納米材料研究的新進展及在21世紀的戰(zhàn)略地位

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在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環(huán)境、先進制造技術和國防的高速發(fā)展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸?shù)葘Σ牧系某叽缫笤絹碓叫。缓娇蘸教臁⑿滦蛙娛卵b備及先進制造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創(chuàng)新，以及在此基礎上誘發(fā)的新技術。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟振興、國力增強最有影響力的戰(zhàn)略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經(jīng)濟和社會發(fā)展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方某時400G的磁性納米棒陣列的量子磁盤、成本低廉、發(fā)光頻段可調的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經(jīng)濟新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命”。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設計新產(chǎn)品、形成新的產(chǎn)業(yè)及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)注入高科技含量提供新的機遇。研究納米材料和納米結構的重要科學意義在于它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同于微觀的原子、分子，也不同于宏觀物體，從而把人們探索自然、創(chuàng)造知識的能力延伸到介于宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構筑納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內(nèi)涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統(tǒng)材料改性正孕育著新的突破。1研究形狀和趨勢納米材料制備和應用研究中所產(chǎn)生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀之交世界先進國家都從未來發(fā)展戰(zhàn)略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米Cu的決體材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒為7urn的Pd，屈服應力比粗晶Pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望，納米金屬間化合物FqsAJZCr室成果的轉化，到目前為止，已形成了具有自主知識產(chǎn)權的幾家納米粉體產(chǎn)業(yè)，睦次鸚米氧化硅。氧化鈦、氮化硅核區(qū)個文的易實他借個緲陽放寬在納米添加功能陶瓷和結構陶瓷改性方面也取得了很好的效果。根據(jù)納米材料發(fā)展趨勢以及它在對世紀高技術發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規(guī)劃。美國國家基金委員會（NSF）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標......

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