纳米技术的研究范文
时间：2023-12-01 17:22:25
纳米技术的研究篇1
[关键词]纳米技术、包装、食品包装、药品包装
中图分类号：TB383.1；TB484 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0047-02
20世纪90年代初兴起的纳米技术，被认为是21世纪科技发展的前沿领域。它主要研究0.1～100nm尺寸之间的物质组成体系以及其运动规律和相互作用，其中在实际应用中纳米技术的实用性。它是一种结合科学前沿和高技术于一体的完整体系。纳米技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新的时代――纳米科技时代。其科学价值和应用前景已逐渐被人们所认识，纳米科学与技术被认为是21世纪3大科技之一。纳米技术主要包括：纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学。在包装行业迅速发展的当今社会，纳米技术必然会引领包装行业走向更好的未来。
1 纳米材料
纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分。纳米材料可定义为：把组成相或晶粒结构控制在100nm以下长度尺寸的材料。从广义上说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸长度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
1.1 纳米材料的结构特征和性质
纳米材料又称为纳米结构材料，主要由晶粒和晶界组成。纳米晶体结构与常规物质不同，关于纳米晶体结构特征主要有两类看法：a.以Gleiter为代表的1类气体0结构。它既不同于长程有序的晶体也不同于近程有序的非晶体，而是处于一种无序度更高的状态；b.近程有序结构说。根据大量的实验结果分析，纳米材料的晶界处存在着短程有序的结构单元，原子保持一定的有序度，趋于低能态排列。按不同的分类原则，纳米材料有不同的分类。按纳米晶体结构形态划分成4类：零维纳米材料，如原子团、量子点等；一维纳米材料，即在一维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如纳米丝、量子线等；二维纳米材料，即在二维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如纳米厚度薄膜，碳纳米管等；三维纳米材料，即在三维方向上晶粒尺寸为纳米量级，如通常所指的纳米固体。把所有纳米材料从结构上区分为两类：第一类纳米材料结构全部为晶粒和晶界组成，结构基元尺寸为纳米量级；第二类是低密度具有大量纳米尺寸空洞的无规网格结构，由纳米晶粒和纳米空洞（有时还有纳米骨架结构和更小的亚稳原子团簇）组成。
1.2 纳米材料优异的特性[1～2]
a.表面效应 表面效应是指纳米晶粒表面原子数与总原子数之比，随粒径变小而表面急剧增大后所引起的性质上的变化 这种表面效应使其在催化、吸附、化学反应等方面具有普通材料无法比拟的优越性。
b.体积效应 当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波波长相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，使其物理性质、化学活性、电磁活性、光吸收和催化特性等与普通材料相比都将发生很大变化，这就是纳米粒子的体积效应。
c.量子尺寸效应 指纳米粒子尺寸下降到一定值时，纳米能级附近的电子能级由连续能级变为分离能级的现象，这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光学催化性等。
d.宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而发生变化，故称为宏观量子隧道效应MQT。早期曾被用来定性的解释纳米Ni晶粒在低温下保持顺磁性现象。这一效应与量子尺寸效应一起确定了微器件进一步微型化的极限，同时也限定了采用磁带磁盘进行信息存储的最短时间。
e.独特的光学性质 又分为：线性光学性质。纳米材料的红外吸收研究是近年来比较活跃的领域，在纳米SnO2、Fe2O3、Al2O3中均观察到异常红外振动吸收。目前，纳米材料拉曼光谱的研究也日益引起关注。当Si晶粒尺寸减小到5nm或更小时，观察到很强的可见光发射。进一步的研究发现，CdS、CuCl、TiO2、SnO2、Fe2O3等的晶粒尺寸减小到纳米量级时，也观察到发光现象。非线性光学效应。纳米材料的非线性光学效应分为共振和非共振光学非线性效应，前者由波长低于共振吸收区的光照射样品而导致，其来源于电子在不同电子能级的分布而引起电子结构的非线性，从而使纳米材料的非线性响应显著增大；后者由高于纳米材料的光吸收边的光照射样品导致，目前主要采用ZSCAN和DFWM技术来探测纳米材料的光学非线性。
f.巨磁电阻效应（GMR） 磁场导致物体电阻率改变的现象，称为磁电阻效应（MR），对于一般的金属其效应（2%～3%）常可忽略。巨磁电阻效应（GMR）是指在一定的磁场下电阻急剧减小，一般减小的幅度比通常磁性金属与合金材料的磁电阻数值约高10余倍。最近，在一些磁性纳米材料中观测到比巨磁电阻效应大得多的效应称为庞磁电阻效应（CMR）。
g.超塑性 指材料在特定条件下变形时不存在加工硬化现象，且可以承受很大程度的塑性变形而不断裂，这种特性被称为超塑性或超延展性。材料超塑变形的基本原理是高温下的晶界滑移。除以上特性外，纳米材料还具有高导电率和扩散率、高比热和热膨胀、高磁化率和矫顽力，在催化、光电化学、熔点、超导等方面也显示出与宏观晶体材料不同的特性。
2 纳米技术在食品包装应用研究的最新技术
2.1 纳米抗菌性包装材料
传统的抗菌材料一般采用以银、铜、锌等金属离子为抗菌活性成分的抗菌剂生产工艺，新的MOD系列纳米高性能无机抗菌剂是将纳米技术导入无菌复合包装，是以MOD活性基因及无机纳米银化合物为主要抗菌成份，以各种无机材料为载体而制成的无机抗菌粉体。该抗菌材料采用高科技纳米技术制备而成，抗菌机理为金属离子作用和光催化作用，具有强力的长效抗菌功能，抗菌率可达99.9%，彻底解决了无机抗菌包装材料在应用中变色的难题，是一种无毒的广谱抗菌剂，可广泛应用于生产液体奶、饮料无菌复合包装产品。抗菌制品被世界各国认为是跨世纪的环保和健康产品，纳米无机抗菌剂具有巨大的潜在市场[3]。新型抗菌材料尼龙66中掺加了一种特殊的纳米粘土复合材料，经改性后，不但提高了强度、韧性等物理力学性能，还对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有明显的杀伤效果，同时生产成本也可大幅度降低，应用于食品等高档包装薄膜的生产。日本开发了以银沸石为母料的全新型无机抗菌剂，既起催化作用，同时有具有显著的抗菌特性，其特点为抗菌效果持续时间长，不会气化和迁移而对包装物产生影响，加工稳定性高，不会污染环境。添加银沸石母料（含量1%～ 3%）制得的薄膜或表面覆一层这种薄膜的容器，经2年试用表明：在无营养源的情况下，含1%银沸石的薄膜在1～2天内完全杀死会引起食品中毒菌类，广泛应用于熟食肉类、水产品和液体食品包装[4]。
2.2 纳米保鲜包装材料
在保鲜包装中，果蔬释放出乙烯，当乙烯释放到一定浓度后，果蔬会加速腐烂。因此，果蔬等新鲜食品的保鲜技术的思路，是加入乙烯吸收剂，减少加快果蔬后熟过程的乙烯气体含量，控制包装内部气氛浓度。纳米Ag粉具有乙烯氧化的催化作用，在保鲜包装材料中加入纳米银粉，便可加速氧化果蔬食品释放出的乙烯，减少包装中乙烯含量，从而达到良好的保鲜效果，并延长货架寿命。紫外线不仅能使肉类食品自动氧化而变色，而且还会破坏食品中的维生素和芳香化合物，从而降低食品的营养价值。利用纳米材料的光学特性，纳米TiO2粉体可以有效地屏蔽紫外线，用添加0.1%～0.5%的纳米TiO2制成的透明塑料包装材料包装食品，既可防止紫外线对食品的破坏作用，还可以使食品保持新鲜。纳米技术在食品包装领域已得到较广泛地应用，陈丽、李喜宏[5]等人成功研制出富士苹果PVC/TiO2纳米保鲜膜；李喜宏等[6]还进行了PE/Ag纳米防霉保鲜膜研制；黄媛媛等通过实验研制了一种新型绿茶纳米包装材料，与普通包装材料相比，透氧量降低2.1%，透湿量降低28.0%，纵向拉伸强度提高24.0%；绿茶包装240d后，新型纳米材料包装的绿茶中，维生素C、叶绿素、茶多酚、氨基酸保留量比采用普通包装绿茶分别高7.7%、6.9%、10.0%、2.0%。
2.3 纳米高阻隔性材料及其在高阻隔性PET塑料啤酒瓶中的应用
食品包装阻隔性主要是指氧气、二氧化碳等的气体阻隔性，水蒸气阻隔性等。目前市场上较普遍的玻璃啤酒瓶存在质重、运输破损与易爆裂，制造污染等不利因素，国外上世纪90年代就已经着手研制用于啤酒灌装的PET瓶。啤酒对包装材料要求的一个重要指标是对气体的阻隔性，首先要保证在6个月的货架期内CO2的损失率小于10%，同时氧气的透过量不超过110-6。氧气尤为敏感，极微量的氧气就可以使啤酒产生异味从而影响口感，甚至是塑料瓶体材料自身溶解的氧的渗出都会影响啤酒的品质，塑料作为啤酒包装材料首先必须解决的就是气体的阻隔性问题。PET瓶因透明，化学性质稳定，阻隔性相对好，质轻价廉，回收方便等优点广泛用于软饮料和含气饮料的包装，但作为啤酒瓶，PET的气体阻隔性仍不够高，普通PET装啤酒一般只有1个月左右的保质期，不能满足市场需求。如何改进PET材料组分使之适用于啤酒包装是该领域的一个重要课题，提高聚酯瓶气体阻隔性是实现啤酒包装塑料化首要解决的技术问题。法国Sidel公司开发的无定形纳米碳涂覆技术（ACTIS）是使等离子乙炔在PET瓶内壁凝聚淀积，形成一层高度氢化的非晶态碳均匀的纳米固体膜，厚度为20～150nm。采用ACTIS工艺处理的PET瓶，较普通PET瓶的隔氧化性能效果提高30倍，对CO2的阻透性提高7倍多，防乙醛的渗入性提高了6倍[7]。此外，中科院化学所工程塑料国家重点实验室的研究人员使用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）聚合插层复合技术，将有机蒙脱石与PET单体一起加和到聚合釜中，成功地制备了PET纳米塑料（NPET），这种纳米塑料的阻隔性较普通的PET有了很大改善，实验表明：把啤酒装在NPET瓶里保存了4～5个月后，结果发现啤酒的口味与新鲜啤酒没有明显区别[8]。
3 纳米技术在药品包装应用研究的最新技术
3.1 高阻隔性包装
高阻隔性包装是指对氧气、水蒸气、二氧化碳等有高阻隔性的包装，高阻隔包装常采用多层复合膜。药用泡罩包装材料包括药用铝箔、塑料硬片（最常用的材料是药用聚氯乙烯PVC硬片）、热封涂料等。但因为药品对湿气、氧气等敏感和人们对药用包装要求的提高及药品储存期的延长，现在正在采用新技术将塑料硬片复合一层高阻隔性材料，如PVDC等，以提高对湿气等气体的阻隔性能，最具有代表的结构为PVC/PVDC，PVDC作为高阻隔层材料，其最大的特点就是对气体水蒸汽优异的阻隔性，很好的保持药品原味。
添加纳米级材料的无机粒子可以极大地改进基础树脂的物性，在高阻隔包装材料中发挥神奇的作用[9]。如德国Bayer公司推出的尼龙纳米复合材料，把化学改性的硅酸盐粘土分散在PA6薄膜中，这些细小颗粒不影响薄膜透明度，但建立了迷宫式的气体通路，减慢气体通过薄膜的进程。日本纳米材料公司将纳米复合材料涂在各种薄膜基体上，据称阻隔性与镀铝膜相同。既具有无机材料的高阻隔性又有塑料透明性的涂氧化硅膜是塑料阻隔技术发展的代表，这种薄膜光泽、透明性好，阻隔性优于一般共挤出薄膜和PVDC涂布膜。氧化硅的深层厚度仅为0.05～0.06 m，不会影响透明度，氧气、水蒸气的透过率极低，而且与塑料膜粘合极牢，抗弯折性极佳，耐消毒，因而在美国、日本等发达国家已生产和使用。
3.2 纳米抗菌性包装材料
纳米抗菌性包装材料在药品包装领域的应用前景有具有抗菌功能的纳米纸、纳米复合抗菌素薄膜等。主要是将一些纳米级的无机抗菌剂加入到造纸浆料或者薄膜中，制成抗菌性能极强的纳米纸[10]、纳米薄膜。
由于许多有机抗菌剂存在着耐热性差、易挥发、易分解产生有害物质、安全性能不好等问题，所以无机抗菌剂的开发成为人们的研究重点。人们利用超微细技术可以产生纳米级的无机抗菌剂，无机抗菌剂主要包括银、铜、锌、硫、砷及其离子元素。光催化抗菌剂有纳米级氧化钛、氧化硅、氧化锌等，它们能将细菌和残骸一起杀灭和消除，所以比传统的抗菌剂仅能杀死细菌本身的性能更加优越。MOD系列的纳米高性能无机抗菌剂还解决了无机抗菌剂在应用中 变色的世界性难题。
4 展望
纳米技术是未来包装技术的希望。它可以使用更少的材料，同时具有更好的性能，并且使包装成为智能化系统的一部分。纳米技术制造的包装材料有更好的强度、刚性、生物降解性、化学稳定性、热力稳定性、隔热防火特性和防紫外线特性等。这必将使得食品和药品包装领域的新材料新技术大量出现。从而使这些与我们生活密切相关的商品质量得到更好的保障。
参考文献
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纳米技术的研究篇2
关键词：纳米技术，非致命武器，纳米武器
1.引言
当前，一场新的纳米技术革命正在悄然兴起。美国兰德公司认为，纳米技术将是“未来驱动军事作战领域革命”的关键技术，具有明显的军事应用潜力。纳米技术可实现非致命武器系统超微型化，使目前车载、机载的电子战系统浓缩至可单兵携带、隐蔽性更好、安全性更高的系统；纳米技术可实现非致命武器系统高智能化，使武器装备控制系统对信息获取的速度大大加快，射击精度大大提高；纳米技术可实现非致命武器系统高集成化，使武器装备成本降低、可靠性提高，同时使非致命武器装备研制、生产周期缩短。纳米技术作为可以大幅度提高未来武器装备性能的先进科学技术而倍受世人的广泛关注。
2.纳米技术的科学内涵
纳米是一种度量单位，一纳米为百万分之一毫米，即十亿分之一米。一纳米相当于数个原子的并列长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在这种水平上对物质和材料进行操作、控制和加工的技术称为纳米技术。纳米技术以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。纳米科学就是研究在这极其微小的范围内的原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。几十个原子、分子或成千个原子和分子“组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于宏观物质的性质。
3.纳米技术对非致命性武器性能影响的研究
（1）改变非致命武器的材料性能
纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度 (1nm~100nm) 调制的各种固体超细材料。纳米材料有4个基本效应，即小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应，由于这些效应，纳米材料具有常规材料所没有的特别性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性，可以在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息存储等领域得到广泛的应用。纳米材料的应用，可以增强非致命武器装备的耐腐蚀性、吸波性和隐蔽性。
目前装备的非致命武器，虽然部分使用了复合材料，但防暴枪械的金属机件的枪管、机匣、枪机、击发机构等仍占非致命武器的绝大部分质量，而如果把金属纳米颗粒粉体物质制作成块状金属材料，则会使其变得十分结实，强度比一般的金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富有弹性。论文格式。如果使用这种材料制造非致命武器的金属机件，会使它们的质量减少到原来的1/10。可以想象一支防暴枪的质量只有0.3kg左右。车载榴弹发射器也只有2kg左右，根本无需车载。利用纳米金属材料完全可以制造出坚固耐用、质量小，战斗性能好的新一代非致命武器。
运用纳米技术开发的润滑剂，能在物体表面形成半永久性的固态膜，产生极好的润滑作用，将其应用于超级润滑剂，可有效的阻止飞机起降和列车、军车行进。除此之外，纳米润滑剂既能大大降低防暴车等主机工作时的噪声，又能延长非致命武器装备的使用寿命。
（2）提高非致命武器的攻击性能
运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料，或在产品表面形成一层特殊的材料，能产生出新的性能。现在已经制造出来的碳纳米管，硬度大约是钢的100倍。现装备的防暴枪械初速较低，如动能霰弹弹丸初速仅315m/s，催泪弹弹丸初速仅为65m/s，射程较近（小于150m）。可以想象，把纳米技术用于非致命武器制造，可解决非致命性弹药的弹头初速低的问题，要想提高防暴枪械的初速，目前的方法只有增加发射药量，但这势必会增加武器及弹药的质量，与当前武器轻型化的发展趋势是背道而驰的，如果枪弹的发射药采用纳米颗粒，那么枪弹的质量不但会大幅度减小，而且弹头的初速也会大幅度提高，同时单兵的携带量也将大幅度增加。
用纳米物质作发射药，还可以从根本上改变现有防暴枪械的发射机构。由于纳米发射药遇到空气就会反应，所以新的击发机构实际上就是一个控制发射弹药与空气接触的机构。纳米物质所做的发射药点火原理不同，可以想象在纳米技术不断发展的前提下，非常有可能制造出发射机理与现在所使用的防暴枪械完全不同的发射机构，使得防暴枪械变得更小、更轻、射击精度更高。
（3）改善非致命性弹药的各种性能
纳米颗粒可以大大提高非致命性弹药的推进剂和炸药的燃烧效率。纳米颗粒粒径小、比表面积大、表面原子多而具有体积效应和表面效应等，使其催化、吸附等物化性能比普通级材料更加优异。表面有效反应中心多，催化作用明显高于常用催化剂。论文格式。在非致命性弹药燃料中，加入镍纳米微粒作催化剂，燃烧效率提高100倍。论文格式。金属纳米微粒能位高，化学活性极强，在空气中会迅速氧化燃烧甚至发生爆炸。在高能量密度材料中加入纳米金属微粒(加纳米铝粉)制成的纳米炸药，能够超高速燃烧，迅速释放能量，性能提高数十至上百倍。将纳米颗粒应用于发烟弹的发烟剂中，是发烟剂点火容易，起烟速度快，发烟量大。纳米固色剂还可以提高染色弹的着色能力。
4.结束语
世界格局内纳米科技日新月异的发展对我们提出了严峻的挑战。纳米技术在非致命武器领域的应用有着广阔的前景,它将导致非致命武器装备变革,进而引发新的非致命技术革命。在一些发达国家，军方对纳米技术的投入和研究成果已经超过了其他领域。相对其他学科，我国对纳米技术的研究起步并不晚，迄今为止也投入了相当力量，但是对纳米技术在非致命武器上的应用研究还十分薄弱。我们应该把纳米技术在非致命领域的应用研究放在战略高度，把握契机，发挥特长，争取掌握高超的制敌之术，弥补现有非致命武器装备力量的不足。
参考文献
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[2] 纳米固色剂Tinokin VG帮您解决牢度难题 , 工艺实践,Vol.27, 2005.2
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[4] André Gsponer , From the Lab to the Battlefield?Nanotechnology and Fourth-Generation Nuclear Weapons, Disarmament Diplomacy,IssueNo. 67, October - November 2002
纳米技术的研究篇3
1982年， boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在w／o型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的pt，pd，ru，ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有 文献 报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。
1微乳反应器原理
在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是w／o型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为c6～c8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有 aot［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。aos、sds（十二烷基硫酸钠）、sdbs（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、ctab（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、tritonx（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链c5～c8的脂肪酸。
w／o型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令w＝［h2o／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到w的 影响 。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。
（l）将2个分别增溶有反应物a、b的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。
（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。
（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如 o2 、 nh3，co2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，matson等用超临界流体一反胶团 方法 在aot一丙烷一h2o体系中制备用al（oh）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细al（oh）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。
2微乳反应器的形成及结构
和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有o/w型和w／o型，其中w／o型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。
2．1微乳液的形成机理
schulman和prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mn／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5 mn／m ，甚至瞬时负界面张力 y＜ 0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的gibbs公式可表示为：
--dγ=∑гi dui=∑гirtdlnci
（式中γ为油/水界面张力，гi为i组分在界面的吸附量，ui为i组分的化学位，ci为i组分在体相中的浓度）
上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如aot和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。
2．2微乳液的结构
robbins， mitchell和 ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列 理论 模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构 问题 。
目前 ，有关微乳体系结构和性质的 研究 方法 获得了较大的 发展 ，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和x射线散射、 电子 显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、nmr、esr（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。
3微乳反应器的 应用 ——纳米颗粒材料的制备
3．1纳米催化材料的制备
利用w／o型微乳体系可以制备多相反应催化剂，kishida。等报道了用该方法制备
rh／sio2和rh/zro2载体催化剂的新方法。采用np－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂 np－5的浓度为0.5mol/l，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／l，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“me”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。
3．2无机化合物纳粒的制备
利用w／o型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一aot一烷烃微乳体系合成了 agcl和 agbr纳米粒子， aot浓度为0．15mol／l，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／l，第二个微乳体系中nacl或nabr为0．4mol／l，混合两微乳液并搅拌，反应生成agcl或agbr纳米颗粒。
又以制备 caco3为例，微乳体系中含 ca(oh)2，向体系中通入co2气体，co2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成caco3颗粒，产物粒径为80～100nm。
3．3聚合物纳粒的制备
利用w／o型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在 20mlaott——正己烷溶液中加入 0．1 mln－n一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。
3．4金属单质和合金的制备
利用w／o型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在aot－h2o－n—heptane体系中，一种反相微胶束中含有 0．lmol／l nicl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/l nabh4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/l，fec12和 0．2mol／l nicl2，另一体系中含有0．513mol/l nabh4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到fe－ni合金微粒（r=30nm）。
3．5磁性氧化物颗粒的制备
利用w／o型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在aot－h2o－n－heptane体系中，一种乳液中含有 0．15mol／l fecl2和 0．3mol／l fecl3，另一体系中含有nh4oh，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到 fe3o4纳粒（ r=4nm）。
3．6高温超导体的制备
利用w／o型微乳体系可以合成超导体，例如在水一ctab一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到y－ba－cu—o超导体，该超导体的tc为93k。另外在阴离子表面活性剂 igegal co－430微乳体系中，混合bi、pb、sr、ca和cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得bi－pb－sr－ca－cu—o超导体，经dc磁化率测定，可知超导转化温度为tc＝112k，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。
目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（sem、tem、stem、stm等）；间接的方法有电子、x一射线衍射法（xrd），中子衍射，光谱方法有exafs，nexafs，sex－afs，esr，nmr，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（uv－vis），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（dls）等。
4结语
纳米技术的研究篇4
摘 要：针对半导体器件进入16 nm及以下技术代将面临的可制造性难度大、功耗限制、性能退化等核心问题，重点开展了新型围栅纳米线器件、新型超低功耗TFET器件、高迁移率沟道器件、闪存器件以及纳米尺度器件的可靠性及涨落性研究，为新型器件在将来纳米集成电路中的应用奠定了基础。在纳米线器件研究方面，设计了侧墙转移法和TMAH各向异性腐蚀法制备超精细硅纳米线的可控工艺，并进行了实验验证；建立了自限制氧化法硅纳米线制备工艺理论模型，可对工艺进行精确预测；提出了一种原子层掺杂结构可有效调控纳米线器件的阈值电压，同时避免了迁移率的损失；研究了纳米线器件中的GIDL电流机制，提出了抑制GIDL电流的优化方法；提出了一套新的器件-电路优化设计方案，针对纳米线器件在数字电路、模拟/射频电路中的应用分别进行优化设计，得到了相应的设计窗口。在新型低功耗器件研究方面，提出了一种结调制型TFET，显著提升了器件的亚阈特性和开态电流；通过引入pocket层进一步优化了器件结构，实验制备获得了非常低的SS（36mV/dec）和高的开态电流。提出了一种隧穿触发注入场效应晶体管，能同时实现高开态电流、低泄漏电流和陡直的亚阈特性。在纳米尺度MOS器件的可靠性与涨落性研究方面，提出了由AC NBTI引入的工作循环间涨落的两种重要来源的表征方法，实验发现了AC NBTI退化及其涨落的频率依赖性的新现象，建立了物理模型。研究了多栅新器件中的AC RTN，发现比平面器件中的AC RTN活跃程度增强。提出了一种新的AC RTN表征方法，可拓展RTN的栅压探测范围区域。在高迁移率器件研究方面，提出了两种氮等离子体处理方法来提高栅介质/沟道界面质量，进行了实验验证；采用P/Sb共注入技术既有利于提升NiGe薄膜质量，也利于电学性能的提升。针对工艺集成中的关键工艺，对锗刻蚀技术进行了实验研究，得到了适于锗的优化刻蚀条件；在此基础上建立了一个线性RIE刻蚀模型，得到了实验验证；完成了Ge NMOS和PMOS器件的工艺制备，分析了不同钝化技术对Ge器件的影响。在新型闪存器件研究方面，针对TFET-Flash器件的优化器件设计结构，并制备出TFET-FLASH器件，测试结果表明，与传统闪存器件相比，其编程效率提高100倍左右。针对三维闪存技术面临的问题，提出了一种三维围栅结构的TFT陷阱闪存及其NAND型阵列架构，可有效提高闪存存储密度和降低单元成本；并制备了双层围栅TFT闪存原型。测试结果表明，该新型围栅结构TFT闪存在电流开关比、亚阈斜率、迁移率、编程和擦除速度等方面均获得较大改善，并具有多值存储的潜力。
关键词：纳米尺度 硅纳米线器件 低功耗 高迁移率 闪存器件
Abstract：To overcome the problems of manufacturability， power and performance degradation in conventional semiconductor devices when entering 16 nm technology node and beyond， a series of novel devices are investigated for future nanoscale IC applications， including gate-all-around nanowire FETs， ultralow-power TFETs， high-mobility channel devices， Flash memory devices， as well as the device reliability and variability. For nanowire FETs： novel spacer transfer and TMAH etching techniques for controllable nanowire formation are proposed and demonstratedtechnology models for self-limiting oxidation of nanowires are developed for precision process predictionan atomic doping structure is proposed for nanowire threshold voltage control and mobility improvementGIDL in nanowire FETs are studied for its further suppressiona new design methodology for device/circuit optimizations is proposed and demonstrated in nanowire FETs for digital and analog/RF applications. For novel ultralow-power devices： a junction-modulated TEFT is proposed for subthreshold and Ion improvementrecord SS of 36mV/dec and high current are demonstrated by introducing pocket structuresa tunneling-injection FET is proposed for high-Ion， low-Ioff and steeper SS. For device reliability and variability： characterization methods for AC NBTI induced dynamic variability are proposedthe frequency dependence of AC NBTI degradation and variation are observed and modeledAC RTN in multi-gate devices is found have enhanced activity than that in planar FETsa new AC RTN technique is proposed for expanding RTN test window. For high-mobility devices： two plasma techniques for improving gate stack interface are proposed and demonstratedP/Sb co-implantation technique is adopted for improving NiGe film quality and electrical performanceGe etching is experimentally studied and modeled for process optimizationGe NMOS and PMOS devices are fabricated with various passivation techniques. For novel flash memory devices： a new TFET-FLASH device is proposed and fabricated， which have 100x improvement in programming efficiencya 3D gate-all-around TFT flash and its NAND array are proposed for increasing density and reducing costtwo-level gate-all-around TFET prototypes are fabricated， which exhibit enhancement in ON/OFF ratio， SS， mobility， programming/erasing speed and the potential for multi-bit storage.
Key Words：Nanoscale；Silicon Nanowire Transistor；Low Power；High Mobility；Flash
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纳米技术的研究篇5
1、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划
由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国（地区）纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了部级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。
（1）发达国家和地区雄心勃勃
为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了部级的纳米技术计划（NNI），其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。
日本政府将纳米技术视为“日本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源（人才、资金、设备）的落实。之后，日本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。
欧盟在2002—2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前，已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。
（2）新兴工业化经济体瞄准先机
意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和日本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。
中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。
（3）发展中大国奋力赶超
综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印度政府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。
2、纳米科技研发投入一路攀升
纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。
美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。
日本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。日本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。
在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。
中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。
就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，日本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，日本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美日之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，日本为0.02%。
另外，据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于投资的快速增长，纳米技术的创新时代必将到来。
3、世界各国纳米科技发展各有千秋
各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。
（1）在纳米科技论文方面日、德、中三国不相上下
根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000—2002年，共有40370篇纳米研究论文被《2000—2002年科学引文索引（SCI）》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。
2000—2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10000篇，几乎占全部论文产出的30%。日本（12.76%）、德国（11.28%）、中国（10.64%）和法国（7.89%）位居其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000—2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与日本接近。
在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国3年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。
另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。（2）在申请纳米技术发明专利方面美国独占鳌头
据统计：美国专利商标局2000—2002年共受理2236项关于纳米技术的专利。其中最多的国家是美国（1454项），其次是日本（368项）和德国（118项）。由于专利数据来源美国专利商标局，所以美国的专利数量非常多，所占比例超过了60%。日本和德国分别以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英国、韩国、加拿大、法国和中国台湾的专利数也较多，所占比例都超过了1%。
专利反映了研究成果实用化的能力。多数国家纳米论文数与专利数所占比例的反差较大，在论文数最多的20个国家和地区中，专利数所占比例超过论文数所占比例的国家和地区只有美国、日本和中国台湾。这说明，很多国家和地区在纳米技术研究上具备一定的实力，但比较侧重于基础研究，而实用化能力较弱。
（3）就整体而言纳米科技大国各有所长
美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域快速发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪中的应用，目前美国纳米研究热点已逐步转向医学领域。医学纳米技术已经被列为美国国家的优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对多种癌症进行早期诊断，而且，已能在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断。2004年，美国国立卫生研究院癌症研究所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相结合，实现2015年消除癌症死亡和痛苦的目标；利用纳米颗粒追踪活性物质在生物体内的活动也是一个研究热门，这对于研究艾滋病病毒、癌细胞等在人体内的活动情况非常有用，还可以用来检测药物对病毒的作用效果。利用纳米颗粒追踪病毒的研究也已有成果，未来5～10年有望商业化。
虽然医学纳米技术正成为纳米科技的新热点，纳米技术在半导体芯片领域的应用仍然引人关注。美国科研人员正在加紧纳米级半导体材料晶体管的应用研究，期望突破传统的极限，让芯片体积更小、速度更快。纳米颗粒的自组装技术是这一领域中最受关注的地方。不少科学家试图利用化学反应来合成纳米颗粒，并按照一定规则排列这些颗粒，使其成为体积小而运算快的芯片。这种技术本来有望取代传统光刻法制造芯片的技术。在光学新材料方面，目前已有可控直径5纳米到几百纳米、可控长度达到几百微米的纳米导线。
日本纳米技术的研究开发实力强大，某些方面处于世界领先水平，但尚未脱离基础和应用研究阶段，距离实用化还有相当一段路要走。在纳米技术的研发上，日本最重视的是应用研究，尤其是纳米新材料研究。除了碳纳米管外，日本开发出多种不同结构的纳米材料，如纳米链、中空微粒、多层螺旋状结构、富勒结构套富勒结构、纳米管套富勒结构、酒杯叠酒杯状结构等。
在制造方法上，日本不断改进电弧放电法、化学气相合成法和激光烧蚀法等现有方法，同时积极开发新的制造技术，特别是批量生产技术。细川公司展出的低温连续烧结设备引起关注。它能以每小时数千克的速度制造粒径在数十纳米的单一和复合的超微粒材料。东丽和三菱化学公司应用大学开发的新技术能把制造碳纳米材料的成本减至原来的1／10，两三年内即可进入批量生产阶段。
日本高度重视开发检测和加工技术。目前广泛应用的扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜等的性能不断提高，并涌现了诸如数字式显微镜、内藏高级照相机显微镜、超高真空扫描型原子力显微镜等新产品。科学家村田和广成功开发出亚微米喷墨印刷装置，能应用于纳米领域，在硅、玻璃、金属和有机高分子等多种材料的基板上印制细微电路，是世界最高水平。
日本企业、大学和研究机构积极在信息技术、生物技术等领域内为纳米技术寻找用武之地，如制造单个电子晶体管、分子电子元件等更细微、更高性能的元器件和量子计算机，解析分子、蛋白质及基因的结构等。不过，这些研究大都处于探索阶段，成果为数不多。
欧盟在纳米科学方面颇具实力，特别是在光学和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生材料、纳米生物材料、超导体、复合材料、医学材料、智能材料等方面的研究能力较强。
中国在纳米材料及其应用、扫描隧道显微镜分析和单原子操纵等方面研究较多，主要以金属和无机非金属纳米材料为主，约占80%，高分子和化学合成材料也是一个重要方面，而在纳米电子学、纳米器件和纳米生物医学研究方面与发达国家有明显差距。
4、纳米技术产业化步伐加快
目前，纳米技术产业化尚处于初期阶段，但展示了巨大的商业前景。据统计：2004年全球纳米技术的年产值已经达到500亿美元，2010年将达到14400亿美元。为此，各纳米技术强国为了尽快实现纳米技术的产业化，都在加紧采取措施，促进产业化进程。
美国国家科研项目管理部门的管理者们认为，美国大公司自身的纳米技术基础研究不足，导致美国在该领域的开发应用缺乏动力，因此，尝试建立一个由多所大学与大企业组成的研究中心，希望借此使纳米技术的基础研究和应用开发紧密结合在一起。美国联邦政府与加利福尼亚州政府一起斥巨资在洛杉矾地区建立一个“纳米科技成果转化中心”，以便及时有效地将纳米科技领域的基础研究成果应用于产业界。该中心的主要工作有两项：一是进行纳米技术基础研究；二是与大企业合作，使最新基础研究成果尽快实现产业化。其研究领域涉及纳米计算、纳米通讯、纳米机械和纳米电路等许多方面，其中不少研究成果将被率先应用于美国国防工业。
美国的一些大公司也正在认真探索利用纳米技术改进其产品和工艺的潜力。IBM、惠普、英特尔等一些IT公司有可能在中期内取得突破，并生产出商业产品。一个由专业、商业和学术组织组成的网络在迅速扩大，其目的是共享信息，促进联系，加速纳米技术应用。
日本企业界也加强了对纳米技术的投入。关西地区已有近百家企业与16所大学及国立科研机构联合，不久前又建立了“关西纳米技术推进会议”，以大力促进本地区纳米技术的研发和产业化进程；东丽、三菱、富士通等大公司更是纷纷斥巨资建立纳米技术研究所，试图将纳米技术融合进各自从事的产业中。
欧盟于2003年建立纳米技术工业平台，推动纳米技术在欧盟成员国的应用。欧盟委员会指出：建立纳米技术工业平台的目的是使工程师、材料学家、医疗研究人员、生物学家、物理学家和化学家能够协同作战，把纳米技术应用到信息技术、化妆品、化学产品和运输领域，生产出更清洁、更安全、更持久和更“聪明”的产品，同时减少能源消耗和垃圾。欧盟希望通过建立纳米技术工业平台和增加纳米技术研究投资使其在纳米技术方面尽快赶上美国。
为了促进纳米技术研发成果的转化，2000年12月，中国成立了第一个国家纳米技术产业化基地。该基地集中了国内一流的纳米技术研究机构和专家，并正在筹建世界级的国家纳米技术研究院。基地的发展目标是成为世界级的纳米技术科学城，孵化出一批世界级的高新技术企业，培养出一批世界级的纳米技术专家和现代企业家，把基地建成为一个综合的、跨学科的。市场化的、开放的、流动的现代化“纳米产业集群”。2003年8月，中国科学院纳米技术产业化基地宣告成立。该基地由中国科学院和多家纳米技术企业组成，将以产业化开发为主，兼顾应用研究、促进基础研究。
纳米技术的研究篇6
关键词：纳米技术；科技成果转化；产业化：技术联盟
0 引言
我国纳米科技的研发始于20世纪80年代，据有关机构统计，2006年以来我国纳米科技在基础研究方面数量和论文引用次数都只仅次于美国，排名全球第二：但在应用研究方面，满足国家重大需求的导向性的应用研究能力不足，研究水平中等；在可转移技术研究方面，能力较差，很多纳米产品只存在实验室里，同国际最新进展相比，我国纳米科技的产业化应用水平仍然处于初始发展阶段。
而在当前形势下，纳米技术产业化对于保持我国纳米科技在基础研究方面已有的优势地位，以及形成新的经济增长点提供科技支撑都具有重要的作用。而纳米技术的跨学科性、实验和技术上的局限性、技术的成熟度不够、研究成本高周期长等问题，这使得纳米技术仅靠一个产业部门或者研究机构将无法加快推动纳米技术产业化进程。所以，迫切需要总结和吸收同外先进的纳米技术产业化经验，完善和优化我国纳米技术产业化模式。
1 纳米技术成果转化的特殊性
1.1 科技成果转化的一般模式
科技成果转化是一项社会系统工程，其主体是企业、高校和研究机构，但政府在其中的规划和组织行为，如科技、产业政策法规，都对转化有不可忽视的重大影响，实际中政府的角色特殊而复杂、科技成果转化的客体为科技成果，在我国科技成果一般分为基础理论研究成果、应用技术成果和软科学成果三大类。
科技成果转化一般可分为以下5个步骤：①技术构思；②获得样品(模型)；③小试(将选定的实验品样机研发成产品样机、样品)；④中试；⑤规模生产及产业化。
日前促进科技成果转化的机制主要有以下几种：第一，加强科技成果转化的法规建设；第二，建立成果转化专门机构；第三，建立科技园和孵化器，企业尤其是高科技企业既是技术创新的主要承担者，也是技术尤其是高新技术转移和扩散的主要承载者，而催生高新技术企业发育生长的科技工业园和企业孵化器就是技术转移和成果产业化的重要平台；第四，技术许可，大学和研究机构作为专利技术和成果的拥有者，常常通过专利许可和技术转让的方式完成科技成果转化；第五，发挥风险投资的独特作用。总之，科技成果转化需要得到市场、政府、中介的共同支撑，见图1。
1.2 纳米技术成果转化的特点
比起一般的科技成果转化，纳米科技成果转化具有以下几个特点；
第一，纳米技术应用范围广。纳米技术是指在纳米水平上对物质和材料进行研究处理的工作，也就足用单个分子或原子制造新型材料或微型器件的科学技术。纳米技术事实上它不隶属于任何一个学科，而是一个交叉性的，涉及到物理、化学、生物、医学、微电子等等。交叉了不同领域，就会渗透到方方面面，将来也会渗透到我们生活的方方面面。所以说纳米技术将来的应用是非常非常广的，可以应用在材料领域、新能源领域、信息技术领域、生物医药领域、环保领域等等。
第二，纳米技术的创新源头主要是高校和科研机构。大部分企业为生产型企业，缺乏持续创新和应用开发能力，只接受非常熟练的技术，尽管作为高科技企业，理应以技术创新为要务，但是在纳米领域，各企业却均表现的力不从心。
第三，纳米技术研发方向不明确。由于科研机构和高校以科研为主导方向，不直接面对市场，国内很多科研机构和高校只是根据科研发展制定了相应的研究规划。而纳米科技是新领域，目前全世界对它的前景和风险还缺乏足够的认识；纳米科技又是各学科的交叉领域，必须在各学科中找到合适的切入点，研发方向成为科研机构和高校从事纳米技术研究中一个关键问题。
第四，纳米技术应用中有很强的规模经济效应。纳米技术成果转化过程中，企业效益好坏很大程度上依赖于其生产规模，因此生产的总成本绝大部分必须一次性投入，并要在成果应用阶段后追加投资扩大规模，这样对资金的一次性需求和连续需求都比较大。
第五，纳米技术基础研究和应用研究同时产生。不同于一般的科技成果，基础研究和应用研究是严格区别开来的，而对于纳米技术，纳米技术基础研究和应用研究是同时产生，纳米的研究成果是一种产品，如纳米陶瓷、纳米染料、纳米T恤等，那么纳米技术研究机构是纳米技术成果的生产基地。
2 产学研合作缺失成为我国纳米技术产业化的主要障碍
我国纳米技术应用成果处于初期阶段，产业化效果不理想，成果转化率低。如果将纳米产品的成熟程度按中试、批量生产和规模化生产划分，其分布明显呈剧烈递减态势。研究开发和规模化生产的距离较大，大约只有5％的实验室成成果最终能转化为规模化生产。
在纳米科技成果转化过程中，目前存在的主要问题是技术与市场之间的脱节，主要表现在以下两个方面。
一方面，纳米技术属于高新技术，因此回报周期长，按照国际惯例，一个纳米技术企业从建立到突破需要8年时间。而投资者的意图有时不在于项目，而在于筹资，回报周期越短就越促使他们的投资行为。此外，我国许多企业还是生产型企业，缺乏持续的创新和应用开发能力，所以只能接受非常成熟的技术，即中试的放大，其技术选择的接口是产业化链条中比较靠后的阶段，又由于没有雄厚的资金作为支持，这使得国内很多企业不愿意投资到纳米产业中。
另一方面，科研机构往往无力完成从实验室成果到产业化这一过程中的许多复杂的工程化、系统化工作，往往急功近利，实验室成果一一出来，就匆忙“交货”，使得我国纳米技术的技术成熟度比较低，非常不成熟的实验室技术远离市场需求，转化时也没有从市场的角度提出改进的建议，科研机构无法潜心于后续的应用开发和技术支持，技术选择的接口又十分靠前。两者接口的差异，使得纳米技术成果的产业化受到严重影响。
而需求动力和产品订制是纳米技术成果转化的两大动力。需求动力影响纳米技术的扩散和成果转化的实施，而产品订制则影响着纳米技术成果转化的速度和规模。如果实验室的纳米产品无法满足市场需求，研究前期也没有企业愿意产品订制，纳米技术必然不能成功转移，纳米产业化也无从谈起。
3 国外纳米技术产业化模式的经验借鉴
3.1 美国加州纳米技术研究院运营模式
美国加州纳米技术研究院简称CNSI，创建于
2000年12月，是美国加州政府为迎接新技术革命，进一步保持加州在科技和经济上的领先地位而成立的科技创新机构。经过几年的发展，CNSI已经成为美国科研经费最充足、与产业界结合最为紧密的现金技术创新中心之一，无论在学术上还是在技术成果转化以及在纳米技术产业化上都取得了丰硕的成果，这些成果主要依赖于其成熟的运营模式。
3.1.1 CNSI运营模式概况
CNSI是在加州政府、产业界、投资界和专业服务机构的共同支持建立起来的，它以世界名校加州大学洛杉矶分校(UCLA)和加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)为技术支撑，通过组建产业联盟和投资联盟，构建了科研平台、成果转化与教育交流平台和投资产业化平台，其运营模式如图2。
如图所示，CNSI运营模式的最大特点就是打破了原来的纯研究模式，使得科学研究可以针对产业需求进行，建立了科研、成果转化与产业投资有机结合的良好机制，科学研究与市场、科学研究与产业、科学研究与投资有机紧密结合，从而有利于实现科技成果的快速转化及产业化。
3.1.2 CNSI运营模式成功的关键要素
如图3所示，本文认为CNSI的运营成功的关键之处在于产业界和投资界的早期介入，其组建的产业联盟超过了14家世界知名企业加盟，既有像默克(Mer-ck)、安静(Amgen)和凯龙(Chiron)这样的世界级制药介业，也有像英特尔(Interl)、惠普、IBM等信息产业的巨头。其组件的投资联盟吸引了17家世界知名的投资公司，如美国JP摩根公司、美国伊士曼基金等。
对于科研平台，产业界早期介入到研究的选题和立项过程中，这使得纳米技术科学研究导向性更强，纳米技术的研究本身具有方不小确定的特点，产业界的提早介入就为其提供了方向，而且研究的课题又符合市场需求，为之后成果快速转化准备了条件。而在CNSI成果转化与教育交流平台的作用下，对其进行知识产权转移和培育、投资产业化，外对技术转移＆企业孵化等提供各项服务，科研项目与产业能够迅速结合，研究成果能够迅速转化。成果转化和产业化平台对科研成果产业化所产生的收益按照市场机制部分返回研究平台，用于支持科学研究的顺利开展。
3.2 日本产业技术综合研究院运营模式
日本产业技术综合研究院是日本最大的部级公共研究机构，其研究领域非常广泛，涵盖了计量、地质勘探、电子技术、材料技术、生物技术、环境保护、纳米技术在内的许多领域。对于纳米技术，主要是采用与企业合作的方式，国家只是部分投入资金，这样，机构的研究方向与企业的需要更加紧密地结合起来，尽可能快地将科学技术转化为生产力，从而为经济和社会发展服务。
日本综合研究院能够顺利成功开展的关键原因在于有一个完善的科研评估体系，如图4所示。
如上图所示，经济产业省设立的评价委员会由专家、学者、产业界的中立人士组成，分两个层次对独立行政法人进行评价。第一层是评价产业经济部下属的所有独立行政法人的本身运营效果，经济产业省根据评价结果决定研究实验室是撤并或续存。第二层是专门对综合研究院的业务情况进行的评价，评价结果将反映在下一年度计划、下一个中期目标、中期计划、领导和职员的待遇等方面。此外，综合研究院请外部和本机构的人员对研究院内部的中心和部门进行评价，根据评价结果对研究院的发展和研究人员的薪水、职位进行调整。
该评估体系的作用主要体现在3个方面。
第一，对研究实验室的申请进行评估。在综合研究院工作的所有研究人员都可以提出意见，申请成立研究实验室，只有经过评价中心的评价后，通过审议认可的项目可以得到资金和设备的投入。由于评委一般为该领域的专家，构成方式也不拘泥于机构内部，因此，所进行的评价也较为公平、公正。
第二，对研究实验室的存续进行评估。为了保证中心在课题研究和运营管理上的有效性，综合研究院每年都要请专人对中心的各项工作情况进行评价，对其资金的使用情况进行审核，进行必要的控制，一旦发现项目没有任何进展或与原来的研究目标有偏离或已经不适合国际发展的趋势，研究中心就会立即被取消。一般来说研究实验室的设立时间一般为一年，最长可达3年，如果有效果，可以上升、扩建成为研究中心。但无论研究是否完成，研究中心成立7年就会解散，这也保证了研究项目的时效性。
第二，对于研究人员进行评估。通过对领导和员工进行评估，来决定其待遇和职位。但由于研究前沿课题本身具有一定风险性，所以综合研究院只是对研究中心的负责人和研究人员采取降薪方法作为惩罚，剩余的资金则投向其他研究项目。
通过有效的评估体系，对机构的管理和研究工作的效能进行及时评价，保障有效运行，保持科研人员的研究积极性，更好地为产业发展和科技进步提供技术支撑，并且来保证科技成果的实时性，时效性，满足市场的需求，从而有利于科技成果的转化。
3.3 经验总结
通过对CNSI和日本综合研究院的分析可以总结以下4点经验。
①与企业的合作很重要，这种研究机构与企业之间的联系有助于对新技术的预先识别、增强意识、提供测试设备和培训计划，从而可以显著地加速纳米技术产业化的过程。
②推动纳米技术产业化，首先要发掘市场需求，在有限的资金和设施条件下选好研究目标，纳米技术的发展一定要从科研源头上加以调控，科研项目选题要以市场需求为导向，以形成产业化为根本目标，强调市场服务意识。
③科学评估，适时调整。对于不适合市场需求的，要及时中止。利益均衡，多方合作是产业化不断发展的保证。
④纳米技术具有多学科交叉的特性，因此需要加强各领域科研人员之间的协作。
总体而言，从国外的经验可以看出，纳米技术产业化的关键在于基础研究要面向市场，而满足市场需求的关键在于加强和企业的合作，而且要有一个完善的科研评估体系作为支撑。
4 建立纳米技术产业联盟，加快纳米技术产业化进程
上述分析可以看出，我国产业化存在的最大的问题是技术和市场的脱节，而国外纳米技术产业化成功的原因就在于技术和市场的充分结合，进一步说，我国之所以技术和市场脱离的根结就在于研究机构与企业没有进行密切的合作。
本文认为虽然在现阶段，要求企业具备与专业科研机构相当的技术实力是不现实的，但是建立企业与科研机构之间的紧密联系却是必要的，因此本文提出应尽快建立纳米技术产业联盟，具体措施包括以下6个方面。
第一，我们应该学习美国模式，与企业密切合作，将产业界和投资界尽早的吸纳到纳米技术研究中。与企业的密切合作可以通过以下几个方面：首先，专门聘请产业界的专家做顾问，对科研项目做必要的市场分析，这使得科学研究能够针对市场的需求，做到有的放矢，实现了科研与市场的有机结合；其次，根据企业需求开展研究，解决企业实际问
题，并和企业合作研究，共同享有研究成果，提供先进的开放实验室，为企业发展创造良好环境。
根据美国加州纳米技术研究院规章制度，CNSI与企业合作方式主要是通过会员制的方法，从而赋予其一定的权利和义务。主要权利如下：获得核心设施；允许进人互动空间，包括剧场、大厅、会议室等；对于与CNSI相关的研究获得资会支持；允许参加CNSI的有关活动，包括研讨会，座谈会和会议，得到人员配备的支持，并对会员进行广告宣传，得到CNSI的培训资助计划等。通过这些权利来吸引企业的加入，使得CNSl与企业之间形成良好的合作关系，共同发展纳米技术。这样的会员制的方式也值得我们学习。
第二，我们应该学习日本模式，建立一个完善的评估体系，来检验成果是否符合市场需求，是否具有市场前景，而不只是领导拍脑袋决定纳米技术的发展方向，并对科研人员进行绩效评价，这样有利于提高科研人员的积极性，有利于国家的资金得到最大化的利用，有利于纳米的基础研究符合市场需求，有利于纳米技术的产业化。
第三，组建技术联盟网络，正如美国为了加快大学、国家实验室等研究机构的科研成果向企业界转移，建立了全国性的技术转让网络，包括国家技术转移中心(NTTC)、联邦实验室技术转让联合体(FLC)和国家技术信息中心(NTIS)。
第四，引进技术联盟风险投资基金。纳米技术产业足一个回报周期比较长的产业，因此纳米技术产业化必须有充足的风险资本的支持。风险投资对成果转化、技术转移，进而对纳米技术企业的孕育和成长都将产生巨大的推动作用。
第五，为技术联盟提供一个良好的法律环境。政府应进一少推出和完善重大的科技政策、产业政策和相关法规；进一步采取措施保障风险投资者利益，加大对企业规范运作的监督力度；适时推出纳米技术企业实际需要的税收、财政等优惠政策；加大专利、专有技术的保护力度；适当放宽纳米技术入股的比例，鼓励核心技术人员和经营管理人员持大股，激发技术人员和企业管理层的积极性。
纳米技术的研究篇7
科学规划 创新管理 纳米中心发展态势良好
根据国家战略布局以及地方产业发展特征，纳米中心确定了五大产业领域和七大重点产品群的发展规划；建立了全新的管理体系、人事管理与人才引进制度、科研组织架构和以创新质量与贡献为导向的评价机制，围绕纳米材料、微纳制造、纳米光电器件等我国优势特色领域开展科技创新与产业孵化，呈现出了“一个中心、三个研究部（纳米材料研究部、维纳制造研究部、纳米光电器件研究部）、六项协同（组织管理、人员团队、人才培养、科研组织、资源共享、经费来源六个方面的协同）、八项突破（中心协同管理机制、创新文化建设、跨校人员聘任、人员评价激励、学生联合培养、协同研究、资源成果共享、合作交流等八项突破）”的良好发展态势。
纳米中心遵循“需求导向、全面开放、深度融合、创新引领”的原则，按照“国家急需、世界一流”的总要求，充分发挥政府、高校、科研院所、行业企业的资源优势，以纳米产业发展重大瓶颈、共性问题研究为导向，以人才队伍建设为根本，以体制机制创新为核心，以协同创新中心建设为载体，推进高校与高校之间、高校与科研机构、行业企业之间的贯通互动。以打造中国“旗舰式”纳米科技创新平台为目标，将纳米技术创新前端基础应用研究、中端的技术服务与交易、后端的成果孵化与投融资服务整合成一个开放式纳米创新网络。建立科学高效的投融资体制机制，完善新型“政产学研用”深度合作机制，构建一个国际化的纳米创新资源配置平台，形成一个具有国际竞争力的纳米创新产业链，使中心成为纳米科技领域高素质人才培养与聚集基地、高水平科研成果创新与孵化基地、国际学术合作与交流基地，肩负起引领中国纳米产业崛起和世界纳米科技发展的重任。
专家引领科教结合创新人才培养模式
“学术大师/核心教授+创新团队”人才引进模式成效显著。纳米中心根据六大任务需求和人才培养需求，引进了一批纳米科技的学术大师和核心教授。目前，中心已聘任从事纳米技术科研人才专职人员近178名，包括中国科学院院士5人、国家“”24人、教育部“长江学者”5人、江苏省创新创业人才19人等。其中，薛鸣球院士和潘君骅院士领衔组建了现代光学技术研究所，李述汤院士领衔组建了功能纳米与软物质研究院，郑洪河教授领衔组建了节能技术研究所，孙立宁教授领衔组建了机器人与微系统研究中心，路建美教授领衔组建了环境治理与资源化研究中心，陈琛教授领衔组建了生物制造研究中心，这些核心团队都将为苏州纳米科技的发展提供良好的人才储备、师资储备，搭建高水平的科研、教育平台。
建设联合纳米学院，打造寓教于研的人才培养模式。围绕寓教于研的人才培养模式、创新国际交流与合作模式，纳米中心采取了诸多人才培养的创新举措。苏州大学建立了我国首个纳米科学技术学院（国家试点学院），设置了全国第一个纳米本科专业。学院以科学研究和实践创新为主导，通过学科交叉与融合、产学研紧密结合，来推动人才培养机制改革，以高水平科学研究来支撑纳米科技人才的培养。纳米中心以纳米科学技术学院为依托，协同中科院苏州纳米所、西交大苏州纳米科技学院、中科大苏州研究院、东南大学苏州研究院组建苏州联合纳米学院，学院按照需求导向、因材施教、分类培养的教学宗旨，积极推进师资共享、课程共享、学分互认和学生互换工作，培养高水平、国际化纳米科技人才。目前，苏州联合纳米学院已形成“本科一硕士一博士一博士后”人才培养体系。其中，本科生近300名，硕士生500余名，博士生近100名，企业博士后57名，培养了一大批产业应用型人才。纳米中心已与加拿大滑铁卢大学、加州大学伯克利分校、澳大利亚蒙纳士大学建立纳米技术专业2+2本科生、3+2本硕连读和2+2双学位博士联合培养。此外，纳米中心还与麻省理工学院、加州大学洛杉矶分校、英国斯旺西大学、意大利都灵大学等国际知名大学建立了人才培养合作关系。
服务地方经济发展 打造中国“纳米城”
纳米技术是21世纪最重要的革命性科技之一，是引领我国经济发展的战略性产业，也是引领苏州工业园区转型升级的新兴产业。江苏省和苏州市在“十二五”科技发展规划中都将纳米技术产业列为重点发展产业，苏州工业园区将其提升到“1号产业”的战略高度。
纳米中心培育4年多来，已获上级科研项目250多项，培育了“高分辨率激光图像制版系统”、“大尺寸微纳图形制造技术”等一批获得国家科技进步奖等奖项的重大标志性成果，孵化和培育纳米科技企业43家，其中上市企业2家（苏大维格和南大光电）；服务地方纳米企业近200余家，带动苏州工业园区纳米产业经济效益近200亿元，相关产业效益2000亿元。中心与地方企业联合开展技术攻关120余项，为企业解决了大量技术问题，实现了一系列重大关键技术突破，如微纳图形化设备、纳米印刷与3D显示、有机固体照明产业的工艺与装备等。苏州大学纳米与软物质研究院廖良生教授牵头主持的“863计划”重大项目“大面积高效长寿命的白光OLED器件及照明器具研究”，开发了白光OLED光源，对提高光源效率、减缓电力供应压力、减少温室气体排放量有重要意义，并具有良好的市场前景。中组部“干人计划”、苏州大学特聘教授陈琛正在研发的人工心脏及系列人工脏器，具有自主知识产权，达到国际领先水平。他目前已研制出世界上首个可植入胸腔的磁悬浮离心式人工心脏，标志着人工心脏前沿技术的突破。
未来八年，纳米中心将依托纳米科教创新基地，努力建设成为国内领先、国际有影响力的协同创新平台，成为国内一流、国际著名的创新创业基地和人才培养机构，完善一套完整、长效、操作性强并适合中国国情的科研发展协同体制及组织管理模式，实现示范作用，推动苏州大学及协同高校成为高水平大学，推动地方经济发展。
纳米技术的研究篇8
【摘要】在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）积极与多国的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作。其中，在与巴西的国际科技合作过程中，纳米中心探索出新的合作模式、合作管理形式、合作内容及成果等。
关键词 国际科技合作；纳米中心(NERCN)；巴西；纳米技术
Exploration of NERCN for the International Cooperation of science and Technology
——The example of International Cooperation of Science and Technology with Brazil
CHEN Jun-chenYIN Gui-linHE Dan-nong
（National Engineering Research Center for Nanotechnology, Shanghai 200241, China）
【Abstract】With the strong support of government, in consideration of the new trend of the development of international economy, nanotechnology and own demand, National Engineering Research Center for Nanotechnology (NERCN) carries out a wide range of international communication and cooperation with many foreign universities, research institutions and companies in the field of science and nanotechnology. Among them, NERCN explores new cooperation mode, cooperative management form, cooperative content and results in the process of international cooperation of science and technology with Brazil.
【Key words】International cooperation of science and technology；National Engineering Research Center for Nanotechnology (NERCN)；Brazil； Nanotechnology
国际科技合作是指在世界范围内，寻求最有优势的生产要素和最先进的科技成果与本国的优势重新组合与配置，以取得最佳的经济效益[1]。随着全球科技创新和经济全球化程度的不断加深以及竞争的日益激烈，国际科技合作已成为提升创新效益和效率的关键领域，各国都试图通过开展国际科技合作来充分利用全球最优质的创新资源，通过不断参与国际科技创新活动减少成本、增强创新的能力[2]。近年来，欧美等发达经济国家以自身需求和国家利益为导向，以吸收高新技术和人才以及开拓国际技术市场为目的，在政府层面上与国外具有优势技术水平和科技资源的国家或地区签署了大量双边或多边科技协议，在这些协议指导下开展的对外科技合作数量不断增长。据初步统计，美国仅联邦政府各主要职能部门就与110多个国家和地区签署了近900个科技外交方面的协议及谅解备忘录等[3]。
1我国开展的国际科技合作
随着科技发展步伐的加快，我国科技水平也得到了大幅提高，国际专利授权量与日俱增，部分专利已达到国际领先水平，大量我国自主研发的科技产品具备相当雄厚的实力，迈入国际市场已是大势所趋。在经济全球化的背景下，一方面，我们要继续吸收以美国、欧洲、日本等为代表的科技发达国家和地区在国际市场中的先进科技，引进高水平科技成果，加强国际科技合作以提升自身竞争力；另一方面，我们也应与以巴西、印度、非洲等为代表的经济、科技水平欠发达的国家和地区展开深入的国际科技合作，通过科技援助等手段提高其科技水平。因此，与包括中国在内的国家建立科技合作也是这些经济、科技水平欠发达的国家和地区发展自身的内在需要。
鉴于国际科技合作对经济发展尤其是科技进步方面发挥的作用越来越大，我国政府通过以建立国际科技合作项目等形式与包括欧美、俄罗斯、日本以及巴西等国家开展了一系列的国际科技合作。从目前的发展情况来看，我国国际科技合作的广度和深度不断拓展，从能源、环境、材料等科技创新合作领域发展到经贸合作领域。技术转移在国际科技合作中所占比重越来愈大，技术的输入输出成为国际合作的主要内容，国际科技合作方式也趋于灵活、多元化。
基于我国目前科技合作的发展现状，合作模式也呈现出多样化的特点。依合作渠道可分为“中外型”、“中中外型”和“中外外型”；依合作目的可分为“R&D型”、“二次开发型”、“技术辐射型”和“产品产业化型”等；依合作内容可分为“互访交流型”、“引进核心技术或产品型”、“引进设备型”、“引进核心部件型”和“引进材料型”等；依合作组织可分为“民间合作型”、“政府间合作型”和“混合型”等；依科技实力可分为“强-强合作型”、“强-弱合作型”和“弱-弱合作型”等；依合作参与方数目可分为“双边合作型”和“多边合作型”等[4-5]。
上述任何类型的国际科技合作都离不开“政府主导型”和“自由发展型”的分类。“政府主导型模式”是指在社会发展领域、政府投资的重点项目等方面,由政府整合资源、发挥主导作用、组织和协同相关主体协同开展国际科技合作，发挥了政府在根据科技发展趋势和我国科技发展需要规划国际科技合作战略等方面的优势。“自由发展型模式”主要是指以企业、高校科研院所、中介等主体为主，由主体根据自身组织的发展目标和战略来自主开展各类国际科技合作，凸显了企业、高校科研院所等主体发挥自身市场或技术优势[6-8]。然而，如何将政府主导型与自由发展型两种国际科技合作模式相结合，从而使各自优势都得到彰显，无疑是国际科技合作模式的探索和发展。
2纳米技术及应用国家工程研究中心开展的国际科技合作
纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）经国家发展改革委批准成立，是国家在布局发展纳米科技与产业方面专门设立的从事纳米技术及应用研究的部级工程研究中心。自建立以来，纳米中心一直致力于推动我国纳米技术的国际交流与合作。
2007年，科技部国际合作司批准“纳米技术与产业国际科技合作基地”在纳米中心设立，为中心的国际交流与合作奠定了更为坚实的基础。在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米中心积极与多国（包括美国、俄罗斯、英国、德国、澳大利亚、法国、日本、韩国、丹麦、荷兰、巴西、智利等）的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作，承担了10余项国家及地方国际合作科研项目。此外，纳米中心积极与国外知名企业建立良好的交流与合作关系，以引进国外先进的“产学研用”相结合的技术创新体系和高科技产业化运作模式，积极推进中心的纳米技术与产品输出，并与国外企业签订了合作协议，为中心拥有的纳米技术占领国际市场奠定了良好基础。
目前，纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合国际科技合作是指在世界范围内，寻求最有优势的生产要素和最先进的科技成果与本国的优势重新组合与配置，以取得最佳的经济效益[1]。随着全球科技创新和经济全球化程度的不断加深以及竞争的日益激烈，国际科技合作已成为提升创新效益和效率的关键领域，各国都试图通过开展国际科技合作来充分利用全球最优质的创新资源，通过不断参与国际科技创新活动减少成本、增强创新的能力[2]。近年来，欧美等发达经济国家以自身需求和国家利益为导向，以吸收高新技术和人才以及开拓国际技术市场为目的，在政府层面上与国外具有优势技术水平和科技资源的国家或地区签署了大量双边或多边科技协议，在这些协议指导下开展的对外科技合作数量不断增长。据初步统计，美国仅联邦政府各主要职能部门就与110多个国家和地区签署了近900个科技外交方面的协议及谅解备忘录等[3]。
1我国开展的国际科技合作
随着科技发展步伐的加快，我国科技水平也得到了大幅提高，国际专利授权量与日俱增，部分专利已达到国际领先水平，大量我国自主研发的科技产品具备相当雄厚的实力，迈入国际市场已是大势所趋。在经济全球化的背景下，一方面，我们要继续吸收以美国、欧洲、日本等为代表的科技发达国家和地区在国际市场中的先进科技，引进高水平科技成果，加强国际科技合作以提升自身竞争力；另一方面，我们也应与以巴西、印度、非洲等为代表的经济、科技水平欠发达的国家和地区展开深入的国际科技合作，通过科技援助等手段提高其科技水平。因此，与包括中国在内的国家建立科技合作也是这些经济、科技水平欠发达的国家和地区发展自身的内在需要。
鉴于国际科技合作对经济发展尤其是科技进步方面发挥的作用越来越大，我国政府通过以建立国际科技合作项目等形式与包括欧美、俄罗斯、日本以及巴西等国家开展了一系列的国际科技合作。从目前的发展情况来看，我国国际科技合作的广度和深度不断拓展，从能源、环境、材料等科技创新合作领域发展到经贸合作领域。技术转移在国际科技合作中所占比重越来愈大，技术的输入输出成为国际合作的主要内容，国际科技合作方式也趋于灵活、多元化。
基于我国目前科技合作的发展现状，合作模式也呈现出多样化的特点。依合作渠道可分为“中外型”、“中中外型”和“中外外型”；依合作目的可分为“R&D型”、“二次开发型”、“技术辐射型”和“产品产业化型”等；依合作内容可分为“互访交流型”、“引进核心技术或产品型”、“引进设备型”、“引进核心部件型”和“引进材料型”等；依合作组织可分为“民间合作型”、“政府间合作型”和“混合型”等；依科技实力可分为“强-强合作型”、“强-弱合作型”和“弱-弱合作型”等；依合作参与方数目可分为“双边合作型”和“多边合作型”等[4-5]。
上述任何类型的国际科技合作都离不开“政府主导型”和“自由发展型”的分类。“政府主导型模式”是指在社会发展领域、政府投资的重点项目等方面,由政府整合资源、发挥主导作用、组织和协同相关主体协同开展国际科技合作，发挥了政府在根据科技发展趋势和我国科技发展需要规划国际科技合作战略等方面的优势。“自由发展型模式”主要是指以企业、高校科研院所、中介等主体为主，由主体根据自身组织的发展目标和战略来自主开展各类国际科技合作，凸显了企业、高校科研院所等主体发挥自身市场或技术优势[6-8]。然而，如何将政府主导型与自由发展型两种国际科技合作模式相结合，从而使各自优势都得到彰显，无疑是国际科技合作模式的探索和发展。
2纳米技术及应用国家工程研究中心开展的国际科技合作
纳米技术及应用国家工程研究中心（简称“纳米中心”）经国家发展改革委批准成立，是国家在布局发展纳米科技与产业方面专门设立的从事纳米技术及应用研究的部级工程研究中心。自建立以来，纳米中心一直致力于推动我国纳米技术的国际交流与合作。
2007年，科技部国际合作司批准“纳米技术与产业国际科技合作基地”在纳米中心设立，为中心的国际交流与合作奠定了更为坚实的基础。在政府的大力支持下，针对国际经济发展、纳米科技发展出现的新趋势和自身的需求，纳米中心积极与多国（包括美国、俄罗斯、英国、德国、澳大利亚、法国、日本、韩国、丹麦、荷兰、巴西、智利等）的高校、科研机构和企业等在纳米科学技术领域开展了多方面的国际交流与合作，承担了10余项国家及地方国际合作科研项目。此外，纳米中心积极与国外知名企业建立良好的交流与合作关系，以引进国外先进的“产学研用”相结合的技术创新体系和高科技产业化运作模式，积极推进中心的纳米技术与产品输出，并与国外企业签订了合作协议，为中心拥有的纳米技术占领国际市场奠定了良好基础。
目前，纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合作、技术输出等方面，全方位展开了国际交流与合作工作，对外交流工作的层次不断提高、规模不断扩大、合作伙伴不断增多。
3纳米中心与巴西开展的国际科技合作
我国纳米技术经过多年的发展，取得了大批成果，在诸多领域走在了世界前列。近年来，巴西政府非常重视纳米技术的发展，巴西科技部已经制定了较为系统的纳米技术创新发展战略和部署，建立了由各部委共同组成的纳米技术联合委员会，总体负责国家纳米技术发展规划和管理；确立了纳米材料、纳米器件与系统、纳米生物技术等主要的发展方向；倡导整合资源，联合了国内几十家相关实验室，建立了巴西“国家纳米技术联合实验室体系”，集合了国内一批科研机构推进纳米技术发展，部分技术成果已经在工业界获得了应用。因此，在巴西有关国家纳米技术发展战略的引导下，纳米技术必将会支撑巴西在新世纪科技与产业的发展。
巴西的纳米技术具有自身的特点，但在整体规模、全面性和应用开发方面与我国相比还有一定差距，因此，巴西对我国领先领域的纳米技术仍有巨大需求。近年来，中国与巴西两国的双边合作领域不断拓展，政治互信逐步加深，中国政府积极推动与巴西等发展中国家的科技合作。
纳米中心作为国家在发展纳米技术研究方面的布局单位，多年来十分重视纳米技术的应用研究，在已签署的合作协议基础上，进一步整合资源，积极与巴西开展多方面的合作，以行动落实双方政府签约的合作内容，为推进我国纳米技术与产业的发展，以及中巴的合作和友谊多做贡献。
（1）合作模式创新：政府主导与自由发展相结合
2009年，中巴政府签署了《科技与创新合作工作计划书》。在此基础之上，为推动两国在纳米技术领域的交流与合作，2011年4月，中国科技部与巴西科技部在北京签署了《关于建立中国巴西纳米技术研究和创新中心的谅解备忘录》。同年6月，中巴政府签署了《中国政府与巴西政府十年合作规划》，纳米技术合作被列为了该框架战略合作协议的重点合作领域之一，纳米中心作为中方的管理机构之一和中国科学院一起与巴西相关单位共同参与建设“中国-巴西纳米技术联合研究中心”。
在科技部的大力支持下，为了推动中国与巴西在纳米技术及产业化方面的交流，纳米中心与巴西相关科研机构积极对接，与巴西能源与材料国家工程研究中心（CNPEM）、巴西纳米技术国家重点实验室（LNNano），于2012年在上海召开了“纳米科技发展中巴双边会议”，探讨纳米技术应用研究合作内容，并签署了《纳米技术开发与推广合作协议》，开启了中巴纳米技术合作的大门。
自2012年9月纳米中心与巴西相关机构签订合作协议以来，为进一步落实双边合作协议，纳米中心与巴西开展了多层次的频繁交流。纳米中心与巴西科技部、巴西纳米技术国家实验室和中方国家纳米科学中心在巴西坎皮纳斯联合举办了“2014中巴纳米技术发展论坛”；参加了由巴西圣卡塔琳娜大学和巴西CERTTI基金会组织的“巴西第二届纳米技术研究与产业化论坛”；并派代表团对巴西进行了多次访问，与巴西纳米技术国家重点实验室（巴西能源与材料国家工程研究中心、国家纳米实验室、国家同步辐射光源实验室等）、巴西能源与核研究所、巴西坎皮纳斯大学、巴西圣保罗大学、巴西圣卡塔琳娜大学等多个从事纳米技术研究的主要科研机构进行了交流，对巴西开展纳米技术研究的情况进行了全面了解，并与更多机构签署了合作协议。同时，巴西相关机构代表也应纳米中心的邀请来中国进行了访问，对中心将纳米技术应用于环境治理、能源、传感、医疗等方面的成果留下了深刻印象，为双方开展进一步的交流与合作奠定了重要基础。
在中巴政府的大力支持下，通过人员互访及长期沟通，中巴双方聚焦了合作点，开展了项目联合研究，同时建立了长期的交流机制。
（2）合作管理形式创新：统筹规划、个性化管理
中国与巴西具有不同的国情，故纳米中心与巴西高校、科研机构和企业的跨国合作也要依两国具体情况而定。中巴双方会对每次合作进行充分的沟通及协商，先统筹规划拟定符合双方发展的“共赢”方针，再结合各自的情况进行适合的个性化管理，最大程度发挥纳米中心在纳米应用研究领域的优势，帮助巴西在纳米科技方面取得进步。同时，纳米中心积极进行人员交流，通过多种渠道帮助巴方培养青年科技人员。
（3）合作内容及成果创新：从实验室走向产业化
纳米中心与巴西纳米技术企业建立了合作关系，根据巴西市场的需求，合作开发具有针对性的纳米技术产品，推动纳米技术成果在巴西开展推广应用。
纳米中心与巴西国家纳米实验室联合承担了《纳米功能材料产业化关键技术联合开发与推广应用》项目，并于2013年与巴西某纳米技术公司签订了《纳米技术与产品推广合作协议》等，为中心的技术和产品出口巴西奠定了基础。之后，纳米中心代表团远赴巴西，与巴方高层举行了多次会谈，在技术研发及产品销售方面等进行了深入沟通，针对巴西市场特点，在多种纳米功能材料的应用方面开展系列合作，进行联合开发及推广。
目前，纳米中心与巴西有关高校、科研机构和企业在纳米技术领域已开展了多方面的交流与合作，建立了良好的关系，在多个方面均取得了大幅进展：（1）进行了频繁的人员互访，并形成了长期交流机制；（2）在纳米功能材料领域开展了多项科技项目技术合作；（3）与纳米技术企业在纳米产品方面开展了合作，进行产品输出；（4）积极进行人员交流，通过多种渠道帮助巴方培养青年科技人员。
4结论与展望
纳米中心在国际合作方面形成了多样化格局，已在人员互访、签约全面合作框架协议、研究项目合作、建立联合工作组、人才合作、技术输出等方面，全方位展开了国际交流与合作工作，对外交流工作的层次不断提高、规模不断扩大、合作伙伴不断增多。
纳米中心与巴西相关高校、科研机构及企业的交流与合作已取得了一系列初步成果，形成了良好的发展势头。纳米中心将在已签署的各项合作协议基础上，通过进一步整合资源，不断深入、拓展与巴西在纳米技术领域的合作，为中巴合作夯实基础，为中巴友谊多做贡献：（1）继续坚持中巴双方频繁交流，将目前开展的双边互访及“双边论坛”制度化，发展成为长期性的定期双边交流活动，建立长期稳定的中巴纳米技术合作交流平台；（2）切实落实双方的项目合作，通过与巴西科研机构开展长期稳定的纳米技术联合研究，为巴方合作单位提供长期的技术支持；（3）通过与巴西企业联合开展针对性的应用技术及产品开发，实现我国纳米技术及产品在巴西的大规模推广和应用；（4）建立和完善双方人才交流机制，为双方培养纳米技术人才。
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