納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景

清華大學(xué)材料系1納米材料及其技術(shù)應(yīng)用前景—納米材料的定義二納米材料的發(fā)展歷程三納米材料的特性納米材料的表面效應(yīng)納米材料的體積效應(yīng)納米材料的量子尺寸效應(yīng)四納米材料的合成方法物理法化學(xué)反應(yīng)法2五 納米材料的應(yīng)用熱點(diǎn)3納米技術(shù)在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用納米技術(shù)在微電子領(lǐng)域方面的應(yīng)用納米技術(shù)在生物工程方面的應(yīng)用納米技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域方面的應(yīng)用納米技術(shù)在分子組裝方面的應(yīng)用納米技術(shù)在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用納米技術(shù)在其它領(lǐng)域方面的應(yīng)用六、我國(guó)在納米材料領(lǐng)域所取得的成果七、世界納米戰(zhàn)略及納米市場(chǎng)八、納米技術(shù)研究與開發(fā)的動(dòng)向與難點(diǎn)九、我國(guó)“十五”“863”納米專項(xiàng)規(guī)劃4—

納米材料/納米技術(shù)的定義5納米材料：是指晶粒尺寸為納米級(jí)(10-9米 )的超細(xì)材料。它的微粒尺寸大于原子簇 ，小于通常的微粒，一般為100-102nm。它 包括體積分?jǐn)?shù)近似相等的兩個(gè)部分：一 是直徑為幾個(gè)或幾十個(gè)納米的粒子，二 是粒子間的界面。納米技術(shù)：納米技術(shù)（納米科學(xué)與技術(shù)的簡(jiǎn)稱）研究在0.1-100納米尺度范圍的物質(zhì)世界，其實(shí)質(zhì)就是要操縱原子和分子,目的是直接用原子和分子制造具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)是由物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)以及電子學(xué)等各個(gè)學(xué)科交叉形成的新興學(xué)科。包括：納米材料學(xué)；納米電子學(xué)；納米動(dòng)力學(xué)；納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)。6納米技術(shù)的研究?jī)?nèi)容：創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能的納米材料。

設(shè)計(jì)、制備各種納米器件和裝置。

探測(cè)和分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象。7生物科學(xué)技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)、納米科學(xué)技術(shù)是下一世紀(jì)內(nèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流。二、納米材料發(fā)展歷程81860,膠體化學(xué)誕生，開始對(duì)粒徑約1～100nm膠體粒子進(jìn)行研究。1929,Kohlshuthe用金屬作電極，在空氣中進(jìn)行弧光放電，制得金屬氧化物溶膠。1940,Ardeume首次利用TEM對(duì)金屬氧化物的煙狀物進(jìn)行觀測(cè)和研究。1945,Buk提出在低壓惰性氣體中獲得金屬超微顆粒的蒸發(fā)方法。1959,P.Feynman發(fā)表演講，預(yù)言該類材料的特殊性能。1962,R.Kubo發(fā)現(xiàn)金屬超微粒子與塊狀物質(zhì)的熱性質(zhì)不同，提出Kubo效應(yīng)。1975,日本、法國(guó)、美國(guó)科學(xué)家利用NMR、TEM、XRD對(duì)納米粒子進(jìn)行研究。1984，Gleiter、Siegel利用原位加壓成形得到納米微晶塊體。91989，IBM公司的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)用單個(gè)Xe原子排列拼寫出“IBM”商標(biāo)。1990，在美國(guó)召開的第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議；我國(guó)在中科院固體物理所召開首次納米固體討論會(huì)。1991，Iijima制備出直徑為4~10μm的多壁碳納米管。1992，我國(guó)首次把“納米材料科學(xué)”列入“攀登計(jì)劃”。93－至今，納米材料及其技術(shù)開始蓬勃發(fā)展。三個(gè)發(fā)展階段：10第一階段（1990年以前）：實(shí)驗(yàn)室探索制備納米顆粒粉體，合成塊體。第二階段（1994年前）：設(shè)計(jì)合成納米復(fù)合材料。第三階段（從1994年～）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)。Fe原子排列成的漢字“原子”1148個(gè)銅原子構(gòu)成圓形，電子相互干涉形成干涉波12的無痛型微型針上的四百支排列整齊13被囚禁冷卻的原子和“原子激光”14用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械15納米碳管16納米陶瓷17納米金屬銅的超延展性18三

納米材料的特性1、納米材料的表面效應(yīng)納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上變化。?表面原子數(shù)與粒徑的關(guān)系192

納米材料的體積效應(yīng)20由于納米粒子體積極小，所包含的原子數(shù)很少。因此，許多現(xiàn)象就不能用通常有無限個(gè)原子的塊狀物質(zhì)的性質(zhì)加以說明，這種特殊的現(xiàn)象通常稱之為體積效應(yīng)。久保理論：認(rèn)為相鄰電子能級(jí)間距δ和金屬納米粒子的直徑d的關(guān)系為：δ=4EF/3N

∞

V-1

∞

1/d3隨著納米粒子的直徑減小，能級(jí)間隔增大，電子移動(dòng)困難，電阻率增大，從而使能隙變寬，金屬導(dǎo)體將變?yōu)榻^緣體。3

納米材料的量子尺寸效應(yīng)21當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時(shí)，金屬粒子費(fèi)米面附近電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)；并且納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級(jí)和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)，使得能隙變寬的現(xiàn)象，被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng)。它將導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱力學(xué)等特性出現(xiàn)異常。如光吸收顯著增加，超導(dǎo)相向正常相轉(zhuǎn)變，金屬熔點(diǎn)降低，增強(qiáng)微波吸收等。四、納米材料的合成技術(shù)22（1）粒子純度及表面的清潔度高（2）粒子粒徑及粒度分布可控（3）粒子幾何形狀規(guī)一，晶相穩(wěn)定性好（4）粉體無團(tuán)聚或團(tuán)聚程度低。方法制

備特

點(diǎn)用真空蒸發(fā),激光,電弧高頻感應(yīng)等法使原料氣化或形成等離子體,然后驟冷使之凝結(jié)。純度高,結(jié)晶組織好,粒度可控,但技術(shù)設(shè)備要求高.物理方法蒸發(fā)冷凝法物理粉碎法通過機(jī)械粉碎,電火花等法制得納米粒子。操作簡(jiǎn)單,成本較低,但易引進(jìn)雜質(zhì)降低產(chǎn)品純度，機(jī)械合金法利用高能球磨法，控制適當(dāng)?shù)臈l件，以制得納米材料。顆粒分布也不均勻。氣相沉積法利用揮發(fā)性金屬化合物蒸氣的化學(xué)反應(yīng)來合成所需物質(zhì)。原料精煉容易，產(chǎn)物純度高，粒度分布窄。化學(xué)沉淀法把沉淀劑加入到金屬鹽溶液中，反應(yīng)后將沉淀熱處理。操作簡(jiǎn)單、易引進(jìn)雜質(zhì)，難制得粒徑小納米粒子化學(xué)水熱合成法高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成納米粒子。粒子純度高，分散性好，晶形好，且大小可控。方法溶膠凝膠法利用金屬醇鹽在不同pH值的水解劑中水解合成納米粒子。粒子純度高，粒度小，粒度分布窄。溶劑蒸發(fā)法把溶劑制成小滴后進(jìn)行快速蒸發(fā)，合成納米粒子。粒子的粒徑小，分散性好，但操作的要求高。微乳液法金屬鹽和沉淀劑形成微乳狀液，控制膠粒成核和生長(zhǎng)，熱處理后得到納米粒子。粒子的單分散性好，但粒徑較大，粒徑的控制也較困難。23五、納米材料的應(yīng)用熱點(diǎn)24納米技術(shù)一旦成熟，以下夢(mèng)想將會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)：用碳原子“積木”生產(chǎn)大量物美價(jià)廉的鉆石。用只有方糖大小的機(jī)器，利用空氣和陽光建造房屋。利用具有強(qiáng)紅外吸收能力的納米復(fù)合體系來制備紅外隱身材料。利用昆蟲作平臺(tái)，把分子機(jī)器人植入昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)中，控制昆蟲飛向敵方收集情報(bào)，使目標(biāo)喪失功能。制造納米人造昆蟲在溫室傳播花粉和殺死害蟲。將藥物儲(chǔ)存在納米材料中，通過一定機(jī)制來激發(fā)藥劑的釋放，制成可控藥劑。合成納米“智能炸彈”，能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。5.1

納米材料在陶瓷領(lǐng)域方面的應(yīng)用傳統(tǒng)陶瓷材料質(zhì)地較脆，韌性、強(qiáng)度較差，因而使其應(yīng)用受到了較大的限制。英國(guó)著名材料專家Cahn指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性戰(zhàn)略途徑。所謂納米陶瓷，是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料，也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級(jí)的水平上。納米TiO2陶瓷材料在室溫下具有優(yōu)良的韌性，在180℃經(jīng)受彎曲而不產(chǎn)生裂紋。如果控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的納米陶瓷，則它將具有的高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等傳統(tǒng)陶瓷無與倫比的優(yōu)點(diǎn)。使其在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景255.

2

納米技術(shù)在微電子學(xué)上的應(yīng)用26納米電子學(xué)是納米技術(shù)的重要組成部分，目前，利用納米電子學(xué)已經(jīng)研制成功各種納米器件。單電子晶體管，紅、綠、藍(lán)三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管以及利用納米絲、納米棒制成的微型探測(cè)器已經(jīng)問世。早在1989年，IBM公司的科學(xué)家就已經(jīng)利用隧道掃描顯微鏡上的探針，成功地移動(dòng)了氙原子，并利用它拼成了IBM三個(gè)字母。日本的Hitachi公司成功研制出單個(gè)電子晶體管，它通過控制單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完成特定功能。另外，日本的NEC研究所已經(jīng)擁有制作100nm以下的精細(xì)量子線結(jié)構(gòu)技術(shù)，并在GaAs半導(dǎo)體襯底上，成功制作了具有開關(guān)功能的量子點(diǎn)陣列。

目前，美國(guó)已研制成功尺寸只有4nm具有開關(guān)特性的納米器件，由激光驅(qū)動(dòng)，并且開、關(guān)速度很快。美國(guó)威斯康星大學(xué)已制造出可容納單個(gè)電子的量子點(diǎn)。在一個(gè)針尖上可容納這樣的量子點(diǎn)幾十億個(gè)。利用量子點(diǎn)可制成體積小、耗能少的單電子器件，在微電子和光電子領(lǐng)域?qū)@得廣泛應(yīng)用。5.3

納米技術(shù)在生物工程上的應(yīng)用科學(xué)家設(shè)法用顯微操作技術(shù)移動(dòng)果蠅染色體的基因，結(jié)果培育出了比正常果蠅多長(zhǎng)了一個(gè)胸脯和翅膀的果蠅，科學(xué)家已經(jīng)可以通過基因操作把果蠅的眼睛搬到不該有眼的地方，把翅膀搬到不該長(zhǎng)翅膀的地方。分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不變的最小單位。生物分子是很好的信息處理材料，每一個(gè)生物大分子本身就是一個(gè)微型處理器，分子在運(yùn)動(dòng)過程中以可預(yù)測(cè)方式進(jìn)行狀態(tài)變化，其原理類似于計(jì)算機(jī)的邏輯開關(guān)，利用該特性并結(jié)合納米技術(shù)，可以此來設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)。雖然分子計(jì)算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性，并

且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲(chǔ)存信息，從而起到代替當(dāng)今計(jì)算機(jī)信息處理和信息存儲(chǔ)的作用。27）生物芯片技術(shù)28研究蛋白相互作用的芯片Protein

G、p50和FRB等三種蛋白分別以點(diǎn)狀陣列固定到玻片上。（1）分子馬達(dá)（美國(guó)康納爾大學(xué)的科學(xué)家利

用ATP酶作為分子馬達(dá)，研制出了一種可以進(jìn)入人體細(xì)胞的納米機(jī)電設(shè)備--"納米直升機(jī)"。該設(shè)備共包括三個(gè)組件，兩個(gè)金屬推進(jìn)器和一個(gè)附屬于與金屬推進(jìn)器相連的金屬桿的生物分子組件。其中的生物分子組件將人體的生物"燃料"ATP轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，使得金屬推進(jìn)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速率達(dá)到每秒8圈。這種技術(shù)仍處于研制初期，它的控制和如何應(yīng)用仍是未知數(shù)。將來有可能完成在人體細(xì)胞內(nèi)發(fā)放藥物等醫(yī)療任務(wù)。29（2）納米探針一種探測(cè)單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器，探頭尺寸僅為納米量級(jí)，當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí)，可探知會(huì)導(dǎo)致腫瘤的早期DNA損傷。圖為載激光束（藍(lán)色）的納米傳感器探針穿過活細(xì)胞，以檢測(cè)該細(xì)胞是否曾置于致癌物質(zhì)下305.4納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用10nm以下的粒子比血液中的紅血球還要小，因而可以在血管中自由流動(dòng)。如果將超微粒子注入到血液中，輸送到人體的各個(gè)部位，作為監(jiān)測(cè)和診斷疾病的手段?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，在血液中循環(huán)，對(duì)身體各部位進(jìn)行檢測(cè)、診斷，并實(shí)施特殊治療，疏通腦血管中的血栓，清除心臟動(dòng)脈脂肪沉積物，甚至可以用其吞噬病毒，殺死癌細(xì)胞。這樣，在不久的將來，被視為當(dāng)今疑難病癥的愛滋病、高血壓、癌癥等都將迎刃而解，從而將使醫(yī)學(xué)研究發(fā)生一次革命。(1)智能藥物美國(guó)密西根大學(xué)的James

R.Baker

Jr.博士正在設(shè)計(jì)一種納米"智能炸彈"，僅有20納米左右，能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。31(2)人工紅血球當(dāng)人的心臟因意外，突然停止跳動(dòng)的時(shí)候，醫(yī)生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體，隨即提供生命賴以生存的氧，以維持整個(gè)機(jī)體的正常生理活動(dòng)。人工紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和工作示意圖325.4

納米材料在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用1、 納米技術(shù)治理有害氣體2、 納米技術(shù)在污水處理3、 納米TiO2的特殊作用33降解空氣中的有害有機(jī)物。它可以降解有機(jī)磷農(nóng)物,解決海洋的石油污染問題用納米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解TiO2光催化劑具有除臭作用E納米TiO2由于其表面具有超親水性和超親油性，具有自清潔效應(yīng)F

紫外吸收、防曬品5.5

納米技術(shù)在分子組裝方面的應(yīng)用目前，納米技術(shù)深入到了對(duì)單原子的操縱，通過利用軟化學(xué)與主客體模板化學(xué)，超分子化學(xué)相結(jié)合的技術(shù)，正在成為組裝與剪裁，實(shí)現(xiàn)分子手術(shù)的主要手段?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想能夠設(shè)計(jì)出一種在納米量級(jí)上尺寸一定的模型，使納米顆粒能在該模型內(nèi)生成并穩(wěn)定存在，則可以控制納米粒子的尺寸大小并防止團(tuán)聚的發(fā)生。研究對(duì)象主要集中在納米陣列體系；納米嵌鑲體系；介孔與納米顆粒復(fù)合體系和納米顆粒膜。目的是根據(jù)需要設(shè)計(jì)新的材料體系，探索或改善材料的性能，目標(biāo)是為納米器件的制作進(jìn)行前期準(zhǔn)備，如高亮度固體電子顯示屏，納米晶二極管，真空紫外到近紅外特別是藍(lán)、綠、紅光控制的光致發(fā)電和電子發(fā)光管等都可以用納米晶作為主要的材料，國(guó)際上把這種材料稱為“量子”納米晶。34納米顆粒與介孔固體組裝體系近年來出現(xiàn)了新的研

究熱潮。人們?cè)O(shè)計(jì)了多種介孔復(fù)合體系，不斷探索其光、電及敏感活性等重要性質(zhì)。這種體系一個(gè)重要特點(diǎn)是既有納米小顆粒本身的性質(zhì)，同時(shí)通過納米顆粒與基體的界面耦合，又會(huì)產(chǎn)生一些新的效應(yīng)。1996年，IBM公司利用分子組裝技術(shù)，研制出了世界上最小的“納米算盤”，該算盤的算珠由球狀的C60分子構(gòu)成。美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的研究人員利用納米碳管制成了一種嶄新的“納米秤”，能夠稱出一個(gè)石墨微粒的重量，并預(yù)言該秤可以用來稱取病毒的重量。355.7

納米技術(shù)在國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用

“隱身武器”：1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)第一天出動(dòng)的戰(zhàn)斗機(jī)就躲過了伊拉克嚴(yán)密的雷達(dá)監(jiān)視網(wǎng)，迅速到達(dá)首都巴格達(dá)上空，直接摧毀了電報(bào)大樓和其他軍事目標(biāo)，在歷時(shí)42天的戰(zhàn)斗中，執(zhí)

行任務(wù)的飛機(jī)達(dá)1270架次，使伊軍95％的重要軍事目標(biāo)被毀，而美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)卻無一架受損。一個(gè)重要的原因就是美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)F117A型機(jī)身表面包覆了紅外與微波隱身材料，它具有優(yōu)異的寬頻帶微波吸收能力，可以逃避雷達(dá)的監(jiān)視。而伊拉克的軍事目標(biāo)和坦克等武器沒有防御紅外線探測(cè)的隱身材料，很容易被美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)上靈敏紅外線探測(cè)器所發(fā)現(xiàn)，通過先進(jìn)的激光制導(dǎo)武器很準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)。美國(guó)F117A型飛機(jī)蒙皮上的隱身材料就含有多種超微粒子，它們對(duì)不同波段的電磁波有強(qiáng)烈的吸收能力。36主要原因：一方面由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，因此納米微粒材料對(duì)這種波的透過率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測(cè)器和雷達(dá)接收到的反射信號(hào)變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3－4個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測(cè)目標(biāo)，起到了隱身作用。37六、我國(guó)在納米材料領(lǐng)域所取得的成就1993年，中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫出“中國(guó)”二字，標(biāo)志著我國(guó)開始在國(guó)際納米科技領(lǐng)域占有一席之地，并居于國(guó)際科技前沿。1998年，清華大學(xué)范守善小組成功地制備出直徑為3－50納米、長(zhǎng)度達(dá)微米量級(jí)的氮化鎵半導(dǎo)體一維納米棒，使我國(guó)在國(guó)際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體。1998年，美國(guó)《科學(xué)》雜志上刊登了我國(guó)科學(xué)家的論文。我國(guó)科學(xué)家用非水熱合成法，制備出金剛石納米粉，被國(guó)際刊物譽(yù)為“稻草變黃金—從四氯化碳制成金剛石?！?8近年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所解思深研究員率領(lǐng)的科研小組，不僅合成了世界上最長(zhǎng)的“超級(jí)纖維”碳納米管，創(chuàng)造了一項(xiàng)“3毫米的世界之最”，而且合成出世界上最細(xì)的碳納米管。1999年上半年，北京大學(xué)納米技術(shù)研究取得重大突破，電子學(xué)系教授薛增泉領(lǐng)導(dǎo)的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝出世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微

鏡用探針。1999年，中科院金屬研究所成會(huì)明博士合成出高質(zhì)量的碳納米材料，使我國(guó)新型儲(chǔ)氫材料研究一舉躍上世界先進(jìn)水平。39七、世界納米戰(zhàn)略及納米市場(chǎng)孵化企業(yè)納米產(chǎn)業(yè)基金、其它投資基金以及社會(huì)資本企業(yè)上市被收購利潤(rùn)創(chuàng)業(yè)家科技專家自主成長(zhǎng)圖納米產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈增值圖傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造納米技術(shù)40美國(guó)2000-2001年聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的納米研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)分配政府機(jī)構(gòu)2000年（百萬美元）2001年（百萬美元）增長(zhǎng)率（%）國(guó)家科學(xué)基金會(huì)97217124國(guó)防部7011057能源部589666航空航天局420400商務(wù)部818125國(guó)家衛(wèi)生研究院323613總計(jì)2704978441美國(guó)按研究項(xiàng)目分配的納米研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)

占總經(jīng)費(fèi)的比（億美元）例（%）基礎(chǔ)研究重大挑戰(zhàn)項(xiàng)目杰出中心和研究網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)研究設(shè)施倫理、法律和社會(huì)影響以及教育培訓(xùn)總經(jīng)費(fèi)（億美元）1.9539.21.1022.10.7715.50.8717.50.285.64.9510042專家對(duì)納米技術(shù)應(yīng)用的預(yù)測(cè)納米技術(shù)

日本研究人員的預(yù)測(cè)（年）德國(guó)研究人員的預(yù)測(cè)（年）201020022002200420052004200420072006批量生產(chǎn)用離子束和粒子束制備的具有可控特性的納米新材料2006闡明金屬聚合物界面的粘著力2002利用超光滑金屬鏡面加工技術(shù)2003利用STM技術(shù)嵌入混雜物并修補(bǔ)結(jié)晶硅表面2003在單分子層、可控制結(jié)構(gòu)的有機(jī)氫化物復(fù)合材料2003廣泛利用原子層蝕刻半導(dǎo)體2003由幾納米-幾十納米尺寸構(gòu)成的有機(jī)和無機(jī)復(fù)合材料2003開發(fā)用于控制1-10納米尺度的微結(jié)構(gòu)的聚合物加工技術(shù)2005在原子尺度控制固體結(jié)構(gòu)極其界面特性的可能性2005在原子層次上開發(fā)合成具有新功能的物質(zhì)的技術(shù)2008201043納米材料在美國(guó)的總需求量納米材料年平均增長(zhǎng)率（%）美元（百萬）例（%）1996年所占比

美元2001年所占比（百萬）例（%）29．243．1納米粒子納米涂層總計(jì)41．3

97．61．0

2．442．3

100148．6

96．16．0

3．9154．6

10029．644與市場(chǎng)有緊密聯(lián)系或已具有市場(chǎng)的納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué),環(huán)境污染評(píng)價(jià),制備純化學(xué)品和藥品的新型傳感器用于再生能源的光電技術(shù)用于國(guó)防、航空、自動(dòng)化和醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的更輕更強(qiáng)的新材料預(yù)測(cè)納米技術(shù)的中長(zhǎng)應(yīng)用更好、更輕、更靈活的屏幕顯示技術(shù)抗摩擦涂層玻璃等在一個(gè)芯片上的診斷技術(shù)可吸收紫外線的納米粒子防曬的化妝品等抗腐蝕涂層：需要5-15年超強(qiáng)超硬切削工具：5-15年可塑電子學(xué)-平板顯示：需要5-10年

可維持長(zhǎng)久的醫(yī)學(xué)植入物：需要5-15年具有100納米以下可有商業(yè)用途的芯片：需要7年用于電子元件的納米結(jié)構(gòu)材料：需要10-20年英國(guó)對(duì)納米技術(shù)的預(yù)測(cè)高密度記憶能力超快速計(jì)算機(jī)處理器：需要10-20年45極微小機(jī)器在血液中循環(huán)從動(dòng)脈中清除人體脂肪堆積：至少需要25年八 納米技術(shù)研究與開發(fā)的動(dòng)向與難點(diǎn)研究動(dòng)向：了解納米尺度結(jié)構(gòu)的特性。納米尺度結(jié)構(gòu)可能成為諸多技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，應(yīng)加強(qiáng)了解納米尺度結(jié)構(gòu)的生物、化學(xué)、電子、磁性、光學(xué)等方面的特性，才能更好地利用它們；納米尺度的合成與加工。某些單