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我国纳米科技研究跃居世界先进行列,纳米科技

2019-09-05 14:28
我国纳米科技研究跃居世界先进行列

近日,2013年中国国际纳米科学技术会议在北京召开。与会专家透彻分析了我国纳米技术发展现状,目前应用领域在不断拓宽,在印刷行业方面的应用也已经起步,而且因为其生产特点,十分符合现在的绿色印刷的发展。所以两者相互结合,将促进印刷行业的快速发展。

随着科技的进步,印刷新技术层出不穷。在印刷行业实现绿色的需求下,纳米印刷应运而生。近几年,我国纳米科技取得了很大的发展,但从论文质量而言,就名列世界前茅。“十二五”期间,许多研究成果已展现出巨大的产业化前景,碳纳米管触摸屏、电池用碳纳米管导电浆料、绿色印刷、印刷电子、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产。
近年来,我国纳米科技论文数量就跃居世界,如今在纳米科研、、标准及产业化方面也获得了全面发展,并开始运用在各领域。2013年中国国际纳米科技会议开幕之际,会议主席、中国科学院院长白春礼介绍了近些年来我国纳米科技的发展情况。

人民网北京9月6日电(赵竹青)第六届中国国际纳米科学技术会议3日至5日在京召开。记者了解到,纳米技术已和信息技术、生物技术并列,成为当今世界科技发展的三大重要支柱之一。目前,我国纳米科技领域的论文数量、专利数量以及论文被引用次数等指标已达到“世界第一”的水平。

记者从9月5日在京举行的“2013年中国国际纳米科学技术会议”上获悉,我国纳米科学技术在前沿基础研究、应用与成果转化、基础设施建设等方面取得重要进展,已成为世界纳米科技研发大国,部分基础研究跃居国际领先水平。据介绍,纳米科技在信息、能源、环境、国家安全、人民健康等领域发挥着重要作用。主要发达国家或地区在纳米科技上投入不断增加,国际竞争日趋激烈,超过50个国家发布了国家级纳米科技发展规划。中科院院长白春礼介绍,当前我国发表纳米科技SCI论文数量已超过美国,跃居世界第一位,论文引用次数居世界第二位。中国的一些纳米科技研究在国际上引起了巨大影响,如在实验上首次发现反常量子霍尔效应,被认为是世界基础研究领域的一项重要科学发现;在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米等。近年来,我国纳米科学领域申请或授权的发明专利数量显著增长,跃居世界第二,还积极参与并部分主导了国际纳米技术标准工作。“十二五”期间,我国纳米研究展现出很大的产业化应用前景,碳纳米管触摸屏、绿色印刷、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产;传染性疾病快速检测、组织工程修复材料、纳米化药物研发不断推进,纳米技术应用于生物医学前景良好;纳米技术在催化领域的应用取得重大突破;此外还开创了能源与环境纳米技术新领域。中国国际纳米科学技术会议由国家纳米科学技术指导协调委员会主办,国家纳米科学中心承办。来自全球40多个国家和地区的1000多名代表出席会议,就纳米科技研究和教育、纳米科技政策、纳米科技未来发展等进行了深入交流。会上,来自瑞士、德国、美国的三位科学家获得了“中国国际纳米科学技术会议奖”。

9月5日,2013年中国国际纳米科学技术会议如期召开,本届会议由国家纳米科学技术指导协调委员会主办,国家纳米科学中心承办。来自全球40多个国家和地区的1000多名代表出席会议,就纳米科技研究和教育、纳米科技政策、纳米科技未来发展等进行了深入交流。

白春礼说,从2009年开始,我国纳米科技的SCI论文就已超过美国,跃居世界位,同时,论文的质量也大幅提高,被引用次数跃居世界第二位。

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术,研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。目前,纳米技术已经渗透到全行业、全领域,特别是在健康、能源、电子学、材料、环境、化工催化剂等方面已有广泛应用。

纳米技术在我国的发展
据悉,中国纳米科学技术在前沿基础研究、应用与成果转化、基础设施建设等方面取得重要进展,已成为世界纳米科技研发大国,部分基础研究跃居国际领先水平。

除了论文,我国在纳米科技的、标准制定等方面也有了长足的进步。据白春礼介绍,在“十一五”期间,我国纳米科技领域申请或授权的发明数量显著增长,超过美国跃居世界第二。在纳米技术标准化方面,我国已与世界同步:“十二五”期间,我国积极参与并部分主导了国际纳米技术标准工作,在国际纳米标准化工作中占有一席之地。同时,颁布了一批国家纳米技术标准,初步形成了纳米标准化体系;研制了多项国家标准物质及标准样品,填补了国内空白,为我国纳米科技的产业化应用奠定了基础。“十二五”期间,许多研究成果已展现出巨大的产业化前景,碳纳米管触摸屏、电池用碳纳米管导电浆料、绿色印刷、印刷电子、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产;传染性疾病快速检测、组织工程修复材料、纳米化药物研发不断推进,纳米技术应用于生物医学前景良好;纳米技术在催化领域的应用取得重大突破,一批重要催化剂实现产业化;“十二五”期间,我国在能源与环境纳米技术领域发展从弱到强,开创了能源与环境纳米技术新领域。

“纳米技术、信息技术和生物技术是当今世界科技发展的重要支柱。”中科院院长白春礼在会议的开幕式上点出了纳米技术的重要性。他表示,中国是最早研究纳米技术的国家之一,近年来,纳米论文和专利在中国更是经历了一个快速成长期。目前,我国纳米科技领域的论文数量、专利数量以及论文被引用次数均排在世界第一。

据介绍,纳米科技在信息、能源、环境、国家安全、人民健康等领域发挥着重要作用。主要发达国家或地区在纳米科技上投入不断增加,国际竞争日趋激烈,超过50个国家发布了纳米科技发展规划。

不仅如此,我国的一些纳米研究成果在国际上也引起了巨大反响:在实验上发现了反常量子霍尔效应,是在美国物理学家霍尔于1880年发现反常霍尔效应133年后,实现的反常霍尔效应的量子化,它被视作“世界基础研究领域的一项重要科学发现”;在国际上实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到的0.5纳米。审稿人盛赞这项工作“打破了所有的纪录,是该领域创建以来的大进展”“是该领域迄今质量高的工作,开辟了该领域的一片新天地”“是一项设计精妙的实验观测与理论模拟相结合的意义重大的工作”。

我国很早就认识到了纳米技术的发展机遇,并且给予了大量的科技投入。国家纳米科学中心主任刘鸣华在此间举行的第九次《国家科学评论》(NSR)论坛上透露,“我国在纳米技术研究上的总体投入已经超过了10亿美元。这在国际上也处于前列。”

当前中国发表纳米科技SCI论文数量已超过美国,跃居世界位,论文引用次数居世界第二位。中国的一些纳米科技研究在国际上引起了巨大影响,如在实验上发现反常量子霍尔效应,被认为是世界基础研究领域的一项重要科学发现;在国际上实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到的0.5纳米等。

中国在纳米科技领域飞速发展,因而,中国国际纳米科技会议才能吸引全球40多个国家和地区的1000多名代表来京研讨。自2005年起,中国国际纳米科技会议已经召开了5次。

北京大学纳米科学与技术研究中心主任刘忠范院士以北大的纳米研究为例说,北大是较早涉足纳米科研的高校,早在上个世纪就成立了纳米科学与技术研究中心,以促进跨学科的纳米技术研究。现在北大每年大概发表3000至4000篇科技论文,其中将近三分之一是纳米科技贡献的。

近年来,中国纳米科学领域申请或授权的发明数量显著增长,跃居世界第二,还积极参与并部分主导了国际纳米技术标准工作。

“不过,统计数字常常掩盖很多问题。” 刘忠范说,我国纳米科技投入虽然总量很大,但“投入特别分散”。也就是说具体到每个项目,投入的强度并不高。另外,我国纳米技术领域的“跟风”现象严重,哪个概念热就一拥而上,真正的原创性研究不多。为此,他也呼吁国家应当在重点的、原创性的项目上加大投入力度。

“十二五”期间,中国纳米研究展现出很大的产业化应用前景,碳纳米管触摸屏、绿色印刷、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产;传染性疾病快速检测、组织工程修复材料、纳米化药物研发不断推进,纳米技术应用于生物医学前景良好;纳米技术在催化领域的应用取得重大突破;此外还开创了能源与环境纳米技术新领域。

上海科技大学物质科学与技术学院院长杨培东也赞同这一看法。他说,在纳米研究上,不仅论文数量要上去,而应该花更大的精力投入在原创性的研究上,做出真正原创性的知识产权来。“这个知识产权的储备不是短期的,更重要的是着眼长期。”

纳米技术与印刷行业的结合
针对国家重大战略需求,我国科技界开展了一系列纳米科技前沿研究,许多成果展现出极大的产业化应用前景。例如,碳纳米管触摸屏、电池用碳纳米管导电浆料、绿色印刷、纳米抛光液、纳米传感器等产品在多个行业实现规模化生产,传染性疾病快速检测、组织工程修复材料、纳米化药物研发不断推进。据悉,中国科学院已启动战略性先导科技专项—“变革性纳米产业制造技术聚焦”,长续航动力锂电池、纳米绿色印刷等技术位列其中。

为解决我国纳米技术研究中存在的这些弊端,中科院已经做了初步试点,设立了纳米“先导专项”,要做领域内“有影响力的研究”。白春礼表示,先导专项需要符合两个条件,首先要瞄准国家重大需求,其次中科院要有优势。中科院的纳米先导专项以锂离子动力电池和绿色印刷为代表,整合了物理所、化学所等十几个院所的资源,进行全面部署,计划用20年左右的时间,完成相关技术从基础研发到产业转化的全部过程。

纳米印刷即纳米图像印刷技术,是一种新型的压印转印技术,由美国普林斯顿大学电机系华裔教授周郁发明的,它融合了纳米技术、精细加工技术、接触印刷技术、界面科学及新材料等诸多学科的精华,运用纳米制造学原理,通过原子、分子级别的转移而获取超精细图形的加工技术。它不需苛刻的加工环境要求,也不需要严格的条件控制,就能高精度地加工出各种纳米凹凸图形来,且可大批量、低成本地制作此类产品。

在先导专项中,对科学家的考核不再是以论文为标准,而是以其产业规模、企业投资以及经济社会效益来衡量。这也预示我国科技体制和科研考核指标改革的一个重要方向。

图片 1 纳米印刷原理图 “纳米印刷”技术能对诸如DNA微阵列之类的纳米器件进行大批量生产。他们使用了一种自然界有效的印刷技术:DNA/RNA信息传送技术。这一被称为“超分子纳米印刷”(SupramolecularNano-Stamping,SuNS)的新技术中,单链DNA通过复制出另一条DNA链,然后进行自我组装形成完整的双链DNA模式。被复制出来的DNA链与母链完全相同,因此又可以被当作模板继续复制。这样不但能增加印刷的产量,还能复制出非常复杂的纳米级样式。这一新技术正如中科院常务副院长白春礼表示的那样,纳米印刷技术将解决印刷污染问题,而且该技术是我国的。

“纳米技术的一大难点就是大规模应用。”国家纳米科学中心副主任赵宇亮表示,纳米技术是我国跨越发展的一个机遇,能够帮助很多产业实现升级。“我国在纳米技术领域的积累很丰富,希望国家能够在这方面保持持续投入,将它推向真正的应用。很多时候就是临门一脚的事儿。”同时他也希望,越来越多的中国企业能够加入到纳米技术开发和应用的领域中来,促进纳米技术向产业更加顺畅地转化。

纳米图像印刷技术是一种新型的压印转印技术,广泛用于纳米凹凸图形的加工制作。纳米图像印刷技术,是将具有纳米凹凸图像的模具作“印版”,用预先涂有聚合物涂层的硅片或玻璃片等作基板,在相应的设备和器具配合下,经过压印并定型,把模具与基板分离开来。这时,存在于模具表面的纳米凹凸图像,会准确无误地转印到基板表面的聚合物膜上。这个被转印出的图像与模具表面的凹凸图形大小相等,深浅一致。但形状正好相反,即前者的凸起处恰是后者凹下去的地方,反之亦然。这种利用印刷压模的原理转印出具有纳米凹凸图形的技术,就称为纳米图像印刷技术。

来源:人民网-科技频道  2015年09月06日

纳米印刷发展前景
据有关书籍记载纳米印刷摒弃了传统感光成像思路,无需暗箱操作而且制版流程简单,不仅消除了环境的污染同时大大降低了成本,并且使图文质量大幅提高。该技术吸纳了纳米技术、精细加工技术、接触印刷技术、界面科学及新材料等众多科学技术之精华,并深入研究才开发出来的。所以在生产过程中更为便利,重要的一点是无污染,十分契合现在印刷行业的发展。

纳米印刷彻底摒弃了感光成像的技术思路。纳米墨水、纳米版材、绿色制版机及专用软件,使印刷远离了“感光、污染、高成本”的三大特点,完全摒弃了化学成像的预涂感光层,因此版材不再怕光、怕热;由于不需要曝光、冲洗等流程,因而杜绝了污染的产生;因省去了很多工艺环节,避免了相应材料消耗,使用纳米绿色版材理论上是传统版材涂布成本的20%。

可见纳米印刷的新颖技术有广阔的市场,它所涉及的应用领域很宽。除文中所提及的兰达公司将纳米科技用在数码喷墨技术以外,其实纳米印刷还可结合其他技术应用到更多领域。

在纳米印刷技术的发展和各行业技术融合的需求下,更多的印刷机械生产商也纷纷加入了这个行列,如兰达公司与业内的海德堡、小森、曼罗兰展开了合作,与大族冠华收购的筱原也在机械设备上达成了合作等。印刷企业的强强联合,结合纳米印刷技术的多层次应用,不难猜测它的发展前景,印刷行业如何利用好这项新技术,让它更实际的用在社会发展上将是印刷业下一步的发展课题。

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