纳米技术发展概况    □晓文
    □晓文    今后１０年纳米技术可能成为人类生活发生巨变的十大技术之一，
    今后１０年纳米技术可能成为人类生活发生巨变的十大技术之一，将为２１世纪可持续发展的资讯科学、生命科学、分子生物学、新材料科学等提供新的跨学科的技术基础。纳米技术的开发将成为仅次于晶片制造的世界第二大制造业。预计到２０１０年纳米技术市场的年产值将达４００亿英磅。（约６４０亿美元）纳米技术的发展可导致众多学科领域产生突破性进展。    在进入世纪之交的关键时期，各国竞相将纳米技术列为国家重要
    在进入世纪之交的关键时期，各国竞相将纳米技术列为国家重要新技术及优先发展的战略性基础研究项目。     一、发展简况
     一、发展简况    １．美国
    １．美国    美国的物理学家１９５９年曾预言，“如果我们对物体微小规模
    美国的物理学家１９５９年曾预言，“如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制，就能得到所需要的物质特性”。直到２０世纪末纳米技术的大发展及其关键技术的突破，此项预言才得以证实。美国ＦＪＮＤ／ＳＶＰ研究机构指出，任何一个经营基础材料的企业，如果现在不采取积极措施进入纳米级材料（分散粒径为１纳米即１０-９ｍ的材料为纳米级材料）的研究、开发、应用， 则今后５年内必处于竞争的劣势。    ９０年代初美国就把纳米技术列入“政府关键技术”及本世纪末、
    ９０年代初美国就把纳米技术列入“政府关键技术”及本世纪末、下世纪初的重大研究方向，１９９３年美国联合信号公司（Ａｌｌｉｅｄ-ｓｉｇｎａｌ）相继投入纳米领域开发。    ２．日本
    ２．日本    １９９０年前日本丰田中央研究所是纳米高分子系统主要专利开
    １９９０年前日本丰田中央研究所是纳米高分子系统主要专利开发商，并于当年由宇部兴产公司正式投产纳米尼龙６／粘士复合材料。    １９９１年开始实施为期１０年的“纳米技术”研究计划，且将
    １９９１年开始实施为期１０年的“纳米技术”研究计划，且将此技术列为政府、企业和大学合作的３项重大基础研究课题之一。    １９９３年日本三菱化学、住友化学、东丽等公司相继投入开发
    １９９３年日本三菱化学、住友化学、东丽等公司相继投入开发纳米材料。１９９６年日本尤尼奇卡公司的纳米尼龙／氟化云母复合材料投产。日本主要无机层材供应商及各大化学公司的纳米技术相关专利陆续公开，从此开创纳米高分子材料应用开发新纪元。    ３．中国
    ３．中国    １９９２年国家科委将“纳米材料研究项目”列为国家“八五”
    １９９２年国家科委将“纳米材料研究项目”列为国家“八五”重点科技攻关计划。    ４．台湾
    ４．台湾    台湾工研院化工所目前正在实施的高分子复合材料计划中涉及纳
    台湾工研院化工所目前正在实施的高分子复合材料计划中涉及纳米材料的有３个：    （１）聚合技术，包括尼龙６／粘土、ＰＥＴ／粘土、ＡＢＳ／
    （１）聚合技术，包括尼龙６／粘土、ＰＥＴ／粘土、ＡＢＳ／粘土等热塑性、热固性高分子的纳米分散聚合交联技术，重点进行粘土改质及分散聚合的工艺研究。    （２）机能性纳米复合材料开发，包括天然粘土的纯化、膨润、
    （２）机能性纳米复合材料开发，包括天然粘土的纯化、膨润、改质技术的开发；无机层材功能改进；适用于难燃、抗紫外线、耐磨损、耐冲击等机械性能改进的添加剂。此外，还开发以聚苯胺／粘土为主的导电性纳米复合材料，应用于防腐涂料、电池正极及电容器等。    （３）复合材料的加工应用开发，如聚酰胺、ＰＰ、ＰＣ、ＰＳ
    （３）复合材料的加工应用开发，如聚酰胺、ＰＰ、ＰＣ、ＰＳ等４种代表性高分子基材之纳米分散掺混工艺及胶合掺配开发，并评估复合材料加工性质，利用其特殊性质应用于新产品开发。    德国、英国、澳大利亚等国也先后将纳米技术列为２１世纪优先
    德国、英国、澳大利亚等国也先后将纳米技术列为２１世纪优先发展重点研究项目。    二、特性与应用
    二、特性与应用    １．比表面积大  随着材料粒径的减小，比表面积增大，表面原
    １．比表面积大  随着材料粒径的减小，比表面积增大，表面原子数亦随之增多，使表面能量与体积能量之比增加，这种表面效果导致材料机械性质、热传导性、触媒性质、破坏韧性等均比一般材料优异。    ２．光学性质改变  如软片上溴化银微粒粒径为１０ｎｍ时，有
    ２．光学性质改变  如软片上溴化银微粒粒径为１０ｎｍ时，有２５％是表面离子，这种表面离子效应使溴化银具感光显影的效果。又如ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＰｂＯ等金属氧化物纳米微粒，加入化妆品或某些材料中，便具有吸收紫外线的效果。金属形成纳米微粒后，其光线反射率高，可完全吸收可见光而成为太阳黑体。    ３．电学性质改变  铜是良导体而纳米级的铜不导电；绝缘的Ｓ
    ３．电学性质改变  铜是良导体而纳米级的铜不导电；绝缘的ＳｉＯ２在２０ｎｍ时开始导电。    ４．光电性质改变  如半导体硅晶通电是不发光的，但多孔质硅
    ４．光电性质改变  如半导体硅晶通电是不发光的，但多孔质硅晶纳米材料可发出耀眼的光。    ５．磁性质改变  如纳米磁性材料的巨磁电阻效应。磁记录媒体、
    ５．磁性质改变  如纳米磁性材料的巨磁电阻效应。磁记录媒体、磁致冷效应等方面研究已有重大突破。    ６．机械性质改变  如用纳米微晶可制造摔不断的陶瓷刀；纳米
    ６．机械性质改变  如用纳米微晶可制造摔不断的陶瓷刀；纳米微晶金属可制成超高强度超级金属。    迄今为止，纳米级材料研究、开发应选用的领域有：①高分子材
    迄今为止，纳米级材料研究、开发应选用的领域有：①高分子材料及其复合材料，②无机材料及其复合材料，③溶胶复合材料（有机／无机混成材料），④生物复合材料（大自然中存在的有机／无机复合材料）。    综上所述，纳米级复合材料的应用领域广阔，能满足各种新的需
    综上所述，纳米级复合材料的应用领域广阔，能满足各种新的需求已成为新兴产业的主流，而纳米级无机层材的开发与应用，将主导２１世纪材料革命。