生活因科技而改變(biàn)?德國納米創新之(zhī)路越走(zǒu)越寬 (2006-06-30)
發布時間:2007-12-04
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來源:科技日報
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納米技術猶如因特網和(hé)汽(qì)車一樣(yàng),使得人們(men)的生活發生了根本的變化。目前,世界各國紛紛推出自(zì)己(jǐ)的納米技術產品,納米技術的競賽已經開始! 納米技術天地廣闊
一種隻需按一下按鈕就能改變顏色的汽車漆、靠陽光(guāng)就可以充電(diàn)的(de)電瓶、可以直接進入癌症患者腫瘤(liú)細胞的藥物、單電子計算機……這(zhè)些聽起來(lái)好像是科學幻想故事,但研究人員認為這一天即將來臨。專家估計,今後幾年內,汽(qì)車,因特網和通訊將隨著納(nà)米(mǐ)技術的發展(zhǎn)而發生重大變化。在納(nà)米領域,分子、原子、電子和光子將適用於完(wán)全不同的物理、生物和化學法則。目前,研究人(rén)員已經(jīng)能夠操(cāo)縱(zòng)物(wù)質和生命的最小結構,他們也能有目的地賦以它們新的特性(xìng)和功能,並開發出新的領域。
“未來屬於納米”,德國拜耳公司技術創新負責人奧爾斯稱(chēng)。美國納米研究鼻祖喬(qiáo)治?懷特賽德說:“納米技術能為我們提供新的產品,盡管這些產品是(shì)什麽(me)我們現在還不(bú)知道。”美(měi)國(guó)的市場研究人員預言,納米技術產品的市場份額(é)將以驚人的速度增(zēng)長,到2014年(nián),全世(shì)界納米(mǐ)技術產品將從現在(zài)的2000億美元增加到(dào)2.6萬億美元,相當於IT和通訊兩大行業的總和。
目前,科研人員已經利用納米技術開發出了許多產品,如汽車部件、計算機、藥品(pǐn)及化妝品等。德國慕(mù)尼黑馬克思米利(lì)安大學的物(wù)理教授、納米科學家黑克爾稱,納米技術將深(shēn)刻影響與人類生活、經濟相(xiàng)關的所有領域。目前(qián),在那些與人們生活休戚相關的許多日用(yòng)品中已(yǐ)經(jīng)可(kě)以找到納米的蹤跡,如汽(qì)車車身保護層(céng)、眼鏡防劃(huá)痕鏡片、吸水性強的嬰(yīng)兒尿布、耐磨汽車輪胎以及可以吸收紫外線的(de)防曬霜(shuāng)等。不過,這些產品隻是納米領域的初級產品。
據估計,2014年(nián)納米技術加工行業就業人數將達到1000萬人。如果屆時(shí)顯示器能夠用矽線壓成,其(qí)成本也將下(xià)降一半。這種(zhǒng)顯示器(qì)一旦上市,索尼和三星公司(sī)將麵臨激烈的競爭。至於納米微小顆粒是(shì)否(fǒu)對環境和人體造成危害,還(hái)需(xū)進一步研究。 德國納米研究居(jū)領先地位
為了(le)推動(dòng)納米技(jì)術的發展(zhǎn),德國已建立起一個網絡,將220個研究中心和大學研(yán)究所、450個中小企業以及114個大型企業連接在一起。德(dé)國工(gōng)程師(shī)協會納米專家(jiā)巴赫曼評價道:“德(dé)國(guó)納米技(jì)術研究在(zài)歐洲(zhōu)處於明顯(xiǎn)領先地位(wèi),並且具(jù)有很大潛力。”該協會的(de)一份研究報告(gào)指出,在未來(lái),除光(guāng)學技術之外,納米(mǐ)技術(shù)將是德國工業最關鍵的領域,它將使德(dé)國技術產品的出口更(gèng)具競爭力。
“就科研能力而言,德國處於領先地位。但在商業化(huà)領域,與美、日相比德國還有很大差距。”德國埃森化學教授(shòu)根德(dé)?施密(mì)特抱怨說。他認為,歐洲在(zài)科學出版物上榜上(shàng)有(yǒu)名,但這些知識很少變成專利。為此,施密特教(jiāo)授呼籲:“我們需要的(de)是有更多的技術創新人才!”
德(dé)國的大型化工和製(zhì)藥行業在專利申(shēn)報、產品開發方麵一直領先於其他行業。例如,拜耳公司發明了一種工藝,首次大批量生產高純度細(xì)微碳管,使每公斤納(nà)米管的成本從1000歐元降至50歐(ōu)元(yuán)。這種納米管的特性特殊,強度超過鋼,對熱不靈敏,可以用作(zuò)導體或半導體。該技術用途廣泛,可減少芯片尺(chǐ)寸,使計算機變得更小,更(gèng)輕和功率更大。
在汽車製造領域,納米技(jì)術(shù)也可以大顯身手。拜耳公司采用塑料部件,在部件中(zhōng)預埋微管並通上弱電,使車身噴漆(qī)更加容易。另外,寶馬公司計(jì)劃在未來(lái)5年內使所有(yǒu)車輛(liàng)采用(yòng)自修複漆(qī),灌滿車漆的微型膠囊能夠快速修複(fù)被擦傷的部位。將來,汽車車身(shēn)采用含納米金屬顆粒的(de)粘(zhān)膠通過微波輻射使之緊緊地(dì)連接起來。含(hán)鋯(gào)物質的二氧化合物的納米塗層可以改善塑料的耐熱(rè)性能,可用於發動機生產。
目前,寶馬(mǎ)3係列已經采用了批量生產(chǎn)的汽車納米後擋風玻璃,這種玻(bō)璃可以把紫外線擋在車外,而讓車(chē)內車用移動通訊產生(shēng)的電磁輻射透出。此外(wài),采用納米塗層的輕金屬輪圈能夠讓刹(shā)車產生(shēng)的塵(chén)埃不粘在輪圈上。因此,納米技術(shù)可以改善新一代汽車的許多特性。
德國巴斯夫公司和英國Oxonaca公司(sī)聯合開發的(de)一種(zhǒng)添加劑可以用(yòng)於汽(qì)車的(de)發動機。這(zhè)種加入了一種液態納(nà)米的金屬氧化劑,能夠減少發動機缸體磨擦,可以(yǐ)將柴油發動機的油耗量降低10%。巴斯夫公司推出的其他納米新產品如納米塊,能夠在狹小空間存儲大量的氫。未來它可以用於微型燃料電池,如筆記本電(diàn)腦,手機等電池。該公司計(jì)劃在2008年之前在納米技術研究(jiū)領域(yù)投入1.8億歐元(yuán)。
在日用消費品方麵,納米技(jì)術在食品加工行業也大有前途(tú)。拜耳公司在保鮮膜中加入矽(guī)酸鹽納米(mǐ)顆粒,能阻止氧氣和(hé)潮氣進入(rù)食品,達到保鮮的目的,據稱該產品市(shì)場前(qián)景看好。德國專門生產洗衣粉和化妝品的漢高公司開發出一種保護牙齒的自(zì)然牙(yá)骨質,它能在牙齒表麵形成(chéng)一層薄薄的保護層,不久前這種功能牙膏已(yǐ)經上(shàng)市。
在建材方麵,德國德古(gǔ)薩公司創建的納米研究中(zhōng)心堪稱楷模。在這裏(lǐ),中心研究出的成果能夠迅速轉換成商品,如耐磨(mó)和耐汙材料,公司(sī)計劃將其用於地磚和(hé)複合地板。另外,公司準備在5年時間內使納米產品(pǐn)的產值(zhí)達到5億歐元。
1990年成立的萊布尼茨新材(cái)料研究所,在納米技術研究方麵處於國際領先地位。目前,該研究所已經擁有130多項(xiàng)發明,並申報了專利。新材(cái)料研(yán)究所的許(xǔ)多技術已經進入生產環節,如防(fáng)黴和自潔淨表麵材料技術(shù)、高效燃料電(diàn)池和(hé)氧化鐵納米顆粒(lì)等,如(rú)今,西門子、拜耳、博施等公司以及美國、亞洲(zhōu)的一些中小型企業都(dōu)已經開(kāi)始與該研究所合作。日本的一(yī)些光學、汽車和電(diàn)子企業也在(zài)與該研究所進行合作研(yán)究。
從目前看(kàn),德國在納米技術領域的(de)研究(jiū)開發勢頭可謂勢不可擋。2005年,德國政府、企業和風險投資商為納米技術的研究(jiū)與開發共(gòng)投入了96億歐元,比2004年增加10個億。為(wéi)確保德國的世界科技大國(guó)地位,德國政府將進一步加(jiā)強納(nà)米科學研究(jiū)。未來的戰略將是:開辟並占領納米技術市場(chǎng),即汽車製造、光學工(gōng)業、製藥和醫(yī)療技術、電子行業;讓(ràng)納米研究盡快進入中小企業,資助中小企業研究和開發納(nà)米產品;協調德國納米研究(jiū)機構的研究計劃。此外(wài),積極實施納米研究人才培養計劃:采取有(yǒu)效措施吸引在(zài)國外(wài)從事納米研究的精英回(huí)到德(dé)國(guó)為祖國效力;啟動納米(mǐ)標準、專利(lì)、培(péi)訓和再(zài)教育等(děng)方麵(miàn)的相關(guān)計劃。
德國教育研究技術部的一份報告認為,納米科學研究將使德國在勞動力市(shì)場、經濟發展、攻(gōng)克疑難病症及環保等多方麵受益。