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納米材料的產業化前景


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許多人都知道,"納米"只是一個長度單位,1納米=10-9米。為什么"納米"和"技術"一結合其含義就大不相同,要勞日理萬機的美國總統克林頓的大駕,向國會提出"國有納米技術計劃"(NNI)呢?原因是正如NNI中所指出的:納米技術將領導下一場工業革命。為了確保21世紀上半期美國在經濟方面的領導地位和國家的安全,美國政府當然要行動了。

科學家們發現,當物質(材料)的結構單元(如晶粒或孔隙)小到納米量級時,物質(材料)的性質發生了重大變化,不僅大大改善了原有材料的性能,甚至會具有新的性能或效應。利用這些所謂納米結構材料的新特性制成器件或制品將會引起諸多工業、農業、醫療和社會的重大變革。正如今年1月21日,美國總統克林頓在加州工學院所說:"我的5億美元的預算支持一項重要的新國家納米技術計劃,它能在原子和分子水平上操縱物質。想象一下這樣的可能性:強度為鋼10倍的材料而重量只有鋼的一小部分;把國會圖書館的所有信息壓縮進一個只有一塊方糖大小的器件中;能檢測出只有幾個細胞大小時的腫瘤。"

鑒于納米技術的重要性,1996年,以美國國家科學基金會為首的十幾個政府部門聯合出資委托世界技術評估中心對"納米結構的科學和技術"的研究開發現狀和趨勢進行調研。為此,該中心組織了一個8人專家組,調查研究了三年(1996-1998)。除了在美國國內調研外,該專家組還走訪了西歐、日本和我國臺灣的42個大學、工業公司和國家實驗室。調查結果之一是,美國在這方面的投資落后于西歐和日本。1997年,在納米技術研究方面政府的投入,西歐為1.28億美元。為1.20億美元,美國為1.16億美元,其它為0.7億美元。

然后,美國國家科技委員會設立了一個"納米科學、工種和技術"機構間工作組。該組在上述調研的基礎上,擬訂了"國家納米技術計劃"初步支持5類活動:納米科學和工種的長期基礎研究;對主要的挑戰目標的研究和開發;優秀的研究中心和風格的建立;研究用的基礎設施建設;對倫理、法律和社會影響的研究以及對勞動大軍的和培訓。

當然,正如克林頓所指出的:"某些研究目標可能要花費20年或者更久的時間才能實現"。但是現在已經有一些納米材料進入市場。

據美國著名的BCC公司報道1996年美國納米材料的市場額為4230萬美元,預測2001年將達到1.546億美元,平均年增長率達29.6%。據不完全統計,以商品規模生產的納米材料有:金剛石 、磁性材料、金屬、陶瓷復合材料和半導體材料等。

納米技術使古老的磁學變得年輕活躍,磁性材料已進入了納料磁性材料的新紀元。尤其是納米巨磁阻材料可使存儲密度大幅度提高的20Gbit,,使磁存儲技術獲得新生。1998年計算機硬盤市場有340億美元之大。

現在,納米晶體材料作為催化劑載體使用是一個超過300億美元/年的工業的基礎。

介孔SiO2材料MCM-41現在已廣泛應用于超細污染物的去除。

俄羅斯納米金剛石的年產量已有2000萬克拉。

由于納米材料產業的美好前景,世界上的著名企業紛紛進入這一領域。如:美國IBM、Raytheon,日本的日立、縈尼、東芝、NTT、富士通等。在美國,一些新興的中小企業誕生,如Nanophase Technology Co.。該公司的技術來自美國阿貢實驗室,現有員工40人,其中有高級學位的15人。1996年末開始商業生產納米材料,1997年9個月的銷售額就達224萬美元。主要產品是:納料氧化鐵、納料氧化鈦、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米氧鉻、納米氧化錫、納米氧銦錫、納米氧化銫、納米鈀、納米銀、納米鈦酸鋇等,用于磨料、催化劑、化妝品、染料、涂料、電子元器件、磁性液體、結構陶瓷、醫用器件的部件等。還有眾多的納米材料將在近期內商品化。

從目前的市場規模看,還不能認為納米材料已是一個新產業。但是在5-10年內,納米材料將成為富有生命力的新產業。
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