首席科学家谈论纳米技术_纳米科技论文

首席科学家谈论纳米技术_纳米科技论文

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1 新动向 新进展与新挑战

仅仅一年之前,“纳米”一度在社会上被炒得沸沸扬扬、炙手可热。而现在,“纳米”又似乎正在远离人们的视线。“纳米”究竟怎么了?这不单是知识创新和技术发展的问题,也关系到人们对现代高科技发展的认知取向。

不久前,记者专程来到被誉为“科学岛”的中国科学院合肥分院,独家走访了国家重大基础研究纳米材料科学专家组首席科学家张立德研究员。

记者:张教授,您曾经在媒体上呼吁反对炒作纳米概念。但纳米技术作为新世纪的主导技术,人们依然很关注它的进展。请您谈谈目前世界上纳米科技发展的最新动向。

张立德:今年以来,国际上纳米科技出现了快速发展的新势头,主要特点是纳米技术实用化速度加快,各国政府加大了发展纳米技术的投入,国际著名的大公司都纷纷介入纳米技术。权威人士估计以纳米技术为主导的新产业革命将比预计提前5、6年到来。这里有几个例子可以说明:2002年3月7日,美国在硅谷正式建立了世界第一条纳米芯片生产线,它将引起芯片产业一场新的变革。国际权威学术机构估计,分子器件和纳米结构器件目前的研究水平已经达到或接近工业生产的基本要求。美国政府今年对纳米技术的投入达6.79亿美元,比上年增加了23%,并制定了新的战略目标:到2010年要培养80万真正懂纳米科技的人才,纳米技术对美国GDP的贡献要达到1万亿美元。日本、德国、英国、韩国和我国的台湾地区以及世界500强的许多大公司都制定了近期发展纳米技术的战略,大幅增加了资金和人力的投入。

记者:今年以来国际纳米科技领域取得了哪些最新成就?

张立德:进入2002年以来,在纳米加工、纳米电子、纳米材料等领域取得了令人瞩目的新成就,突出表现在四个方面:一是微机械电子系统(MEMS)的动力源和部件有新突破。今年4月,美国科学家通过碳管的振动再带动微机械马达运动,从而得到了供给微机械和微工具操纵分子和细胞的动力。二是纳米医药研究取得重要进展。加拿大一家公司依据C60与艾滋病感染的细胞容易结合的特点,制成了以C60为核心的靶向药物,并在动物试验上已获得成功。三是纳米过滤技术取得了新成就。做成的高效过滤器既节能、又节省材料,在离子分离、海水淡化、水净化、燃料和汽油的优化、药物纯化等方面应用潜力巨大。四是纳米材料的应用技术有重要进展……这说明纳米时代正在向我们走来。

记者:我国目前纳米技术发展的现状怎样?面对迅猛发展的纳米技术,您认为我们面临新的挑战和机遇是什么?

张立德:应该说,我们在纳米技术基础研究和应用研究上都引起了国际上的重视,排位是居前的。近几年我国发表的论文(去年统计)仅次于美国和日本,超过德国位于第三位。如果把2001年和今年初的论文包括在内,占到全世界发表论文总数的15.2%,排在世界第二位,超过了日本。中国的纳米材料专利占全世界该领域专利申请总量的20%以上。国内有几十条以纳米技术为核心的粉体生产线,从事纳米相关产业的也有数百家公司。这应该说相当不错了。但总的来讲,与目前世界纳米技术发展的最新态势相比,我们还面临着非常严峻的挑战。谈到机遇,一条原则就是不能完全跟着美国的那个报告走,要根据国家的战略需要来寻求机遇,必须先弄清到底应该抓什么,我想这个机遇有三个层次:第一个层次是当前在纳米技术应用的三个领域。一是能源环境,第二就是传统产品的改造,经过传统技术和纳米技术结合,使传统产品上一个档次之后照样有竞争力,最后是国防,在这方面不能忽视。第二个层次就是稍超前一点,要特别重视新材料的发展,要抓住轻质高强这样的材料,因为它能节省能源和节省资源。第三个层次就更超前一点,纳米技术在实验室研究阶段时就应有明确目标,就是要以市场需求做导向,带动技术研究和基础研究,加速纳米技术实用化和技术集成,用市场成熟带动技术成熟、促进技术成熟,使纳米技术尽快变成财富。总之,只要我们努力去做,中国一定会在未来新的工业革命中有所作为。

2 纳米技术不能当花瓶

记者:刚才您谈到当前纳米技术发展的一个重要特点是实用化加快,那么您对国内纳米技术的发展和产业化有什么看法?

张立德:纳米技术不是花瓶,不是用来摆着看的。发展纳米技术,重要的是在技术和市场之间搭建一个应用的平台,搞实用化产品,使纳米技术能很好地应用到传统产品中去。国内纳米产业我了解很多,去年考察了十三个省市,纳米产业目前特别需要实用化的技术,国外在这方面很重视,只有实用化才能直接进入市场,这就是在纳米技术与市场之间搭桥。目前纳米产业存在的许多问题,都集中表现在这个“桥”没有搭好。

记者:国内纳米产业存在哪些问题?

张立德:首先,纳米粉体材料的包装没跟上。全国有30多家生产纳米粉体的厂家,在部分包装问题没有解决,现在还没有认识到这个问题。有个纳米碳酸钙厂,在产品生产出来以后包装不合格,我去看了,生产车间大气裸露,没有控制好室内相对湿度和清洁度。这样生产出的产品很容易吸附水分而团聚。它的包装只是一层塑料和纸袋子,这样包装是不行的。开始是纳米材料,用户买去一周后就变了。为什么?包装问题没解决好。研究院所因为不大规模生产,所以不去研究产品的包装、运输、保存等问题,认为这是企业要考虑的,整个纳米产业的这个问题目前还没有很好解决。

其次是纳米材料的改性没做好。纳米材料改性是一把钥匙开一把锁,根据不同的目标,来选定要修饰什么、怎么修饰,重要的是和应用体系相匹配,这是个系统工程。浙江一家研究丝绸的单位买了舟山的粉体,一用不行,不会用,反说纳米技术不好。他们不是运用纳米技术来使用纳米材料,而是用传统的微米技术使用纳米材料。目前,纳米粉体厂家在销售时,或不愿意将其技术告诉使用厂家,或本身就不懂应用技术,造成使用厂家买回去后不会使用。这个矛盾限制了纳米粉体厂家市场的拓展。把纳米材料用到一个产品上是一个系统工程,是使用厂家和生产厂家共同研究的结果,这个实用技术的平台需要去搭建,否则就没法将产品推向市场。

记者:除此而外,在纳米技术产业化推进的过程中,更应当注重哪些环节?

张立德:最主要的是搞好“三个结合”,即纳米技术和传统技术结合、专家和企业家结合、企业和政府结合。纳米技术是边缘学科,是集成技术。产品是技术的集成,技术又是科学的集成,所谓“今天的科学、明天的技术、后天的产品”。现在技术变成产品进入市场的速度太快了,纳米技术如果还按部就班,研究所进行源头创新,然后回来再去转让,那什么都来不及了。纳米技术要向传统技术切入,比如往抗菌、杀菌切入,就要医药方面的专家;向纤维切入,就要纤维方面的专家……这些都要结合,结合得越早越好。

企业把技术变成财富的桥梁,是纳米产业发展的主力。科技人员不懂经营,要把技术推向市场就必须与企业家结合,结合好了就优势互补了。我不主张三、五个人拼凑些钱就去办纳米公司,或者科技人员退休下来办一个纳米研究所,这是把纳米技术看得太容易了,这样的例子不少,失败的教训也有,几百万元一折腾就没了。技术只有和管理专家结合才能充分发挥作用。

记者:我国在纳米技术的基础研究方面走在了“第一方阵”里,如何把科研优势尽快转化成产业的优势?

张立德:任何一个研究成果进入市场都有两个途径。可以从实验室的基础研究入手,但基础研究有时并不完全根据市场需要,而是根据科学规律来做的,基础研究之后进行知识创新,知识创新指导技术创新,然后技术创新来指导产品进入市场。但现在对纳米技术来说应该倒过来,就是说,以市场和国家需要作为牵引来带动技术创新,然后技术再去推动基础研究,这样的转化可能更重要。国外专家分析了一个大致的比例,即市场拉动对纳米技术发展的影响可能占十分之七,而自己提出设想来促进纳米技术发展,进而推动的市场仅占十分之三,所以在做应用研究、发展研究时要特别注意这个特点。

3 走出认知的误区

记者:去年下半年以来,社会上曾对“纳米”炒作得沸沸扬扬,但各执一词、莫衷一是,对此您有什么看法?

张立德:首先很有必要把概念简单说一下。纳米其实是一个尺度的度量单位,大致在10[-9]米这样一个数量级。纳米科学的内涵就是在纳米尺度下来认识世界、认识自然,进行知识创新、技术创新乃至于产品创新,是一种全新的工作方式和生产方式。

的确,从2001年第四季度,媒体对纳米技术连篇累牍的宣传是片面的、不够的,没有真正宣传纳米科技的科学内涵,没有起到引导人们正确理解纳米技术科学内涵的作用。仅仅把纳米看成尺度是不全面的,尺度当然很重要,但更重要的是性能突变,是量变到质变,并不是达到尺度就重要了。判断一个产品、一种材料关键是看性能的升级。如果用纳米技术提高了产品性能,那就体现了纳米技术的作用,如果性能没升级、没被市场接受,贴上再多纳米的标签也没有价值。纳米既然是尺度概念,就不能打着它的旗号炒概念,什么纳米水、纳米杯子、纳米冰箱、纳米洗衣机,就连纳米背心、纳米卫生巾都出来了,这不能叫纳米。国外叫纳米的东西都是眼睛看不见的,纳米芯片就看不见,纳米机器人只有生物酶尺度大小,因此,纳米产品不单纯有尺度的概念,还有特定的功能和科学内涵,不能随便用纳米来命名。现在传统产业应用纳米技术,使局部性能升级,应该在新产品中说清楚在什么地方采用了纳米技术,什么性能得到了提高。例如冰箱门封采用了纳米抗菌技术,使门封没有霉斑,里面果盒采用了除臭、杀菌涂料,把这些采用纳米技术实现冰箱性能局部升级的道理向消费者说清楚就行了,不必要把冰箱用纳米字样来命名,这种命名既不科学,也有炒作概念嫌疑。为什么非说是纳米冰箱,纳米冰箱那么小能储藏什么?没有性能突变、性能升级,你叫多少个纳米概念也没有。

记者:媒体对“纳米”不正确的宣传有什么危害吗?

张立德:危害当然有,这涉及到人们对高科技发展的认知取向问题。纳米科技既然是新东西,并不像炒菜加味精使味道变鲜那么简单,也不是一加就灵。比如纳米氧化物粉体具有光学漫散射的功能,油漆中加多了,亮光都看不见了,可见纳米材料添加量的控制也是大有学问的。片面的宣传容易造成人们对纳米技术的创新难度认识不足。媒体在讨论纳米技术时,一会儿说超前了,一会儿说落后了,谁都可以出来说几句。说超前,是说纳米离我们很远,是不是就不稿了?明明有很近的东西,现实市场就有,美国、日本进入我国的商品中就已经有纳米内涵的东西,人家不叫纳米什么的,比如阿波罗润滑剂就含有纳米技术,它就不叫纳米润滑剂。前段时间国内有些媒体把纳米炒得很香,现在有的媒体又180度大转弯,说纳米都是假的,这种现象都表明认知上的不成熟。希望媒体要正确宣传纳米的内涵,引导大家在创新上下功夫。

记者:我们怎样从“认知”的高度去看待纳米科技的发展前景?

张立德:目前是纳米技术使生产方式变革的关键时期。微米技术发展很快接近极限了,纳米技术要全面取代微电子技术成为21世纪的主导技术,这是普遍的看法。任何主导技术都要经过孕育期、成熟期和衰落期。纳米技术正处于孕育期,作为主导技术还需要一个过程。近代社会以蒸汽机技术、电器化技术为主导技术的产业革命我们都错过了,微电子技术的高潮也没有赶上。纳米技术使大家都处在同一起跑线上,相当于5000米赛跑才跑出500米,现在我们落后得不是很多,有的还不大落后,这个时候,如果没有正确的认识、没有正确的发展战略,是要误大事的,是要对历史负责的。我们虽然有很多现实问题,有很多棘手的问题,但时刻不能忘记纳米技术是21世纪的主导技术。

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