1、納米技術研究與開發的背(bei)景
前面已經談(tan)到(dao)，納(na)(na)米(mi)(mi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)技(ji)(ji)術是(shi)介于微觀(guan)與宏(hong)觀(guan)之間的(de)(de)(de)介觀(guan)物理(li)，關(guan)于納(na)(na)米(mi)(mi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)定(ding)義很多，具(ju)有(you)(you)代表(biao)性的(de)(de)(de)說法有(you)(you)：如英國科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家(jia)阿(a)(a)爾培特.佛(fo)朗(lang)克(ke)斯教授把納(na)(na)米(mi)(mi)技(ji)(ji)術定(ding)義為"在(zai)0.1-100納(na)(na)米(mi)(mi)尺(chi)度(du)范圍起關(guan)鍵作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)技(ji)(ji)術領(ling)域。"美國"國家(jia)納(na)(na)米(mi)(mi)技(ji)(ji)術倡議"（NNI）即推薦采用(yong)科(ke)(ke)普作(zuo)家(jia)伊凡(fan).阿(a)(a)莫(mo)托在(zai)一本(ben)小冊子中的(de)(de)(de)提法："納(na)(na)米(mi)(mi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)和(he)納(na)(na)米(mi)(mi)技(ji)(ji)術一般是(shi)指，在(zai)納(na)(na)米(mi)(mi)尺(chi)度(du)上(shang)，則從一納(na)(na)米(mi)(mi)到(dao)幾百(bai)納(na)(na)米(mi)(mi)介觀(guan)范圍內，所從事的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)范疇"。上(shang)述兩(liang)種說法，總的(de)(de)(de)意思是(shi)，把它(ta)限定(ding)在(zai)納(na)(na)米(mi)(mi)尺(chi)度(du)范圍內的(de)(de)(de)物質組成體系的(de)(de)(de)運動規律和(he)研究開發工(gong)作(zuo)。我(wo)國科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家(jia)，即主張把它(ta)的(de)(de)(de)內涵再(zai)延伸擴(kuo)張到(dao)由它(ta)所引發出(chu)的(de)(de)(de)可能(neng)的(de)(de)(de)實際應用(yong)領(ling)域的(de)(de)(de)研究開發工(gong)作(zuo)。我(wo)國納(na)(na)米(mi)(mi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家(jia)，國家(jia)重點基礎研究計劃(hua)（973計劃(hua)）納(na)(na)米(mi)(mi)材料和(he)納(na)(na)米(mi)(mi)結構項目科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家(jia)，固體物理研究所張立德研究員作了總結性的定義："納米科技是研究由尺寸在0.1-100nm之間的物質組成的體系的運動規律和相互作用，以及可能的實際應用中的技術問題的科學技術。"這個定義既反應了納米科學技術的內涵，又體現了科學技術發展規律的要求，也比較符合中國的實際情況。
1.1 從理(li)論(lun)層面上(shang)看(kan)，納(na)(na)米(mi)(mi)科技是(shi)(shi)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)在(zai)實(shi)踐(jian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)必(bi)然(ran)(ran)延伸。我(wo)們知道用(yong)原(yuan)子(zi)(zi)模型和量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)能級概(gai)念(nian)合(he)理(li)的(de)(de)(de)(de)解釋金屬(shu)、半導(dao)體(ti)、絕緣體(ti)的(de)(de)(de)(de)電、光、熱、機(ji)(ji)械等(deng)性(xing)能，并進行(xing)廣泛的(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)(ye)化開發(fa)(fa)(fa)，形(xing)成新(xin)興的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)，同時改造各種傳(chuan)統(tong)產(chan)(chan)業(ye)(ye)。其中突出的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)上(shang)個世紀四十年代末發(fa)(fa)(fa)明(ming)的(de)(de)(de)(de)半導(dao)體(ti)，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)軌跡是(shi)(shi)半導(dao)體(ti)-集(ji)(ji)成電路-大(da)規模集(ji)(ji)成電路-超(chao)大(da)規模集(ji)(ji)成電路，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)成就很大(da)地推動(dong)了(le)信(xin)(xin)息(xi)產(chan)(chan)業(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。這是(shi)(shi)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)在(zai)微(wei)(wei)米(mi)(mi)空間尺度上(shang)的(de)(de)(de)(de)輝煌實(shi)踐(jian)和發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。微(wei)(wei)米(mi)(mi)技術把(ba)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)在(zai)微(wei)(wei)米(mi)(mi)空間上(shang)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)，同微(wei)(wei)電子(zi)(zi)學(xue)(xue)(xue)(xue)、電磁(ci)學(xue)(xue)(xue)(xue)、光學(xue)(xue)(xue)(xue)、經(jing)典牛(niu)頓力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)有機(ji)(ji)地結合(he)起來(lai)，極大(da)地推動(dong)了(le)社會生產(chan)(chan)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)本質特征(zheng)是(shi)(shi)微(wei)(wei)細粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)粒(li)二像(xiang)性(xing)，而在(zai)微(wei)(wei)米(mi)(mi)技術上(shang)所用(yong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要是(shi)(shi)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)性(xing)電子(zi)(zi)流(liu)（大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)、宏觀的(de)(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)流(liu)）。它(ta)(ta)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)(de)經(jing)典理(li)論(lun)的(de)(de)(de)(de)工(gong)程應用(yong)相匹(pi)配，才形(xing)成現在(zai)的(de)(de)(de)(de)半導(dao)體(ti)、計算機(ji)(ji)、軟(ruan)件、網絡(luo)通信(xin)(xin)等(deng)信(xin)(xin)息(xi)產(chan)(chan)業(ye)(ye)。也(ye)就是(shi)(shi)說，這樣龐(pang)大(da)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)業(ye)(ye)，僅僅應用(yong)了(le)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)波(bo)(bo)粒(li)二像(xiang)性(xing)的(de)(de)(de)(de)一半，即它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)粒(li)子(zi)(zi)性(xing)。另外(wai)的(de)(de)(de)(de)更(geng)奇妙的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)動(dong)性(xing)還未加考(kao)慮。理(li)論(lun)來(lai)源于實(shi)踐(jian)，更(geng)在(zai)于指導(dao)實(shi)踐(jian)，以證明(ming)其正確(que)性(xing)，并通過實(shi)踐(jian)考(kao)驗進一步修正充實(shi)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)理(li)論(lun)，量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)自(zi)身發(fa)(fa)(fa)展(zhan)，也(ye)必(bi)然(ran)(ran)如此。我(wo)國納(na)(na)米(mi)(mi)材料學(xue)(xue)(xue)(xue)家，物(wu)理(li)研(yan)究所的(de)(de)(de)(de)解思(si)深研(yan)究員就說："納(na)(na)米(mi)(mi)材料本身是(shi)(shi)將量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)效應工(gong)程化或技術化場合之一，可能會產生全新的物理、化學現象。"
1.2 從(cong)技術創新的發展趨勢來看，需(xu)要更(geng)精(jing)致、環境友(you)好、更(geng)具有智能化的技術創新。
在牛頓(dun)力(li)學體系的理論(lun)指導(dao)下，大大地促(cu)進(jin)了技術(shu)創新活動，促(cu)成了十八世紀下半葉開始的次工業革命，其創新發明的代表作就是瓦特發明的蒸汽機，這是人類器官的一次飛躍性延伸，它力大無比，顯得龐大粗壯，還有一定的自動控制能力，對當時的人來說，是非常不錯的玩意兒，但對現代人來說是一個傻大黑粗又愚笨的家伙。人們一直在不斷的追求輕、小、簡、廉，現在即更追求更快、更省、智能化、環境友好、可持續發展。
人類自古以來，創新思(si)路(lu)和方(fang)(fang)法(fa)基本上都是(shi)由大(da)(da)(da)(da)到小(xiao)，由粗到精(jing)，從石(shi)器(qi)(qi)時代-青銅器(qi)(qi)時代-鐵器(qi)(qi)時代-大(da)(da)(da)(da)機器(qi)(qi)生產時代-現在(zai)，概莫能外(wai)。我(wo)們祖先為了得到石(shi)器(qi)(qi)，需要一(yi)塊大(da)(da)(da)(da)石(shi)頭把它(ta)打小(xiao)，然后再磨礪成可(ke)用的(de)(de)(de)石(shi)器(qi)(qi)，這是(shi)由大(da)(da)(da)(da)到小(xiao)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。我(wo)們現在(zai)用的(de)(de)(de)機器(qi)(qi)制(zhi)造也(ye)這樣，開礦山(shan)-冶(ye)煉(lian)-金屬材料(liao)-機器(qi)(qi)另(ling)部(bu)件(jian)-機器(qi)(qi)，也(ye)是(shi)由大(da)(da)(da)(da)到小(xiao)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。在(zai)這個過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中存在(zai)著大(da)(da)(da)(da)量的(de)(de)(de)人類勞動和資源(yuan)的(de)(de)(de)浪費，造成了環(huan)境(jing)危機。單純由大(da)(da)(da)(da)到小(xiao)（top down）的(de)(de)(de)創新思(si)維和方(fang)(fang)法(fa)已經面臨挑戰(zhan)，納(na)米科(ke)學技術的(de)(de)(de)研究方(fang)(fang)法(fa)（approaches），即提出了全新的(de)(de)(de)創新思(si)維和方(fang)(fang)法(fa)，這里有兩種方(fang)(fang)法(fa)：
是(shi)繼續沿(yan)著(zhu)古已有之的(de)(de)(de)"由(you)大到小(xiao)(xiao)(xiao)"（top down）思路和方法干下去，不過這里(li)的(de)(de)(de)"小(xiao)(xiao)(xiao)"可不是(shi)原有意義上的(de)(de)(de)毫米(mi)、微(wei)(wei)米(mi)的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)(xiao)，而(er)是(shi)在(zai)納米(mi)尺(chi)度(du)（0.1-100nm）上的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)(xiao)，在(zai)這么"小(xiao)(xiao)(xiao)"的(de)(de)(de)地方出現的(de)(de)(de)景觀同傳統意義上的(de)(de)(de)毫米(mi)、微(wei)(wei)米(mi)尺(chi)度(du)上的(de)(de)(de)出現的(de)(de)(de)景象根本不同，在(zai)這里(li)真正的(de)(de)(de)發(fa)生了量子(zi)力(li)學上的(de)(de)(de)波(bo)粒二像(xiang)性。
現(xian)在用這種(zhong)方(fang)(fang)法（top down），可以在宏觀塊體材料（如半導體）上利用機械(xie)和(he)蝕刻技(ji)術制(zhi)造納(na)米(mi)(mi)尺(chi)度(du)結(jie)構。納(na)米(mi)(mi)材料的制(zhi)備的種(zhong)種(zhong)方(fang)(fang)法，還是這一(yi)方(fang)(fang)法。估計二十一(yi)世紀的前半葉，甚(shen)至更長(chang)時間，這種(zhong)方(fang)(fang)法還起到支柱作用。但是它創造的文明會是非常輝煌的。
第(di)二種方法，就(jiu)是實(shi)(shi)現量子(zi)(zi)物(wu)理學界的(de)奇才費曼所(suo)預言的(de)那樣"物(wu)理學的(de)規(gui)律不(bu)排除(chu)一(yi)個(ge)(ge)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)一(yi)個(ge)(ge)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)地制造物(wu)品的(de)可能性"。即"由(you)小(xiao)到大"（bottom up）的(de)方法，人們按(an)需要用(yong)一(yi)個(ge)(ge)個(ge)(ge)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)或一(yi)個(ge)(ge)個(ge)(ge)分子(zi)(zi)組裝創(chuang)造出(chu)有機(ji)和無機(ji)物(wu)品。這方面的(de)創(chuang)新工作已(yi)取(qu)得一(yi)些成果，見諸報端的(de)不(bu)少，但離真正的(de)實(shi)(shi)用(yong)還要走很長(chang)的(de)路。
1.3從技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)通用程度來看，納米科學(xue)技(ji)(ji)術(shu)(shu)既是(shi)高(gao)新技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)通用性技(ji)(ji)術(shu)(shu)，也是(shi)各傳統產(chan)業升(sheng)級的(de)通用性基礎性技(ji)(ji)術(shu)(shu)。
1.3.1信(xin)息產業的發(fa)展方(fang)向
以信(xin)息技(ji)術（產(chan)業）為例(li)，它的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)是半導體集成電路產(chan)業。這(zhe)個產(chan)業的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)技(ji)術是微(wei)米技(ji)術，它的(de)(de)(de)技(ji)術創(chuang)新歷程一(yi)直(zhi)曾循著摩爾定律。這(zhe)個定律是1965年戈登.摩爾（Gorden.Moore）提出來的(de)(de)(de)，他指(zhi)出集成電路里晶體管(guan)數量每18個月翻一(yi)番(fan)。26年來，現(xian)實與摩爾定律非常一(yi)致。這(zhe)是在(zai)微(wei)米尺(chi)度上(shang)的(de)(de)(de)定律，科學界普遍認為0.05微(wei)米（50mm）是現(xian)代半導體工藝(yi)的(de)(de)(de)極限，Intel公司的(de)(de)(de)工藝是0.13um（130納米），估計將在10-15年內達到它的極限。要是繼續用微米技術，就很難再前進了，即使能夠逼近它的極限，但這就意味著要花近百億美元，甚至數百億美元，在經濟上是極其不劃算的。因此，半導體工藝要走出它的死胡同，非得另謀出路不可。如果借用量子力學上的"隧道效應"一詞作比喻，那么我們就得在臨近胡同底的時候，開始挖掘一條"隧道"出去，利用量子力學波動的隧道效應開辟新的天地。
這(zhe)(zhe)個新(xin)(xin)天地就是(shi)納(na)米技術。所(suo)幸的(de)(de)(de)(de)是(shi)，新(xin)(xin)途徑已經初露端(duan)倪。1998年，IBM公(gong)司(si)與日本NEC公(gong)司(si)合作(zuo)，在實驗室里用(yong)一(yi)根半導體(ti)性的(de)(de)(de)(de)碳(tan)納(na)米管(guan)制成(cheng)了場(chang)效應晶(jing)體(ti)管(guan)。該晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)(de)(de)(de)襯底為(wei)硅(gui)，并作(zuo)為(wei)柵極(ji)，源極(ji)和漏極(ji)是(shi)用(yong)金作(zuo)的(de)(de)(de)(de)，研究(jiu)人(ren)員(yuan)用(yong)原子力顯(xian)微(wei)鏡（AFM，Atomic Force Microscope）在三(san)個電(dian)極(ji)間(jian)放置了一(yi)根碳(tan)納(na)米管(guan)就成(cheng)了場(chang)效應晶(jing)體(ti)管(guan)。這(zhe)(zhe)只場(chang)效應晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)(de)(de)(de)性能不(bu)錯，當柵電(dian)壓(ya)變動時，源極(ji)與漏極(ji)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)導變化10 萬倍，是(shi)一(yi)個說的(de)(de)(de)(de)過去的(de)(de)(de)(de)電(dian)子開關。在這(zhe)(zhe)之后，其他研究(jiu)單位也(ye)紛紛制得在原理或結構(gou)上有所(suo)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)管(guan)。
最(zui)近又傳來好消(xiao)息(xi)。今(jin)年（2001年）8月(yue)，IBM又宣(xuan)布使用(yong)碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管制(zhi)成了(le)(le)輸(shu)入為"0"時，輸(shu)出為"1"的(de)(de)"非(fei)門器(qi)件"。他們(men)在研究(jiu)過(guo)程中，找(zhao)(zhao)到(dao)了(le)(le)兩項關鍵工藝原(yuan)型(xing)(xing)(xing)。我們(men)知道，非(fei)門器(qi)件是由一(yi)(yi)個(ge)P-型(xing)(xing)(xing)和一(yi)(yi)個(ge)N-型(xing)(xing)(xing)晶體(ti)管拼(pin)成的(de)(de)，但是碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管都是P-型(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)。IBM的(de)(de)研究(jiu)人員想了(le)(le)很多辦法，想制(zhi)得N-型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管，最(zui)后他們(men)發現(xian)，其實只要在真空中將(jiang)P-型(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管加熱，就(jiu)(jiu)能將(jiang)其變為N-型(xing)(xing)(xing)。他們(men)進一(yi)(yi)步發現(xian)，如果只加熱碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管的(de)(de)一(yi)(yi)端，這(zhe)一(yi)(yi)端就(jiu)(jiu)變成N-型(xing)(xing)(xing)，而(er)未(wei)加熱的(de)(de)一(yi)(yi)端仍為P-型(xing)(xing)(xing)。這(zhe)就(jiu)(jiu)是說(shuo)，找(zhao)(zhao)到(dao)了(le)(le)使一(yi)(yi)根(gen)碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管就(jiu)(jiu)能構(gou)成一(yi)(yi)個(ge)非(fei)門器(qi)件的(de)(de)關鍵工藝方法。有了(le)(le)這(zhe)樣一(yi)(yi)根(gen)碳(tan)(tan)納(na)(na)米(mi)(mi)管，用(yong)原(yuan)子力顯微鏡（AFM）將(jiang)它放(fang)到(dao)事先(xian)做好的(de)(de)基底上，就(jiu)(jiu)制(zhi)成了(le)(le)一(yi)(yi)個(ge)非(fei)門器(qi)件。
解決了(le)P-型變(bian)N-型問(wen)題(ti)以后，還存在(zai)一個問(wen)題(ti)：金屬(shu)(shu)性(xing)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)性(xing)的(de)(de)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)是(shi)混合(he)在(zai)一起的(de)(de)。如何用簡單的(de)(de)方(fang)法將(jiang)兩(liang)者分開(kai)，就成(cheng)(cheng)為用碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)工業化生產碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)器件必(bi)須解決的(de)(de)另一個難題(ti)。IBM公司的(de)(de)研究人員，將(jiang)金屬(shu)(shu)性(xing)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)性(xing)二性(xing)混合(he)的(de)(de)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)放(fang)在(zai)硅片(pian)上，再在(zai)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)層上面印上金屬(shu)(shu)電(dian)極(ji)，并將(jiang)硅片(pian)當作另一個電(dian)極(ji)。在(zai)兩(liang)極(ji)間加上電(dian)壓，使(shi)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)性(xing)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)處(chu)于"關斷"狀態，金屬(shu)(shu)性(xing)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)由于電(dian)流過大(da)(da)氧化燒毀，剩(sheng)下的(de)(de)就是(shi)純凈(jing)的(de)(de)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)性(xing)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)。這有(you)可能成(cheng)(cheng)為大(da)(da)量制備半(ban)導(dao)體(ti)(ti)性(xing)碳(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)管(guan)(guan)的(de)(de)工藝(yi)原(yuan)型。
從這(zhe)里，我們(men)可以看到(dao)納(na)米技術在半導(dao)體產業，或者說在信息技術（產業）的光輝(hui)前程。
1.3.2納(na)米技術(shu)是生物(wu)技術(shu)的基礎性技術(shu)之(zhi)一
奇妙、最復雜的莫過于有機物生命體的生物世界了。從原子和分子的角度看，又是那么簡單，這些生靈不過是由碳、氫、氧、氮、鈣、磷、硅、硫、鐵、鈉，再加上一些微量元素所組成，而且它的生、老、病、死、遺傳、變異都是在溫和的自然條件下靜悄悄地進行的，用不著高溫、高壓、高真空……等等的苛刻條件。生物多樣性及其復雜性的來源，不是主要決定于組成它的原子和分子，而是決定于這些原子和分子在納米尺度上的結構，納米尺度上的生命運動規律。
舉一個簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)例子。我們常吃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)藕，生長于池(chi)塘的(de)(de)(de)(de)(de)(de)淤(yu)泥(ni)中，但(dan)它露在(zai)水(shui)面上(shang)亭(ting)亭(ting)玉立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蓮花荷葉(xie)(xie)卻出(chu)污泥(ni)而(er)不(bu)染(ran)，美麗(li)圣(sheng)潔。荷葉(xie)(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本化學成分(fen)是葉(xie)(xie)綠素(su)、纖維(wei)素(su)、淀粉等(deng)多(duo)糖類的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳水(shui)化合(he)物，有(you)豐富(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)羥基(ji)（-OH）、（-NH）等(deng)極性基(ji)團(tuan)，在(zai)自(zi)然環(huan)境中很容易(yi)吸附水(shui)分(fen)或污漬。而(er)荷葉(xie)(xie)葉(xie)(xie)面都(dou)具有(you)疏水(shui)性，灑在(zai)葉(xie)(xie)面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)會自(zi)動(dong)聚集(ji)成水(shui)珠，水(shui)珠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)滾動(dong)把落在(zai)葉(xie)(xie)面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)塵(chen)土污泥(ni)粘吸滾出(chu)葉(xie)(xie)面，使葉(xie)(xie)面始終(zhong)保持干凈，這就是"荷葉自潔效應"。為什么會有這種"荷葉效應"，用傳統的化學分子極性理論來解釋，不僅解釋不通，恰恰是相反。從機械學的光潔度（粗糙度）角度來解釋也不行，因為它的表面光潔度根本達不到機械學意義上的光潔度（粗糙度），用手觸摸就可以感到它的粗糙程度。經過兩位德國科學家的長期觀察研究，即上世紀九十年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙。原來在荷葉葉面上存在著非常復雜的多重納米和微米級的超微結構。（讀者有興趣，可參見附錄）。在超高分辨率顯微鏡下可以清晰看到，在荷葉葉面上布滿著一個挨一個隆起的"小山包"，它上面長滿絨毛，在"山包"頂又長出一個饅頭狀的"碉堡"凸頂。因此，在"山包"間的凹陷部份充滿著空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄，只有納米級厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠大于這種結構的灰塵、雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上"山包"的凸頂形成幾個點接觸。雨點在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，這就是"荷葉效應"能自潔葉面的奧妙所在。
研究表(biao)明，這種具有(you)自潔效應的表(biao)面超微納米結(jie)構形(xing)貌，不僅存在于荷葉(xie)中，也(ye)普遍存在于其(qi)它(ta)植物中。某些動物的皮毛中也(ye)存在這種結(jie)構。
其實植物葉面(mian)的這種(zhong)復雜的超微(wei)納米結構，不僅有(you)利于自潔，還有(you)利于防(fang)止對大量漂(piao)浮在大氣中的各(ge)種(zhong)有(you)害(hai)的細菌和真(zhen)菌對植物的侵(qin)害(hai)。另外，更(geng)重(zhong)要的是，為(wei)了提高葉面(mian)吸收陽光(guang)的效率(lv)，進而提高葉面(mian)葉綠體的光(guang)合(he)作用。
這種自然(ran)界(jie)的造化(hua)(hua)，是生物界(jie)經(jing)過億年的適應性和(he)變異(yi)性的自然(ran)選擇、遺傳進(jin)化(hua)(hua)而來的。我(wo)們的科學家從事納米科學技術的研究的靈(ling)感(gan)，很(hen)大的成份上來源于對這種自然(ran)造化(hua)(hua)的感(gan)應和(he)啟發。
生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)有其(qi)自(zi)身的(de)(de)宏(hong)觀規律，生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)(ji)術(shu)需要對這些(xie)規律的(de)(de)深層(ceng)次的(de)(de)研(yan)究，現(xian)在(zai)已(yi)經深入到細(xi)胞質(zhi)、DNA、基因(yin)片段、蛋白(bai)質(zhi)，這些(xie)構(gou)成生(sheng)(sheng)命體的(de)(de)基本單(dan)元層(ceng)次。這些(xie)基本單(dan)元的(de)(de)尺度大多(duo)在(zai)微(wei)米(mi)(mi)級(ji)或以下(xia)，其(qi)中(zhong)基因(yin)片段、蛋白(bai)質(zhi)即在(zai)納(na)(na)米(mi)(mi)級(ji)。對這么小的(de)(de)生(sheng)(sheng)命體基本單(dan)元的(de)(de)觀察、研(yan)究、裁減、拼接、轉移，就(jiu)需要納(na)(na)米(mi)(mi)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)參(can)與。納(na)(na)米(mi)(mi)科技(ji)(ji)同(tong)生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)(ji)術(shu)、醫藥學(xue)的(de)(de)交叉互相滲透，已(yi)形成納(na)(na)米(mi)(mi)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)（Nanobiology）,納(na)(na)米(mi)(mi)醫藥學(xue)（Nanopharmics）。這已(yi)經成為納(na)(na)米(mi)(mi)科學(xue)技(ji)(ji)術(shu)工(gong)程應用的(de)(de)熱點領(ling)域。專家們(men)普(pu)遍看好這兩個領(ling)域，認為納(na)(na)米(mi)(mi)技(ji)(ji)術(shu)很可(ke)能在(zai)這里先挖出(chu)"金礦"來。
1.3.3納米技術和納米材料是傳統(tong)產(chan)業升級換代(dai)的得力(li)助手
對傳統產(chan)(chan)業來說，企業要在劇烈的(de)市場競爭中(zhong)立于(yu)不敗(bai)之地，無非是(shi)采取兩(liang)種方法：首先，對于(yu)老產(chan)(chan)品就要不斷提高(gao)其性能價格比，占(zhan)據有利的(de)競爭優勢(shi)，獲得盡量(liang)多的(de)；第二(er)是(shi)不斷創新(xin)(xin)，以(yi)新(xin)(xin)技(ji)術開發出新(xin)(xin)產(chan)(chan)品，市場潮流，開辟出按技術推動型的新市場。納米技術和納米材料及其應用正具有上述兩方面的稟賦優勢。
這(zhe)(zhe)種稟賦優勢是來源于納(na)米材料的小尺(chi)寸效(xiao)(xiao)應(ying)、表面效(xiao)(xiao)應(ying)、量子尺(chi)寸效(xiao)(xiao)應(ying)。在工(gong)程技(ji)術(shu)上采(cai)取各種技(ji)術(shu)措施(shi)手段，充分發(fa)揮這(zhe)(zhe)些(xie)效(xiao)(xiao)應(ying)在宏觀對象上予以體現(xian)，就可(ke)以在源頭上把握(wo)傳統產業各種產品和工(gong)藝技(ji)術(shu)的創新(xin)升級(ji)。從而提高傳統產業或產品的性(xing)能價格比，或以全新(xin)的技(ji)術(shu)開發(fa)出全新(xin)的產品，實現(xian)技(ji)術(shu)推動(dong)市場。迄今(jin)為止，大(da)量事實已表明(ming)，納(na)米技(ji)術(shu)在這(zhe)(zhe)兩(liang)個方面都有很好(hao)的實際表現(xian)和巨大(da)的潛力。這(zhe)(zhe)里不(bu)再一一列舉例證，詳情后述(shu)。
2.國(guo)內外納米技術和納米材料開(kai)發及應(ying)用概況(kuang)

NNI是(shi)一項內容極其豐富而龐大的計(ji)劃(hua)，主(zhu)要有(you)以下幾(ji)個特點：
· 研發項目內(nei)容涉及范圍廣·
納(na)米材料及制(zhi)備(bei)、納(na)米電子學、醫學與(yu)(yu)衛(wei)生(sheng)、環境(jing)與(yu)(yu)能源、化(hua)學與(yu)(yu)制(zhi)藥業、生(sheng)物技(ji)術與(yu)(yu)農業、計算機與(yu)(yu)信(xin)息技(ji)術、國家(jia)安全(quan)等。
· 建立(li)全國性的協調工作(zuo)體(ti)制·


2.2.2.1納米材料(liao)研究
· 在納米碳管(guan)研究制備方面(mian)·
自(zi)1991年(nian)(nian)日本科(ke)學(xue)(xue)家(jia)飯(fan)島發(fa)現碳(tan)(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)以(yi)來，它的(de)(de)(de)研究(jiu)和制備(bei)(bei)就成(cheng)為(wei)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)的(de)(de)(de)研究(jiu)熱(re)點(dian)問題。這是因為(wei)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)碳(tan)(tan)管(guan)有其結(jie)構和奇特(te)的(de)(de)(de)物理(li)(li)、化(hua)學(xue)(xue)特(te)性，有著(zhu)非常廣泛的(de)(de)(de)應用前景(jing)，它自(zi)然成(cheng)為(wei)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)關注的(de)(de)(de)焦點(dian)。碳(tan)(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)是由(you)石墨(mo)中的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)原(yuan)子卷曲而成(cheng)的(de)(de)(de)管(guan)狀材料，管(guan)的(de)(de)(de)直(zhi)經(jing)一般為(wei)幾納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)到(dao)幾十納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)，目前最小(xiao)值(zhi)已(yi)達(da)到(dao)0.33nm。由(you)于碳(tan)(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)的(de)(de)(de)直(zhi)徑只有納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)級，而其軸向(xiang)長度為(wei)微米(mi)(mi)(mi)級，所(suo)以(yi)長徑比(bi)在(zai)103以(yi)上。因此在(zai)碳(tan)(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)制備(bei)(bei)過程(cheng)中一直(zhi)存在(zai)著(zhu)碳(tan)(tan)管(guan)混亂取向(xiang)，互相(xiang)糾(jiu)纏成(cheng)束等問題，中科(ke)院(yuan)物理(li)(li)所(suo)解(jie)思(si)深教(jiao)授(shou)科(ke)研小(xiao)組，1996年(nian)(nian)在(zai)國際上首(shou)先發(fa)明了(le)控制多層碳(tan)(tan)管(guan)直(zhi)徑和取向(xiang)的(de)(de)(de)模板生長方法，制備(bei)(bei)出(chu)離散分布(bu)、高密度和高強度的(de)(de)(de)定向(xiang)碳(tan)(tan)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)管(guan)，順利地解(jie)決(jue)了(le)上述(shu)難題。1998年(nian)(nian)合成(cheng)了(le)長的(de)(de)(de)納(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)碳(tan)(tan)管(guan)，其長度達(da)到(dao)3mm，高出(chu)當時長度的(de)(de)(de)百倍。細的納米碳管在2000年先后被我國科學家制造出來。先是物理所的同一小組合成出直徑為0.5nm的碳管，接著香港科技大學物理系利用沸石作模板制備了最細單壁碳納米管（0.4nm）的陣列，緊接著中科院物理研究員彭練矛（同時也在北京大學任職）在單壁碳納米管的電子顯微鏡研究中，發現在電子束的轟擊下，能夠生長出直徑為0.33nm的碳納米管。
清華(hua)大(da)學利用碳納米(mi)管作模板成(cheng)功(gong)的制(zhi)備出直徑為(wei)3~40mm長度達(da)微(wei)米(mi)級的發(fa)光(guang)的氮化鎵納米(mi)棒，在(zai)國際上把氮化鎵制(zhi)備成(cheng)一維的納米(mi)晶體，并提出碳納米管限制反應的概念。中科院固體物理所成功研究制出納米電纜，有可能應用于納米電子器件的連接。
中科院金屬研(yan)究所采(cai)用(yong)等離子電弧蒸發法成(cheng)功地制備(bei)出高質量(liang)(liang)的單壁碳納(na)米管，并用(yong)其儲存氫(qing)，質量(liang)(liang)儲氫(qing)容量(liang)(liang)達到4%的高水平。
· 在納(na)(na)米金屬，納(na)(na)米無機(ji)材(cai)料方面·
中科(ke)院金(jin)屬(shu)研究所(suo)的研究小組，發現納米金(jin)屬(shu)的"奇異(yi)"性能--超塑(su)延展性，納米銅在常(chang)溫下(xia)可延伸50多倍而"不折(zhe)不撓"，為世(shi)界所(suo)矚目，被(bei)譽(yu)為"本(ben)領域(yu)（指納米技術）的一(yi)次突破，它向人們展示了無空隙納米材料是如何變形的"。
中國科(ke)技(ji)大學的科(ke)學家用較低溫度條件的溶劑熱(re)合(he)成技(ji)術，發明(ming)了用苯(ben)熱(re)法制備(bei)納米氮化鎵微(wei)(wei)晶的工(gong)藝，在300℃左右制成粒徑只有30nm的氮化鎵微晶。該小組還采用非水熱合成制備金剛石粉體，開辟了一條十分有經濟價值的技術路線。
· 在納米有(you)機(ji)材料及高分子納米復(fu)合材料方面·
化(hua)學(xue)(xue)所(suo)在高聚(ju)(ju)物(wu)(wu)插(cha)層(ceng)(ceng)復(fu)合(he)(he)，分子(zi)電子(zi)學(xue)(xue)、富勒烯(xi)化(hua)學(xue)(xue)及物(wu)(wu)理(li)，二元協(xie)同納(na)米界面(mian)材料等(deng)方(fang)面(mian)取得了(le)領世(shi)人(ren)矚目(mu)的(de)業(ye)績，開發出(chu)具(ju)有自主知識產(chan)權(quan)的(de)技術，有些已開始進(jin)入產(chan)業(ye)化(hua)開發階段。如蒙(meng)脫(tuo)土納(na)米插(cha)層(ceng)(ceng)復(fu)合(he)(he)技術的(de)轉移，實(shi)現了(le)納(na)米聚(ju)(ju)烯(xi)烴、聚(ju)(ju)酰胺、聚(ju)(ju)酯等(deng)工(gong)程塑料和(he)橡膠的(de)產(chan)業(ye)化(hua)，正推動(dong)傳(chuan)統聚(ju)(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)產(chan)品的(de)升級換代，使我國(guo)(guo)在納(na)米聚(ju)(ju)合(he)(he)物(wu)(wu)領域在國(guo)(guo)際上保持地位。國(guo)(guo)家(jia)"973" 納(na)米領域科學(xue)(xue)家(jia)張立德(de)研究(jiu)員為此發表評論說(shuo)："納(na)米塑料將是(shi)我國(guo)(guo)希望實現產業化的納米技術之一。"
2.2.2.2納米器件(jian)研究
在(zai)量子(zi)(zi)電(dian)(dian)子(zi)(zi)器(qi)(qi)件(jian)的研究(jiu)方(fang)面，我國科學(xue)家研究(jiu)了(le)室溫條(tiao)件(jian)下單電(dian)(dian)子(zi)(zi)隧道效應(ying)，單原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)單電(dian)(dian)子(zi)(zi)隧道結，超高(gao)(gao)真(zhen)空(kong)STM室溫庫侖阻塞效應(ying)和高(gao)(gao)性能光電(dian)(dian)探測(ce)器(qi)(qi)以及原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)夾層型量子(zi)(zi)器(qi)(qi)件(jian)。
清華大學已研制出100nm級(ji)的MOS器(qi)件，還研制出一系列(lie)硅微(wei)(wei)集成傳(chuan)感器(qi)、硅微(wei)(wei)麥克風、硅微(wei)(wei)馬(ma)達、集成微(wei)(wei)型泵等器(qi)件，以及基于微(wei)(wei)米(mi)/納米(mi)三維加工的新技術與(yu)新方法的微(wei)(wei)系統(tong)。
中科院半導(dao)體(ti)(ti)所(suo)研制了(le)(le)量(liang)子阱紅外探測器和半導(dao)體(ti)(ti)量(liang)子點(dian)激光器，物理所(suo)已經研制出(chu)可(ke)在室溫下工(gong)作的(de)單電子原型器件。西安交通大學制作了(le)(le)碳納米(mi)管場致發射顯示器樣機，已連續工(gong)作了(le)(le)3800小時(shi)。
在(zai)有(you)(you)機(ji)(ji)超高密度信息存儲器的(de)(de)基礎(chu)研究方面，中(zhong)科院北(bei)京(jing)真空物理(li)實(shi)驗室、化學所和(he)北(bei)京(jing)大(da)學等單(dan)位的(de)(de)學者，在(zai)有(you)(you)機(ji)(ji)單(dan)體薄膜(mo)NBPDA上作(zuo)出點(dian)(dian)陣，1997年(nian)，點(dian)(dian)徑(jing)為(wei)1.3nm，1998年(nian)，點(dian)(dian)徑(jing)為(wei)0.7nm，2000年(nian)，又達0.6nm，信息點(dian)(dian)直徑(jing)比(bi)國外報導的(de)(de)研究結(jie)果小(xiao)了近一個數量級，是(shi)現(xian)已實(shi)用化的(de)(de)光盤信息存儲密度的(de)(de)近百萬倍。北(bei)京(jing)大(da)學采用雙組份(fen)復合材料（TEA/TCNQ）作(zuo)為(wei)超高密度信息存儲器件材料，得到信息點(dian)(dian)為(wei)8nm的(de)(de)大(da)面積信息點(dian)(dian)陣（3um×3um）的(de)(de)優異成就(jiu)。復旦大(da)學成功(gong)制備了高速高密度存儲器用雙穩態(tai)薄膜(mo)。并已經(jing)初步選擇合成出幾種具有(you)(you)自(zi)主知識產(chan)權的(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)單(dan)分(fen)子材料，可望(wang)作(zuo)為(wei)有(you)(you)機(ji)(ji)納(na)米(mi)集成電路的(de)(de)基礎(chu)材料。
從我(wo)國納米器件研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)的(de)情況來，主要集(ji)中(zhong)在(zai)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)基礎較好，設備設施相對齊全的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)院(yuan)所(suo)和高校；如中(zhong)科院(yuan)有關研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)所(suo)，北(bei)大(da)、清華(hua)、復旦、南京大(da)學等(deng)。由于(yu)投資(zi)不(bu)足，在(zai)硬件設施設備條件技(ji)術層次(ci)不(bu)高的(de)情況下，能取得這些成(cheng)績(ji)，殊屬(shu)不(bu)易(yi)。這些研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)工(gong)作(zuo)（Approaches）是(shi)"由大(da)到小(xiao)"（Top down）的(de)工(gong)作(zuo)，因此，總體(ti)上來說我(wo)國在(zai)納米結(jie)構體(ti)系上的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)同國外還有較大(da)的(de)差距，特別在(zai)"由小(xiao)到大(da)"（bottom up）的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)工(gong)作(zuo)有待(dai)實質性的(de)起動(dong)。
2.2.2.3納米結(jie)構的檢測與表征
90年代開(kai)始，中(zhong)科院北京真空物理室和(he)化(hua)學(xue)所運用(yong)STM進行了(le)納(na)米(mi)級及原子級的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)加工，在晶體表(biao)面(mian)先后刻寫出"CAS"、"中(zhong)國"和(he)中(zhong)國地圖等文字和(he)圖案。中(zhong)科院化(hua)學(xue)所先后研制(zhi)STM、AFM、BEEM、LT-STM、UHV-STM、SNOM等專用(yong)于(yu)納(na)米(mi)區域范圍表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)儀器(qi)設(she)備(bei)(bei)，并(bing)且有(you)自己(ji)的(de)(de)(de)知(zhi)識產(chan)權。他們(men)還開(kai)發(fa)了(le)表(biao)面(mian)納(na)米(mi)加工技(ji)術(shu)，為我國納(na)米(mi)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)研究起到了(le)先導(dao)者(zhe)和(he)促(cu)進者(zhe)的(de)(de)(de)作用(yong)，最近他們(men)在單分(fen)子科學(xue)技(ji)術(shu)以及有(you)機分(fen)子有(you)序組裝方(fang)面(mian)有(you)了(le)很好的(de)(de)(de)進展，并(bing)開(kai)始對分(fen)子器(qi)件(jian)進行探索(suo)性(xing)研究。中(zhong)國科技(ji)大學(xue)進行了(le)硅表(biao)面(mian)富勒(le)烯(xi)C60單分(fen)子狀態檢(jian)測，為分(fen)子器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)研究制(zhi)備(bei)(bei)提(ti)供了(le)一些基本數據。
北京(jing)大學(xue)自行研制VHU-SEM-STM-EELS聯用(yong)系(xi)統和LT-SNOM系(xi)統。建立(li)了完(wan)整(zheng)的近場(chang)光學(xue)顯微系(xi)統--近場(chang)光譜與常規光學(xue)聯用(yong)系(xi)統，并以(yi)此系(xi)統研究了癌細胞的結構形貌。
總(zong)之(zhi)，在(zai)納(na)米(mi)結構的(de)檢(jian)測與表面的(de)基礎性(xing)研(yan)究(jiu)開拓方(fang)面取(qu)得了可喜(xi)的(de)成績，但同先進(jin)國家(jia)比(bi)總(zong)體上還有相(xiang)當(dang)大的(de)差距。由(you)于(yu)投(tou)資(zi)少，硬件(jian)設(she)備要求高，這(zhe)方(fang)面的(de)研(yan)究(jiu)還只能集中在(zai)少數幾個研(yan)究(jiu)院所和(he)大學(xue)。由(you)于(yu)我國受制(zhi)(zhi)于(yu)研(yan)究(jiu)工(gong)作條件(jian)的(de)不足，研(yan)究(jiu)力量比(bi)較薄弱，在(zai)納(na)米(mi)結構，特(te)別是納(na)米(mi)器件(jian)方(fang)面的(de)研(yan)究(jiu)工(gong)作，只能算是剛(gang)起步。國家(jia)正在(zai)考慮建立(li)公用技術平臺，建立(li)相(xiang)應的(de)資(zi)源共享體制(zhi)(zhi)，組織力量進(jin)行多學(xue)科(ke)攻關(guan)(guan)，突破(po)納(na)米(mi)結構加(jia)工(gong)和(he)納(na)米(mi)器件(jian)的(de)關(guan)(guan)鍵技術。
2.2.3納米材(cai)料的產業化
我(wo)國(guo)納米材料(liao)產業(ye)化(hua)開發方面(mian)總體上處(chu)行列，有不少產品的(de)量產能力居地位。
· 納米氧化物方(fang)面(mian)·
納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋅、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎂、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈷、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎳、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉻、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錳、納(na)(na)(na)米(mi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐵等。
· 納米金屬和合(he)金方面·
有銀、鈀(ba)、銅、鐵、鈷(gu)、鎳、鈦(tai)、鋁、銀-銅合(he)(he)金、銀-錫合(he)(he)金、銅-鈦(tai)合(he)(he)金、鎳-鐵合(he)(he)金、鎳-鈷(gu)合(he)(he)金等。
· 納米碳(tan)化物·
有(you)碳(tan)化(hua)鎢(wu)、碳(tan)化(hua)硅、碳(tan)化(hua)鈦、碳(tan)化(hua)鉻、碳(tan)化(hua)鈮、碳(tan)化(hua)硼等。
·納米氮化物·
有氮(dan)化硅、氮(dan)化鋁、氮(dan)化鈦、氮(dan)化硼等。
2.2.3.2納米(mi)材料的工業(ye)化規(gui)模生產
我國納米材料(liao)的工(gong)業(ye)化規模生產，這兩年(nian)有(you)(you)突飛猛進的發展勢頭，走在前(qian)列。擁有(you)(you)自主(zhu)知(zhi)識產權(quan)、令世人矚(zhu)目(mu)。
· 納米碳管工業化生產(chan)線·
清(qing)華大學化工(gong)系魏飛教(jiao)授的(de)課題(ti)組，采用納米(mi)聚團(tuan)床反應器，能大量制備多壁碳納米(mi)管的(de)新技術，與南風化工(gong)集團(tuan)股份有限公司合作，成功的(de)實現了15公斤/小時(shi)的(de)高產(chan)量紀(ji)錄(lu)，這是(shi)目前國(guo)際上多壁碳納米(mi)管產(chan)業(ye)化制備能力的(de)紀錄。如每年連續生產運行8000小時計，該生產設備的生產能力已達到120噸/年。據悉，該技術可在較低溫度下實現純度在80%以上，多種型貌碳納米管可控制，成本低。碳管外徑在4~60納米，內徑在2~20納米，管壁的石墨層可以實現傾斜和平行排列的不同構形的碳管。其技術特點是連續化、能耗低、放大效應小，適合產業化推廣。
· 鈦基(ji)納米粉體材料·
哈爾(er)濱(bin)鑫科納(na)米科技發展(zhan)有限公司的(de)納(na)米工程技術專(zhuan)家，研究開發出(chu)采用磨球(qiu)與普通鈦粉高速(su)懸浮旋轉研磨機(ji)械工藝路(lu)線。建成工業化鈦基納(na)米材料(liao)生產線。并(bing)自行研制出(chu)配套的(de)分(fen)散劑和保護劑，成功(gong)的(de)解(jie)決了團聚問(wen)題，使(shi)產品能在(zai)常(chang)溫下(xia)長期保存，擁有自主知識產權。納(na)米技術專(zhuan)家認為，其產業化程度之(zhi)高，在(zai)國內居水平。該生產線還能生產銅、鐵、鎳等金屬納米粉體材料。
納米鈦(tai)粉可作耐(nai)磨、耐(nai)腐蝕、耐(nai)沸(fei)水特(te)種涂(tu)料(liao)的添加劑(ji)。已(yi)在大慶油田(tian)、勝利油田(tian)和熱(re)水內膽生產企(qi)業等方面及得(de)到成功的推廣(guang)應用(yong)(yong)。添加鈦(tai)納米材(cai)料(liao)的涂(tu)料(liao)，還具有(you)(you)神奇的自我(wo)修復能力，可用(yong)(yong)做金(jin)屬(shu)(shu)和非金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料(liao)通用(yong)(yong)的修補(bu)劑(ji)。同(tong)時它還具有(you)(you)"荷葉(xie)效(xiao)應"的自潔能力。如吉林通化葡萄酒廠(chang)熱(re)水罐內壁(bi)用(yong)(yong)其處(chu)理后，5年未(wei)發生結(jie)垢現(xian)象。由于鈦(tai)是對人體植(zhi)物神經味覺沒(mei)有(you)(you)任何影響的金(jin)屬(shu)(shu)，因此其涂(tu)料(liao)可廣(guang)泛應用(yong)(yong)于食(shi)品工業流程設備中。
最近，該公司又成功實現(xian)用(yong)廢鈦(tai)(tai)材(cai)料(liao)(liao)直接轉化成納(na)米(mi)材(cai)料(liao)(liao)，在性能(neng)不降的(de)條(tiao)件下進一步降低了(le)生產(chan)成本，將使(shi)高級航天材(cai)料(liao)(liao)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛地步入民品領域。鈦(tai)(tai)基納(na)米(mi)材(cai)料(liao)(liao)產(chan)業化項(xiang)目已(yi)列入國(guo)家"十五"規劃中的(de)納(na)米(mi)技(ji)術和(he)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)(liao)發(fa)展(zhan)綱要。
· 納米碳酸鈣·
碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)是化工行業(ye)廣泛使用的(de)大宗無機化工原料。我(wo)國碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)年生產能力約(yue)280萬(wan)噸，年實際生產量約(yue)220萬(wan)噸左右(you)，基本上是普通輕質碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)和活(huo)性碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)。納米碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)、納米級活(huo)性碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)等高檔(dang)次碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)一(yi)直依賴進口，碳(tan)(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)行業(ye)內(nei)的(de)產品結構極不合理(li)。
這幾年來，隨(sui)著納米技(ji)術(shu)(shu)的(de)迅速發展，我國納米碳(tan)酸鈣生產(chan)技(ji)術(shu)(shu)很快形成擁(yong)有(you)自主知識(shi)產(chan)權(quan)的(de)技(ji)術(shu)(shu)生產(chan)體系，有(you)望根(gen)本改度我國碳(tan)酸鈣行業技(ji)術(shu)(shu)落(luo)后的(de)面(mian)貌。
這里特別值(zhi)得介紹的是廣東廣平化工實業(ye)(ye)有限(xian)公司同北京(jing)化工大學聯合開發(fa)的超重力(li)法(fa)納米碳(tan)(tan)酸(suan)鈣工業(ye)(ye)化生產(chan)(chan)線。該生產(chan)(chan)線年產(chan)(chan)3000噸(dun)納米碳(tan)(tan)酸(suan)鈣，產(chan)(chan)品一次平均粒徑為15~30nm，比(bi)表面積62~77m2/g范(fan)圍可(ke)調的多種晶形(xing)的納米碳(tan)(tan)酸(suan)鈣，其質量(liang)指標(biao)處于水平。
該生產線的(de)技(ji)術(shu)是由(you)北(bei)京化工大學(xue)研究開發的(de)，是國(guo)家(jia)"863"計劃項目--納(na)米(mi)粉體(ti)超重力(li)法工業性(xing)制備新(xin)技(ji)術(shu)的(de)研發成(cheng)果。該技(ji)術(shu)基(ji)于分子混合與反應結晶理論，研究開發了(le)超重力(li)法合成(cheng)納(na)米(mi)粉體(ti)材料的(de)方法和(he)相應的(de)裝備，屬國(guo)際。擁(yong)有自主知識(shi)產權，已獲得國(guo)家(jia)發明。它的開發成功，立刻引起了美國道康寧、陶氏化學、德國巴斯夫、拜耳等國際大公司的關注，紛紛前來洽談合作事宜，使我國從納米粉體材料技術進口國轉變為技術出口國。
該生產線(xian)已(yi)經通過生產驗證考(kao)核(he)。證明其(qi)核(he)心(xin)設(she)備超(chao)重力(li)碳(tan)(tan)化反應器(qi)生產能力(li)達到3500噸/年(nian)，超(chao)過了設(she)計能力(li)。最(zui)近傳(chuan)來消息，國(guo)家計劃發展委員會擬在山西省籌建30000噸/年(nian)生產能力(li)的超(chao)重力(li)法納米(mi)碳(tan)(tan)酸鈣生產線(xian)。
超重力法(fa)納米(mi)碳酸(suan)鈣技術的大規模工(gong)業(ye)化(hua)生產，是目前我(wo)國納米(mi)材料工(gong)業(ye)化(hua)的。
上海華明高技術（集(ji)團）有限(xian)(xian)公(gong)司（國家超細粉體工(gong)程中心）開發(fa)的納(na)米碳(tan)酸(suan)鈣生產(chan)技術也頗引人注目。該中心已與山(shan)(shan)西(xi)蘭化(hua)科技創(chuang)業(ye)股份有限(xian)(xian)公(gong)司合作(zuo)，成(cheng)立(li)山(shan)(shan)西(xi)蘭花華明納(na)米材料(liao)有限(xian)(xian)公(gong)司，在(zai)山(shan)(shan)西(xi)省晉城市建設納(na)米級超細活(huo)性碳(tan)酸(suan)鈣生產(chan)線，生產(chan)能力為15000噸(dun)/年(nian)(nian)，并已于(yu)2001年(nian)(nian)10月建成(cheng)投(tou)產(chan)（一期）。二期工(gong)程再建一條15000噸(dun)/年(nian)(nian)生產(chan)線，計(ji)劃于(yu)2002年(nian)(nian)建成(cheng)投(tou)產(chan)。其(qi)技術路線是(shi)(shi)在(zai)原有傳(chuan)統(tong)沉(chen)淀(dian)法(fa)基(ji)礎上，注入創(chuang)新(xin)的晶型納(na)米化(hua)控制技術，是(shi)(shi)傳(chuan)統(tong)沉(chen)淀(dian)碳(tan)酸(suan)鈣生產(chan)技術的二次革命(ming)。
具(ju)有近(jin)六十年輕質碳酸(suan)鈣生產歷史的湖(hu)州菱(ling)湖(hu)化(hua)學(xue)廠（現菱(ling)化(hua)集團(tuan)），自(zi)行開(kai)發出納米(mi)級橡塑專(zhuan)用碳酸(suan)鈣，也已具(ju)備2000噸級生產能力，視市場需求(qiu)情況，可隨時擴產到(dao)5000噸。
湖州湖化公司，也已(yi)建成年產5000噸的納米碳酸(suan)鈣生產線。
湖州市浙港(gang)合資浙江金豐納米材料有限(xian)公(gong)司年(nian)產(chan)(chan)5000噸(dun)(dun)的沉淀法高純晶型納米碳酸鈣已于2001年(nian)7月建(jian)成投產(chan)(chan)，并擬于2002年(nian)再建(jian)二期20000噸(dun)(dun)/年(nian)生產(chan)(chan)線，屆時年(nian)產(chan)(chan)能(neng)力將達(da)25000噸(dun)(dun)/年(nian)。
· 納米氧化硅工業(ye)化生產(chan)線·
浙江(jiang)省(sheng)舟(zhou)山明(ming)日納(na)(na)米材(cai)(cai)料有(you)限公司同中(zhong)科院固體物理所合作，于1997年建成年產(chan)(chan)百噸級的(de)(de)納(na)(na)米硅(gui)(gui)基氧(yang)化(hua)物（SiO2-x）工業化(hua)生產(chan)(chan)線。納(na)(na)米硅(gui)(gui)基氧(yang)化(hua)物是(shi)納(na)(na)米材(cai)(cai)料的(de)(de)重要一員(yuan)，具(ju)有(you)廣泛(fan)的(de)(de)用(yong)途。該(gai)生產(chan)(chan)線生產(chan)(chan)出的(de)(de)產(chan)(chan)品質量非常好。其顆粒直(zhi)徑(jing)小(xiao)（為(wei)5--15nm），具(ju)有(you)很高的(de)(de)比表面積（達(da)640--720m2/g）。
· 納米硅(gui)基陶(tao)瓷粉體·
齊齊哈爾(er)超微粉(fen)制(zhi)造公司利用中(zhong)科(ke)院(yuan)金屬研究(jiu)所發明的激光(guang)制(zhi)備納(na)米粉(fen)體(ti)的技術，并在此基(ji)礎上加(jia)以改(gai)進，用兩年(nian)時間完成了(le)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)業化生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)開(kai)發，建成年(nian)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)2噸的高(gao)性能(neng)硅基(ji)納(na)米陶(tao)瓷(ci)粉(fen)體(ti)生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)線。這是(shi)目(mu)前產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)的生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)裝置，令美國同(tong)行刮目(mu)相看。美國有關公司生產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)力也不過是(shi)日(ri)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)1 公斤左右。
該廠生(sheng)產的Si，碳(tan)化硅（SiC），氮化硅（Si3N4）和混合粉的含氧量(liang)得到嚴格控制，粒徑都(dou)在(zai)38nm以下(xia)，是目前好的。
·納米材料--納米專用涂料·
佳隆（煙臺）實業(ye)(ye)有(you)限公(gong)司電子材料(liao)(liao)廠，原是一家納(na)米(mi)材料(liao)(liao)制備(bei)企業(ye)(ye)，也是從事復(fu)合納(na)米(mi)粉體研制企業(ye)(ye)，因此具有(you)納(na)米(mi)材料(liao)(liao)應用開發的(de)經(jing)驗。該廠同中科(ke)院物理所(suo)、科(ke)大(da)、南(nan)大(da)等單位合作(zuo)，瞄準納(na)米(mi)材料(liao)(liao)在電子行業(ye)(ye)的(de)應用，以電子漿料(liao)(liao)為突破口，開發出(chu)彩(cai)電顯(xian)(xian)(xian)像管(guan)、計算機顯(xian)(xian)(xian)示器等顯(xian)(xian)(xian)示終端專用的(de)三防(fang)（防(fang)靜電、防(fang)眩(xuan)、防(fang)輻射）涂料(liao)(liao)，我國的空白，打破了美國、日本等少數國家的壟斷。最近，他們進一步開發出具有節能、環保涂膜玻璃用涂層材料，經這種材料涂敷的玻璃，具有反射紅外線、防紫外線、不結霧等多種功能，市場前景非常好。為此，佳隆（煙臺）實業有限公司于2001年初，對該電子材料廠擴建改造。并被列為國家高技術產業化新材料專項示范工程項目--功能玻璃用納米涂層材料。佳隆（煙臺）實業有限公司為此投資9226萬元予以組織實施。
該項目的組織實施，標志著國(guo)內(nei)從單一(yi)(yi)納(na)米(mi)粉體制(zhi)備找(zhao)到某(mou)種關鍵應(ying)用(yong)領(ling)域并(bing)形成最終產(chan)品化、產(chan)業化上(shang)的突(tu)破。這對當前我國(guo)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)應(ying)用(yong)技術跟不(bu)上(shang)，應(ying)用(yong)推廣困難，納(na)米(mi)材(cai)料(liao)生產(chan)企業效益上(shang)不(bu)去，有的難以(yi)為(wei)繼的尷(gan)尬局面，如(ru)何找(zhao)到一(yi)(yi)條出路，無疑(yi)是一(yi)(yi)個很(hen)好的范例。