【美國】超靈敏“人造皮膚”問世(什么是仿生學(xué))

一只蒼蠅停在你的臉上，輕微的觸感使你馬上察覺到了它。怎樣使機(jī)器人或人造肢體的“皮膚”也擁有這樣的靈敏度?美國科學(xué)家在這方面取得了突破性進(jìn)展，研制出能感知微小壓力的人造皮膚。

華裔科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)

斯坦福大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的兩個(gè)研究小組分別在最新一期《自然材料》雜志上發(fā)表論文，報(bào)告了各自的研究成果。

新研制出的兩種材料都能感知1千帕斯卡以下的壓強(qiáng)變化，與握筆或敲鍵盤等日常動作的力道相似。以往的材料達(dá)不到這樣的靈敏度。

斯坦福大學(xué)華裔科學(xué)家鮑哲楠領(lǐng)導(dǎo)的研究小組說，他們使用一種稱為聚二甲基硅氧烷(pdms)的彈性物質(zhì)研制出人造皮膚，實(shí)際測試表明這種材料能清晰地感知一只蒼蠅或蝴蝶停留在其表面所造成的“觸覺”，而且作出感應(yīng)的速度非?？?。

與人體兼容性待研究

鮑哲楠的研究小組希望在此基礎(chǔ)上研制拉伸性更好的人造皮膚，以適應(yīng)醫(yī)用需求，預(yù)期在今年年底之前就能拿出樣品。不過，研究人員表示，要使人造皮膚具備“生物兼容”能力，即能夠與真正的人體組織結(jié)合，還是一個(gè)有待長期研究的課題。

加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家使用另一種方法，將半導(dǎo)體納米線制成網(wǎng)格，嵌在有彈性的壓感橡膠中，制成能夠彎曲的壓力傳感裝置，這種人造皮膚即使彎曲成u形仍能發(fā)揮作用。

發(fā)表在同期雜志上的一篇評論文章對這兩項(xiàng)成果給予高度評價(jià)。文章說，鮑哲楠小組的人造皮膚在敏感程度方面特別突出，加州大學(xué)小組的人造皮膚則以柔韌性見長，或許將來會出現(xiàn)結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)的材料。

假肢使用者的福音

有了靈敏的“觸覺”，未來的假肢就能夠更像病人本來的肢體，機(jī)器人則可以做一些非常細(xì)致的動作――比如清洗精致的瓷碗而不把它們捏壞或摔碎。

但也有專家提出，人造皮膚要具備與天然皮膚相同的功能，還有一些重要障礙必須克服，包括怎樣感知來自平行方向的“剪力”，比如輕撓皮膚所產(chǎn)生的感覺。

什么是仿生學(xué)

仿生學(xué)也被認(rèn)為是與控制論有密切關(guān)系的一門學(xué)科，而控制論主要是將生命現(xiàn)象和機(jī)械原理加以比較，進(jìn)行研究和解釋的一門學(xué)科。

地球上的生物，無論是微生物、植物還是動物都是經(jīng)過億萬年的自然選擇而生存下來的“強(qiáng)者”，它們?yōu)榱诉m應(yīng)周遭環(huán)境，其自身的很多性狀無疑已經(jīng)進(jìn)化到相當(dāng)完美的程度。

我們在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，除了發(fā)揮想象力進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造以外，還可以借鑒生物體身上的某些優(yōu)異特征為已所用，這就是仿生學(xué)(Bionics)所研究的內(nèi)容。

擴(kuò)展資料

仿生原理為以下七個(gè)方面：

1、運(yùn)動功能的仿生。如模仿蛇類蜿蜒前行運(yùn)動方式的仿蛇機(jī)器人；

2、軀體構(gòu)型的仿生。如模仿人體、四足動物軀體構(gòu)造的雙足仿人機(jī)器人，四足機(jī)器狗；

3、體表外形的仿生。如模仿魚類體表流線形輪廓的機(jī)器魚；

4、微觀結(jié)構(gòu)的仿生。如模仿人體皮膚、肌肉微觀結(jié)構(gòu)的人造皮膚，人造肌肉；

5、感知器官的仿生。如模仿人眼的機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)；

6、神經(jīng)系統(tǒng)的仿生。如模仿人體大腦、小腦神經(jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)，中樞模式發(fā)生器(CPG)；

7、群體行為的仿生。如模仿蜜蜂、螞蟻、鳥群、魚群等群體協(xié)作行為的機(jī)器人足球隊(duì)。

-仿生學(xué)

納米材料的合成以及在農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

納米科技已在國際間形成研究開發(fā)的熱潮，世界各國將發(fā)展納米科技作為國家科技發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的一部分，紛紛投入巨資用于納米科技和材料的研究開發(fā)。納米材料是納米科技的重要組成部分，日益受到各國的重視。各國（地區(qū)）制定了相應(yīng)的發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，指導(dǎo)和推進(jìn)納米科技和納米材料的發(fā)展，將支持納米技術(shù)和材料領(lǐng)域的研究開發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器，納米科技和材料展現(xiàn)了其廣闊的發(fā)展前景和趨勢。
各國納米科技／材料發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃和重點(diǎn)研究領(lǐng)域
當(dāng)前世界上已有30多個(gè)國家從事納米科技的研究開發(fā)活動，各國對納米科技的投資增長加快，已從1997年的4．32億美元增加至2002年的21．74億美元， 2002年世界各國（地區(qū)）政府投資納米科技領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)比1997年增加了503％（見表1）。從表1可以看出，2000年以來，各國（地區(qū)）政府投入納米科技的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)增長速度加快。美國、日本和西歐是納米科技投資的大國（地區(qū)），其他國家和地區(qū)對納米科技投資總額還不及美國和日本單個(gè)國家的投資多。
美國自2000年2月提出“國家納米技術(shù)計(jì)劃”（NNI），納米科技研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)從2001財(cái)年的4．22億美元增至2004財(cái)年的8．49億美元（見表2）。2000 年NNI實(shí)施計(jì)劃確定了5個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略領(lǐng)域（見表3），近幾年來這5個(gè)戰(zhàn)略研究領(lǐng)域所包含的研究內(nèi)容有調(diào)整。2003財(cái)年重大挑戰(zhàn)項(xiàng)目涉及的重點(diǎn)研究領(lǐng)域：
1） “設(shè)計(jì)”組裝更強(qiáng)、更輕、更硬并具有自修復(fù)和安全性的納米材料：10倍于當(dāng)前工業(yè)、運(yùn)輸和建筑用鋼材強(qiáng)度的碳和陶瓷結(jié)構(gòu)材料；強(qiáng)度3倍于目前遇100攝氏度高溫就融化的汽車工業(yè)用材料的聚合物材料、多功能智能材料；
2）納米電子學(xué)、納米光電子學(xué)和納米磁學(xué)：提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度并使芯片的存儲效率提高百萬倍；使電子的存儲量增加到數(shù)千太比特?將單位表面積的存儲量提高1千倍；增加數(shù)百倍的帶寬改變通信方式；
3）在衛(wèi)生保健方面，通過診斷和治療器件減少衛(wèi)生保健的昂貴費(fèi)用并增強(qiáng)其有效性；利用基因的快速排序和細(xì)胞內(nèi)傳感器進(jìn)行診斷和治療；探測早期癌細(xì)胞并傳遞藥物；研究能使人工器官的排斥率降低50％、探測早期疾病的生物傳感器；研制最大限度減少人體組織損害的小型醫(yī)療器件；
4）在納米尺度加工和環(huán)境保護(hù)方面，清除水中小于300納米和空氣中小于50納米的污染微粒，以促進(jìn)環(huán)境和水的清潔；
5）提高能源轉(zhuǎn)換和存儲效率，使太陽能電池的能效提高1倍；
6）研制探索太陽系外層空間的低功率（lowpower）微型空間飛行器；
7）研究納米生物器件，以減輕人類因治療產(chǎn)生的痛苦：快速有效的生物化學(xué)探測器；保護(hù)健康、修復(fù)受損組織的納米電子／機(jī)械／化學(xué)器件；
8）在經(jīng)濟(jì)與安全運(yùn)輸方面，引入新型材料、電子學(xué)、能源和環(huán)境等方面的概念；
9）在國家安全方面，密切注視納米電子學(xué)、多功能材料和納米生物器件的重大挑戰(zhàn)。
2003財(cái)年能源部新增3個(gè)有關(guān)納米材料特性方面的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目：
●在納米材料的合成和處理方面，基本了解涉及材料變形和斷裂的納米加工，利用定模技術(shù)有序排列納米粒子以合成納米材料。利用統(tǒng)一尺寸和形狀的納米材料來合成更大尺寸的納米材料；
●在凝聚態(tài)物理方面的納米材料研究，重點(diǎn)了解怎樣使宏觀分子平衡構(gòu)造并自組織成為更大的納米結(jié)構(gòu)材料；
●從事了解納米材料的特性在轉(zhuǎn)化和控制催化變化的過程中所扮演的角色等方面的基礎(chǔ)研究。
2004財(cái)年NNI支持的5個(gè)重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略領(lǐng)域仍然與2003年相同（見表3）。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)支持在原子和分子水平上操縱物質(zhì)的長期研究，充分發(fā)揮創(chuàng)造力以構(gòu)造如分子和人體細(xì)胞大小的先進(jìn)新器件，從而進(jìn)一步改進(jìn)應(yīng)用于信息技術(shù)的電子器件；研究開發(fā)應(yīng)用于制造、國防、運(yùn)輸、空間和環(huán)境等方面的高性能低維護(hù)材料（lower－maintenance materials）；加速納米技術(shù)在生物技術(shù)、衛(wèi)生保健和農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用。研究開發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域：生物－化學(xué)－輻射－爆炸探測和保護(hù)?CBRE　方面的納米技術(shù)創(chuàng)新解決方法；納米制造研究；納米生物系統(tǒng)；納米標(biāo)準(zhǔn)儀器開發(fā)；教育和培訓(xùn)適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的新一代工人；擴(kuò)大參與納米技術(shù)革命的產(chǎn)業(yè)陣容。
日本政府在第二個(gè)“科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃”（2001－2006年）中，將納米技術(shù)和材料與生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境保護(hù)等作為國家的科技重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略的重中之重領(lǐng)域。該計(jì)劃在2001年投入納米科技的研究經(jīng)費(fèi)達(dá)142億日元，比2000年度增加了88億日元。該計(jì)劃確定的納米技術(shù)與材料重點(diǎn)研究領(lǐng)域：納米物質(zhì)與材料及其在電子、電磁、光學(xué)上的應(yīng)用；納米物質(zhì)與材料及其在結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用；納米信息元件；納米科技在醫(yī)療、生命科學(xué)、能源科學(xué)及環(huán)境科學(xué)方面的應(yīng)用；有關(guān)表面和界面控制的物質(zhì)及材料；納米計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)；納米加工、合成和工程技術(shù)；納米技術(shù)的計(jì)算、理論和模擬技術(shù)；形成安全空間的材料技術(shù)等。
日本通產(chǎn)省2001年制定了“納米材料計(jì)劃”（NMP），每年經(jīng)費(fèi)3500萬美元，為期7年（2001－2007年），由政府部門、政府研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合研究，旨在為產(chǎn)業(yè)界建立集研究開發(fā)新的納米功能材料和教育功能于一體的納米技術(shù)材料研究開發(fā)平臺（見表4）。通產(chǎn)省2001年還制定并實(shí)施了“下一代半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)計(jì)劃”，開發(fā)50－70納米的下一代半導(dǎo)體處理基礎(chǔ)技術(shù)，政府每年投資6000萬美元。
日本“先進(jìn)技術(shù)的探索研究”計(jì)劃涉及了許多有關(guān)納米粒子、納米結(jié)構(gòu)、納米生物學(xué)和納米電子學(xué)等方面的探索性研究。項(xiàng)目研究期限定為5年，均由政府出資，5年間政府對項(xiàng)目的平均資助金額為1600萬美元。每個(gè)項(xiàng)目通常由15－25名科學(xué)家和技術(shù)人員組成，分為3個(gè)研究小組。該計(jì)劃鼓勵(lì)國內(nèi)外的產(chǎn)業(yè)界、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)合作研究。該計(jì)劃已完成了許多項(xiàng)目，主要在研項(xiàng)目。
日本文部科學(xué)省發(fā)布了2003年的科技預(yù)算，其中納米技術(shù)和材料的預(yù)算總計(jì)為1491億日元（見表6）。日本內(nèi)閣府綜合科學(xué)技術(shù)會議于2003年7月14日召開了“納米技術(shù)及材料研究開發(fā)推動項(xiàng)目”第6次會議，確定了研究開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域：“納米藥物傳輸系統(tǒng)”、“納米醫(yī)療設(shè)備”以及“創(chuàng)新性納米結(jié)構(gòu)材料” 。這些項(xiàng)目由內(nèi)閣府牽頭、多個(gè)政府部門聯(lián)合推動，于2004年實(shí)施。
歐洲共同體力爭在納米科技方面的國際地位，一方面積極創(chuàng)建歐洲新的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)，另一方面，力促現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)部門提高納米技術(shù)能力。歐洲共同體在第6個(gè)框架計(jì)劃（2002－2006年）中，將納米技術(shù)和納米科學(xué)作為7個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略領(lǐng)域之一，經(jīng)費(fèi)為12億美元，確定了具體的戰(zhàn)略目標(biāo)和重點(diǎn)研究領(lǐng)域：
一、納米技術(shù)和納米科學(xué)
將長期的跨學(xué)科研究轉(zhuǎn)向了解新現(xiàn)象、掌握新工藝和開發(fā)研究工具：將重點(diǎn)研究分子和介觀尺度現(xiàn)象；自組織材料和結(jié)構(gòu)；分子和生物分子力學(xué)與馬達(dá)；集成開發(fā)無機(jī)、有機(jī)、生物材料和工藝的跨學(xué)科研究的新方法。
納米生物技術(shù)：其目標(biāo)是支持一體化的生物和非生物體的研究，有廣泛應(yīng)用的納米生物技術(shù)，如能用于加工、醫(yī)學(xué)和環(huán)境分析系統(tǒng)的納米生物技術(shù)。重點(diǎn)研究領(lǐng)域涉及芯片實(shí)驗(yàn)室（lab－on －chip），生物實(shí)體的界面，納米粒子表面修復(fù)，先進(jìn)的藥物傳遞方式和納米電子學(xué)；生物分子或復(fù)合物的處理、操縱和探測，生物實(shí)體的電子探測，微流體，促進(jìn)和控制在酶作用基礎(chǔ)上的細(xì)胞生長。
創(chuàng)造材料和部件的納米工程技術(shù)：通過控制納米結(jié)構(gòu)，開發(fā)超高性能的新的功能和結(jié)構(gòu)材料，包括開發(fā)材料的生產(chǎn)技術(shù)和加工技術(shù)。重點(diǎn)研究納米結(jié)構(gòu)合金和復(fù)合材料，先進(jìn)的功能聚合物材料，納米結(jié)構(gòu)的功能材料。
開發(fā)操作和控制器件及儀器：開發(fā)分辨率為10納米的新一代的納米測量和分析儀器。重點(diǎn)研究領(lǐng)域涉及各種先進(jìn)的納米測量技術(shù)；突破探索物質(zhì)自組織特性的技術(shù)、方法或手段和開發(fā)納米機(jī)械。
納米技術(shù)在衛(wèi)生、化學(xué)、能源、光學(xué)和環(huán)境中的應(yīng)用。重點(diǎn)研究計(jì)算模擬，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)；開發(fā)能改性的創(chuàng)新材料。
二、智能多功能材料
高知識含量、具有新功能和改性的新材料將是技術(shù)創(chuàng)新、器件和系統(tǒng)的關(guān)鍵。
開發(fā)基礎(chǔ)知識：目標(biāo)是了解與材料有關(guān)的復(fù)雜的物理－化學(xué)和生物現(xiàn)象，掌握和處理有助于試驗(yàn)、理論和模擬工具的智能材料。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：設(shè)計(jì)和開發(fā)已定義特性的新結(jié)構(gòu)材料；開發(fā)超分子和微觀分子工程，重點(diǎn)是新型的高復(fù)雜性分子及其復(fù)合物的合成、探索和潛在的應(yīng)用。
技術(shù)與生產(chǎn)的結(jié)合：以知識為基礎(chǔ)的多功能材料和生物材料的運(yùn)輸和加工：目標(biāo)是生產(chǎn)能構(gòu)造更大結(jié)構(gòu)的新型的多功能“智能”材料。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：新材料；自修復(fù)的工程材料；包括表面技術(shù)和工程技術(shù)的跨技術(shù)。
對材料開發(fā)的工程支持：目標(biāo)是在知識生產(chǎn)和知識使用之間架起一座橋梁，克服歐洲共同體的產(chǎn)業(yè)在材料和生產(chǎn)一體化方面的弱點(diǎn)。通過開發(fā)新工具，使新材料能夠在穩(wěn)定競爭的環(huán)境下生產(chǎn)。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：優(yōu)化材料設(shè)計(jì)，加工和工具；材料試驗(yàn)；使材料成為更大的結(jié)構(gòu)，考慮生物兼容性與經(jīng)濟(jì)效益。
三、新型的生產(chǎn)工藝和器件
新生產(chǎn)的概念包含更靈活、集成度更高、更安全和更清潔，這將依賴組織創(chuàng)新和技術(shù)的發(fā)展。
歐洲委員會在“納米技術(shù)信息器件倡議”5年計(jì)劃（1999－2003年）中確定了3個(gè)目標(biāo)：設(shè)計(jì)出超越互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體硅兼容器件性能的器件；在化學(xué)、電子學(xué)、光電子、生物學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)原子或分子尺度的新型器件和系統(tǒng)，利用分子的特性解決專門的計(jì)算問題。歐洲科學(xué)基金會提出了于2003年開始實(shí)施的“自組織納米結(jié)構(gòu)”5年計(jì)劃，將分子自組織、與力學(xué)機(jī)制相聯(lián)系的軟物質(zhì)或超分子研究、自組織納米結(jié)構(gòu)的功能和制備列為第一階段的研究重點(diǎn)。
英國政府在《科學(xué)研究重點(diǎn)》中，確定了2001－2004年的科學(xué)研究戰(zhàn)略和研究重點(diǎn)，其中的材料科學(xué)（研究經(jīng)費(fèi)為444，000，000英鎊）和基礎(chǔ)技術(shù)（研究經(jīng)費(fèi)為2100英鎊）兩個(gè)領(lǐng)域涉及納米材料和納米技術(shù)的研究重點(diǎn)：促進(jìn)前瞻性的材料模擬研究；促進(jìn)納米技術(shù)的研究，促進(jìn)跨機(jī)構(gòu)管理的跨學(xué)科納米技術(shù)研究合作中心（IRCs）的發(fā)展。英國工程與物質(zhì)科學(xué)研究委員會在材料科學(xué)發(fā)展5年計(jì)劃（1994－1999年）中投資700萬美元左右，其中約100萬美元專用于納米粒子的研究，這項(xiàng)計(jì)劃于2000年繼續(xù)資助納米材料領(lǐng)域的研究。英國政府2003年投資納米技術(shù)的經(jīng)費(fèi)約為3000萬英鎊。
英國政府的納米技術(shù)應(yīng)用分委員會咨詢專家組調(diào)查了上百個(gè)科學(xué)家和發(fā)明者后，在2002年6月題為“英國納米技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略”的報(bào)告中勾畫了英國納米技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略（見表7），選定了認(rèn)為英國具有研究優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)會的6個(gè)納米技術(shù)領(lǐng)域：電子與通信；藥品傳遞系統(tǒng)；生物組織工程、藥物植入和器件；納米材料，尤其是生物醫(yī)學(xué)和功能界面納米材料；納米儀器、工具和度量；傳感器和致動器（actuators）。
法國政府目前主要資助3個(gè)納米科技項(xiàng)目：“法國微納米技術(shù)網(wǎng)絡(luò)”（1000萬歐元）；“納米結(jié)構(gòu)材料”（230萬歐元）；“獨(dú)立納米對象”（1200萬歐元）。
德國聯(lián)邦教育與研究部和德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部資助6個(gè)納米技術(shù)能力中心，每年投資6500萬德國馬克，資助的領(lǐng)域主要是：超薄功能薄膜；納米結(jié)構(gòu)在光電子領(lǐng)域的應(yīng)用；新型納米結(jié)構(gòu)的開發(fā)；超精細(xì)表面測量；納米結(jié)構(gòu)的分析方法。
2002年德國聯(lián)邦教育與研究部發(fā)布了提升納米研究能力的新戰(zhàn)略，將納米技術(shù)的研究經(jīng)費(fèi)從1998年的2760萬歐元增至2002年的8850歐元，4年增長了200％。重點(diǎn)研究領(lǐng)域涉及增強(qiáng)用于納米技術(shù)研究的基礎(chǔ)設(shè)施的安全性；重建集成和創(chuàng)新型研究機(jī)構(gòu)；將納米技術(shù)商業(yè)化；促進(jìn)創(chuàng)新企業(yè)的建立；增強(qiáng)SMEs的作用，評估與其他國家合作的機(jī)會；縮短相關(guān)的專利或授權(quán)的期限；促進(jìn)下一代科技研究和發(fā)展相關(guān)的科技法律。資助下一代的材料研究的經(jīng)費(fèi)達(dá)7500萬歐元，其中包括資助納米結(jié)構(gòu)材料。
英、法、德國等歐盟國家除本國政府支持的納米科技研究外，還要參加上述歐盟在第6個(gè)框架計(jì)劃中的有關(guān)納米材料等方面的項(xiàng)目。
韓國政府在2002－2006年“科學(xué)技術(shù)發(fā)展基本計(jì)劃”中，將納米技術(shù)與生物技術(shù)、信息技術(shù)和航空航天技術(shù)等作為國家科技發(fā)展的重點(diǎn)戰(zhàn)略領(lǐng)域。2000年制定的“納米生物技術(shù)發(fā)展10年計(jì)劃”，重點(diǎn)研究開發(fā)納米診斷器件、納米治療系統(tǒng)和納米生物仿生器件。 “2001－2010年太比特納米器件計(jì)劃”確定了太比特納米電子學(xué)、自旋電子學(xué)、分子電子學(xué)和核心技術(shù)為研究重點(diǎn)領(lǐng)域。政府投資該計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)總計(jì)為1．42億美元?？茖W(xué)技術(shù)部積極鼓勵(lì)私營企業(yè)設(shè)立納米技術(shù)專項(xiàng)投資金作為匹配經(jīng)費(fèi)?！?002年度納米技術(shù)開發(fā)行動計(jì)劃”，預(yù)算為2031億韓元，比2001年的1052億韓元增加了93．1％。旨在開發(fā)納米核心技術(shù)，新建國家納米制造研究中心（250億韓元），以及信息技術(shù)和納米技術(shù)融合中心。到2010年，使韓國將擁有13000名納米技術(shù)領(lǐng)域的專家并躋身納米技術(shù)領(lǐng)域世界10強(qiáng)之列。
澳大利亞在2003財(cái)年將納米材料與生物材料作為重點(diǎn)戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，主要研究通過原子和分子的納米自組織形成塊材。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了“納米材料尖端研究計(jì)劃”（1999年）； “納米科技研究計(jì)劃”（2001－2005），5年預(yù)計(jì)投入的經(jīng)費(fèi)每年達(dá)上億元新臺幣。中國臺灣計(jì)劃從2002－2007年在納米技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域中投資總額為6億美元的預(yù)算，每年穩(wěn)中有增，平均每年達(dá)1億美元。
世界納米科技／材料的發(fā)展
各國（地區(qū)）通過實(shí)施納米科技計(jì)劃，納米材料和技術(shù)水平有很大發(fā)展。
在納米材料方面，僅以近兩年世界部分研究成果為例，納米科技／材料的發(fā)展是顯而易見的。美國IBM和康耐爾大學(xué)于2002年相繼開發(fā)出碳納米晶體管。威斯康星州立大學(xué)研制出存儲密度是目前光盤100萬倍的原子級的硅記憶材料。
麻省理工學(xué)院和美國陸軍合作建立的納米技術(shù)研究所研制了具有防水性和滅菌作用的納米涂層。美國依利諾斯州西北大學(xué)Stupp領(lǐng)導(dǎo)的材料研究小組首次設(shè)計(jì)并制備出了骨狀納米纖維（Science，23，11，2002）；美國加州伯克利大學(xué)化學(xué)系的Joshua Goldberger領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，與美國勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家合作，利用外延鍍膜新技術(shù)，首次成功地合成了具有單晶結(jié)構(gòu)的氮化鎵?GaN　納米管，這種新技術(shù)也可以應(yīng)用于合成其它材料的單晶納米管。氮化鎵?GaN　納米管還可應(yīng)用于納米毛細(xì)現(xiàn)象電泳、生物化學(xué)納米流體感應(yīng)，以及納米尺度的電子與光電元件等方面（ Nature 422? 599 2003）。
俄國莫斯科大學(xué)化學(xué)系首次研制出氧化鋁納米管。俄科學(xué)院電化學(xué)研究所成功研制出具有良好殺菌和環(huán)保性能的新型納米涂料。
日本產(chǎn)業(yè)綜合研究所開發(fā)出利用碳納米管在常溫下工作的單電子半導(dǎo)體。名古屋大學(xué)在此基礎(chǔ)上開發(fā)出可控制電傳導(dǎo)性的碳納米管。日本東芝研究開發(fā)中心利用碳?xì)浠衔锎呋纸夥?，在氧化鋅（ZnO2）多孔介質(zhì)材料中覆上一層作為催化劑的鐵鋁系復(fù)合氧化物，而制備出在其表面能形成每平方毫米約4萬根納米纖維、直徑為5～8納米、5層左右的多層高密度填充碳納米纖維。研究該材料的目的是為研制以吸附氫氣等燃料的儲氫能量材料。日立研究所利用納米技術(shù)，將軟磁金屬與高電阻陶瓷通過機(jī)械力的作用，使混合物質(zhì)在固態(tài)下達(dá)到原子級的相互混合，以便在軟磁金屬納米晶粒的周圍形成高電阻陶瓷結(jié)構(gòu)。軟磁金屬的納米晶粒之間通過高電阻隔斷而形成高電阻，可降低高頻段上由于渦電流而引起的損耗，從而成功地合成了高頻電磁波吸收納米材料。通過這種方法制備的電磁波吸收納米材料能將電磁波吸收材料的厚度減小約50％，有望作為涂層電磁波吸收材料投入實(shí)際應(yīng)用。日本國家物質(zhì)材料研究所的Yoshio Bando領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，成功研制出了在內(nèi)徑約 20～60 納米的氧化鎂單晶結(jié)構(gòu)納米管內(nèi)填充了液態(tài)金屬鎵?gallium　的納米復(fù)合材料溫度計(jì)，該溫度計(jì)利用氧化鎂耐高溫和在高溫下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的物理特性，使納米溫度計(jì)的溫度測量范圍大幅度增加，估計(jì)其測量溫度可達(dá)攝氏1000度（App． Phys． Lett． 83 999 ，2003），該測量溫度比Yoshio Bando所在的研究小組于2002年研究的碳納米管溫度計(jì)的測量溫度攝氏50－500度要高得多（Nature 415 599 ，2002）。
法國國家科研中心圖盧茲結(jié)構(gòu)研究和材料制造中心與丹麥阿爾霍斯大學(xué)天文物理學(xué)系合作，聯(lián)合設(shè)計(jì)出一種能在銅表面自動聚集原子線功能的納米“模具”分子，為未來單分子電路分子元器件的電子相互連接打開了通道。
納米科技在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進(jìn)展和新突破。本文就不在此列舉了。
中國通過“國家攻關(guān)計(jì)劃”、“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”的實(shí)施，納米材料和納米技術(shù)已取得較為突出的成果，并引起了國際上的關(guān)注。例如，在納電子方面，成功地研制出波導(dǎo)型單電子器件晶體管和對電荷超敏感的庫侖計(jì)；實(shí)現(xiàn)6納米寬的半導(dǎo)體量子線臺面和6納米寬的線條金屬柵，制備出間隔僅為10納米的多種“納米電極對”；用GMR效應(yīng)進(jìn)行高靈敏度傳感器和硬盤磁頭原型的研制工作。在納米材料方面，中科院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)及介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同合作，利用C60粉末直接構(gòu)筑C60納米管。所獲得的C60納米管是由C60晶體在500℃下生長而成，它保留了C60分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，同時(shí)作為新的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)又具有準(zhǔn)一維納米材料的特點(diǎn)（J．Am．Chem．Soc，2002年11月13日）。研制出了碳納米管準(zhǔn)一維納米材料及其陣列體系、非水熱合成納米材料；納米銅金屬的超延展性、塊體金屬合金、納米復(fù)相陶瓷、巨磁電阻、磁熱效應(yīng)、介孔組裝體系的光學(xué)特性、納米生物骨修復(fù)材料、二元協(xié)同納米界面材料等領(lǐng)域的研究，在國際上有一定的影響。在納米器件的構(gòu)筑與自組裝、超高密度信息存儲、納米分子電子器件等方面也取得了許多有意義和有影響的成果。
納米技術(shù)／材料的 未來發(fā)展趨勢
從科技發(fā)展史來看，新技術(shù)的發(fā)展往往需要新材料的支持。如果沒有1970年制成的使光強(qiáng)度幾乎不衰減的光導(dǎo)纖維，可能不會有現(xiàn)代的光通信；如果沒有高純度大直徑的硅單晶，很難想象集成電路、先進(jìn)的計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備的高速發(fā)展。納米材料是受納米尺度控制、具有新特性和行為的納米尺度材料。納米材料是未來社會發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，納米材料是構(gòu)建兩維和三維復(fù)雜功能納米體系的單元，在此基礎(chǔ)上可產(chǎn)生許多納米新器件和功能器件。許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。納米材料和技術(shù)對許多領(lǐng)域都將產(chǎn)生極大的沖擊和影響。從文獻(xiàn)計(jì)量的角度來看，納米技術(shù)涉及的研究領(lǐng)域達(dá)87個(gè)之多。
從世界范圍來看，納米科學(xué)和技術(shù)在各國（地區(qū)）政府的大力支持、各界的努力研究開發(fā)下不斷得到發(fā)展，將有許多納米新材料、新特性和新應(yīng)用不斷發(fā)現(xiàn)，納米科技／材料的發(fā)展已展現(xiàn)了誘人的前景。如上所述，納米技術(shù)／材料涉及的研究領(lǐng)域和對科技經(jīng)濟(jì)及社會的影響很廣，其未來發(fā)展方向涉及多個(gè)方面，本文在此重點(diǎn)表明納米材料的未來發(fā)展趨勢。
●納米材料及其性能向著更加優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展，從而將有更多性能優(yōu)越價(jià)格低廉的納米粉末、納米粒子和納米復(fù)合材料得到更加廣泛的應(yīng)用。如納米粒子可以被用于創(chuàng)造新的光學(xué)薄膜和創(chuàng)造具有光、磁特性的新功能材料。磁性納米粒子和量子點(diǎn)將可用于生產(chǎn)10倍于目前芯片存儲容量、數(shù)百千兆赫速度的超小光盤驅(qū)動器。
●在納米材料與加工方面，將通過控制納米晶體、納米薄膜、納米粒子和碳納米管等創(chuàng)造新的功能結(jié)構(gòu)材料；開發(fā)超輕、超強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料；開發(fā)長壽命材料、支撐能量轉(zhuǎn)換的材料和具有新功能的電子材料；了解涉及材料變形和斷裂的納米工藝，利用仿制技術(shù)有序排列納米粒子合成納米材料；
●納米材料將成為化學(xué)和能源轉(zhuǎn)化工藝方面具有高度選擇性和有效性的催化劑。這不僅對能源和化學(xué)生產(chǎn)非常重要，而且對能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境保護(hù)極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
●納米材料的發(fā)展將對生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如對植入性和彌補(bǔ)性生物兼容材料、診斷器件、治療學(xué)等產(chǎn)生很大影響，納米材料將有更多的機(jī)會用于藥物傳遞系統(tǒng)。新型的生物兼容性納米材料和納米機(jī)械元件將創(chuàng)造更多的植入性新材料、人造器官新材料和納米新元件。
●開發(fā)基于天然纖維材料和具有環(huán)境兼容性、保證人類健康和安全的納米聚合物纖維新材料：開發(fā)利用細(xì)菌精細(xì)纖維制造的納米生態(tài)材料；用于食品等工業(yè)的小麥生物聚合物（淀粉）復(fù)合材料；將納米粒子與生物可降解的聚合物結(jié)合，提高聚合物的物理和化學(xué)特性；開發(fā)來自糖的納米晶增強(qiáng)劑以凈化廢品；開發(fā)用于聚合物復(fù)合材料的局部化學(xué)改性的植物纖維素納米粒子；開發(fā)利用谷殼（rice husk）生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的納米硅炭化物；開發(fā)通過表面分離的自組織植物纖維素薄膜。
總之，納米技術(shù)／材料將向著與信息技術(shù)、現(xiàn)代生命科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)融合的方向發(fā)展，它們的融合將促進(jìn)所有科技經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新和新發(fā)現(xiàn)。

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