响开放的主要原因,采取切实有效的措施加以解决。要通过开放促进在纳米科技研究中的更好合作与协调。

5)“有所为与有所不为”。“有所为与有所不为”是中国科技发展坚持的重要方针,纳米科技作为一个整体领域,无疑是需要“有所为”的地方。但是与半导体、计算机初期发展不同的是,纳米科技从一开始就是范围较广的领域。面对纳米科技的众多领域,是否也需要实行“有所为有所不为”的方针呢,这是一个还需进一步研究的问题。中国资源有限,如果在纳米科技众多的领域平均使用,则可能仍然难以推动突破性的发展。选择重点和突破口就是一个十分重要的问题了。目前国内一些专家建议的主要重点有:纳米器件、特别是纳米电子器件,纳米材料等,如果这些重点的确是最有可能导致未来产业革命的突破口,那么集中资源予以支持,当然是再好不过了。然而把资源过多地集中于某一领域,又不可避免地会有“把鸡蛋放在一个篮子里”的风险。

6)如何避免“重蹈覆辙”。在国内不少文献中,都提到了中国纳米科技的发展应避免“重蹈”半导体、计算机技术“覆辙”的问题。中国错失了半导体、计算机技术发展的机遇,至今仍令人感到遗憾。要避免“重蹈覆辙”,就要深入研究我国半导体、计算机技术发展的教训,搞清是战略失误还是政策措施不力,是体制问题还是管理问题,是研究落后还是商品化和产业化落后等问题。可惜的是,这种较深入的研究目前还难以找到。症状不清,是无法对症下药的。从目前中国纳米科技发展的现状与趋势来看,中国“重蹈覆辙”的可能性已相当之小,但作为鞭策,“警钟常鸣”仍是有益的。

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