新经济的脚步

　　只有当技术运用到产业中去的时候，新经济才会有意义，尽管创新是新经济的核心，但新经济并不等同于发明创造，而是如何将现有的产业提升到一个新的阶段。

　　我们也因此看到，人们关注新经济的眼光已经从数字革命这一方面移开，开始投向更深、更广、更远的领域，这些领域涵盖了新的材料技术、新的能源获取技术、生物科学和生命科学等等课题。这些都是最尖端、最前沿的领域，能够将人类支配自然的能力提升到一个 新的高度。也正因此，新经济的革命注定不会是爆发式的，而是永远在艰难而漫长的道路上跋涉。

　　————《新经济导刊》编辑部

　　纵观人类社会发展的历史，材料是社会进步的物质基础和先导，是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础。人类利用材料创造物质财富的水平，成为人类进步的里程碑。可以清楚地看到，每一种重要的材料的发现和利用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。

　　新材料——支配自然的阶梯

　　本刊记者 赵乐 李导龄

　　序言

　　新材料领域，作为当今高新技术产业中发展最快、机遇最多以及最具生命力的部分，每一种新材料和器件的突破会导致新的技术及其产业的诞生，对工业及人类生活产生重大影响。

　　根据2000年3月8月《国家计委(国家发展计划委员会)关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》中“新材料的界定及范围”所做的定义：新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。

　　其范围主要包括:电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料;高性能陶瓷材料及新型工程塑料;粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料;表面技术与涂层和薄膜材料；复合材料;智能材料;新结构功能助剂材料;以及优异性能的新型结构材料等。

　　由于新材料的发展与应用之间具有更为致密的关联，一般而言,新材料又可以从应用上分为信息材料、能源材料、生物材料、建筑材料，以及从工程应用角度分为结构材料和功能材料等几类。其中，结构材料的用量占主导地位；功能材料用量较少，但附加值很高，在新材料未来的发展中将占有更重要地位。

　　从2000年起，国家新材料高技术产业化专项的工作重点主要集中在五个方面：

　　1、在电子信息、光电材料方面:多晶硅产业化，氮化镓基高亮度发光材料，新型硅基集成电路材料-SOI材料。

　　2、在能源材料和生态环境材料方面:六氟磷酸锂，新结构蜂窝纸板，水溶性环保涂料，全降解薄膜，气溶胶灭火材料。在高性能陶瓷材料和新型工程塑料方面:新型轻质防弹装甲陶瓷，硅基纳米陶瓷粉及制品，粘性内表面热缩管，改性高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，改性MC尼龙，光盘级聚碳酸酯(PC)。

　　3、在粉体、纳米微孔材料和高纯材料方面:纳米碳酸钙，超细高活性锌粉和无汞锌粉，粉型超细镁粉，造纸用超细硅粉，铜基无银无镉合金材料，砷、镓等半导体高纯材料，高纯低硒电解金属锰。

　　4、在表面、涂层材料与复合材料方面:金刚石或CBN涂层硬质合金，彩色感光材料照相明胶，小丝束聚丙烯基碳纤维，多功能改性聚酯纤维，超磁致伸缩材料，柔性水泥基防水复合材料。

　　5、在新结构功能助剂材料方面:新结构阴离子型层状功能助剂，超高分子量聚丙烯胺，天然广谱抗突变功能制剂，广谱高效低毒杀菌消毒剂，丙烯聚合高效催化剂。

　　资料显示：到2000年12项新技术产业在世界市场的销售额约为10000亿美元，其中新材料约为4000亿美元，约占40%。(资料来源：北京新材料发展中心)

　　发展趋势及产业特点

　　近年来，材料科学领域十分活跃，新概念、新构想、新方法不断出现，新材料在理论和技术上都有长足进展。综合各界专家的观点，新材料领域的发展趋势可概括为如下几方面：

　　(1)材料复合优化仍将是新材料开发中普遍且行之有效的方法，已经由结构材料向非结构材料的领域扩展。

　　(2)低维材料的发展。材料线度上的细微化产生的各种新效应已引起人们的极大兴趣。

　　(3)全新材料体系的不断涌现及发展。最具有吸引力的是金属间化合物的出现。尽管目前应用不到1%，可以预料，今后十年间将会成为—个重要的新材料领域。

　　(4)信息材料的多功能集成化。超大规模集成电路的发展已带来了人类社会的新变革。

　　(5)各种特殊类型材料的持续发展。其中较为重要的有非平衡态(亚稳定)材料、高温超导材料、超晶格材料、梯度材料和智能材料。

　　世界上主要的发达国家和发展中国家都制定了各自的发展新材料的战略规划，突出重点，强化投资，加快发展力度、速度。综合各国的现状及发展规划，可见今后五年发展较快的将是陶瓷材料(包括日用、建筑、卫生瓷等)、高分子材料(纤维、塑料等)、复合材料、非晶材料、光电子信息材料等。

　　新材料的产业化离不开大量企业研发和生产实践，同时，一批以新材料为主业的上市公司成为这个企业群的核心力量。一些立足于我国高等学校的新材料重点实验室等研究机构在其中起到了最为关键的推动作用

　　随着新材料产业的迅猛发展，证券市场上出现了一批以新材料为主业的绩优股企业，被并称为“新材料板块”，受到各界投资者的大力追捧。

　　产业化技术走向

　　一些专家为中国新材料领域的产业化走向“把脉”：

　　1、在电子材料产业方面：结合电子信息产业发展，主要开发和生产高性能磁记录和光记录材料、微玻介质陶瓷材料、彩色感光材料、传感器敏感材料、新型发光材料、晶体材料、稀土永磁材料等。

　　2、复合材料方面：在已有玻璃钢制品基础上，开发碳纤维制品、高等级人造金钢石、高级功能填料、高耐久钢材防腐涂料、高级反光材料等。

　　3、陶瓷材料方面：在已有的产业基础上进一步扩大规模，同时适当加大高档瓷的技术引进和生产比例，扩大出口比例，逐步渗透占领中国香港特别行政区、东南亚和中东地区市场。由于我国房地产业的发展，国内市场对建筑卫生用瓷需求将大幅上升，因此要扩大建筑卫生用瓷生产。在生产并改进传统产品的同时，开发和生产新型功能陶瓷(如电容器陶瓷、半导电陶瓷和光学陶瓷等)。

　　4、玻璃产业方面：进一步扩大玻璃纤维及玻璃钢制品，同时增加品种扩大规模，形成规模经济。重点发展建筑装饰用玻璃、艺术品及功能玻璃(如微晶玻璃等)。

　　5、高分子材料产业方面：在原有的产业基础上，进一步发展聚酯切片、聚丙烯丝束、醋酸纤维等产品，增加产品种类。在一般塑料橡胶用品方面由于我国市场需求仍较大，可进一步挖潜力。在扩大生产规模的同时，加大产品技术改进，开发并应用特种塑料(如工程塑料)和橡胶制品，以人工脏器为重点的生物医学技术材料等。

　　6、在新型金属材料方面：在发展不锈钢管材和丝材的同时，发展新型金属材料，如金属玻璃、金属微晶材料、超细粉金属材料等。

　　此外，鉴于新材料发展日新月异，在新材料研究开发方面有必要进行超前技术储备，可在非平衡态材料、低维材料、高温超导材料等代表新材料最新发展方向的领域进行适当的研究开发探索工作。

　　新材料之纳米篇

　　纳米技术作为一门新新崛起的科学技术，在全球范围内掀起了又一轮科技革命的高潮。

　　创造美国新经济持续增长8年的前美国总统克林顿对纳米技术十分重视，1999年美国国家科学基金会(NSF)在1999年1月发表的声明中指出：“当我们进入21世纪的时候，纳米技术将对世界人民的健康、财富和安全产生重大影响，至少如同20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”

　　那么，纳米技术所涵盖的具体应用产业有哪些，如何能使如此多人为之着迷呢？

　　纳米技术在各行业中的应用展望

　　纳米技术的应用，将给众多行业的发展带来革命性的影响。家电行业、IT行业、医药行业、生物行业、化工行业、光电行业、环保行业、国防科技等几乎各行各业的发展都将因为纳米技术的应用注入新的动力。

　　1、纳米技术在家电行业中的应用

　　纳米技术在家电领域主要用于抗菌、抑菌等“健康”方面。随着人们生活健康理念的加强，更多的家电企业将致力于纳米技术的开发研究，从而以技术水平的领先占领市场。在深沪两地的众多家电上市公司中，已有美菱电器、小鸭电器、海尔集团等公司涉及纳米技术。据悉，美菱电器的纳米材料冰箱2001年的销售量已经占到公司总销售量的三成以上。

　　2、纳米技术在计算机行业中的应用

　　摩尔定律伴随着计算机芯片制造业的发展，创造了人类的奇迹。然而微米结构的微处理器从技术上说已快发展到了尽头。取而代之的将是纳米结构的微处理器。专家认为，IT(Information Tech.)和BT(Bio Tech.)持续发展的基础是NT(Nano Tech.)。《商业周刊》更是引用了一位纳米技术权威的话，对计算机技术的发展做出了大胆的假设：“物质将成为软件”。不久我们将能够像今天下载软件一样从网络里下载硬件。

　　3、纳米技术在医药行业中的应用

　　在医药领域，包括中国在内的科学家正致力于纳米技术在纳米药物、纳米机器人、纳米生物芯片等多方面的应用。用纳米技术制造的分子机器人可以在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，甚至可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。其中，纳米化抗菌药可对付细菌抗药性问题，使纳米化后的药物颗粒表面效应增强。例如在机体中有一些特殊屏障，如血脑屏障、血眼屏障，药物透过这些屏障进入脑组织或眼组织受到很大限制。而当药物粒径达到纳米级时可以透过这些屏障，可使脑组织和眼组织中的浓度提高，提高药物生物屏障渗透率，进入原本不能进入的细胞内，达到治疗目的。这样，被视为当今疑难病症的艾滋病、高血压、癌症等都将迎刃而解，从而使医学发生革命。

　　4、纳米技术在生物技术中的应用

　　纳米技术在生物技术中的应用范围包括：在纳米尺度上，按照预定的大小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋白质、核糖、核酸等；在纳米材料和器件中植入生物材料产生具有生物功能和其他功能的综合性能；纳米技术用于生产生物仿生化学药品、生物可降解材料、动植物的基因改善和治疗以及测定DNA的基因芯片等。

　　5、纳米技术在化工行业中的应用

　　纳米粒子作为光催化剂，有着许多优点。主要表现在：光催化效率高；化学反应活性高；容易运用光学手段和方法来观察界面间的电荷转移、质子转移、半导体能级结构与表面态密度的影响等方面。

　　6、纳米技术在其他行业中的应用

　　用纳米技术可以制造出抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料，并广泛应用于航空航天业；添加了纳米材料的服装具有杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的功能；在军事方面，利用昆虫作平台，把纳米机器人植入昆虫的神经系统中控制昆虫飞向敌方收集情报、利用具有强红外吸收能力的纳米复合体系来制备红外隐身材料。此外，纳米技术在印刷、电力、通信以及光电等行业中也有着广泛的应用前景。

　　纳米技术的应用范围十分广阔。那么，各国在纳米技术研发的相关技术成果及发展状况怎样？

　　国际纳米技术及相关产业发展状况

　　虽然纳米技术在国内经历了一阵追捧又接着被棒打后，市场狂热度减小不少，但国际上的“纳米热”并没有降温。诸多西方发达国家竞相提出优先发展纳米科技的国家战略，制定专门计划，持续加大投入推动纳米科技创新，抢占竞争制高点，主要国家实施策略如下：

　　美国制订了国家纳米技术计划(NNI)，并成立了国家纳米技术研究中心。另外，在国家技术委员会下设纳米科学、工程与技术(NSET)分委员会协调联邦政府各部门纳米研发计划，国家纳米技术协调办公室(NNCO)提供支撑。美国政府2002年度在纳米技术方面的投入是6亿440万美元，根据美国国家科学技术评议会的纳米级科学技术小委员会委员长M.C.Roco公布的向政府提交的2003年度预算金额，美国政府各部门负责制定的纳米技术相关项目的2003年度预算总额，将比2002年度增加17.5%，达到7亿1020万美元。

　　日本在1998年时就已提出两项有关纳米技术的计划《纳米结构研究计划》和《微机械研究计划》，为期10年。日本政府在其“2001年度科学技术振兴重点指针”中，把纳米技术列为重点，并成立了专门机构，将纳米技术列为科学技术振兴重点指针，同时实施了为期七年的“材料纳米技术计划”，在筑波科技城建立“纳米物质研究中心”，另外其研究与开发合作组织启动的21个高技术研究开发项目中，约有一半与纳米技术有关。日本在2002年纳米材料研究经费高达249亿日元。

　　欧盟计划从2003年起，3年内投资13亿欧元开展纳米研发。其中：

　　德国从1998年开始建设5个纳米科技竞争中心。

　　法国的国家科学研究中心(CNRS)组织40个物理实验室和20个化学实验室参加的纳米粒子和纳米结构材料研究计划，并建设纳米科研中心。法国将于2001--2005年投资超过10亿法郎，建设研究开发纳米技术的全球性基地欧洲微电子纳米技术研究开发中心。

　　有机构评测，国外纳米科技研发重点和热点主要集中在：

　　●纳米量子器件及其集成的关键技术

　　●纳米光电子材料及器件

　　●纳米级高密度信息储存技术及器件

　　●生物医学纳米器件

　　●纳米金属材料与非金属材料

　　●纳米材料应用技术开发

　　●纳米材料及结构的设计与模拟

　　●纳米结构检测与表征方法的研究及仪器的开发等

　　从各国的表现可以看出——纳米科技竞争已成为国家行为。值得欣慰的是中国的纳米科技及产业化道路发展起步也不晚。

　　中国纳米科学技术发展现状

　　中国相关的纳米技术研究已有十多年，取得了大量具有国际水平的成果。

　　国家有关部委的科技计划都先后安排了一批科技项目，各院所、高校、地方政府先后成立了一批研究开发基地，冠以纳米技术的公司上百家、纳米材料应用产品数十种。在家电行业、IT行业、医药行业、生物行业、化工行业、光电行业、环保行业、国防科技等的发展都将因为纳米技术的应用而注入新的活力。

　　另外，据统计，截止到2001年5月底，全国共有纳米企业323家，其中以“纳米”字样注册的企业共57家。但是，相对于我国近几年在纳米材料产业方面的资金投入强度逐渐增长，产出的效益并未同步增长。企业的净利润大部分处于100万元以下的微利状态——1999年为47.62%，2000年为39.39%，经营亏损的企业所占的比例也不小——1999年为23.81%，2000年为15.15%。在这些企业中，分为纳米材料“应用型”和“生产型”企业，其中前者以小鸭生产的纳米洗衣机为代表，后者主要是从事各种纳米粉体的生产，如纳米银。

　　在纳米技术产业应用领域的发展，我们可从国内涉及到纳米领域的34家上市公司公开披露的信息了解大致情况：

　　由以上数据可以看出，这些上市公司所处的行业多种多样，这也从一个侧面说明了纳米技术将给各行各业带来深远的影响。在这些上市公司中相对来说，家电行业和石油化工行业所占的比例较高。

　　在如此好背景下，我国纳米材料产业化却并不理想，其原因有以下两个方面：一是由于纳米产业本身的技术含量很高，研究部门往往只进行完小试就交工，对后续产业化的一系列复杂的工作没有进行后续的跟踪指导；二是我国的绝大部分企业都是生产型的，企业本身没有培养出一只比较强的研发队伍，缺乏持续创新和应用开发能力，只能接受非常成熟的技术。也就是说，这些企业只能接受产业链条中十分靠后的部分。

　　发展阶段及市场前景

　　纳米科学家提醒我们应当深刻认识纳米科技的内涵和价值：

　　纳米不仅仅是尺寸减小的问题

　　纳米不仅仅是纳米材料的问题

　　纳米不仅仅是传统显微技术的扩展和延伸

　　美国以研究分子机械而著称的风险企业宰贝克斯公司的一项预测认为，纳米技术的发展可能会经历以下五个阶段：

　　第一阶段是要准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构物质。这需要使用计算机设计／制造技术和现有工厂设备、超精密电子装置。这一阶段的市场规模约为5亿美元。

　　第二阶段是生产纳米结构物质。在这个阶段，纳米结构物质和纳米复合材料的制造将达到实用化水平。该阶段的市场规模在50亿～200亿美元之间。

　　第三阶段，大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能。这要求有高级的计算机设计／制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术和组装技术等。本阶段的市场规模将达到100亿～1000亿美元。

　　第四阶段，纳米计算机将得以实现。这一阶段的市场规模将达到2000亿～1万亿美元。

　　第五阶段，将研制出能够制造动力源与程序自律化的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。

　　宰贝克斯公司认为，虽然纳米技术每个阶段到来的时间有很大的不确定性，难以准确预测，但在2010年之前，纳米技术有可能发展到第三个阶段，超越“量子效应障碍”的技术将达到实用化水平。

　　显然，未来纳米科技的市场前景是非常广阔的。