纳米,纳米,大家都爱你

时间:2022-08-02 02:17:28

纳米,纳米,大家都爱你

在新材料产业中,纳米技术被世界看好,各国间已开展了一场围绕纳米技术的激烈竞争。对纳米的热衷也催生了与纳米相关的专业发展,比如,2011年中国在五所大学招收纳米材料与技术专业本科生。此外,由于在纳米领域相对容易,以及各国对纳米领域大量注资,也使得申请奖学金出国留学相对容易。

南北高校各有优势

2011年,北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中,北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校,而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化,形成了自己的特点。

北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校,值得注意的是,它们却均未设置专门的纳米材料研究机构,更多的是依托原有的强势学科,在传统材料研究领域引入纳米科技,寻求突破。

北京科技大学

北京科技大学原名北京钢铁学院,曾被誉为“钢铁摇篮”,其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外,从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构,侧重点也不局限于金属材料,在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。

目前,北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外,亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。

北京航空航天大学

与北科大不同,北航材料学院在北航不属于重点学院,规模较小,师资力量仅百来人,这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校,北航材料学院也有自己的优势,正在筹建的航空科学与技术国家实验室(航空领域最高级别实验室),它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。

在纳米材料上,北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。

大连理工大学

大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强,基于大连的地理位置,材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过,纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部,而是化工与环境学部。因而,大连理工大学的纳米材料研究偏化工类,包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中,亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说,这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。

与北方三所高校相比,苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构,在研究方向上,两所高校侧重于纳米材料器件应用,尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。

苏州大学

苏州大学没有材料科学与工程学院,而是材料与化工学部,研究偏向化工,在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部,而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院,苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中,以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模,它以功能纳米材料和软物质为研究对象,侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等,寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。

南京理工大学

南京理工大学由军工学院演变发展而来,其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过,南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一,正筹建纳米结构研究中心,研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心,研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料,该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外,南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。

其他高校纳米特色

上海交通大学

上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首,教职工200多人,研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等,在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料,比如,复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究,微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外,上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院,研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。

清华大学

与北京航空航天大学相似,清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力,每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,研究侧重点以陶瓷材料为主,同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面,清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年,清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心,主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。

北京大学

北大材料科学与工程系成立于2005年,教职工10余人,成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来,欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外,北大成立了纳米化学研究中心,教职工7人直博生却达45人,主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。

西北工业大学

西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校,其材料学院师资队伍近200人,有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此,其研究侧重点在凝固,复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面,西工大成立了微/纳米系统研究中心,致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之,西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。

留学两大国

纳米技术是交叉学科,包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言,由于纳米材料处于基础研究阶段,容易;各个国家在纳米材料方面投入大量资金,使得科研经费相对充足,相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。

2000年,美国白宫国家纳米技术计划,美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看,美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段,而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——

实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。

加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用,已卓有成效。

哈佛大学则侧重在生物纳米科技,即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。

康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。

斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用,以及纳米传感器、纳米图形技术等。

普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术,尤其是计算纳米技术全球领先。

纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学,其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。

莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著,在学校的研究人员中,纳米材料研究人员的比重约为四分之一,是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。

此外,美国有很多研究纳米技术的实验室,它们比较愿意招中国大学生,这一点也值得注意。

日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家,早在1981年,日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前,曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军,它们试图将纳米技术融入到产业中。比如,日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构,同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外,企业与大学、科研院所合作,开发纳米技术。比如,富士通和德国慕尼黑大学合作,三菱公司和日本京都大学合作。

与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同,日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头,日本对纳米材料研究的投入不断加大,也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。

Tips:何去何从

纳米材料专业毕业生有三大去处。选择留学深造或进高校、研究院从事研发;进入纳米材料行业企业;进入传统材料企业。

目前,高校及研究院是吸纳纳米材料人才的主要场所。以国家纳米中心、中科院苏州纳米所为主,中科院下属研究所需求纳米材料人才也比较可观。总体来说,纳米材料人才在高校和研究院的分布呈现两个区域——以北京为中心,包括中科院下众多研究所及各大高校;以上海为中心,分布在江浙一带的研究所和高校。此外,广州深圳为代表的珠江三角洲也有需求。

中国的纳米材料行业处在将实验室产品市场化、商品化的阶段,分为两种情况。研制与生产纳米粉体、纳米液体的企业相对成熟,规模大。研发生产纳米新能源材料、水处理纳米材料、LED光源材料、生物医药纳米器件、纳米电子器件、太阳能光伏电池、锂离子电池的企业规模小,工作人员一般50人以下。这些企业大多数是自主创业,把自己的研究成果产品化。以后,第二类企业将会越来越受宠。

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