我国纳米材料研究与应用还有很长的路要走

发布时间：2011/7/14 5:35:41

    纳米颗粒具有重要的科学研究价值，它搭起了大块物质和原子、分子之间的桥梁。大块物质的物理性质通常与大小无关，但是在纳米尺寸上却通常并非如此。一些和尺寸相关的物理性质被观测到，例如：半导体纳米颗粒的量子束缚，一些金属纳米颗粒的表面胞质共振，磁性材料的超顺磁性，类固体和软的纳米颗粒也被制造出来，脂质体是典型的具有类固体特性的纳米颗粒等等。

    从20世纪80年代末，我国政府就开始重视纳米颗粒材料的研究，国家科技部，国家自然科学基金委、中国科学院、教育部和经济发达的省市通过攀登项目、“863”项目，重大基金项目以及攻关项目对纳米颗粒材料的基础研究和应用研究进行支持，这为我国纳米材料应用研究和产业化打下了良好基础。

    纳米颗粒可控制备新技术的发展

    利用传统理论发展新方法制备纳米颗粒是近年来纳米颗粒制备科学技术领域出现的新亮点。

    空心球纳米颗粒制备技术。纳米空心球在隐身材料、环境治理、药物输送、敏感器件和催化领域具有重要的应用前景。金属纳米颗粒的表面等离子体共振技术。

    金属纳米颗粒的表面等离子体共振的理论和实验研究取得系列进展。发现增益介质可以大幅度地提高表面等离子体共振的品质因子，显著地增强局域电磁场强度和表面增强拉曼散射(SERS)强度，为实现单颗粒的单分子检测提供了一条有益的思路；探索了金属纳米颗粒的微观生长新机理，成功合成了新型的银纳米颗粒和钯--金复合纳米晶体，开辟了新的应用范畴；利用光声成像的方法定量地测量了金-银合金纳米笼状颗粒和金纳米棒颗粒的光学吸收截面，为开发纳米颗粒在生物医学上的疾病检测和治疗提供了十分重要的数据。

    此外还有液相烧灼方法纳米颗粒制备、原位转化方法纳米颗粒制备等技术。

    问题及解决方法

    就目前情况而言，我国纳米颗粒材料领域的基础研究和应用开发研究的脱节现象没有得到很好解决。纳米颗粒材料的工业化制备和应用与发达国家相比，还有一段距离。我国应用型企业所占比例很小，应用技术属于粗放型，纳米高技术和结合国家战略需求的纳米应用技术创新力度不够大，结合IT、IC和纳米生物技术的专利所占比例较小。结合环境、能源、国家安全、食品和农业的需求，发展有针对性的纳米应用技术基本不到位。

    为了缩短在纳米材料应用领域与世界发达国家的差距，我国应该制定相应的纳米材料应用发展规划，由近及远，分阶段部署，对具有核心竞争力的领域，重点优先扶植。建立产学研结合的团队，探索产学研结合的新模式，缩短技术转移和产业化的进程，建立科学评价体系。

    在追赶与国际先进国家技术的同时，也应该注意到我国自身所面临的一系列问题，应对气候变化、co2的排放、抑制温室效应、发展非碳新能源、常规碳能源的清洁化、环境安全、优化农业环境、节省农业资源、降低粮食安全风险、合理利用节省水资源、提高水资源的安全性等都是摆在我国面前的急需解决关键问题。而颗粒材料在解决上述问题中存在着巨大的潜力。因此，纳米颗粒材料在日后的研究当中应以一下为重点：

    1、加强纳米材料应用安全性的研究。在节能减排、常规能源清洁化、化境治理以及现代农业领域应用纳米颗粒材料均存在安全性的风险。纳米材料不能对环境带来二次污染，因此应用纳米材料安全性的评价、回收、循环利用纳米颗粒的技术已提到议事日程。

    2、加强纳米粉体材料分散技术的研究，发展高效实用节能有效的消除硬团聚、二次团聚和纳米尺度的破碎技术，解决应用纳米材料，凸显纳米效应的问题已迫在眉睫。

    3、重视循环利用纳米粉体材料，发展有效的回收和再处理技术。

    4、天然纳米材料（包括矿物纳米材料）是我国的宝贵资源。它像贵重金属矿物材料一样存在于地壳之中，使我国的宝贵财富。发展在从天然矿物中提取纳米材料的技术，要发展绿色循环技术，做到生态的评估。

    5、要注意研发纳米颗粒材料粉体材料对CO2捕获、分离、转换和回收的性能。加强纳米结构催化剂在利用CO2领域的应用研究。