從中國(guó)高校在材料研發(fā)中的作用看材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向第1頁/共133頁2材料發(fā)展的戰(zhàn)略地位

材料作為社會(huì)生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，其使用與發(fā)展一直是標(biāo)志人類進(jìn)步的里程碑。歷史上每次產(chǎn)業(yè)革命的成功都離不開新材料的開發(fā)，它是工業(yè)革命的先導(dǎo)，與能源、信息、生物技術(shù)構(gòu)成了現(xiàn)代文明社會(huì)的四大支柱。進(jìn)入21世紀(jì)，材料學(xué)科對(duì)于維護(hù)我國(guó)的國(guó)家安全和國(guó)際形象，可持續(xù)地發(fā)展我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)，支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的近、中、長(zhǎng)遠(yuǎn)期科技發(fā)展規(guī)劃，都呈現(xiàn)出比過去任何時(shí)期更加突出的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

第2頁/共133頁3關(guān)于高校的作用：高校通過教學(xué)和科研促進(jìn)了自由奔放的最新演講和交流、形成了多學(xué)科交叉的學(xué)術(shù)環(huán)境、培養(yǎng)了大批充滿活力的年輕人才，孕育了持續(xù)創(chuàng)新的巨大動(dòng)力。而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所引發(fā)的重大原始性創(chuàng)新導(dǎo)致生產(chǎn)力的根本變革。第3頁/共133頁4高校在我國(guó)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起著重要的作用截止2003年7月1日，全國(guó)共有普通高等學(xué)校1517所2。其中，本科學(xué)位的高校為642所，占42％。與材料相關(guān)的高校約421所；占本科學(xué)位高校的66％（見附件）。材料相關(guān)高校在全國(guó)的分布情況見圖1所示。從圖中看出：江蘇、北京、遼寧居首位，而海南、西藏、寧夏最少。第4頁/共133頁5與材料相關(guān)的重點(diǎn)二級(jí)學(xué)科高校情況粒子物理與原子核物理北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、蘭州大學(xué)原子與分子物理清華大學(xué)、吉林大學(xué)、四川大學(xué)等離子體物理大連理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)凝聚態(tài)物理北京大學(xué)、清華大學(xué)、吉林大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、山東大學(xué)、鄭州大學(xué)、中山大學(xué)無機(jī)化學(xué)北京大學(xué)、吉林大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)有機(jī)化學(xué)北京大學(xué)、南開大學(xué)、蘭州大學(xué)物理化學(xué)北京大學(xué)、吉林大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、廈門大學(xué)、福州大學(xué)高分子化學(xué)與物理北京大學(xué)南開大學(xué)吉林大學(xué)復(fù)旦大學(xué)南京大學(xué)中山大學(xué)固體力學(xué)北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)工程力學(xué)北京理工大學(xué)、大連理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)第5頁/共133頁6材料物理與化學(xué)清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、中南大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南昌大學(xué)材料學(xué)清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、東北大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、東華大學(xué)、南京理工大學(xué)、山東大學(xué)、武漢理工大學(xué)、中南大學(xué)、華南理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、四川大學(xué)材料加工工程:清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、天津大學(xué)、太原理工大學(xué)、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、鄭州大學(xué)、華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)冶金物理化學(xué)北京科技大學(xué)鋼鐵冶金北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、上海大學(xué)有色金屬冶金東北大學(xué)、中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)第6頁/共133頁7

依托在高校建立的與材料相關(guān)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室序號(hào)實(shí)驗(yàn)室名稱依托高校1人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理北京大學(xué)2超導(dǎo)北京大學(xué)3摩擦學(xué)清華大學(xué)4新型陶瓷與精細(xì)工藝清華大學(xué)6新金屬材料北京科技大學(xué)7吸附分離功能高分子材料南開大學(xué)8染料及表面活性劑精細(xì)加工合成大連理工大學(xué)9三束材料改性大連理工大學(xué)復(fù)旦大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化東北大學(xué)11超硬材料吉林大學(xué)12無機(jī)合成與制備吉林大學(xué)13現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)14應(yīng)用表面物理復(fù)旦大學(xué)第7頁/共133頁815先進(jìn)光子學(xué)材料與器件復(fù)旦大學(xué)16混凝土材料研究同濟(jì)大學(xué)17金屬基復(fù)合材料上海交通大學(xué)18纖維材料改性東華大學(xué)19固體微結(jié)構(gòu)物理南京大學(xué)20硅材料浙江大學(xué)21晶體材料山東大學(xué)22材料復(fù)合新技術(shù)武漢理工大學(xué)23粉末冶金中南大學(xué)24光電材料與技術(shù)中山大學(xué)25高分子材料工程四川大學(xué)26金屬材料強(qiáng)度西安交通大學(xué)27凝固技術(shù)西北工業(yè)大學(xué)28應(yīng)用有機(jī)化學(xué)蘭州大學(xué)29塑性成型模具技術(shù)華中科技大學(xué)第8頁/共133頁9我們對(duì)高校材料學(xué)院的要求：樹立以人為本的科學(xué)理念造就開放的科學(xué)環(huán)境倡導(dǎo)追求真理、寬容失敗的科學(xué)思想摒棄急功近利、急于求成的浮噪心理深入了解國(guó)家對(duì)材料發(fā)展的要求深入了解材料發(fā)展的歷史貫通材料發(fā)展路線圖：科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)在材料發(fā)展的某些方面形成學(xué)院鮮明特色營(yíng)造創(chuàng)業(yè)環(huán)境、加快材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化第9頁/共133頁10一、中國(guó)材料和相關(guān)制造業(yè)的概況第10頁/共133頁11從整個(gè)材料產(chǎn)業(yè)的實(shí)力看，我國(guó)在鋼鐵、水泥、玻璃、紡織品等傳統(tǒng)材料行業(yè)的生產(chǎn)能力進(jìn)入世界前列，生產(chǎn)總量基本滿足國(guó)內(nèi)需要，為普通材料世界生產(chǎn)大國(guó)。近年來，我國(guó)在新材料領(lǐng)域的研發(fā)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，中國(guó)新材料領(lǐng)域的高技術(shù)研究具有相當(dāng)水準(zhǔn)，已有30%多的項(xiàng)目達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)是稀土永磁大國(guó)，我國(guó)的鎂儲(chǔ)量、生產(chǎn)量、出口量已占世界第一。以人造金剛石和氮化硼為代表的超硬材料生產(chǎn)量和出口量也已達(dá)世界第一。第11頁/共133頁12截至2002年底，我國(guó)大陸172種產(chǎn)量居世界第一的產(chǎn)品第12頁/共133頁13有77個(gè)產(chǎn)量居世界第一的材料類產(chǎn)品黑色金屬冶煉及壓延加工：鐵合金、生鐵、鋼、成品鋼材、鑄件有色金屬冶煉及壓延加工：錫、銻、電解鋁、鎂、鉛、鋅、鎢、稀土、硬質(zhì)合金、高速鋼、廚刀、鋁電解電容器、永磁鐵氧體非金屬礦物制品業(yè)：水泥、平板玻璃、石灰、耐火材料、人造金剛石、石英晶體元器件、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、第13頁/共133頁14化學(xué)纖維制造：化學(xué)纖維、合成纖維、滌綸、腈綸、粘膠纖維化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)：明礬、電石、染料、松香、木糖醇、硫酸、合成堿、焊接材料、聚酯聚合物、塑料鞋化肥：合成氨、尿素、復(fù)合肥第14頁/共133頁15紡織業(yè)：棉紗、棉布、毛織品、針織品、絲織品、毛巾、羊絨、生絲、坯綢、服裝、領(lǐng)帶、拉鏈皮革、毛皮、羽毛（絨）及制品：羊輕革、豬輕革、牛重革、豬皮、山羊皮、皮鞋、皮衣第15頁/共133頁16電子及通信設(shè)備制造業(yè)：軟盤、光盤電氣：燈泡、燈具第16頁/共133頁17橡膠制品業(yè)：再生膠、膠鞋、自行車胎、造紙及紙制品業(yè)：非木紙漿木材加工及木竹藤棕草制品：三夾板、纖維板、木筷、家具、地板石油加工及煉焦業(yè)：焦炭第17頁/共133頁18

二、2003年863重點(diǎn)課題進(jìn)展（舉例）第18頁/共133頁19

發(fā)展優(yōu)勢(shì)資源產(chǎn)業(yè)方面稀土功能材料國(guó)際領(lǐng)先水平是最大磁能級(jí)50-55兆高奧，日本可批量生產(chǎn)N52系列釹鐵硼磁體；突破了高檔釹鐵硼磁體的制造技術(shù)和表面處理技術(shù)，開發(fā)出具有國(guó)際先進(jìn)水平的稀土永磁材料系列，使我國(guó)可批量生產(chǎn)N50—N53系列釹鐵硼磁體，由于磁性能的提高，預(yù)計(jì)

“十五”期間可新增產(chǎn)值10億元以上;在國(guó)際上首創(chuàng)的稀土：鐵為1：12型新結(jié)構(gòu)磁性化合物

PrFe12-xVx開始進(jìn)行中試，對(duì)開發(fā)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型稀土永磁材料意義重大。第19頁/共133頁20稀土功能材料的產(chǎn)業(yè)化完成了N50系列高檔燒結(jié)釹鐵硼磁體的批量化生產(chǎn)，開始試制N53系列產(chǎn)品。產(chǎn)品性能N50系列高檔燒結(jié)釹鐵硼磁體第20頁/共133頁21高性能釹鐵氮磁粉生產(chǎn)線正在調(diào)試氣流磨大型氣淬燒結(jié)爐雙分級(jí)氣流磨200kg熔煉爐第21頁/共133頁22.

“十五”計(jì)劃鎂合金專項(xiàng)攻關(guān)安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)4100萬元，主要任務(wù)是培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的鎂合金新產(chǎn)業(yè)。863計(jì)劃安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)1150萬元，支持耐熱、耐腐蝕和變形鎂合金新產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)從鎂資源大國(guó)、原材料生產(chǎn)大國(guó)到先進(jìn)鎂合金及其產(chǎn)品強(qiáng)國(guó)的跨越式發(fā)展。先進(jìn)鎂合金及其應(yīng)用研究第22頁/共133頁23

先進(jìn)鎂合金及其應(yīng)用研究合金開發(fā)樣品試制合金生產(chǎn)應(yīng)用生產(chǎn)第23頁/共133頁24先進(jìn)鎂合金及其應(yīng)用研究已申請(qǐng)15項(xiàng)發(fā)明專利和18項(xiàng)實(shí)用新型專利原材料方面，正在籌建萬噸級(jí)高品質(zhì)新型鎂合金材料生產(chǎn)基地裝備方面，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列鎂合金專用壓鑄機(jī)以及鎂合金熔煉系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已達(dá)到40%已開發(fā)出8類3C產(chǎn)品和汽車、摩托車零部件，并已實(shí)現(xiàn)部分裝車采用下沉陰極電解新工藝，成功制備出稀土含量為15-20%、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本Mg中間合金,為用以開發(fā)汽車動(dòng)力、傳動(dòng)系統(tǒng)所需抗高溫蠕變和耐腐蝕鎂合金奠定基礎(chǔ)。第24頁/共133頁25改造、提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面500MPa碳素鋼先進(jìn)工業(yè)化制造技術(shù)在973的研究基礎(chǔ)上，突破鋼鐵材料強(qiáng)韌化等關(guān)鍵工程化技術(shù)，通過合金成分設(shè)計(jì)和組織細(xì)化，將235MPa碳-錳普通鋼提高到500MPa碳-錳超級(jí)鋼，實(shí)現(xiàn)線材和板材年產(chǎn)100萬噸示范線在10家大型鋼鐵企業(yè)完成了工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，在一汽、二汽等多家汽車制造企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用（代替微合金鋼用做汽車底盤梁，每噸降低成本200-300元）第25頁/共133頁26500MPa碳素鋼先進(jìn)工業(yè)化制造技術(shù)第26頁/共133頁27熱帶鋼－與寶鋼合作：500MPa碳素鋼研究，已進(jìn)行三輪實(shí)驗(yàn)室軋制實(shí)驗(yàn)；400MPa級(jí)碳素鋼批量生產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)到3600噸，帶鋼寬度達(dá)到1750mm,用戶由一汽本部推廣到青島汽車廠

ResearchInlabIndustrytrialOnsiteMassproductionfinalUsers500MPa碳素鋼先進(jìn)工業(yè)化制造技術(shù)第27頁/共133頁28關(guān)鍵能源新材料方面高性能鋰離子電池正極材料國(guó)際領(lǐng)先水平是可逆容量140mAh/g，550C循環(huán)壽命500次研制出實(shí)用型LiCoxNiyMn1-x-yO2正極材料，其可逆容量達(dá)到165mAh/g，550C循環(huán)壽命560次低成本型LixFePO4正極材料，其可逆容量達(dá)到110mAh/g，550C循環(huán)壽命500次產(chǎn)業(yè)：幾個(gè)中試工廠已經(jīng)啟動(dòng)，將打破日本等國(guó)對(duì)我國(guó)高容量、高安全性、長(zhǎng)壽命正極材料的限制，為我國(guó)鋰離子電池包括動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第28頁/共133頁29關(guān)鍵信息材料和器件方面光電子主題中的氮化鎵發(fā)光二極管外延片和器件制備突破了產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。密集波分復(fù)用系統(tǒng)用關(guān)鍵光電子器件密集波分復(fù)用系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高速、大容量、長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的最有效的方式，主要包括新型多波長(zhǎng)光發(fā)送器件、光接收器件、光調(diào)制器件、光放大器件和復(fù)用/解復(fù)用器件等；圍繞戰(zhàn)略目標(biāo)共安排課題14項(xiàng).

其中14xxnm泵浦激光器與喇曼光纖放大器，目前，技術(shù)指標(biāo)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平；研制了相關(guān)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的功能集成器件(專利產(chǎn)品)，申請(qǐng)中國(guó)和美國(guó)專利7項(xiàng)。已有5臺(tái)在長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并將為烽火通信承擔(dān)的國(guó)家863項(xiàng)目提供30套喇曼光纖放大器相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品，以解決其3000公里無中繼傳輸?shù)年P(guān)鍵問題。第29頁/共133頁3014xxnm泵浦激光器與喇曼光纖放大器

C/C+L帶喇曼放大器樣機(jī)與典型放大特性配套無源光器件的專利產(chǎn)品iPBCPBC+Deploarizer集成器件14XXnm光隔離器14XXnm泵浦合波器第30頁/共133頁31光纖光柵傳感技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究重大突破

攻克了傳感型光纖光柵及其系列傳感器工業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用技術(shù)，并自主研制了工業(yè)化生產(chǎn)系列非標(biāo)設(shè)備與測(cè)試儀器儀表，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)與裝備，建成了工業(yè)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，產(chǎn)品開始批量投放市場(chǎng)。2003年實(shí)現(xiàn)銷售收入已突破2000萬元，市場(chǎng)興旺，預(yù)計(jì)明年將大幅度增長(zhǎng)。

目前，光纖光柵應(yīng)變、溫度傳感系統(tǒng)已批量應(yīng)用于湖北、海口、貴州、蘇州等多座大橋和深圳市市民中心大型屋頂（400×160米）鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程、湖北水布埡水電站加固工程等大型工程的施工與長(zhǎng)期安全監(jiān)測(cè)，并被武漢正在籌建的多座長(zhǎng)江大橋和三峽庫(kù)區(qū)“白鶴梁”國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)文物水下博物館等工程設(shè)計(jì)所采用。光纖光柵溫度傳感器及其感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已批量應(yīng)用于武漢、浙江、廣東、河南等大型石化企業(yè)、油田的大型油罐、油庫(kù)的火災(zāi)預(yù)防探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓設(shè)備及電纜的溫度安全監(jiān)測(cè)，并被中石化明確指定的5萬立方米以上的大型油罐所必須安裝的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。第31頁/共133頁32集成光電子芯片:光纖通信用超高速集成電路芯片的設(shè)計(jì)和制造取得全面突破

采用0.2微米GaAs工藝的激光驅(qū)動(dòng)器芯片的工作速率已經(jīng)達(dá)到24Gb/s的國(guó)際先進(jìn)水平.

第32頁/共133頁33工程塑料高性能化的新途徑

-----尼龍66/粘土復(fù)合材料天然層狀硅酸鹽有機(jī)插層單體插層硅酸鹽有機(jī)化單體插層高分子插層聚合特點(diǎn)耐熱性提高80-100oC模量強(qiáng)度提高100%流變性能改善其它性能有所提高卾爾多斯杭錦旗2號(hào)土第33頁/共133頁34先進(jìn)陶瓷材料--大型部件、復(fù)雜部件、高韌部件

陶瓷軸承：計(jì)算機(jī)、機(jī)床主軸（電主軸）、大型電機(jī)用陶瓷軸承球及軸承、耐高溫、耐腐蝕全陶瓷軸承，形成3500萬元/年產(chǎn)值。陶瓷過濾器：年產(chǎn)2000萬片，8千萬-1億元產(chǎn)值能力。耐磨耐蝕部件：渣漿泵每臺(tái)每年可節(jié)約過流部件費(fèi)6-7萬元，10萬臺(tái)全年可帶來節(jié)約60-70億元的社會(huì)效益。陶瓷高溫高壓球閥：可達(dá)到年產(chǎn)值1500萬的能力。第34頁/共133頁35高溫陶瓷部件的批量化制造技術(shù)

高溫發(fā)熱陶瓷元件(1600C碳化硅,1400C硅化鉬等)和高檔磨具磨料及耐火材料的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化

高溫陶瓷燃?xì)廨啓C(jī),進(jìn)氣口溫度由金屬的900C提高到1250C,熱機(jī)效率由現(xiàn)在的不足30%提高到42%以上

第35頁/共133頁36平板顯示技術(shù)專項(xiàng)2003年在有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)（OLED）、等離子體顯示技術(shù)（PDP）和場(chǎng)致發(fā)射顯示技術(shù)（FED）三個(gè)方向上均取得重大進(jìn)展：PDP技術(shù)方面：東南大學(xué)承擔(dān)的“14英寸全彩色高亮度蔭罩式PDP研制”課題通過863新材料領(lǐng)域辦公室組織的課題驗(yàn)收，并滾動(dòng)實(shí)施了“34英寸全彩色蔭罩式PDP研制”課題。該課題在2003年11月份完成34英寸PDP樣機(jī)兩臺(tái)，亮度900cd/m2,,對(duì)比度3000：1，色彩16M色，完成專利申請(qǐng)5項(xiàng)，其中發(fā)明專利5項(xiàng)。發(fā)表文章15篇。第36頁/共133頁37OLED技術(shù)方面：北京維信諾公司承擔(dān)的“有機(jī)發(fā)光顯示器件研制”課題進(jìn)展顯著：推出了一款2.2英寸的OLED彩色顯示屏，分辨率為160×3×128，能夠顯示更為豐富的信息量。FED技術(shù)方面：“新型可印刷FED場(chǎng)致發(fā)射顯示器的研制”課題通過驗(yàn)收，并滾動(dòng)實(shí)施了“25英寸彩色場(chǎng)致FED顯示器的研制”課題。在很短時(shí)間之內(nèi)，封接出初步合格的三基色顯示屏，完成三基色簡(jiǎn)單樣機(jī)的研制。20英寸單色FED樣機(jī)的顯示性能得到極大的提高，尤其是亮度和灰度等級(jí)方面。第37頁/共133頁38鉍系高溫超導(dǎo)帶材達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平清華大學(xué)和西北有色金屬研究院的帶材水平都有較大提高，并已開始加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。其中，清華大學(xué)（北京英納超導(dǎo)技術(shù)有限公司，簡(jiǎn)稱英納公司）鉍系高溫超導(dǎo)帶材的批量生產(chǎn)工藝日益成熟，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并已開始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，向超導(dǎo)材料國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)邁出了一大步。2003年1－10月，英納公司鉍系線材產(chǎn)品銷售達(dá)40.1公里，在2003年9月韓國(guó)電工研究所進(jìn)行的全球招標(biāo)中，公司從包括全球所有主要高溫超導(dǎo)導(dǎo)線生產(chǎn)商參加的激烈競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，拿到了7公里導(dǎo)線的訂單，2003年共計(jì)有十幾公里線材已順利銷往韓、美、歐等國(guó)。第38頁/共133頁39大面積雙面高溫超導(dǎo)薄膜國(guó)際先進(jìn)中國(guó)科學(xué)院物理研究所和北京有色金屬研究總院的釔系超導(dǎo)薄膜技術(shù)指標(biāo)都有了很大提高；而中國(guó)科學(xué)院物理研究所課題組（南開大學(xué)）的鉈系超導(dǎo)薄膜的技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，而且產(chǎn)品穩(wěn)定性較好。第39頁/共133頁40高溫超導(dǎo)電纜明年掛網(wǎng)運(yùn)行中國(guó)科學(xué)院電工研究所和北京云電英納電纜有限公司均已初步完成電纜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。其中，北京云電英納電纜有限公司正在進(jìn)一步優(yōu)化電纜系統(tǒng)，計(jì)劃于2003年年底完成電纜本體的制造，并于2004年上半年在云南昆明普吉變電站正式掛網(wǎng)運(yùn)行。第40頁/共133頁41移動(dòng)通信用高溫超導(dǎo)濾波器研制成功清華大學(xué)已研制成功適合我國(guó)的GSM1800、GSM900和CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的高溫超導(dǎo)濾波器子系統(tǒng)，系統(tǒng)性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并穩(wěn)步向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。目前已計(jì)劃進(jìn)行移動(dòng)通信小區(qū)基站的現(xiàn)場(chǎng)通信試驗(yàn)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)應(yīng)用于移動(dòng)通信準(zhǔn)備了必要的條件。第41頁/共133頁42離子束改良植被與新材料聯(lián)用固沙技術(shù)取得重大進(jìn)展通過反復(fù)地離子注入，摸索出能明顯提高甘草、沙棘成苗率和縮短萌發(fā)進(jìn)程的注入離子種類、能量和劑量范圍，建立了參數(shù)庫(kù)。初步篩選出更加耐旱的甘草植株材料10份。利用極端條件微生物與植物根共生并與吸水劑材料組成生態(tài)系統(tǒng)模型。戶外沙地實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該技術(shù)在栽種兩個(gè)月內(nèi)，無需外界雨水和澆水，出苗率在95%以上。實(shí)驗(yàn)甘草的根系可生長(zhǎng)到70厘米以上（達(dá)到潤(rùn)土層）。第42頁/共133頁43碳纖維基本解決T300產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)光威魚具公司投資建設(shè)了年產(chǎn)25噸的CCF-1型原絲中試線，已獲得了較好質(zhì)量的原絲產(chǎn)品；承擔(dān)CCF-3型碳纖維及原絲技術(shù)研究的中科院和教育部系統(tǒng)三個(gè)單位，在863專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和各自配套資金的支持下，均已建立起較高水平的研究裝備和良好的研究環(huán)境，具備了繼續(xù)開展研發(fā)工作的條件。承擔(dān)單位發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，先后開發(fā)出了強(qiáng)度大于4.0GPa的碳纖維技術(shù)，目前正圍繞原絲核心技術(shù)開展進(jìn)一步的研發(fā)。第43頁/共133頁44聚合物光纖及鏈路系統(tǒng)開發(fā)成功中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)光子技術(shù)研究所與江蘇中山電纜廠聯(lián)合開發(fā)成功可以支持多路工作的100Mbps聚合物光纖交換機(jī)、聚合物光纖網(wǎng)卡、石英光纖-聚合物光纖波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和聚合物光纖中繼器等聚合物光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了聚合物光纖在局域網(wǎng)內(nèi)的布線和系統(tǒng)集成。目前實(shí)驗(yàn)室研究人員正在進(jìn)行聚合物光纖到戶全光傳輸以及電話、電視、互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”的研發(fā)工作。該技術(shù)在國(guó)防、工業(yè)、商業(yè)、民用等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。第44頁/共133頁45片式元件突破關(guān)鍵技術(shù)研制出高頻寬帶抗EMI元件，成為世界上第二個(gè)擁有該產(chǎn)品的國(guó)家；首次研制出具有電壓調(diào)節(jié)電感功能的片式電感元件；研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的賤金屬內(nèi)電極（BME）亞微米晶抗還原MLCC材料，突破了新一代高性能BMEMLCC薄層化、微型化關(guān)鍵技術(shù)。目前，微波片式電感、高頻寬帶EMI元件及高感量片式電感三類產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，高水平賤金屬內(nèi)電極MLCC示范生產(chǎn)線的產(chǎn)能達(dá)到200億只/年，產(chǎn)值可達(dá)3億人民幣。第45頁/共133頁46成功研制碳納米晶體管和射頻單電子器件新的納米電極對(duì)制備技術(shù),制備周期短、成本低、且完全和現(xiàn)行的超大規(guī)模集成電路工藝兼容，通過納米線的定位和排序技術(shù)，制備出性能優(yōu)良的碳納米晶體管和射頻單電子器件，靈敏度達(dá)1.5X10-5e/(Hz)-1/2，其電阻比國(guó)際報(bào)道的小三個(gè)數(shù)量級(jí)，制備器件成功率達(dá)到60%，并成功制備出6000個(gè)器件.第46頁/共133頁47基于納米晶生物探針的免疫層析檢測(cè)技術(shù)取得突破利用雜交瘤細(xì)胞融合篩選技術(shù)和DNA重組技術(shù)進(jìn)行了乙肝抗元和抗體的篩選，單克隆抗體已形成年產(chǎn)100克的生產(chǎn)能力，滿足年產(chǎn)2億條免疫試紙的要求。具有超順磁特性的復(fù)合磁性納米晶已小試和放大，可滿足年產(chǎn)8000萬條免疫試紙的要求。合成了用于免疫標(biāo)記的新型SiO2/Au金屬納米晶的小試第47頁/共133頁48新材料關(guān)鍵領(lǐng)域選擇第48頁/共133頁49

隨著中國(guó)制造的快速發(fā)展，中國(guó)制造對(duì)材料需求越來越大，對(duì)材料品種、質(zhì)量和性能上要求越來越高，對(duì)新材料需求增長(zhǎng)率基本在20%~30%，個(gè)別的達(dá)到70%以上；

中國(guó)制造所需新材料覆蓋了幾乎所有類別，而且響應(yīng)速度非常快；

從品種和數(shù)量上來講，中國(guó)制造所需材料基本能夠滿足國(guó)內(nèi)需求；從質(zhì)量和性能上講，一些高牌號(hào)、特殊性能的材料基本依靠進(jìn)口，如工程塑料、合成橡膠、特種鋼等；中國(guó)制造所應(yīng)用的新材料有一半以上依賴進(jìn)口，如電子化學(xué)品、飼料添加劑、光存儲(chǔ)材料等的高端產(chǎn)品；中國(guó)制造對(duì)于非常高端、處于研發(fā)、試用階段的新型材料也有很大需求，需求狀況幾乎和世界持平，如納米材料、壓電晶體材料等。根據(jù)新材料在中國(guó)制造中的作用、中國(guó)制造產(chǎn)品對(duì)新材料表觀消費(fèi)量、材料進(jìn)口量占表觀消費(fèi)量的百分比及需求增加率，通過分析，我們確定了存在供需缺口的34種新材料如右表所示第49頁/共133頁50當(dāng)前應(yīng)該重點(diǎn)支持的有30個(gè)新材料領(lǐng)域重點(diǎn)支持新材料集熱、制冷材料電子化學(xué)品新型高效添加劑貯氫電池材料光電顯示材料磁性材料特種纖維生態(tài)材料光存儲(chǔ)材料單晶硅特種鋼輕合金特種膠粘劑工程塑料超硬材料重點(diǎn)支持新材料飼料添加劑高吸水性樹脂絕熱保溫材料有機(jī)氟材料新型表面活性劑高溫合金高溫結(jié)構(gòu)陶瓷*環(huán)境凈化材料環(huán)境替代材料金屬基復(fù)合材料*熱固性樹脂砷化稼材料*太陽能電池材料陶瓷基復(fù)合材料*壓電晶體材料*第50頁/共133頁51應(yīng)該重點(diǎn)支持的中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域與對(duì)應(yīng)的新材料領(lǐng)域汽車配件電子計(jì)算機(jī)家用電器通訊設(shè)備機(jī)電設(shè)備服裝加工照明器材小家電鐵路運(yùn)輸設(shè)備摩托車工程塑料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷半導(dǎo)體材料特種鋼特種纖維天然橡膠輕合金超硬材料磁性材料電子化學(xué)品復(fù)合材料集熱制冷材料光存儲(chǔ)顯示材料太陽能電池材料貯氫電池材料高溫合金生態(tài)材料納米材料環(huán)境替代材料中國(guó)制造新材料第51頁/共133頁52值得注意的新發(fā)展方向第52頁/共133頁53半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)材料有機(jī)/高分子材料敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料納米材料生物材料復(fù)合材料第53頁/共133頁54半導(dǎo)體材料

20世紀(jì)40年代末，晶體管的發(fā)明在技術(shù)上導(dǎo)致了一個(gè)新時(shí)代——信息時(shí)代的到來，起到推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的巨大作用。可以預(yù)期，在可見的未來十幾年中，Si及化合物半導(dǎo)體仍將是電子學(xué)技術(shù)的基本材料；并在計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)化以及國(guó)防和空間應(yīng)用等科技和工業(yè)領(lǐng)域中占據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的重要位置。顯然隨著微電子和光電子應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，半導(dǎo)體材料必將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。第54頁/共133頁55隨著高科技發(fā)展的需要，半導(dǎo)體及其應(yīng)用研究的中心興趣正向直接影響市場(chǎng)的微型或低維量子器件，改善傳輸質(zhì)量和效率，增大功率和距離等方向發(fā)展，半導(dǎo)體化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的應(yīng)用前景。第55頁/共133頁56半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的重要研究主題：

（1）Si基積分電路設(shè)計(jì)，就材料物性而言涉及用于門（gates）電路控制的納米尺寸電介質(zhì)制造及特性研究。第56頁/共133頁57

（2）大能隙材料則在光電子學(xué)領(lǐng)域中具有關(guān)鍵的作用。可以預(yù)期，Ⅲ—Ⅴ族化合物材料具有重要應(yīng)用前景。第57頁/共133頁58

（3）納米電子學(xué)及納米物理學(xué)研究是微電子及光電子材料和器件發(fā)展的基礎(chǔ)，涉及半導(dǎo)體與有機(jī)或生物分子耦合，低維器件的量子尺寸效應(yīng)，半導(dǎo)體與超導(dǎo)體或磁性材料界面以及原子或分子尺度的存儲(chǔ)問題。建立原子學(xué)模擬與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)及量子力學(xué)跨層次－跨尺度關(guān)聯(lián)應(yīng)是該領(lǐng)域中的一個(gè)重要的研究方向。第58頁/共133頁59結(jié)構(gòu)材料

材料的力學(xué)特性主要表現(xiàn)為斷裂強(qiáng)度、韌性、疲勞裂紋的傳播、塑性屈服、蠕變等性質(zhì)。Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作為力學(xué)材料的主體，構(gòu)成系列結(jié)構(gòu)材料，其主要功能為承擔(dān)負(fù)載（如火車、汽車、飛機(jī)）。汽車用鋼近年來已從一般鋼鐵發(fā)展為使用Al合金或特殊的高強(qiáng)Mg基合金；進(jìn)一步需要發(fā)展炭纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或Al基復(fù)合材料；而高強(qiáng)Ti合金在高強(qiáng)鋼中有重要位置，不銹鋼則有取代炭鋼的前景。用于軍用飛機(jī)的Al合金及一般鋼材則在被先進(jìn)的Ti合金及高分子基復(fù)合材料所取代。第59頁/共133頁60結(jié)構(gòu)材料的主體：

（1）鋼鐵

鋼鐵材料，特別地具有多相結(jié)構(gòu)和復(fù)雜成分的優(yōu)質(zhì)鋼具有重要應(yīng)用背景和潛勢(shì)，需要開展相應(yīng)的基礎(chǔ)研究。聯(lián)系于微米及納米技術(shù)的納米層間結(jié)構(gòu)、織構(gòu)以及晶界和界面都可視為改善鋼鐵材料的重要途徑！第60頁/共133頁61（2）Al合金

Al基材料及相應(yīng)的沉淀硬化效應(yīng)導(dǎo)致高強(qiáng)鋁合金的出現(xiàn)，相關(guān)技術(shù)工藝已發(fā)展為“沉淀科學(xué)”，它涉及“相”間晶體結(jié)構(gòu)的匹配性以及合金的穩(wěn)定性，特別地時(shí)效合金的穩(wěn)定性直接影響航空或空間應(yīng)用，可視為Al合金基礎(chǔ)研究中的重要問題。第61頁/共133頁62(3)鎂合金鎂的密度1.74，約為鋼的1/4，鋁的2/3。鎂合金是最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，其比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程塑料。同時(shí)，鎂合金還具有良好的減振性，在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，鈦合金的300～500倍。鎂合金還具有良好的切削加工性及尺寸穩(wěn)定性，其耐凹陷性、鑄造成形性及表面裝飾性俱佳，加之具有易回收利用等優(yōu)點(diǎn)，因此，20世紀(jì)90年代初開始，世界對(duì)鎂的需求量大幅度增加，原鎂的產(chǎn)量和消費(fèi)量隨之迅速增長(zhǎng)，第62頁/共133頁63進(jìn)入21世紀(jì)全球原鎂生產(chǎn)能力已超過60萬噸（中國(guó)27萬噸，加拿大11.7萬噸，美國(guó)4.5萬噸，挪威4.2萬噸，俄羅斯4萬噸，以色列2.75萬噸，法國(guó)1.7萬噸，烏克蘭1.5萬噸，巴西1.2萬噸，哈薩克斯坦1萬噸，塞爾維亞0.5萬噸，印度900噸）。國(guó)際上鎂產(chǎn)業(yè)的布局情況是，原鎂生產(chǎn)以中國(guó)、加拿大、澳大利亞、獨(dú)聯(lián)體國(guó)家為主，其中以中國(guó)和加拿大的原鎂生產(chǎn)能力增長(zhǎng)幅度較大。第63頁/共133頁64鎂的資源十分豐富，鎂在地殼中的含量為2.35％，總儲(chǔ)量估計(jì)為100億t以上。海水中的鎂含量為0.14％，全世界海水中的含鎂量估計(jì)為6×1016t，真可謂“用之不竭”。主要的含鎂礦物有：菱鎂礦（MgCO3），白云石（MgCO3·CaCO3），光鹵石（MgCl2·KCl·6H2O），水氯鎂石（MgCl2·6H2O）和蛇紋石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。世界上所利用的鎂鹽礦物原料主要是菱鎂礦和白云石，其次為海水苦鹵、鹽湖鹵水及地下鹵水。第64頁/共133頁65鎂及鎂合金廣泛應(yīng)用于冶金、汽車、摩托車、航空航天、光學(xué)儀器、計(jì)算機(jī)、電子與通訊、電動(dòng)、風(fēng)動(dòng)工具和醫(yī)療器械等領(lǐng)域。鎂合金以其優(yōu)良的導(dǎo)熱性、可回收性、抗電磁干擾及優(yōu)良的屏蔽性能等特點(diǎn)，被譽(yù)為新型“綠色工程材料”，21世紀(jì)的“時(shí)代金屬”。第65頁/共133頁66金屬鎂主要用于：作鋁基合金的重要添加元素，這部分用量約占鎂的總消耗量的43％左右；用于鎂合金制造各種零部件的用量已達(dá)到鎂消耗量的35％左右；鎂用于煉鋼脫硫約占13％；此外鎂還用于陰極保護(hù)材料、金屬還原劑和化工行業(yè)等。世界鎂的消費(fèi)區(qū)域主要集中在北美和歐洲地區(qū)。21世紀(jì)初，北美和西歐鎂的消費(fèi)量約占全球總消費(fèi)量的3/4。第66頁/共133頁67（4）Ti合金

Ti合金在軍用或民用航空工業(yè)的發(fā)展中有重要位置；多相納米尺度層狀微結(jié)構(gòu)問題對(duì)高強(qiáng)Ti基合金的特性具有重要意義，預(yù)期它將成為設(shè)計(jì)新Ti基合金的關(guān)鍵主題。第67頁/共133頁68(5)結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料先進(jìn)陶瓷具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能如高強(qiáng)、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫和抗熱震性等，而且在電、磁、熱、光、聲、化學(xué)、生物等方面具有卓越的功能，某些性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)合金和高分子材料。先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用不僅可以改善人民生活質(zhì)量，造福于人類而且對(duì)增強(qiáng)國(guó)防力量、保證國(guó)家安全也十分必要；先進(jìn)陶瓷的研究與應(yīng)用可以帶動(dòng)材料科學(xué)自身的發(fā)展。第68頁/共133頁69提高陶瓷材料的韌性和可靠性、降低陶瓷材料的制造成本是直接關(guān)系到陶瓷材料在高技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的關(guān)鍵。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷近年的主要發(fā)展趨勢(shì)是：高延展性、超高強(qiáng)、超高韌、超高硬和耐高溫的新材料探索。（1）向多層次多相復(fù)合陶瓷方向發(fā)展；強(qiáng)韌化從纖維增韌、晶須增韌、顆粒彌散強(qiáng)化、相變?cè)鲰g等，發(fā)展到協(xié)同增韌（2）向納米陶瓷方向發(fā)展；（3）加強(qiáng)陶瓷材料的剪裁與設(shè)計(jì)，如晶界和界面設(shè)計(jì)、晶粒取向設(shè)計(jì)、多相之間的復(fù)合設(shè)計(jì)、仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等；（4）Ti3SiC2和Ti3AlC2等為代表的新型層狀三元碳化物和氮化物陶瓷；（5）.高性能多孔陶瓷材料；（6）突破低成本、高性能先進(jìn)陶瓷制備工藝技術(shù)；第69頁/共133頁70有機(jī)/高分子材料有機(jī)/高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)的重要基石，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國(guó)家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面廣的通用高分子材料需要不斷地升級(jí)改造，以降低成本、提高材料的使用性能，另一方面各類新型的高分子材料將應(yīng)運(yùn)而生，尤其是有機(jī)及聚合物分子或少數(shù)分子組合體的光、電和磁特性將成為高分子向功能化以及微型器件化發(fā)展的重要方向。第70頁/共133頁71分子材料與分子電子器件研究該領(lǐng)域的主要研究方向：新型功能分子的設(shè)計(jì)，合成與組裝，分子納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑分子的組裝、自組裝以及自組織技術(shù)以及在分子電子器件上的應(yīng)用研究。這些分子電子器件主要包括分子電開關(guān)、分子光開關(guān)和分子電光開光的設(shè)計(jì)、分子導(dǎo)線、分子整流器、分子開關(guān)、分子晶體管、分子馬達(dá)及分子邏輯器等。第71頁/共133頁72光電信息功能高分子材料研究重點(diǎn)主要在：有機(jī)/高分子光子晶體材料；探索有機(jī)/高分子形成光子材料的途徑；超高密度高分子存儲(chǔ)材料：開發(fā)存儲(chǔ)密度高的高分子材料；高分子傳輸材料：研究和開發(fā)應(yīng)用于通訊傳輸?shù)木哂休^高的光學(xué)透過性，光學(xué)均勻，高折射率，低光損耗的高分子塑料光纖。高分子顯示材料：有機(jī)/高分子電致發(fā)光材料，高分子液晶等，其發(fā)展方向?yàn)殚_發(fā)出具有高的電致發(fā)光效率，低驅(qū)動(dòng)電壓，具有不同發(fā)光波長(zhǎng)（彩色）和長(zhǎng)壽命的各種發(fā)光器件。第72頁/共133頁73*生物醫(yī)用高分子材料

包括：

藥物載體與控釋材料：研究適于各類藥物的新型生物降解高分子載體和控釋材料的設(shè)計(jì)與合成，藥物與載體的相互作用以及藥物載體體系的生物醫(yī)學(xué)性能（注射、口服、吸收、分布、排泄等）等評(píng)價(jià)；誘導(dǎo)組織自修復(fù)與再生材料：研究能夠誘導(dǎo)組織自修復(fù)與再生新型生物降解材料的設(shè)計(jì)與制備，材料的形態(tài)、孔度、降解速度等與組織自修復(fù)和再生過程的相互作用關(guān)系；生物醫(yī)用材料的表面修飾以及生物相容性研究：研究不同結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)用材料表面修飾新方法以解決材料的生物相容性問題等。第73頁/共133頁74與能源、環(huán)境相關(guān)的高分子功能材料，包括：燃料電池、太陽能電池的關(guān)鍵高分子材料：研究高能、長(zhǎng)壽命固態(tài)電池及相關(guān)電極材料；研究不同有機(jī)光敏染料和納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體系的太陽能電池，柔性、薄膜太陽能電池的研究將是未來發(fā)展的重要方向。吸收/分離高分子材料：重點(diǎn)研究用于廢氣與廢水處理的功能材料；具有高選擇性吸附、分離功能的膜、納米介孔材料等。環(huán)境敏感材料與材料智能化：研究對(duì)微量有害物質(zhì)等環(huán)境因素高靈敏度感應(yīng)和傳感材料，及危害防護(hù)材料等。綠色、環(huán)保高分子材料研究：重點(diǎn)研究天然高分子材料（如淀粉，纖維素等）的改性等。第74頁/共133頁75敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料是對(duì)電、磁、光、聲、熱（溫度）、力、化學(xué)、生物變化敏感并具有轉(zhuǎn)換功能的材料。包括磁性材料、磁電材料、磁阻和巨磁阻材料、電磁液流變液體、磁致伸縮材料、電阻材料、超導(dǎo)材料感光和發(fā)光材料介電材料（介電、壓電、鐵電、熱釋電、微波材料）氣敏、濕敏、溫敏材料、熱偶、記憶合金及儲(chǔ)氫材料生物傳感材料智能材料第75頁/共133頁76轉(zhuǎn)換方面：包括電轉(zhuǎn)光：燈泡、LED、FED、OLED電轉(zhuǎn)熱：電爐光轉(zhuǎn)電：電池材料、光電池、染料電池、光合化學(xué)能轉(zhuǎn)電：化學(xué)電池、燃料電池生態(tài)環(huán)境材料、分離膜材料第76頁/共133頁77一般說來，任何一種物質(zhì)，在不同的溫度、壓力和外場(chǎng)（如引力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等）的影響下，將呈現(xiàn)不同的物態(tài)。敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料的關(guān)鍵是突出各種因素時(shí)相變中的變化過程。人工構(gòu)建的材料和結(jié)構(gòu)發(fā)揮愈來愈大的作用。如：異質(zhì)結(jié)：超導(dǎo)/鐵電、磁電/鐵電、磁電/半導(dǎo)體、介電/半導(dǎo)體半導(dǎo)體超晶格鐵電、磁電、超導(dǎo)體薄膜與半導(dǎo)體芯片結(jié)合可調(diào)能帶結(jié)構(gòu)材料光子晶體第77頁/共133頁78納米科學(xué)與技術(shù)

研究方面：

物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出的物理、化學(xué)和生物特性，研究單分子的特性和相互作用，

為以原子、分子為起點(diǎn)，設(shè)計(jì)和構(gòu)筑新的納米結(jié)構(gòu)、材料和器件，提供科學(xué)基礎(chǔ)和理論準(zhǔn)備。

加強(qiáng)對(duì)納米結(jié)構(gòu)新的測(cè)試和表征方法的研究和探索，加深對(duì)納米科技理論和方法的理解。

第78頁/共133頁79應(yīng)用方面，納米技術(shù)的發(fā)展有五個(gè)主要方向：

一、以納米材料（顆粒、C60、碳納米管）為代表的方面

二、以從微電子向納電子為代表的方向

三、以微光、機(jī)、電集成系統(tǒng)向納光、機(jī)、電集成系統(tǒng)為代表的方向（MEMS--NEMS）

四、以納米生物學(xué)、系統(tǒng)為代表的方向

五、以納米物理化學(xué)性質(zhì)、制備、表征等為代表的方向

第79頁/共133頁80納米粉體材料的制備：（1）納米氧化物，如氧化鋅、二氧化鈦、氧化銦、氧化錫等，（2）納米金屬，如鎢、鋁、銅、鎳、鉑、金、銀、鈀等，（3）納米陶瓷，包括陶瓷粉體及陶瓷軸承等制品，（4）納米碳酸鈣，（5）碳納米管等材料及其應(yīng)用，（6）硅基納米材料，（7）電子漿料。第80頁/共133頁81．納米技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用（1）行業(yè)現(xiàn)狀納米功能纖維按照制備方法可以分為兩類：一類是采用溶液共混、熔體共混、原位聚合等方法，把具有各種不同特性的納米粒子與成纖聚合物混合，制備具有相應(yīng)功能的纖維，纖維的直徑不一定是納米級(jí)；另一類是通過靜電紡絲、多組分復(fù)合紡絲法以及分子技術(shù)制備直徑為納米級(jí)的納米纖維。由于納米纖維本身具有極大的比表面積，極大的比表面積/體積比，吸附性極強(qiáng)，過濾性、阻隔性、粘合性、保溫性好，在超過濾、醫(yī)用敷料、合成材料增強(qiáng)，特種蓄電池隔膜、電池電極材料，航空特種防護(hù)服面料等方面有好大的應(yīng)用前景，也可以作為未來納米機(jī)的支撐與連接等。第81頁/共133頁82（2）主要應(yīng)用方向目前，納米技術(shù)在紡織方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在納米復(fù)合纖維、納米技術(shù)在紡織后整理等方面的應(yīng)用等。<1>納米復(fù)合纖維化學(xué)纖維中加入納米級(jí)添加劑，可以制造出新一代功能性更強(qiáng)的、不同用途的優(yōu)良復(fù)合化學(xué)纖維，這種方法的技術(shù)難度比直接制造納米纖維的難度要低，是近期內(nèi)納米技術(shù)在紡織中應(yīng)用的主導(dǎo)方向。結(jié)合武進(jìn)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，應(yīng)考慮發(fā)展以下幾類纖維：抗紫外纖維納米TiO2和納米Zn0等陶瓷粉，外觀為白色超微細(xì)粉末，粒徑均勻，比表面積大，表面能高，與纖維親和性強(qiáng)，添加量小，由于小尺寸效應(yīng)，對(duì)光吸收很強(qiáng)。以它們?yōu)闊o機(jī)紫外線屏蔽劑制成的抗紫外線型纖維或織物，不僅可全面抵御UV-A、UV-B對(duì)人體皮膚的傷害，而且還能反射可見光和紅外線，具有遮熱功能，以此類纖維制成的織物，便于印染整理，手感柔軟，透氣涼爽，服用性好。目前從國(guó)內(nèi)外研制生產(chǎn)的品種來看，涉及到滌綸、維綸、晴綸、錦綸，丙綸和粘膠纖維等，在服用方面，可廣泛地用來制作運(yùn)動(dòng)衫、罩衫、制服、套褲、職業(yè)服、游泳衣和童裝等；在工業(yè)和裝飾方面，可用于廣告用布、戶外裝飾布、各類遮陽傘、窗簾、運(yùn)輸蓬布和各類帳蓬用布等。抗紫外線織物尤其適合制作高溫崗位工人和野外工作者的單薄服裝。第82頁/共133頁83抗菌、抑菌和除臭纖維納米級(jí)TiO2和Zn0等光催化無機(jī)抗菌劑的熱穩(wěn)定性好、功能持久、安全可靠，能將細(xì)菌和殘骸一起殺滅清除，同時(shí)還能將細(xì)菌分泌的毒素也分解掉。產(chǎn)品可應(yīng)用于超細(xì)纖維等特殊場(chǎng)合，是前景廣闊的新型抗菌材料。它們可作為添加劑加到滌綸、丙綸、錦綸、晴綸、粘膠等化纖中，賦于各類纖維及其織物抗菌、抑菌、除臭功能，從而起到保健和美學(xué)作用，所制成的纖維不僅具有疏水導(dǎo)濕性、快干性、抗污性、密度小和手感柔軟等特點(diǎn)，且具持久的抗菌性能。其織物對(duì)腳臭、腳癬、皮膚癌、婦科等疾病有較好的防治作用。導(dǎo)電纖維將二氧化錫和氧化鋅等白色納米粉體與纖維高聚物混合紡絲或通過吸附法及浸漬化學(xué)反應(yīng)使其覆蓋于纖維表面上，制成白色導(dǎo)電纖維，可用來制作防護(hù)服、工作服和裝飾性導(dǎo)電材料。遠(yuǎn)紅外纖維遠(yuǎn)紅外陶瓷粉具有高效遠(yuǎn)紅外輻射的功能，通常包括三氧化二鋁，氧化鋯，氧化鎂，二氧化硅，氧化鋅，三氧化二銻等，以其作為添加劑制成的各種遠(yuǎn)紅外纖維（尤其是遠(yuǎn)紅外丙綸纖維），具有優(yōu)良熱效應(yīng)功能，保健理療功能和排濕透氣抑菌功能。此類纖維可以吸收太陽光和人體輻射的遠(yuǎn)紅外線，可以發(fā)射出波長(zhǎng)和功率與其溫度相適應(yīng)的遠(yuǎn)紅外線，因而使織物具有更好的保暖效果；還能吸引人體自身向外散發(fā)的熱量，并再向人體反射易吸收的遠(yuǎn)紅外線，使人體皮下組織中血流量增加，有效地改善人體循環(huán)，提高組織供氧，改善新陳代謝，增強(qiáng)免疫力；同時(shí)，由于特殊的物理效能刺激人體生理發(fā)生變化，達(dá)到保健和抑菌的作用。遠(yuǎn)紅外纖維除了具有反射功能外，還兼有抗可見光、近紅外線和抗紫外線的功能，可用來制作夏日服裝、野外工作服、遮陽傘及裝飾用布等，孕育著十分廣闊的市場(chǎng)。第83頁/共133頁84空氣負(fù)離子纖維奇冰石納米復(fù)合粉是將多種天然礦石進(jìn)行深度加工，并添加納米TiO2等納米粉體制成的性能奇特的超細(xì)粉體，它為灰色不透明粉末，主要由鈉，鉀、鈣、鐵、鋁、硅、硼元素和其氧化物構(gòu)成的。添加了奇冰石的丙綸、滌綸纖維，可以產(chǎn)生空氣負(fù)離子，發(fā)射遠(yuǎn)紅外電磁波，還可以釋放人體需要的微量元素，因此所制作保健服、內(nèi)衣、室內(nèi)裝飾布、窗簾、家用紡織品、汽車裝飾布等，可為人體隨時(shí)補(bǔ)充所需要的微量元素，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)藥工程和紡織工程的完美結(jié)合，易被廣大消費(fèi)者接受，具有較大的市場(chǎng)潛力。高強(qiáng)高模量纖維納米碳管的強(qiáng)度極高、彈性模量也很高，甚至可以彎曲后再?gòu)椈兀梢杂糜谥苽涓邚?qiáng)高彈性纖維。另外，粘土與聚合物的復(fù)合能夠大大提高材料的強(qiáng)度和模量，國(guó)內(nèi)外對(duì)納米粘土在塑料橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入的研究。北京服裝學(xué)院利用納米粘土的這種功能，與聚酰胺插層聚合開發(fā)尼龍納米功能纖維，使纖維的強(qiáng)度和模量有很大的提高，尤其是模量可以提高2倍，但纖維的紡絲性能沒有明顯的改變。除了上述功能纖維以外，采用納米粉體對(duì)纖維進(jìn)行改性，還可以開發(fā)多種功能纖維，如變色纖維、耐熱纖維、芳香纖維、磁性纖維、儲(chǔ)能纖維、發(fā)光纖維、阻燃纖維、吸水吸濕纖維、防水拒油纖維等。第84頁/共133頁85納米技術(shù)在織物后整理中的應(yīng)用直接涂層法獲得功能性涂層先將納米微粒直接加入到織物整理劑中，使其均勻分散，然后使織物通過包含納米微粒的整理液，在粘合劑作用下直接涂覆在織物表面，形成功能性涂層。接枝技術(shù)法獲得功能性涂層對(duì)于某些涂層牢度不夠、功能性不持久的情況，可采用接枝技術(shù)。具體可采用兩條技術(shù)路線：一是將對(duì)納米材料有很強(qiáng)的配位能力的有機(jī)化合物接枝到棉纖維上，制成簡(jiǎn)單的有機(jī)分子模板，再將納米材料有很強(qiáng)的配位能力的有機(jī)化合接枝到棉纖維上，制成簡(jiǎn)單的有機(jī)分子模板，再將納米團(tuán)簇組裝到纖維上；二是在制備納米微粒時(shí)，用可接枝到纖維上的化合物作為捕獲劑，使納米微粒通過捕獲劑進(jìn)行表面修飾形成“團(tuán)簇”，再把“團(tuán)簇”接枝到纖維上。第85頁/共133頁863．納米改性涂料（1）行業(yè)現(xiàn)狀關(guān)于納米涂料的某些試驗(yàn)證明，此類涂料有著極強(qiáng)的生命力和廣闊的市場(chǎng)前景，該涂料具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：（1）涂層的耐洗刷性、耐人工加速老化性及耐沾污性能均有顯著增強(qiáng)；（2）能有效抑制細(xì)菌、霉菌生長(zhǎng)，吸收分解空氣中的有機(jī)物及異味；（3）可凈化空氣中的CO2、NOX、SO2、降低VOC及吸煙等其他有害氣體；（4）可抗紫外輻射、增加空氣負(fù)離子濃度、改善睡眠、促進(jìn)新陳代謝；（5）耐低溫好，可有效解決目前建筑有害氣體等環(huán)境污染問題。這種納米抗菌涂料可廣泛應(yīng)用于建筑物的居室、家具的裝飾裝修工程。第86頁/共133頁87（2）發(fā)展方向?qū)嶒?yàn)研究表明，在各類涂料中添加納米材料，如納米TiO2，可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污的涂料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院和家庭內(nèi)墻涂飾。可制造出防紫外線涂料，應(yīng)用制防紫外線陽傘；還可以制造出吸波隱身涂料，用于隱形飛機(jī)、隱形軍艦等國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域及其他需要電磁波屏蔽場(chǎng)所的涂敷。在涂料中添加納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強(qiáng)度成倍提高，涂料的質(zhì)量和檔次大大升級(jí)。納米二氧化鈦超親水性和超親油性的開發(fā)應(yīng)用將為涂層材料帶來革命，使表面具有自清潔功效，防污、防霧、易洗、易干。據(jù)稱，納米材料改性外墻涂料的耐洗刷性可由原來的1000多次提高到1萬多次，老化時(shí)間延長(zhǎng)2倍多，利用納米材料的光學(xué)性能改性后的顏料色彩艷麗、保持持久，且極易分散。第87頁/共133頁88納米稀土是目前國(guó)內(nèi)納米材料發(fā)展的熱點(diǎn)之一納米稀土材料及相關(guān)產(chǎn)品，目前正在重點(diǎn)開發(fā)紡織纖維用納米稀土材料、PDP\LED用稀土發(fā)光材料、稀土熒光粉和高性能稀土合金。主要應(yīng)用方向汽車尾氣催化劑（如納米CeO2）紡織纖維添加劑高性能稀土發(fā)光材料第88頁/共133頁89陶瓷氧化釔鋯是一種應(yīng)用廣泛的陶瓷材料，用納米氧化釔和氧化鋯能在較低溫度下燒結(jié)成氧化鋯陶瓷，具有很高的強(qiáng)度和韌性，可用作刀具和耐磨零件，也已制成陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)部件。此外，稀土氧化物等納米材料可以摻入普通陶瓷粉，噴涂在陶瓷基體上形成無機(jī)陶瓷臘（膜），代替聚四氟乙烯有機(jī)膜，做成了耐熱、無鉛、不粘的日用陶瓷炊具，產(chǎn)品外銷供不應(yīng)求。涂層稀土硫化物具有成色性很好，產(chǎn)品不易褪色，抗紫外、抗老化、增強(qiáng)紅外吸收等特性，在歐洲被廣泛用做中空玻璃的復(fù)合涂層，可以吸收紅外光，冬季可以防止室內(nèi)熱量外散，夏季可以防止室外熱量?jī)?nèi)侵，利潤(rùn)空間很大，1平方米的利潤(rùn)可在200-300元。在澳大利亞，由于其發(fā)光顏色特殊，具有防偽特效，被用來制作塑料錢幣。第89頁/共133頁90

晶粒和復(fù)合物質(zhì)尺寸小于100納米的納米結(jié)構(gòu)材料是新的高強(qiáng)、高溫和耐蝕材料的基礎(chǔ)。具有高溫及熱穩(wěn)定性的復(fù)合材料，其物性主要依賴于對(duì)粒子尺寸、形狀與粒子分布的控制。納米尺寸量子力學(xué)及多尺度模型研究應(yīng)是納米材料研究的理論基礎(chǔ)。第90頁/共133頁91高分子納米材料高分子材料將是納米材料的主體之一，高分子納米材料的發(fā)展將主要涉及如下一些重要的方向：（1）結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌可控的高分子納米材料制備技術(shù)：高分子納米材料的形成機(jī)理與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)；高分子納米材料的制備新方法；高分子納米材料的穩(wěn)定性；（2）高分子納米圖案的有序化自組裝技術(shù)：運(yùn)用分子組裝、自組織和模板技術(shù)，組裝成各類圖案化的高分子陣列，形成納、微電子器件或者作為納、微電子器件的模板或者襯底。（3）高分子納米復(fù)合材料：研究高分子材料與其它納米顆粒或者纖維的復(fù)合，將有可能使高分子納米材料走向?qū)嵱没?1頁/共133頁92

納米電子學(xué)

納米尺度的尺寸效應(yīng)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)受限，誘發(fā)量子尺寸效應(yīng)。納米技術(shù)在實(shí)質(zhì)上推動(dòng)了分子水平上的具有新奇的物理、化學(xué)或生物特性的新材料、新器件設(shè)計(jì)。在這個(gè)意義上，納米技術(shù)的中心在于納米電子學(xué)的實(shí)現(xiàn)第92頁/共133頁93

（1）納米材料研究涉及尺寸小于100納米顆粒的制造技術(shù)以及低維電子器件材料、自組裝材料、光、電和磁性功能納米材料，以及納米力學(xué)材料等領(lǐng)域。第93頁/共133頁94預(yù)期Si基納米器件仍將保持中心的位置。相應(yīng)的關(guān)于量子尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)、交換耦合、納米線的傳導(dǎo)性以及納米尺度上的磁性和鐵電特性的研究，構(gòu)成設(shè)計(jì)納米尺度新器件的物理基礎(chǔ)。第94頁/共133頁95分子電子學(xué)，及單壁納米碳管和富勒烯（碳原子團(tuán)）的研究，光納米電子學(xué)及III－V族量子點(diǎn)材料和器件的研究，都是迅速發(fā)展中的納米技術(shù)的新領(lǐng)域和新趨勢(shì)。基于納米磁性材料的巨磁阻現(xiàn)象及相關(guān)器件研究也在迅速的進(jìn)展中。第95頁/共133頁96軸向旋轉(zhuǎn)分子可做微型馬達(dá)只有幾個(gè)納米大的軸向旋轉(zhuǎn)分子可做為微型馬達(dá)使用，且可進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控。軸向旋轉(zhuǎn)分子并不是自然界存在的物質(zhì)，而是化學(xué)家們用碳、氫和氧組成的一種有機(jī)分子，其構(gòu)成是一個(gè)微環(huán)套在一個(gè)拉長(zhǎng)的、被稱為分子線的分子上，分子線端點(diǎn)上還有被稱為“塞子”的大分子。它們之間沒有緊密聯(lián)系，因此微環(huán)可圍繞著分子線自由移動(dòng)，如果沒有“塞子”，微環(huán)可能會(huì)離開分子線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸向旋轉(zhuǎn)分子被置于交流電場(chǎng)中時(shí)，它會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向，共振頻率與長(zhǎng)環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)應(yīng)，且旋轉(zhuǎn)速度隨電場(chǎng)強(qiáng)度的改變而變化。此外，軸向旋轉(zhuǎn)分子中微環(huán)的運(yùn)動(dòng)，既可隨電場(chǎng)改變，又可改變含這種分子的溶液的極性。科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，軸向旋轉(zhuǎn)分子的分子線具有光敏特性，見光就改變形態(tài)。軸向旋轉(zhuǎn)分子的所有這些特點(diǎn)，使科學(xué)家考慮用它制造未來的計(jì)算機(jī)信息儲(chǔ)存器、遙控藥物活性的開關(guān)，或局部改變分子性能以實(shí)現(xiàn)某種需要。第96頁/共133頁97納米發(fā)動(dòng)機(jī)生物分子納米發(fā)動(dòng)機(jī)僅一個(gè)病毒般大小。它由兩部分組成：一部分用有機(jī)物充當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)，另一部分用鎳無機(jī)物充當(dāng)螺旋槳。整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)長(zhǎng)750納米，寬150納米。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是由ATP（三磷酸腺苷）提供能量的。它由ATP合成酶驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。每加一次能量，納米發(fā)動(dòng)機(jī)可連續(xù)工作一小時(shí)。科學(xué)家高度評(píng)價(jià)此項(xiàng)科技成果，認(rèn)為生物分子納米發(fā)動(dòng)機(jī)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒋笥杏梦渲亍＠纾梢猿洚?dāng)一個(gè)“小護(hù)士”，巡視全身；它還可以在體內(nèi)充當(dāng)一個(gè)“小藥劑師”，解釋細(xì)胞發(fā)出的化學(xué)信號(hào)，計(jì)算必要的劑量，在人體內(nèi)直接分配藥量等。第97頁/共133頁98納米生物微細(xì)結(jié)構(gòu)

DNA分子：nm量級(jí)

1米長(zhǎng)的基因組DNA如何在一個(gè)10微米的細(xì)胞內(nèi)能夠有序工作？

人能制造出生物體的微細(xì)結(jié)構(gòu)嗎？

生物大分子到細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)體系的自組裝自組織

DNA驅(qū)動(dòng)的微細(xì)機(jī)器人

細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)（DNA/RNA/蛋白質(zhì)等）的識(shí)別、檢測(cè)

納米級(jí)生物傳感器

第98頁/共133頁99化學(xué)與生物傳感技術(shù)（納米傳感技術(shù)）獲取物質(zhì)量測(cè)和表征信息的源頭由生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)、微電子學(xué)等多種學(xué)科交叉滲透而迅速成長(zhǎng)。將各種生物化學(xué)信息轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的光、電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、原位、活體檢測(cè)可研制一系列在環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床檢驗(yàn)和生化分析等方面有實(shí)用價(jià)值的新型分析儀器糖類、氨基酸、肽、蛋白質(zhì)、抗原、抗體、DNA、RNA、藥物其水平高低直接與現(xiàn)代科學(xué)研究的水平相關(guān)聯(lián)。當(dāng)今國(guó)際上科學(xué)研究的領(lǐng)先權(quán)，在很大程度上取決于研究方法和研究手段的先進(jìn)程度著名的人類基因組計(jì)劃，DNA高速測(cè)序方法第99頁/共133頁100

在生物醫(yī)學(xué)方面，分子納米技術(shù)是關(guān)鍵，DNA的應(yīng)用則涉及處理電子信號(hào)的問題，選擇具有活性的納米粒子以及于此基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)將為該領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展提供潛勢(shì)。第100頁/共133頁101

納米尺度的結(jié)構(gòu)分析和性能測(cè)試技術(shù)

發(fā)展納米尺度下，測(cè)定單分子和納米結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)和測(cè)試手段、基于掃描探針顯微術(shù)的譜學(xué)技術(shù)和三維結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)、利用納米生物傳感器探測(cè)細(xì)胞內(nèi)部生物化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)。

第101頁/共133頁102

單分子尺度的化學(xué)反應(yīng)

單個(gè)化學(xué)鍵的鍵能測(cè)定

熱化學(xué)燒孔的STM信息存儲(chǔ)等

納米藥物（藥、載體）

分子信標(biāo)DNA探針

第102頁/共133頁103關(guān)于生物材料定義：人造生物類材料。是指人造類生物材料和人造具有生物活性或某種生物功能的材料，也包括天然生物材料的改性、處理和在材料制備方面的應(yīng)用。第103頁/共133頁104類生物材料，包括1、仿生材料2、生物醫(yī)用材料3、生物靈性材料：即在電、光、磁等作用下具有伸縮功能的的類似生物的智能材料，如聚合物人造肌肉（科學(xué)美國(guó)人，2003，12）第104頁/共133頁105人造具有生物活性或某種生物功能的材料，包括1、生物分子的組裝，如蛋白質(zhì)膜、細(xì)胞膜等的組裝2、生物催化3、工業(yè)（規(guī)模）生物技術(shù)和組織工程4、生物模擬第105頁/共133頁106學(xué)科特點(diǎn)：物理、化學(xué)、生物、材料、光電子的交叉納米、微米，宏觀尺度的交叉，原子、分子、大分子、超分子的交叉無機(jī)、有機(jī)、高分子的交叉和復(fù)合關(guān)鍵問題：自組裝第106頁/共133頁107復(fù)合材料的新課題如：不同尺度（納米到大分子）、不同形狀（顆粒、纖維、薄膜、塊體等）、不同方式（混合、融合、鍵合、結(jié)枝等）的有機(jī)－無機(jī)復(fù)合聚合物－聚合物的復(fù)合染料與織物的復(fù)合第107頁/共133頁108納米復(fù)合體

如想把納米微粒的特殊性能以材料的形式付諸應(yīng)用，則必須事先它以某種形式與體材料或膜材料進(jìn)行復(fù)合與組裝。

如何復(fù)合？以何結(jié)構(gòu)和方式存在于體材料和膜材料中是決定材料性能的極為重要的問題。

復(fù)合方法：LB膜技術(shù)、交鑄膜方法、MD膜方法、無機(jī)玻璃經(jīng)典方法、分子篩膜板復(fù)合方法及聚合物分子網(wǎng)絡(luò)復(fù)合法等。

納米尺度有序結(jié)構(gòu)及與各種功能性分子的集成組裝

方法：表面修飾，靜電、氫鍵吸附，引發(fā)聚合等

聚合物納米材料包括聚合物本身具有納米相結(jié)構(gòu)的聚合物材料及與其他納米物質(zhì)復(fù)合與組裝的聚合物雜化材料。材料的性能不僅取決于構(gòu)成材料的成分而且取決于各組分之間的內(nèi)在相互聯(lián)系

第108頁/共133頁109多尺度關(guān)聯(lián)與材料設(shè)計(jì)

多尺度模型跨越從原子-電子（納米尺度）經(jīng)微觀-介觀到宏觀塊體的長(zhǎng)度尺度及相應(yīng)的時(shí)間尺度，反映宏觀物性對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，是材料科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新進(jìn)展。多尺度方案在關(guān)于材料特性及缺陷動(dòng)力學(xué)行為的理論計(jì)算和原子模擬研究中富有挑戰(zhàn)性，對(duì)理解材料微觀結(jié)構(gòu)（原子結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)）及結(jié)構(gòu)演化與物性關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)至關(guān)重要。多尺度模型的本質(zhì)性科學(xué)問題在于探索跨尺度關(guān)聯(lián)及多層次耦合機(jī)制，揭示材料物性實(shí)質(zhì)，實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)。第109頁/共133頁110發(fā)展多尺度關(guān)聯(lián)的理論概念，建立多層次耦合算法，探索化學(xué)鍵合與微區(qū)結(jié)構(gòu)演化，研究復(fù)合場(chǎng)下力性-電性耦合機(jī)制，應(yīng)是多尺度模型中的重點(diǎn)研究方向。第110頁/共133頁111十五后期科技攻關(guān)項(xiàng)目

半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)（新增）鎂材料開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化（滾動(dòng)）化工清潔生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)（新增）高速重載鋼材新技術(shù)開發(fā)（新增）薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)電工鋼新技術(shù)研究（新增）新型高效反應(yīng)生產(chǎn)大宗有機(jī)原料技術(shù)（新增）工業(yè)節(jié)水技術(shù)開發(fā)（滾動(dòng)）清潔印染新技術(shù)（滾動(dòng)）光纖產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵材料與工藝產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)（滾動(dòng)）大規(guī)格超薄建筑陶瓷磚產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)（新增）新農(nóng)藥創(chuàng)制研究與產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)（滾動(dòng)）納米專項(xiàng)（滾動(dòng)）全氧燒制玻璃（新增）、高性能皮革（新增）等第111頁/共