納米科技應用方法和思索

時間:2022-09-17 04:22:10

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納米科技應用方法和思索

本文作者:何丹農(nóng)工作單位:納米技術及應用國家工程研究中心

1引言

納米科技是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性),以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術。納米科技成果擁有科技成果的特征和納米科技的特點。

2科技成果簡介

2.1成果定義和特征

科技成果是指對某一科學技術研究為內(nèi)容,通過試驗研究、調(diào)查考察取得的具有一定實用價值或學術意義的結果,包括研究課題結束已取得的最后結果,研究課題雖未全部結束但已取得的可以獨立應用或具有一定學術意義的階段性成果。科技成果具有新穎性與先進性、實用性與重復性,有獨立、完整的內(nèi)容和存在形式,應通過一定形式予以確認等特征。

2.2科技成果轉化描述

科技成果轉化是指為了提高生產(chǎn)力水平,對科學研究與技術開發(fā)產(chǎn)生的具有實用價值的科技成果進行的后續(xù)試驗、開發(fā)、應用、推廣,直至形成新產(chǎn)品、新工藝、新材料,發(fā)展新產(chǎn)業(yè)的相關活動。從宏觀上來看,科技成果轉化是一個由科技供給系統(tǒng)、科技轉化系統(tǒng)、科技需求系統(tǒng)和科技環(huán)境系統(tǒng)構成的大系統(tǒng)。在微觀方面,科技成果轉化一般包括實驗室研究、中間試驗、工業(yè)性實驗、工廠化生產(chǎn)等諸多環(huán)節(jié)。

2.3科技成果轉化三個發(fā)展階段

科技成果產(chǎn)生階段:該階段主要從確定研究開發(fā)項目開始,到初步成果(產(chǎn)品)形成才基本完成??萍汲晒D移階段:該階段主要包括成果(產(chǎn)品)進入中試試驗和工業(yè)化試驗等??萍汲晒麘秒A段;該階段主要包括成果(產(chǎn)品)進入規(guī)模化生產(chǎn),并進入市場等。

2.4科技成果轉化基本要求

科技成果轉化作為一項復雜的社會系統(tǒng)工程,需具備多方面條件,滿足多方面要求,如科技成果自身的成熟程度、轉化環(huán)境,以及相應的政策、社會服務與支持等都是重要的轉化條件,是順利轉化的基本要求。以下分別作說明。

2.4.1技術成熟度

技術成熟度,即科技成果適應社會生產(chǎn)發(fā)展需要的實際水平,是科技成果轉化的最根本的條件。技術成熟度特征:完全成熟的科技成果,應當是可以立即生產(chǎn)的;不夠成熟的成果則還需再投入進行二次開發(fā),才可能投入生產(chǎn),所需要投入量越大,表示成果就越不成熟。技術不成熟原因:技術認識不同,科技投入不足,使科研條件和科研深度都較為缺乏;中試環(huán)節(jié)薄弱,中試的欠缺使得成果的先進性、適應性、配套性、可靠性達不到要求,難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的需要。例如:長期以來,由于經(jīng)費短缺,我國中試基地建立的數(shù)目較少。以上海為例,2005年從基礎研究到中試再到產(chǎn)業(yè)化,投資比例為1:1.03:10.55,而較為合理的比例是1:10:100。中試的欠缺使我國科技成果的轉化率低,已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一個“瓶頸”。結論:科技成果要實現(xiàn)成果轉化,首先要求科技成果技術成熟。因而需加大投資力度,加強中試試驗研究力度,形成成熟的、可靠的科技成果,促進成果的推廣。

2.4.2轉化環(huán)境

轉化環(huán)境主要包括轉化的市場需求、政策和意識。第一,樹立以市場為導向的意識。要從科研源頭起與市場需求相結合,以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標,針對現(xiàn)有和潛在市場,開發(fā)具有市場前景的科技成果,促進科技成果的轉化;要避免科學研究與市場脫節(jié),造成成熟的技術也無法進行推廣,致使大量的科技成果無法產(chǎn)業(yè)化。例如:美國儀器制造業(yè)對高科技成果的一項調(diào)查顯示:11項首次發(fā)明的新儀器,思路100%來自用戶;66項重大改進,85%來源自用戶;85項小改小革,67%來自用戶。結論:以市場為導向的研究,更容易促進科技成果的轉化,科研人員必須始終堅持以市場需求為出發(fā)點和歸宿。第二,科技發(fā)展政策??茖W技術與政策的關系日益密切??茖W技術的發(fā)展越來越依賴國家的支持,國家的科技投入和政策引導成為影響科技發(fā)展的重要因素。需著眼于促進經(jīng)濟建設、依靠科技進步機制的形成和企業(yè)技術創(chuàng)新主體地位的建立來制定配套政策,加強政府以科技需求為導向的行為,強化政策的激勵引導作用。政策的制定要從科技成果轉化大系統(tǒng)和全過程出發(fā),在促進科技成果供給的政策、促進科技成果轉化過程整體化的政策等方面,形成體系上的一體化,避免“頭疼醫(yī)頭”、“捉襟見肘”,形成不合力。例如:美國是獲諾貝爾自然科學獎最多的國家,一方面,美國較高的物質生活待遇吸引了高級人才;另一方面是美國適宜的科技政策和社會文化氛圍,推動了科技的發(fā)展。在這個意義上說,比爾•蓋茨出現(xiàn)在美國決不是偶然的。結論:要有激勵的政策,更容易促進科技成果的轉化。第三,科研成果轉化意識。成果轉化意識是一切成果轉化活動賴以發(fā)起的內(nèi)驅力,是貫穿于成果轉化過程的內(nèi)在動力;低科技成果轉化率的一個重要原因在于科技成果轉化意識的缺乏,如科技成果的價值意識、商品意識、社會科技開發(fā)意識不強。科技成果擁有者必須有強烈的轉化意識,才能從主觀上發(fā)揮其積極性,促進科技成果轉化的進程。例如:不少科研單位和科研人員把科研成果的獲得作為科研工作的最終目標,不能主動把科研成果作為商品推向社會;同時企業(yè)對購買科技成果表現(xiàn)冷淡,因而造成了大量的科技成果的擱置,導致科技成果轉化率低。結論:科研人員具有強烈的成果轉化意識,更容易促進科技成果的轉化。

2.4.3宣傳策略

科技成果的推廣必須注重市場宣傳和推廣,一方面加大宣傳力度,另一方面注重宣傳適度。主要宣傳策略如下:1.強化組織領導,健全科技宣傳網(wǎng)絡;2.明確目標責任,強化考核督查力度;3.整合科技資源,拓寬科技宣傳渠道;4.加強媒體合作,搞好科技宣傳;5.開展科技培訓,促進成果推廣;6.開展科技活動,豐富宣傳形式;7.加強技術交流,建立信息平臺;8.注重方式方法,宣傳適度確保質量。

2.5科技成果應用現(xiàn)狀分析

農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、軍事、材料、電子、生物、航天等領域的科研成果,大量的成果怎么處理呢?這些都需要進行成果轉化,這些新產(chǎn)品、新材料、新工藝,只有進行科技成果的轉化才能有真正的作用,同時科技成果也有市場需求。突出表現(xiàn)出兩個特點:一方面大量科研成果生成,一方面有巨大的市場需求。

2.5.1科技成果轉化率低

我國每年有2萬余項比較重大的科學技術研究成果和5千多項專利,但是其中最終轉化為工業(yè)產(chǎn)品的成果不足5%,而歐美發(fā)達國家轉化率則為45%以上。我國科學技術向生產(chǎn)轉化的比例為10%~15%,也遠低于發(fā)達國家的60%~80%。高新技術企業(yè)的產(chǎn)值在社會總產(chǎn)值的比例僅為2%,與歐美發(fā)達國家的25~30%相比,更是不可同日而語。結論:目前我國科技成果轉化率低。2.5.2科技成果轉化率低的原因我國科技成果轉化率低的原因主要有:科技成果本身存在先天不足,成熟度低;科技成果系統(tǒng)配套不夠;科技成果對企業(yè)缺乏吸納和轉化的動力與活力;科技成果轉化缺乏資金支持,相應的風險投資基金匱乏;科技成果中介機構不健全,社會服務職能不完善;體制上產(chǎn)學研系統(tǒng)各自獨立,科技與生產(chǎn)脫節(jié);市場體制不成熟,法律保障不足。

3納米科技成果及產(chǎn)業(yè)

3.1納米科技成果及產(chǎn)業(yè)的特點

納米技術屬于高科技領域,因此與高科技成果有著共同的特征:高風險,高投入;高額的利潤前景;巨大的市場需求。納米科技為多學科交叉領域,其應用及產(chǎn)業(yè)化又具有許多獨特的特征:多學科交叉特性;潛在的高額利潤;潛在的市場需求。

3.2納米科技成果市場分析

納米技術有巨大的潛在市場,它與信息技術、生物技術共同成為二十一世紀社會發(fā)展的三大支柱,也是當今世界大國爭奪的戰(zhàn)略制高點。據(jù)權威的研究報告顯示,2000年納米技術對全世界GDP的貢獻為4000億美元,預測2010年納米技術對美國GDP的貢獻將達到10000億美元,日本納米技術的國內(nèi)市場規(guī)劃也將達到273000億日元。納米科技的健康發(fā)展,對二十一世紀的社會和經(jīng)濟發(fā)展、國家安全以及人們的生活和生產(chǎn)方式帶來巨大的影響。結論:納米技術及產(chǎn)業(yè)已成為世界各國搶占的巨大市場。

3.3納米科技成果轉化現(xiàn)狀

在納米科技產(chǎn)業(yè)化方面,除了納米粉體材料在少數(shù)幾個國家初步實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)外,納米生物材料、納米電子器件材料、納米醫(yī)療材料等產(chǎn)品仍處于開發(fā)研制階段,要形成一定市場規(guī)模還需一段時間。目前成果以基礎研究為主,納米技術應用成果處于初期階段,產(chǎn)業(yè)化效果不理想,成果轉化率低。如果將納米產(chǎn)品的成熟程度按中試、批量生產(chǎn)和規(guī)模化生產(chǎn)劃分,其分布明顯呈劇烈遞減態(tài)勢。研究開發(fā)和規(guī)?;a(chǎn)的距離較大,大約只有5%的實驗室成果最終能轉化為規(guī)模化生產(chǎn)。

3.4納米科技成果轉化率低原因

3.4.1投入的科研經(jīng)費不足

成果轉化未知因素多,造成研究工作周期長、所需經(jīng)費多;對科研的投入未考慮中試等應用技術研究,影響科技成果的轉化。

3.4.2缺乏風險意識和市場服務意識

納米技術產(chǎn)業(yè)與其它高新技術一樣都存在投資風險、政策性風險,市場風險和自由競爭風險等。同時,納米技術還存在著潛在風險。另外,科研工作者市場服務意識淡薄,缺乏主動為企業(yè)服務的意識。

3.4.3科研缺乏布局和規(guī)劃

缺乏制定戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃以及科研與產(chǎn)業(yè)的合理布局,造成低水平重復和資源浪費;重視基礎性研究,輕視應用性研究,造成科研成果缺乏市場,成果難以被企業(yè)吸納和轉化。

3.4.4納米科技成果成熟度低

在研究中,研究人員常常只注重論文,納米科技成果論文水平很高,但產(chǎn)業(yè)化并不理想;注重實驗室開發(fā),沒有潛心于后續(xù)的應用開發(fā)和技術支持,造成成果成熟度不夠,先天不足,難以轉化;大部分企業(yè)屬于生產(chǎn)型,缺乏持續(xù)創(chuàng)新和應用開發(fā)能力,只能接受非常成熟的技術。

3.4.5缺乏信息溝通缺乏信息溝通,導致產(chǎn)學研系統(tǒng)各自獨立,科技與生產(chǎn)脫節(jié)。從事納米科技研究的人員,分屬不同的行業(yè)和部門,條塊分割,由于缺乏相互交流,更缺乏與一線企業(yè)的交流與合作;由于信息不暢,造成成果難以滿足需求,以及成果和需求重復現(xiàn)象嚴重;企業(yè)間應用成果壁壘森嚴,難以推廣,導致不少低水平重復,重點不突出,阻礙了整體優(yōu)勢的發(fā)揮。

3.4.6納米專業(yè)人才匱乏

納米科技由多學科交叉,因此需要具有多學科知識的復合型人才;納米科技的迅速發(fā)展,需要大量納米科技領域及其相關領域的人才。而中國傳統(tǒng)分門別類教育體制培養(yǎng)的“專業(yè)人才”,不能適應擁有多學科知識復合型納米研發(fā)人才的需要。因此,為推動我國納米材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,需要培養(yǎng)一批復合型納米科研人員及納米經(jīng)營管理人才。

3.4.7知識產(chǎn)權意識淡薄

中國納米技術近幾年有了突破性的發(fā)展,但知識產(chǎn)權意識在科學界尤其是開發(fā)應用領域仍然淡薄。專利數(shù)量有所增加,但是在總量上申請的專利還是很少。在我國,申請的專利大部分是納米粉體材料制備方面的專利,而國外的專利很多是納米應用專利。

3.4.8行業(yè)標準和技術規(guī)范缺乏

目前納米科技應用研究很熱,市場上出現(xiàn)了很多“納米商品”,然而,很多的“納米商品”還不是真正意義上的“納米產(chǎn)品”。市場上缺乏行業(yè)標準和技術規(guī)范的約束,一些人熱衷于炒作納米概念,造成初級產(chǎn)品過剩,浪費了社會整體資源;一些生產(chǎn)微米材料的企業(yè),在其產(chǎn)品性能用途完全沒變的情況下,貼上納米標簽,搖身一變成了納米材料企業(yè),誤導納米概念;一些企業(yè)在投入少量資金注冊了納米材料公司或納米材料應用公司后,就開始在經(jīng)營業(yè)績上做文章,蓄意編造是專門從事納米科研、生產(chǎn)和應用的實力企業(yè)的假象,最終達到圈資、騙政策的目的。

4納米科技推廣應用思路

針對納米科技成果轉化率低及成果推廣過程中所存在的問題,促進納米科技的推廣應用,應切實做好以下工作。

4.1根據(jù)市場需求,選好研究目標

針對我國納米科技產(chǎn)業(yè)化處于初級階段,納米科技發(fā)展資金投入不足,納米科技產(chǎn)業(yè)化效果不理想等現(xiàn)狀,在有限的資金和設施條件下,納米科技的發(fā)展一定要從科研源頭上加以調(diào)控,科研項目選題要以市場需求為導向,以形成產(chǎn)業(yè)化為根本目標,強調(diào)創(chuàng)新意識和市場服務意識,發(fā)展具有競爭力的新技術和新產(chǎn)品,并推進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而促進納米科技成果更快地得到推廣和應用。

4.1.1科研項目選題時應遵循的原則

創(chuàng)新性原則:強調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識;產(chǎn)業(yè)化原則:以產(chǎn)業(yè)化為根本目標,能獨立形成新產(chǎn)品、新技術;競爭力原則:注重可提升產(chǎn)品競爭力的技術及材料,注重與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結合;市場化原則:以市場需求為導向,加強服務意識,注重市場推廣。

4.1.1.1強調(diào)科技源頭創(chuàng)新意識

自主創(chuàng)新已經(jīng)成為科學技術發(fā)展的戰(zhàn)略基點和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構、轉變增長方式的中心環(huán)節(jié)。十一五發(fā)展規(guī)劃指出:“科學技術發(fā)展,要堅持自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領未來”。納米科技屬于高新技術領域,因而,必須強調(diào)創(chuàng)新意識,研究和開發(fā)具有源頭創(chuàng)新性的新技術和新產(chǎn)品,形成自主知識產(chǎn)權的新技術和新產(chǎn)品,實現(xiàn)技術發(fā)展的跨越,實現(xiàn)企業(yè)資本、社會資本和知識資本的有效組合及轉化增值。強調(diào)創(chuàng)新意識,發(fā)展納米科技,必須以市場為導向,以產(chǎn)業(yè)化為根本目標,發(fā)展成熟的技術,努力提升其競爭力,吸引企業(yè)及其它投資公司的參與和投資。加強納米科技源頭創(chuàng)新,要以納米電子學、納米尺度的加工及組裝技術、納米生物和醫(yī)學、納米材料學等科學前沿的理論和方法學為重點,爭取取得重大進展,獲得具有自己特色的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明創(chuàng)造,促進納米科技的產(chǎn)業(yè)化。

4.1.1.2以產(chǎn)業(yè)化為根本目標,能獨立形

成新產(chǎn)品、新技術選題時要以產(chǎn)業(yè)化為根本目標,研究方向要與產(chǎn)業(yè)相結合,要策劃出一個行業(yè)的主體并且形成一個產(chǎn)業(yè)鏈條。開發(fā)市場前景廣闊、能夠獨立成新產(chǎn)品的先進技術,吸引以納米技術為關鍵生產(chǎn)技術的企業(yè)投資,推動納米技術的產(chǎn)業(yè)化進程。圍繞國家長遠發(fā)展目標,將納米技術與信息、環(huán)境、能源、生物醫(yī)藥及先進制造、海洋、空間等高新技術相結合,提高納米技術在這些產(chǎn)業(yè)中的含量,建立以納米技術為主旋律的一批納米產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈并形成產(chǎn)品、商品,為提高我國的綠色GDP做貢獻。舉例1:信息產(chǎn)業(yè)中的納米技術以納米陣列體系為基礎的量子磁盤,1998年正式問世,存儲量高達465Gb/in2,相當于現(xiàn)在磁盤10萬個的存儲量。1999年,美國惠普公司在實驗室成功制造了100×100nm芯片。正像克林頓所說,利用現(xiàn)代的納米技術制備的超高密度存儲元器件,可以將美國國會所有的信息存儲在只有方糖大小的體積內(nèi)。2000年,IBM公司通過納米技術把這種磁盤的存儲量提高到1000Gb/in2,相當于100萬個現(xiàn)在磁盤的存儲量。利用納米技術可以將動態(tài)隨機存儲器和電腦CPU縮小到70nm,晶體管的尺寸為100~200nm。結論:納米技術在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應用,將成為21世紀經(jīng)濟增長的一個主要發(fā)動機,其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀。舉例2:生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的納米技術采用納米超順磁載體制作的示蹤劑使核磁共振檢出的癌細胞尺寸大大降低,便于早期診斷、早期治療;利用納米技術輸送生物大分子藥物,可克服其吸收差、穩(wěn)定性低的缺點,實現(xiàn)其天然、高效等特點,顯示出良好的應用前景;根據(jù)藥物分子的性質設計納米顆粒表面及內(nèi)部結構,從而達到人為地設計藥物的靶向目標及其釋放和作用方式,明顯提高藥效;利用納米技術制備支架、骨骼等植入材料,具有很好的生物相容性,并可發(fā)揮治療效果。結論:納米材料技術將在生物醫(yī)學、藥學、人類健康等領域有重大的應用。預計到2015年,納米技術在生物醫(yī)藥領域中的應用,全球市場將達到2000億元。

4.1.1.3注重發(fā)展提升產(chǎn)品競爭力的新技術和新材料

傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展需要納米科技來提升其技術和產(chǎn)品的競爭力。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分,這就決定了發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)應切入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),努力提升對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代,提高競爭力,同時調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結構,實現(xiàn)經(jīng)濟增值。納米科技的發(fā)展需重視與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結合。納米技術在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應用具有投入少、見效快、市場前景廣闊等特點,因此,將納米科技與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結合,可以有力促進納米科技的推廣應用。加強與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作,必須以市場需求為導向,發(fā)展具有市場潛力的產(chǎn)品和技術,通過納米技術顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)品的競爭力。加強與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)合作,從一開始,就要積極吸納企業(yè)的參與投入,發(fā)展能顯著提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的新技術和新材料。舉例1:紡織行業(yè)中的納米技術納米催化劑在化纖原料滌綸聚酯合成中的應用,將使生產(chǎn)效率提高5倍以上,大大降低了生產(chǎn)周期和成本,這項技術在化纖行業(yè)的推廣可帶來數(shù)十億元的收益;利用納米技術對各類化纖進行改性,使之具有功能性,如吸水吸濕纖維、變色纖維、芳香纖維、磁性纖維、防輻射纖維、遠紅外纖維,還可采用復合紡絲法來生產(chǎn)功能化織物;納米功能氧化物填充到纖維中可制得各種差別化、功能化纖維,為纖維的發(fā)展帶來一場健康革命,其市場規(guī)模也超過二十億元。結論:納米技術的應用將對紡織行業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。舉例2:建材行業(yè)中的納米技術納米技術在建材領域的應用:利用納米材料的自潔功能可開發(fā)的抗菌防霉涂料、PPR供水管;利用納米材料具有的導電功能可開發(fā)的導電涂料;利用納米材料屏蔽紫外線的功能大大提高PVC塑鋼門窗的抗老化變形性能;利用納米材料可大大提高塑料管材的強度等。另外,納米抗菌不銹鋼塑料復合管、納米抗菌PPR管是在管材內(nèi)層塑料中添加納米級抗菌材料,經(jīng)共擠出而制成具有抗菌、衛(wèi)生自潔功能的管材。僅以PVC塑鋼門窗為例,近幾年我國每年城鄉(xiāng)工業(yè)和民用建筑的建造量平均約12億平方米,需要門窗3億平方米,年需塑鋼門窗約3000萬平方米,年需硬PVC異型材約30萬噸。結論:納米材料在建材中具有廣闊的市場應用前景和巨大的經(jīng)濟、社會效應。

4.1.1.4以市場需求為導向,加強服務意識,注重市場推廣

以市場成熟代替技術成熟是發(fā)展納米技術的最佳方式。改變傳統(tǒng)的“技術導向”為“市場導向”,始終堅持以市場需求為出發(fā)點和歸宿,以市場需求為拉動機制,著重推動具有應用前景的新技術和新產(chǎn)品的開發(fā),注重對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和提升,提升產(chǎn)品的競爭力,推動納米科技的產(chǎn)業(yè)化。著重發(fā)展有重大影響的方向與領域,注重納米技術與各個行業(yè)的交叉融合,使納米技術和產(chǎn)品能服務于各個行業(yè)。注重納米技術的市場推廣,加強納米科技與各個行業(yè)領域間的交叉融合,加強科研成果和企業(yè)及投資商之間的交流合作,建立信息交流平臺,創(chuàng)建科研成果轉化的渠道,為納米科技發(fā)展提供有力服務和支持。

4.2注重技術集成,實現(xiàn)自主創(chuàng)新

“創(chuàng)新”是科技發(fā)展的生命力所在。對于納米科技的發(fā)展,需加強新技術和新產(chǎn)品的原始性創(chuàng)新,提升產(chǎn)品和技術的競爭能力。同時在重視原始性創(chuàng)新的基礎上,更應該注重具有重大應用價值的集成創(chuàng)新,通過對集成要素的優(yōu)勢整合,提升集成整體的競爭能力,實現(xiàn)更大的市場價值。

4.2.1技術集成創(chuàng)新有利于形成市場競爭力

長期以來,人們比較注重單項技術繼發(fā)展,這是技術開發(fā)初級階段的必然過程。但從科技與經(jīng)濟結合的內(nèi)在要求來看,單項技術的研究開發(fā),因為缺乏與其它相關技術的銜接,在當前很難形成有市場競爭力的產(chǎn)品或新興產(chǎn)業(yè),這就造成我國每年所取得的數(shù)萬項科技成果最終束之高閣,削弱了我國科技創(chuàng)新的基礎。

4.2.2技術集成創(chuàng)新將提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力

核心競爭力的形成,不僅僅是一個創(chuàng)新過程,更是一個組織過程,使各種單項和分散的相關技術成果得到集成,其創(chuàng)新性以及由此確立的企業(yè)競爭優(yōu)勢和國家科技創(chuàng)新能力在價值上遠遠超過單項技術的突破。加強技術集成創(chuàng)新,是企業(yè)實現(xiàn)自主創(chuàng)新的新思考,也是企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢、適應知識經(jīng)濟發(fā)展的關鍵。

4.2.3納米技術的集成主要內(nèi)容

4.2.3.1納米科技成果的集成

將分散的技術集中,形成一個可達目標功能的技術體系,即組合應用性技術成果,也稱為技術捆綁或技術整合。納米科技成果的集成應注意以下幾點:注重主題的策劃,選好技術與成果,實現(xiàn)目標顯示度。(1)注重主題的策劃以市場需求為導向,關注市場需求的多樣化,強化產(chǎn)品的競爭意識;以納米技術或產(chǎn)品為關鍵要素,解決需求中的重大問題,具有行業(yè)導向性與共性;拓展解決方案的豐富性,注重外部資源的易取性;強化研發(fā)時間的迅捷性,凸顯研發(fā)質量的配比性。(2)選好技術與成果始終堅持把市場需求作為出發(fā)點和歸宿點,選擇具有市場前景的技術和成果,選擇具有競爭優(yōu)勢的納米材料或技術為關鍵技術要素,具有前景的技術與成果,注重其成熟度和可靠性。同時加大中試研究力度、中試研究領域和資金投入,注重集成要素中技術和成果的協(xié)調(diào)與融合,優(yōu)勢互補,使集成整體具有新的價值。(3)實現(xiàn)目標顯示度注重目標功能的實現(xiàn),不僅要實現(xiàn)各項集成要素的功能目標,還應實現(xiàn)集成系統(tǒng)的整體功能目標。集成要素和集成系統(tǒng)的功能定量指標應具有競爭性,以實現(xiàn)其產(chǎn)品的顯示度,有利于產(chǎn)品的推廣。

4.2.3.2注重技術集成創(chuàng)新

(1)從納米科技發(fā)展到產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作在產(chǎn)業(yè)鏈的銜接上,由于納米技術的跨學科性,急需將努力的方向由“單打獨斗”轉向“集成協(xié)作”。實驗和技術上存在局限性,而研究的廣泛和復雜,造成設施難以完備;技術的成熟度不夠;研究成本高和周期長,造成產(chǎn)業(yè)化難度大。因此,僅依靠某一個工業(yè)部門或者研究機構,將無法加快推動納米科技的應用和產(chǎn)業(yè)化的步伐。結論:要實現(xiàn)和促進納米技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,需要采用合理的產(chǎn)業(yè)化與投融資模式,推動納米技術產(chǎn)業(yè)鏈的全方位發(fā)展。這就是所謂的為了構筑我國納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大戰(zhàn)略,也是目前國內(nèi)眾多研究機構、企業(yè)正在的探索大聯(lián)合的適當途徑。(2)納米科技發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈上的集成協(xié)作方式第一,建立國家級研究開發(fā)平臺,充分發(fā)揮國家級研究開發(fā)平臺的作用,推動各研究部門之間的交流合作,實現(xiàn)軟硬件資源共享,避免重復建設。第二,建立產(chǎn)業(yè)孵化基地?!翱蒲?孵化-企業(yè)”一條龍式的產(chǎn)業(yè)化模式,有利于推動科研成果產(chǎn)業(yè)化,因此,在有條件的地方應建立納米科技孵化基地。第三,加強產(chǎn)學研的合作。積極推進產(chǎn)學研一體化的進程,把研究、開發(fā)和應用過程的各個階段建成一個系統(tǒng),使之緊密銜接、相互交替,保證從科研到生產(chǎn)整個過程的連續(xù)性,從而使科研單位前期的研究、開發(fā)優(yōu)勢與企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)勢融為一體,促進科技成果的轉化。(3)各領域科學研究人員間的協(xié)作從目前情況看,我國從事納米科技的研究人員,分屬不同的行業(yè)、部門,彼此之間信息溝通不暢,研究人員之間也缺乏必要的交流,致使研究力量大大分散,而且各地研究所重復研究、重復建設嚴重。納米科技屬于多學科交叉的前沿研究領域,要動員和組織信息、物理、化學、生物、醫(yī)藥、材料等學科的專家參與納米科技的研究開發(fā),抓好多學科在納米科技方面的集成。結論:納米科技的多學科交叉特性必然要求加強各領域科學人員之間的協(xié)作。

4.2.3.3納米科技推廣注重技術集成創(chuàng)新的應用案例分析

應用1:“以應用納米技術打造新世紀康居商住樓”思路(1)為了貫徹《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規(guī)劃中的要求,促進生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展,提出集成整合最先進的納米技術研究成果,積極推動健康、環(huán)保的生態(tài)建筑技術的應用與推廣。為打造康居示范工程提供有力的技術支持和保障,致力于搭建三大公共技術平臺,即居住環(huán)境健康性和安全性公共技術平臺;建筑物與居家用品節(jié)能和環(huán)保性公共技術平臺;資源綜合利用公共技術平臺。(2)應用納米技術打造新世紀康居商住樓,可以體現(xiàn)在環(huán)保、健康、節(jié)能等方面的優(yōu)勢上。具體應用可以包括外墻涂料、內(nèi)墻涂料、變色玻璃、地毯地板門、廚房、家用電器、衛(wèi)生潔具、床上用品、窗簾、玩具及衣物等。(3)面向生態(tài)人居環(huán)境和綠色建筑的發(fā)展的需要、面向《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規(guī)劃中的要求,新世紀康居樓的打造將對該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響,將形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,引導該行業(yè)的發(fā)展。以納米材料或技術為關鍵技術要素,具有競爭優(yōu)勢;選擇具有很好市場前景的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷、應用納米技術的太陽能電池等技術和產(chǎn)品,打造一個健康、環(huán)保、節(jié)能的居住環(huán)境,具有競爭優(yōu)勢。另外,選擇的納米改性內(nèi)外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷等成果技術成熟度較好。應用2:“建立應用于汽車產(chǎn)業(yè)的納米技術產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈”思路(1)納米技術在汽車產(chǎn)業(yè)中的應用,可以包括納米材料改性內(nèi)飾件、納米結構超強鋼板、納米結構鋁材料、高耐腐納米水性汽車涂料、納米隔熱涂料、納米材料改性高性能輪胎、高強度膠黏劑、納米汽車潤滑油、納米汽車燃油添加劑、納米傳感器、汽車動力應用納米新型太陽能電池、納米汽車尾氣催化凈化材料等。(2)面向十一五規(guī)劃的“建設環(huán)境友好型,資源節(jié)約型社會”,面向中國巨大的汽車產(chǎn)業(yè)市場,中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在近幾年速度迅猛,是世界上最大最有潛力的市場。選擇具有很好市場前景的納米改性內(nèi)飾件、納米改性涂料、納米改性高性能金屬材料、高強度膠黏劑、納米汽車尾氣催化凈化材料、納米汽車燃油添加劑及汽車動力應用納米新型太陽能電池等技術和產(chǎn)品,具有競爭優(yōu)勢。納米技術在汽車上的廣泛應用,將降低汽車各部件磨損、降低汽車消耗、減少汽車使用成本,還能消除汽車尾氣污染,改善排放??梢灶A見,納米技術在汽車產(chǎn)業(yè)的應用將對該行業(yè)及人們生活產(chǎn)生很大影響,將形成一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,引導該行業(yè)的發(fā)展。應用3:納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程掛鉤納米科技與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程的掛鉤可以吸引國家或地方政府等的財政撥款,同時可以吸引公司和企業(yè)的投資和參與。納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中等各領域中的滲透,將加快納米科技的產(chǎn)業(yè)化;納米科技在新興行業(yè)、支撐行業(yè)及重大工程中的應用,將提升這些行業(yè)的技術含量,增加其競爭優(yōu)勢,推動其發(fā)展;同時對其產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整、經(jīng)濟增長方式的改變具有深遠的影響。例如:納米技術及應用國家工程研究中心以產(chǎn)學研結合的方式,組織上海城建集團、上海高校和科研院所利用納米技術和其它技術集成解決道路隧道內(nèi)的廢氣治理問題,這是納米科技在城市市政工程中的重要應用,該項目已列入國家支撐計劃。結論:通過集成技術、產(chǎn)學研合作等方式與新興行業(yè)、支撐行業(yè)及國家重大工程掛鉤,容易吸引投資,促進納米技術與其它技術和產(chǎn)業(yè)的融合,從而促進納米技術的發(fā)展。

4.3樹立誠信市場理念

4.3.1納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠信意識

誠信的本質首先是經(jīng)濟規(guī)律,其次才表現(xiàn)為倫理性質。誠信不足,敗事有余。市場經(jīng)濟就是信用經(jīng)濟,信用是現(xiàn)代市場經(jīng)濟的基石,沒有誠信,就沒有秩序,市場經(jīng)濟和社會道德就會陷入混亂之中。目前納米科技應用研究很熱,市場上出現(xiàn)了魚目混珠的現(xiàn)象,虛假的“納米商品”,納米概念的炒作,嚴重擾亂了納米市場的秩序,誤導人們對納米的認識,損害了納米科技的形象,嚴重阻礙了納米科技的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。結論:納米科技要健康跨越發(fā)展必須樹立誠信意識,誠信的市場經(jīng)濟理念。

4.3.2如何樹立誠信意識

加強誠信意識培養(yǎng);健全市場競爭機制,讓誠信成為人們自覺遵奉的客觀經(jīng)濟規(guī)律;強化監(jiān)督,建立相互補充、相互制約的誠信監(jiān)督體系;加快建立信用體系,規(guī)范信息傳遞和披露機制,發(fā)展資信評估行業(yè);強化法制建設,為誠信規(guī)范提供堅實的法制保障。

4.4制定適合納米政策納米科技的應用推廣,需要制定適

合納米科技發(fā)展的政策,保障納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

4.4.1制定發(fā)展規(guī)劃,實施專項行動

第一,堅持“有所為,有所不為”的方針,制定納米科技的發(fā)展戰(zhàn)略,制定我國納米科技發(fā)展的近期、中長期規(guī)劃,對納米技術的基礎研究進行整體規(guī)劃,制定國家納米科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,集中力量,重點突破。第二,根據(jù)市場要求,依托現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢和基礎,確定重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品,引導產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整。第三,按照市場需求,集中優(yōu)勢力量研究、開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權、市場潛力大、技術可行的項目和對未來有重大影響的關鍵領域,突出特色。

4.4.2建立創(chuàng)新體系,強化專利保護意識

組建全新機制的實體性創(chuàng)新平臺,建立以企業(yè)為主、產(chǎn)學研結合的納米科技創(chuàng)新體系。強調(diào)納米科技的原始創(chuàng)新,注重技術創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新的有機結合,在原始創(chuàng)新基礎上,同時注重集成創(chuàng)新,強化專利保護意識,提高知識產(chǎn)權保護在企業(yè)發(fā)展中的重要作用。另外,建立和健全納米技術成果產(chǎn)權保護制度,優(yōu)先資助擁有自主知識產(chǎn)權的專利成果的產(chǎn)業(yè)化。

4.4.3重視人才培養(yǎng),加強技術交流

制定人才優(yōu)惠政策,鼓勵人才流動競爭,努力創(chuàng)造人盡其才、才盡其用的良好環(huán)境。建立培養(yǎng)和吸引納米科技人才的政策,培養(yǎng)高質量的納米技術人才和領軍人物,引進國外具有真才實學的優(yōu)秀人才。加強國內(nèi)外科研單位及企業(yè)之間關于納米技術的信息交流,建設開放式的國家納米技術信息交流平臺,加強國際交流和合作,擴大國際影響。

4.4.4加快基地建設,吸引多元投資

鼓勵科研單位、高等院校與生產(chǎn)企業(yè)共建納米技術創(chuàng)新基地、開放式研究開發(fā)中心等,改善基礎設施條件,對共性關鍵技術進行聯(lián)合攻關,建立以企業(yè)為主體,產(chǎn)學研結合的納米技術創(chuàng)新體系,加速納米技術的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化步伐。重視以政府政策資金為導向,建立多元投資融資體系,吸引風險投資及民間投資,使其大規(guī)模地介入納米技術產(chǎn)業(yè)并與科技界融合。同時,鼓勵納米科技型企業(yè)在資本市場上融資,加速納米成果的轉化和產(chǎn)業(yè)推進。4.4.5完善行業(yè)標準,規(guī)范技術市場重視標準意識,根據(jù)納米技術產(chǎn)品的性質、用途,參照國際標準,制定我國納米技術行業(yè)的產(chǎn)品標準,建立權威性的國家納米產(chǎn)品質量檢測中心,使納米產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售有章可循。盡快制定出臺相關的政策法規(guī),規(guī)范納米市場,避免納米技術及應用研究重復建設和過度競爭。

4.4.6加強科普宣傳,倡導科學道德

重視納米技術的普及工作,加強對納米科技的科普教育,使大眾對納米科技有正確的科學認識,避免過分炒作和誤導。重視納米科技相關學科的建設工作,保障我國納米科技的可持續(xù)發(fā)展。

5納米科技成果介紹

納米技術及應用國家工程研究中心積極整合社會資源,積極推動納米技術成果的轉化。

5.1應用在環(huán)境領域的納米材料和技術

成果1:用于汽車尾氣催化凈化處理的介孔基催化材料成果簡介:孔道內(nèi)擔載貴金屬Pt/Rh/Pd的氧化鋯基(氧化鋯/氧化鈰)復合納米介孔催化劑。該催化劑采用具有自主知識產(chǎn)權的涂覆工藝,成功負載于金屬載體表面,經(jīng)檢測,排放性能及催化劑老化性能達到并優(yōu)于歐IV標準(GB18352.3)。技術特點與優(yōu)勢:特殊的介孔結構,高比表面積;貴金屬用量低,熱穩(wěn)定性好;優(yōu)良催化活性和穩(wěn)定性;抗老化性好。產(chǎn)業(yè)化前景:2007年我國汽車產(chǎn)量達到900萬輛,并逐年遞增。同時,我國將面臨新車必須全部加裝凈化器的局面,該項目具有極其廣闊的市場前景,其經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益十分巨大。成果2:光催化凈化室內(nèi)空氣應用技術光催化室內(nèi)凈化技術現(xiàn)狀:不能有效地去除室內(nèi)空氣中;危害性很大的細微顆粒物;催化劑活性組分易流失;微孔容易被顆粒物堵塞,致使催化劑失活。技術創(chuàng)新:將高流速高效率靜電除塵與光催化凈化室內(nèi)空氣兩相單元技術有機的結合。技術內(nèi)容:包括性能好低成本的金屬泡沫網(wǎng)狀載體的制備技術、光催化凈化活性組份在金屬泡沫載體上負載技術、凈化室內(nèi)空氣污染物一體化新技術、金屬泡沫網(wǎng)狀物負載光催化材料、室內(nèi)光催化凈化器。產(chǎn)業(yè)化前景:目前我國城鎮(zhèn)裝修過的房屋中80%存在甲醛超標問題。凈化室內(nèi)裝修污染的市場規(guī)模達100億元,并正以每年30%的速度增長,據(jù)預測2008年將達到200億元的市場規(guī)模。5.2應用在能源領域的納米材料和技術成果3:鎳氫(MH/Ni)動力電池與鎳鋅動力電池技術內(nèi)容:鎳氫動力電池技術;鋅鎳動力電池技術;在電極中添加納米添加劑;提高電池的循環(huán)壽命;提高電池的安全性。應用范圍:電動工具、割草機械、玩具模型、電動自行車、電動摩托車等。技術成果:《動力鎳氫電池用納米材料測試技術》項目被上海市高新技術成果轉化服務中心項目認定辦公室認定為上海市高新技術成果轉化項目。這意味著該中心又一項納米科技成果將走向市場。產(chǎn)業(yè)化前景:隨著WTO的加入,對動力電池的需求逐年增加。目前國內(nèi)市場對鎳氫動力電池的年需求量在數(shù)千萬節(jié)以上,也將在上千億的一次電池市場中占據(jù)一席之地。

5.3應用在生物醫(yī)藥領域的納米材料和技術成果

4:超臨界粉碎技術成果簡介:超臨界粉碎技術,采用超臨界流體,通過改變壓力快速改變?nèi)芤旱娘柡投?,使溶質瞬時成核、獲粒度均勻、超微細納米級、無污染高純度產(chǎn)品。通過此藥物微細化技術,實現(xiàn)中藥的微納米化,促進藥物的溶解性,提高藥物的生物利用度。成果內(nèi)容:水飛薊素微納米顆粒,超臨界流體增強溶液分散技術(SEDS),粒徑尺寸介于50~300nm,納米化后的藥物在水中溶解速率得到顯著改善。谷甾醇納米顆粒,氣溶膠溶液萃取系統(tǒng)(ASES)技術,粒徑介于50~300nm,ASES處理后樣品結晶度降低;化學結構沒有明顯改變。產(chǎn)業(yè)化前景:超臨界微納米加工產(chǎn)品:如納米水飛薊素、植物甾醇可應用于相關藥物或油類產(chǎn)品,按1%的附加值計算,相關藥物或油品的產(chǎn)值達100億,該產(chǎn)品產(chǎn)值可達1億元。成果5:用于腹腔淋巴靶向治療的納米給藥系統(tǒng)成果簡介:以安全無毒的聚脂類生物降解聚合物為納米粒的骨架材料,用改良的乳化-液中干燥法制備載藥納米粒(NP)。腹腔化療方式治療卵巢癌,克服了紫杉醇游離藥物滲透性差、易過敏等缺點,并能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。技術特點和優(yōu)勢:解決了材料的安全性,采用經(jīng)FDA批準載體材料;制備工藝可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,粒徑及其分布可控制、重現(xiàn)性好,包裹率高,生產(chǎn)工藝條件不苛刻。產(chǎn)業(yè)化前景:全球卵巢癌每年新增病人19.2萬,死亡人數(shù)為11.4萬,其死亡率占婦科惡性腫瘤之首。建成應用示范點,年創(chuàng)產(chǎn)值可達1000萬元。成果6:基于納米生物探針的微流控陣列蛋白質芯片成果簡介:該芯片是一種納米生物技術與微生物芯片技術的集成產(chǎn)物。通過納米生物自組裝技術將靶蛋白配體組裝在納米粒子界面上,構成納米生物探針,可以特異性地與各種生物樣品(血清、細胞培養(yǎng)液等)中的靶蛋白結合,并最終被捕獲在微流控陣列的特定檢測區(qū)域,通過納米粒子所發(fā)出的光學信號實現(xiàn)對多種靶蛋白的高特異高靈敏的同步多元分析。技術特點和優(yōu)勢:高靈敏、高分辨和低噪音;可以實現(xiàn)多種生物分子的同步檢測;具有在分析模式和使用便捷性上的多種優(yōu)勢。產(chǎn)業(yè)化前景:主要應用領域有蛋白質的結構功能研究、醫(yī)學診斷和醫(yī)療、新藥開發(fā)、生物工業(yè)、低樣品消耗和快速的芯片反應器系統(tǒng),以及特定用途的專家系統(tǒng)。

5.4應用在電子信息領域的納米材

料和技術成果7:CMP后清洗劑成果簡介:采用表面活性劑的分子設計技術,利用表面活性劑的協(xié)同效應,研制了一系列高性能CMP后清洗劑。技術特點和優(yōu)勢:由表面活性劑、高性能功能性清洗助劑組成的水基清洗劑。適合拋光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、對工件腐蝕小、殘留少等。技術現(xiàn)狀:用于硬盤清洗的清洗劑已得到世界最大硬盤基片生產(chǎn)商“深科技”的認可,指標達到國際先進水平。硅片清洗劑已在國內(nèi)企業(yè)得到初步應用。產(chǎn)業(yè)化前景:可廣泛用于計算機硬盤、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用,因而電子行業(yè)的清洗劑具有巨大的市場。CMP后清洗劑利潤豐厚,以每年銷售1千噸計,利潤在1000萬元以上。成果8:高性能納米粒子拋光液成果簡介:化學機械拋光技術(CMP)是迄今幾乎唯一可以達到全局平面化的超精加工技術,納米粒子拋光液是CMP技術的關鍵要素。通過解決納米粒子改性分散技術、納米粒子拋光液的配伍與精制技術、原子級拋光工藝技術等關鍵技術,成功制備出一系列含有納米磨粒的納米粒子拋光液。納米粒子拋光液由納米粒子研磨劑、功能性助劑、溶劑組成。技術特點和優(yōu)勢:在計算機硬盤基片的拋光中可以達到表面粗糙度(Ra)小于0.5;數(shù)字光盤母盤玻璃基片拋光中表面粗糙度達到4.68;均達到國際先進水平。產(chǎn)業(yè)化前景:納米拋光液市場廣闊,用于高精加工的納米拋光液為消耗品,系一次性使用,不可循環(huán)使用以免影響拋光質量,因而拋光液市場容量較大。

5.5納米功能性材料

成果9:竹碳纖維的研制及開發(fā)成果簡介:開發(fā)出黑色和白色納米級的竹炭粉,開發(fā)出黑色和白色功能性竹炭纖維以適應當前對功能性保健紡織品的需要。成果特點:天然、環(huán)保、多功能。應用領域:內(nèi)衣產(chǎn)品、襯衫、T恤、襪子、毛巾、床上用品及運動休閑裝等。產(chǎn)業(yè)化前景:竹炭纖維為紡織產(chǎn)品開發(fā)提供了嶄新的原料素材。主要應用于內(nèi)衣產(chǎn)品、襯衫、毛巾、床上用品及運動休閑裝等,能滿足各領域運用的需要,市場前景十分廣闊,預計將來每年銷售量會超過1000噸。