第7章 纳米功能材料科技与产业发展战略指导

7.1 我国纳米功能材料发展目标

我国是全球少数几个最先开展纳米技术研究的国家之一。纳米材料系统研究最早始于20世纪80年代末，90年代末开始对纳米器件开展立项研究，21世纪我国纳米技术又聚焦到生物、纳米光电集成器件等技术领域。这些研究获得了国家发改委、国家自然科学基金、中科院、科技部、教育部的鼎力支持。经过近30年的研究和发展，我国已在纳米技术领域获得了一批创新性的研究成果，特别是在纳米材料的制备、隧道显微镜分析和单原子操纵等方面已经与国际水平相接近，在某些领域甚至达到了世界先进水平。

2001年年初，教育部、科技部、国家发改委、中科院、国家自然科学基金委联合发布了《国家纳米科技发展纲要》。同时，为了进一步落实《国家纳米科技发展纲要》精神，科技部再次发布了《国家纳米科技发展框架指南》。根据《国家纳米科技发展纲要》和《国家纳米科技发展框架指南》，各部委分别通过国家“973”计划、“863”计划、“攻关计划”及基金委重大、重点项目，科学院的重大工程项目等对纳米科技进行研发投入。同时，在地方政府的协同支持下，全国已有一半的省市将纳米材料纳入本省发展规划，使得从事纳米科学技术生产和应用的企业如雨后春笋般在全国范围内蓬勃地发展。经过“八五”到“十一五”期间的发展，我国纳米技术获得了长足的发展，至“十一五”结束，我国发表的SCI论文总数世界第一，被引频次位居世界第二。我国纳米科学技术专利授权数量已位居世界第二，并制定了一系列国家和国际标准。

2012年1月2日，我国发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》，规划部署了四大研究计划，纳米研究位列其中。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》指出，纳米科技已成为许多国家提升核心竞争力的战略选择，也是中国有望实现跨越式发展的领域之一。未来15年，我国在这一领域的研究重点将包括纳米材料的可控制备、自组装和功能化，纳米电子学、纳米生物学和纳米医学，纳米尺度表征与度量学，以及纳米材料和纳米技术在能源、环境、信息、医药等领域的应用等。根据规划，我国纳米功能材料当前阶段发展目标主要为：在纳米材料、器件和系统、生物医学、测量表征等方面取得国际一流的原创性成果；在信息、生物医药、能源、环境、制造等重要应用领域取得重大进展；促进纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、疾病快速诊断、水净化、高效能源转化等纳米材料、器件与技术的规模化应用；培养一批高水平的学术带头人并形成在国际上有重要影响的研究团队。纳米科技发展的总体目标是：通过5～10年的努力，形成若干各具特色的、具有国际一流水平的纳米科技创新基地，基本完成我国纳米科技研究与开发创新体系建设，为长远发展奠定基础；大幅度提高我国纳米科技创新能力，使我国在纳米科技领域的整体水平进入国际先进行列，并在若干方面具有竞争优势；一批纳米科技成果实用化或产业化，造就一批具有市场竞争力的纳米高科技骨干企业，促进经济跨越式发展。为实现这一发展目标，我国将通过多方面的具体任务来加以实现。

1．纳米基础科学问题研究方面

开展纳米基础理论研究，建立纳米结构单元之间相互作用的理论模型，揭示纳米材料构效关系，发展纳米结构加工与制造的新理论、新方法，探讨生命过程中的纳米—生物界面效应及纳米生物医学方向的基本过程与基础理论问题。

2．先进功能纳米材料

开展多尺度、多层级纳米材料和系统的基础研究，纳米材料及制品服役性能和失效机理分析；在功能纳米结构和材料的构建，以及与之相应的电学、光学、热学、力学性质研究方面开展基础研究；热力学稳定纳米体系的成因、规律和普适性探讨，纳米材料取向结合新机制的动力学研究，表界面作用与纳米材料的相变机制及其稳定性研究。

3．纳米检测与加工方法、装备与标准

发展新的测量原理、方法，实现纳米尺度基本物性的定量化测量；发展电子学、生命科学、环境科学和能源科学所需要的纳米计量/分析方法；发展纳米标准/参考物质和相关纳米技术标准，形成纳米技术标准化体系；开展纳米尺度的基本物理量的溯源计量研究；稳定、规模化制备纳米材料的共性装备、技术与标准；高时间分辨、高空间分辨的纳米表征方法和检测设备。

4．纳米信息材料与器件

发展基于新逻辑、新原理的纳米器件；基于量子效应的器件信息处理理论和纳米器件性能的建模计算；纳米信息材料及器件的关键制造技术；纳米器件规模化制备和质量控制方法；新型纳米电子、光电器件、传感器件与系统；实现微机电向纳机电系统的融合和过渡技术；纳米器件集成与系统的设计、制备方法。

5．纳米生物与纳米医学

纳米颗粒与生物活性物质的组装方法；针对恶性肿瘤与心脑血管疾病等重大疾病的多功能纳米定向传递系统；组织器官修复与再生用纳米结构植入物和细胞支架；艾滋病、肝炎等重大疾病的快速、低成本检测用纳米材料与器件；医疗器械用纳米材料与器件；组织修复和再生医学等生物医学纳米技术。

6．环境纳米材料与技术

发展室内空气污染物、工业源有毒有害气体、动力机械尾气的纳米净化材料及催化净化技术，二氧化碳减排和俘获技术；可饮用水和净水处理技术、重金属离子和农药残留的快速检测方法、土壤中重金属离子和有机污染物固定和去除方法、新型纳米过滤材料及技术等；新型可降解塑料、新型自清洁材料、长效化肥和短效农药等。

7．能源纳米材料与技术

发展纳米晶太阳电池、新型薄膜太阳电池、有机太阳电池、热电电池、超级电容器等技术；在节能减排、新型催化剂、传统燃料高效利用方面的纳米新技术等；石油与天然气开采、运输及综合利用方面的纳米新技术；提高二次电池能量密度、动力型电池寿命，发展高效纳米晶储能材料等。

8．纳米技术应用与开发

以纳米材料、器件与系统在节能环保、新一代信息技术、生物、农业、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业中的关键技术应用为核心。重视纳米技术产品的规范化生产，制定若干重要纳米技术产品标准和安全生产规范。重点发展纳米绿色印刷制版、高密度存储器、新型显示、疾病快速诊断、水净化、高效能源转化等纳米材料、器件与技术的规模化应用和产业化。

9．纳米技术安全性

在分子和细胞、动物水平上研究纳米材料、纳米药物（制剂）、纳米医学器械以及纳米产品等与靶器官、靶细胞、靶分子相互作用过程；纳米材料在环境中的产生、迁移、聚集等演化行为与安全问题的相关性研究；建立纳米安全性数值分析模型；纳米材料对生命系统作用的安全性评价体系研究；开展纳米材料和器件的安全性预测与防护研究。