China alguna vez ocupó un lugar en el campo de la nanotecnología y estaba entre los más avanzados del mundo. Hemos preparado con éxito una variedad de nanomateriales, incluidos metales, aleaciones, óxidos, hidruros, carburos, cristales iónicos y semiconductores, hemos sintetizado una variedad de nanocables coaxiales y dominamos la tecnología para preparar nanotubos de carbono puro, que pueden ser nanotubos ultralargos con longitudes de De 2 a 3 mm se producen en grandes lotes. El diámetro del nanotubo de carbono más delgado sintetizado es de sólo 0,33 nanómetros, lo que no sólo supera el diámetro de sólo 0,5 nanómetros creado por científicos chinos no hace mucho, sino que también supera el límite teórico de 1.992,4 nanómetros establecido por científicos japoneses. El artículo "El tetracloruro de carbono transforma la paja en diamante alquímico" ha recibido excelentes críticas. Recientemente, se ha desarrollado con éxito un nuevo material de interfaz nanomaterial-superhidrófobo. Este material es súper hidrofóbico y súper oleofóbico, y se puede convertir en textiles sin aceite, lavado ni colorantes.
Las perspectivas de aplicación de la nanotecnología son muy amplias y los beneficios económicos enormes. Autoridades estadounidenses predicen que el mercado de la nanotecnología alcanzará los 144 mil millones de dólares en 2010, y que la aplicación de la nanotecnología en el futuro superará con creces la de la industria informática. Los nanocompuestos, la modificación de plásticos, caucho y fibras, y el diseño y aplicación de materiales de recubrimiento nanofuncionales inyectarán nuevo contenido de alta tecnología en la producción y los productos tradicionales. Los expertos señalan que inevitablemente se producirá una "revolución de materiales" provocada por la nanotecnología en los textiles, materiales de construcción, productos químicos, petróleo, automóviles, equipos militares, equipos de comunicaciones y otros campos. En la actualidad hay casi 65.438.000 empresas registradas en China para nanomateriales y nanotecnología, y se han establecido más de 65.438.000 líneas de producción de nanomateriales y nanotecnología. Se han producido en masa nanotelas y prendas de vestir, como ropa de trabajo informática, ropa antiestática, ropa anti-UV, etc. El nuevo revestimiento que utiliza nanotecnología no sólo mejora más de diez veces la resistencia al lavado, sino que además no es tóxico, es inofensivo y no tiene olores. Un nanodisco puede almacenar cientos o miles de películas, mientras que un disco óptico normal sólo puede almacenar dos. La nanotecnología está mejorando y potenciando la calidad de vida de las personas.
En el dinámico siglo XXI, el rápido desarrollo de la información, la biotecnología, la energía, el medio ambiente, la tecnología de fabricación avanzada y la defensa nacional plantearán inevitablemente nuevos requisitos en materia de materiales, miniaturización, inteligencia y alta integración de componentes. -El almacenamiento de densidad y la transmisión de velocidad ultraalta requieren cada vez menos materiales. La industria aeroespacial, los nuevos equipos militares y la tecnología de fabricación avanzada tienen requisitos cada vez más altos en cuanto al rendimiento de los materiales. Innovación de nuevos materiales y nuevas tecnologías inducidas sobre esta base. La innovación de nuevos productos será el campo de investigación estratégico más influyente para el desarrollo social, la revitalización económica y la mejora de la fortaleza nacional en los próximos 10 años, y los nanomateriales serán uno de los materiales clave que desempeñarán un papel importante. Los nanomateriales y las nanoestructuras son los objetos de investigación más dinámicos en el campo de los nuevos materiales y tienen un impacto muy importante en el futuro desarrollo económico y social. También son los campos más activos y cercanos para las aplicaciones de la nanotecnología. En los últimos años se han logrado logros impresionantes en nanomateriales y nanoestructuras. Por ejemplo, discos cuánticos de matriz de nanobarras magnéticas con una densidad de almacenamiento de 400 gramos por centímetro cuadrado, láseres de nanomatriz de bajo costo y alta eficiencia con bandas de emisión ajustables, células solares nanoestructuradas de conversión de alta energía y bajo precio y elementos de conversión termoeléctrica utilizados como orbitales La llegada de nanocompuestos resistentes a la ablación, de alta resistencia y alta tenacidad para armas y rieles demuestra plenamente su enorme potencial de aplicación en nuevas industrias pilares de la economía nacional y campos de alta tecnología. Como estiman los científicos estadounidenses: “Esta diminuta sustancia invisible a simple vista probablemente supondrá una revolución en varios campos.
"La aplicación de nanomateriales y nanoestructuras brindará nuevas oportunidades sobre cómo ajustar el diseño de las industrias pilares de la economía nacional, diseñar nuevos productos, formar nuevas industrias y transformar las industrias tradicionales para inyectar contenido de alta tecnología. La importancia científica del estudio de los nanomateriales y las nanoestructuras es que abre un nuevo ámbito para que las personas comprendan la naturaleza y es una fuente de innovación en el conocimiento porque la escala de las unidades de nanoestructura (1 ~ 100 μm) es equivalente a muchas longitudes características de la materia, como la de De Broglie. La longitud de onda de los electrones y la longitud de coherencia de la superconductividad, el espesor de la barrera de túneles y el tamaño crítico del ferromagnetismo, por lo que las propiedades físicas y químicas de los nanomateriales y las nanoestructuras son diferentes de los átomos y moléculas microscópicos, y también diferentes de los objetos macroscópicos. mejorar la capacidad de las personas para explorar la naturaleza y crear conocimiento. Descubrir nuevos fenómenos, comprender nuevas leyes, proponer nuevos conceptos y establecer nuevas teorías en el campo de los nanomateriales sentará las bases para construir un nuevo marco para el sistema científico de los nanomateriales, y también lo hará en gran medida. enriquecer la connotación de investigación de nuevos campos como la nanofísica y la nanoquímica. A principios de siglo, las nanocerámicas de alta tenacidad y los nanometales ultrafuertes siguen siendo temas de investigación importantes en el campo del diseño de nanoestructuras de nanomateriales, nanoelementos heterogéneos, heterogéneos y diferentes (. Las personas pueden sintetizar más libremente nuevos materiales con propiedades especiales según sus propios deseos, utilizando nuevas propiedades físicas. , nuevos principios y nuevos métodos para diseñar dispositivos nanoestructurados y modificar nanocompuestos tradicionales están dando origen a nuevos avances 1 Investigación de formas y tendencias Es probable que la nanotecnología que surge de la investigación sobre la preparación y aplicación de nanomateriales se convierta en la tecnología de los primeros 20 años del siglo XXI. Tecnología líder, impulsando así el desarrollo de la industria de la nanotecnología. A principios de siglo, todos los países avanzados del mundo han reorganizado su investigación sobre nanomateriales desde la perspectiva de estrategias de desarrollo futuras para enfrentar nuevos desafíos y aprovechar la oportunidad. Es muy importante para el proyecto nanomateriales y estructura de ciprés organizar rápidamente personal científico y técnico para realizar investigaciones en torno a los objetivos marcados por el país. Los logros del país donde nacieron los nanomateriales y su influencia y penetración en diversos campos siempre han atraído mucho. En la década de 1990, la connotación de la investigación sobre nanomateriales continuó expandiéndose y el campo se amplió gradualmente. Una característica destacada fue la estrecha conexión entre la investigación básica y la investigación aplicada. La velocidad de transformación de los resultados de laboratorio fue inesperada y se lograron avances importantes. Tanto en la investigación básica como en la investigación aplicada, se han preparado con éxito materiales nano-cu con un tamaño de grano de 50 urn, y la dureza es 5 veces mayor que la del cu de grano grueso. El límite elástico del paladio con un tamaño de grano de 7 urn es. 5 veces mayor que el paladio de grano grueso. La plastificación de compuestos intermetálicos de alta resistencia siempre ha atraído la atención de la gente, y la nanometerización de los granos de cristal ha traído la esperanza de resolver este problema según la tendencia de desarrollo de los nanomateriales y su importante posición en el mundo. En el desarrollo de la alta tecnología en el siglo, los gobiernos de los países desarrollados del mundo están implementando tecnologías de 10 a 15 nanómetros. En 1998, la Fundación Nacional de los Estados Unidos (NSF) invitó a la comunidad científica y tecnológica nacional a licitar. La síntesis, procesamiento y aplicación de materiales nanofuncionales también es un importante proyecto de investigación básica del DARPA (Departamento Nacional de Investigación de Tecnología Avanzada) de los Estados Unidos. En los últimos años, Japón ha formulado varios planes para la investigación en nanotecnología, como el plan ogala, el plan erato y el plan de investigación de principios básicos y utilización de dispositivos funcionales cuánticos. En 1997, la inversión en nanotecnología fue de 1,28 millones de dólares. El Ministerio alemán de Ciencia y Tecnología ayudó al gobierno federal a desarrollar planes para el desarrollo de la nanotecnología de 1995 a 2010 y 15. El gobierno británico ha invertido mucho dinero en investigación sobre nanotecnología; en 1997, Europa occidental invirtió 120 millones de dólares. Según el último informe de la revista Nature del 8 de julio de 1999, el potencial de aplicación de los nanomateriales atrajo la atención de la Casa Blanca. El presidente estadounidense Clinton preguntó personalmente sobre la investigación sobre nanomateriales y nanotecnología y decidió aumentar la inversión. El apoyo financiero aumentará de 250 millones de dólares a 500 millones de dólares en los próximos tres años. Esto sugiere que el auge de la investigación en nanomateriales y nanoestructuras continuará hasta bien entrado el próximo siglo. 2 Tendencias internacionales y estrategias de desarrollo El 8 de julio de 1999, la revista Nature (Volumen 400) publicó una importante noticia titulada "El gobierno de Estados Unidos planea aumentar la inversión para apoyar el auge de la nanotecnología". En este artículo, se informa que el gobierno de Estados Unidos aumentó la inversión en investigación en nanotecnología de 250 millones de dólares a 500 millones de dólares en tres años. El Presidente Clinton presentará al Congreso para su aprobación un proyecto de ley para apoyar la investigación en nanotecnología el próximo mes de febrero.
Para acelerar la investigación sobre nanomateriales y tecnologías en los Estados Unidos, la Casa Blanca tomó medidas temporales de emergencia para aumentar la intensidad de la financiación de los 654,38 dólares originales + 97 millones de dólares a 250 millones de dólares. La "Business Week" de Estados Unidos informó el 19 de agosto que el gobierno de Estados Unidos decidió incluir la investigación en nanotecnología como una de las áreas clave hace 265.438+10 años. La "Business Week" de Estados Unidos incluyó la nanotecnología como una de las tres áreas que pueden lograr avances importantes en. el siglo XXI (los otros dos lo son. De repente, la Casa Blanca prestó tanta atención a los nanomateriales y la tecnología en el momento crítico en el que el siglo XX está a punto de terminar. Hay dos razones: primero, el Ministerio de Ciencia y Tecnología alemán hizo. Según una predicción para el mercado de la nanotecnología en 201996, que se estima alcanzará los 1,44 billones de dólares, Estados Unidos está tratando de ocupar una parte considerable de un mercado tan atractivo, dijo: Las aplicaciones originales de la nanotecnología superan con creces a la industria informática. La Oficina de Planificación Estratégica de la Casa Blanca también cree que los nanomateriales son la parte más importante de la nanotecnología. El informe "Nature" menciona específicamente que Estados Unidos es líder mundial en preparación y preparación. síntesis de sistemas de ensamblaje de nanoestructuras y nanopartículas de alta superficie específica, en el diseño y modificación de recubrimientos nanofuncionales y en la aplicación de nanomateriales en biología, ocupa el primer lugar en el mundo en componentes de tamaño nanométrico y nanopartículas. -Los sólidos también tienen que competir con Japón. En julio de 1999, la Universidad de California en Los Ángeles y Hewlett-Packard desarrollaron con éxito el chip de 100 urnas, y la Universidad de Minnesota y la Universidad de Princeton en los Estados Unidos prepararon con éxito un disco cuántico. 1998. Este disco es un sistema de nanoarrays compuesto de nanobarras magnéticas, con una densidad de 109 bit/s. En 1988, los franceses descubrieron por primera vez el efecto de la magnetorresistencia gigante, y los Estados Unidos desarrollaron dispositivos nanoestructurados basados en la magnetorresistencia gigante. importantes perspectivas de aplicación en almacenamiento magnético, memoria magnética, cabezales de lectura y escritura de computadoras, etc. Recientemente, el departamento de investigación de la compañía estadounidense Kodak desarrolló con éxito un dispositivo que combina pigmentos y se espera que nuevos nanopolvos con funciones de tintes moleculares traigan cambios revolucionarios en el color. Es probable que los materiales de nanopolvo inyecten nuevos contenidos de alta tecnología en las industrias tradicionales y los productos de modificación de caucho, pigmentos y productos cerámicos ocuparán una parte importante del mercado futuro. También atrajo la atención de la gente. Son estos estudios los que hacen que la Casa Blanca se dé cuenta de que los nanomateriales y las tecnologías ocuparán una posición estratégica importante. El campo de la tecnología es la fuente de la innovación del conocimiento y la innovación tecnológica. El establecimiento de nuevas teorías brinda nuevas oportunidades para la ciencia básica. Estados Unidos planea monopolizar la posición de "jefe" en la investigación básica en este campo. 3 El progreso de la investigación nacional en nanomateriales en mi país comenzó a fines de la década de 1980. Durante el período del "Plan Quinquenal", la "Ciencia de los Nanomateriales" se incluyó en el Plan Nacional de Escalada, y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Academia China de Ciencias y la Comisión Estatal de Educación organizaron ocho proyectos importantes y clave. La Fundación también financió más de 20 proyectos y organizó personal científico y tecnológico relevante para trabajar en diversas ramas de los nanomateriales. El tema nacional de nuevos materiales "863" también lanzó una investigación innovadora de alta tecnología sobre nanomateriales después de 1996. Hay señales prometedoras en la investigación aplicada. Con la intervención de los gobiernos locales y algunos empresarios, la investigación sobre nanomateriales de mi país ha entrado en una nueva situación en la que la investigación básica impulsa la investigación aplicada. Actualmente existen en mi país más de 60 grupos de investigación, con más de 600 personas dedicadas a la investigación básica y aplicada sobre nanomateriales. Entre ellas, las primeras unidades en emprender importantes proyectos nacionales de investigación básica y realizar investigaciones sobre nanomateriales son: el Instituto de Cerámica de Shanghai, la Academia China de Ciencias y la Universidad de Nanjing. Instituto de Física del Estado Sólido, Instituto de Investigación de Metales, Academia de Ciencias de China, Instituto de Física, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Instituto de Química, Academia de Ciencias de China, Universidad de Tsinghua, Universidad de Jilin, Universidad del Noreste, Universidad Xi Jiaotong, Universidad de Tianjin, Instituto de Tecnología Química de Qingdao, Universidad Normal del Este de China, Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China, Universidad de Zhejiang, Instituto de Física Química de Dalian, Academia de Ciencias de China, Instituto de Química Aplicada de Changchun, Instituto de Física de Changchun, Instituto de Fotosensibilidad La química, etc. también ha realizado investigación básica y aplicada sobre nanomateriales. En los últimos 10 años, la investigación básica de mi país sobre nanomateriales ha logrado resultados de investigación significativos e importantes. Se utilizan muchos métodos físicos y químicos para preparar nanopolvos de óxidos, nitruros, carburos y otros compuestos de metales y aleaciones (cristalinos, amorfos y nanocristalinos), y se han establecido los equipos correspondientes para controlar las propiedades de las nanopartículas, el tamaño, las nanopelículas y los bloques. fabricado. Se han producido innovaciones y avances significativos en la caracterización de nanomateriales, la formación y eliminación de agregados, la adsorción y desorción superficial y la preparación de partículas y polvos de nanocompuestos.
Se han desarrollado con éxito nanocerámicas con alta densidad, forma compleja y rendimiento superior. Esta es la primera vez en el mundo que los granos de nanoalúmina sufren una deformación superplástica en áreas de concentración de tensiones durante la fatiga por tracción. Se han logrado resultados innovadores en aspectos como el efecto de magnetorresistencia gigante, el efecto magnetoóptico y la vibración de ondas de espín de películas de partículas; por primera vez en el mundo se descubrió que la transición magnética de las partículas de nanoperovskita supera a la de las partículas de nanoperovskita; metal GD. Se diseñó y preparó un nuevo sistema de óxido nanocompuesto, con una tasa de absorción de hasta el 92% en la banda del infrarrojo medio, y se ha utilizado en fibras térmicas infrarrojas. Se desarrolló un nuevo método para la preparación de nanoaleaciones mediante cristalización completa de materiales amorfos. Se encuentran efectos anómalos de hall-petch en nanoaleaciones completamente densas. En los últimos años, mi país ha logrado grandes logros en la investigación de nanomateriales funcionales, lo que ha atraído la atención internacional. El primero es la síntesis de matrices de nanotubos de carbono orientados en áreas grandes: una tecnología para la preparación eficiente de nanotubos de carbono puro mediante el método químico en fase de vapor. El diámetro de los poros de los nanotubos sintetizados mediante esta tecnología es básicamente el mismo, aproximadamente 20 μm, y la longitud es de aproximadamente 100 μm. El área de la matriz de nanotubos alcanza 3 mm ± 3 mm. Su disposición direccional es alta y el espaciado de los nanotubos de carbono es de 100 μm. . Estas matrices de nanotubos de carbono orientadas a áreas grandes tienen importantes perspectivas de aplicación en cátodos de emisión de campo para pantallas planas. Este artículo fue publicado en el número 65438-0996 de la revista estadounidense Science. El segundo es la preparación de nanotubos de carbono ultralargos: por primera vez, se prepararon en grandes cantidades matrices de nanotubos de carbono orientados ultralargos con una longitud de 2 ~ 3 mm. Este nanotubo de carbono ultralargo es de 1 a 2 órdenes de magnitud más largo que los nanotubos de carbono existentes. Este resultado fue publicado en la revista británica Nature en agosto de 1998. El Financial Times presentó el trabajo sobre nanotubos largos con el título "Los nanotubos de carbono entran en una fase larga". En tercer lugar, la preparación de nanobarras de nitruro: utilizando nanotubos de carbono como plantillas, se prepararon con éxito nanobarras unidimensionales con un diámetro de 3 a 40 μm y una longitud de micrómetros, y se propuso el concepto de reacciones limitadas por nanotubos de carbono. Este logro fue calificado como una de las diez principales noticias de ciencia y tecnología de China en 1998. En cuarto lugar, el desarrollo exitoso de matrices de nanotubos de carbono sobre sustratos de silicio ha promovido la aplicación de nanotubos de carbono en nanodispositivos y planos de emisión de campo. En quinto lugar, se prepararon con éxito nanocables y cables unidimensionales. Después de la lectura de este trabajo de investigación en la 4ª NanoConferencia Internacional celebrada en Suecia en 1998, muchos científicos extranjeros elogiaron el tema. En sexto lugar, se utilizó el método térmico de benceno para preparar cristalitos de nanonitruro; se descubrió la tecnología de síntesis solvotérmica no acuosa y se prepararon cristalitos de nitruro de zinc con un tamaño de partícula de 30 μm a alrededor de 300 °C por primera vez. Los nanocristales de nitruro de cromo (crn), fosfuro de cobalto (cop) y sulfuro de antimonio (sbs) también se sintetizan a partir de benceno, y el artículo se publicó en la revista Science en 1997. En séptimo lugar, los nanodiamantes se prepararon mediante pirólisis catalítica; el polvo de nanodiamantes se preparó mediante pirólisis catalítica a temperatura media (70 ° C) en un autoclave utilizando tetracloruro de carbono y sodio como materias primas. El artículo fue publicado en la edición de 1998 de Science. La revista americana "Chemical and Engineering News" también publicó un artículo titulado "Paja en oro - diamantes hechos de tetracloruro de carbono (cc14)", que fue muy elogiado. La investigación de China sobre nanomateriales y nanoestructuras se ha acumulado sobre la base de 65.438+00 años de trabajo. Sobre la base del Octavo Plan Quinquenal se crearon inicialmente varias bases de investigación sobre nanomateriales. El Instituto de Cerámica de Shanghai, la Universidad de Nanjing, el Instituto de Física del Estado Sólido, el Instituto de Investigación de Metales, el Instituto de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, la Universidad de Tsinghua y el Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China constituyen unidades importantes para la investigación básica sobre nanomateriales. y nanoestructuras en mi país. Independientemente de la perspectiva y fundamento del objeto de investigación, o el nivel académico y la aplicabilidad de los resultados, ha ganado un lugar para la investigación de nanomateriales de mi país en el mundo, ha promovido el desarrollo de la investigación de nanomateriales de mi país y ha contribuido a cultivar alta- talentos de investigación de nanomateriales de nivel. También desempeña un papel importante a la hora de conectar la investigación básica y la investigación aplicada sobre nanomateriales y acelerar la transformación de los resultados. En la actualidad y en el futuro, estas unidades siguen siendo la columna vertebral de la investigación sobre nanomateriales y nanoestructuras de mi país. En los últimos 65.438+00 años, China ha establecido una variedad de métodos físicos y químicos para preparar nanomateriales y ha desarrollado más de 65.438+00 dispositivos para preparar nanomateriales, incluida la evaporación de gas, la pulverización catódica con magnetrón, la CVD inducida por láser y la síntesis en fase gaseosa con calentamiento por plasma. y desarrolló el método de precipitación química, el método sol-gel, el método hidrotermal en microemulsión, el método de síntesis de solventes no acuosos y el método de síntesis en fase líquida supercrítica. En los últimos años, de acuerdo con la tendencia de desarrollo de la investigación internacional sobre nanomateriales, se han utilizado muchos métodos para preparar nanoestructuras (como sistemas de matriz nanoordenados, sistemas de ensamblaje mesoporoso, MCM-41, etc.).
Especialmente autoensamblaje y autoensamblaje molecular, síntesis de plantillas, reducción carbotérmica, crecimiento epitaxial de gotas, crecimiento interno de mesoporos, etc. y preparó con éxito una variedad de nanomateriales y sistemas de nanoensamblaje casi unidimensionales. Estos métodos sientan una buena base para seguir estudiando las propiedades físicas de las nanoestructuras y cuasi nanomateriales y promover su aplicación en dispositivos nanoestructurados. Los métodos de evaluación de nanomateriales y nanoestructuras son básicamente completos y alcanzaron el nivel avanzado internacional a finales de los años noventa. En resumen, durante el período del Octavo Plan Quinquenal, nuestro país ha logrado una serie de resultados innovadores en la investigación de nanomateriales, ha formado un equipo de investigación científica de alto nivel, la investigación básica ha ocupado un lugar en el mundo y se ha creado una nueva situación. surgió en la investigación de desarrollo aplicado, sentando las bases para el desarrollo sostenible de la investigación de nanomateriales en mi país. En los últimos 10 años, el personal científico y tecnológico chino ha publicado más de 2.400 artículos sobre nanomateriales y nanoestructuras en revistas académicas nacionales y extranjeras, ocupando el quinto lugar en el mundo. Entre ellos, los nanotubos y nanoclusters de carbono se informaron en un informe de investigación del Instituto de Investigación del Estado Sólido de la Sociedad Max Planck en Alemania en la Conferencia Europea de Intercambio de Información y Documentación de 1998, que el personal científico y técnico chino publicó más artículos que Alemania, ocupando el tercer lugar. en el mundo, y muchas veces Convocar una conferencia internacional sobre nanomateriales y nanoestructuras. Hasta ahora, la investigación sobre nanomateriales ha ganado 1 Premio Nacional de Ciencias Naturales y 2 Premios Nacionales de Invención. 3 primeros y segundos premios en ciencias naturales a nivel departamental, 3 primeros premios de invenciones y 1 premio especial al progreso científico y tecnológico solicitaron 79 patentes, de las cuales las patentes de invención representaron el 50%, 6 patentes de invención oficialmente autorizadas y; logro transformación patentes de invención 6 artículos. En los últimos años, los trabajadores chinos en nanotecnología han publicado algunos artículos académicos influyentes a nivel internacional, que han atraído la atención y los elogios de colegas internacionales. Se publicaron 6 artículos sobre la preparación de nanomateriales y nanoestructuras en Naturaleza y Ciencia, así como casi 20 artículos académicos (Phys. Rev. Lett, J. Ain. Chemistry. SOC.) con factores de impacto superiores a 6, 365, 438+0. el factor está por encima de 3. Los artículos incluidos en sci y ei representan el 59% del número total de artículos publicados. En la Cuarta Conferencia Internacional sobre Nanomateriales celebrada en Estocolmo, Suecia, en junio de 1998, se elogió mucho la investigación de China en nanomateriales, y se señaló que China había logrado logros interesantes en la preparación de nanomateriales en los últimos años. En el resumen de la conferencia, se seleccionaron ocho países con mejores métodos de investigación de nanomateriales para hablar en la ceremonia de clausura. China siguió a Estados Unidos, Japón, Alemania y Suecia para hablar en la conferencia.
4 Tendencias de desarrollo de la nanoindustria
(1) La nanotecnología en la industria de la información: La industria de la información no sólo juega un papel importante en el extranjero, sino también en China. En 2000, la industria de la información de China generó un PIB de 580 mil millones de yuanes. La aplicación de la nanotecnología en la industria de la información se refleja principalmente en tres aspectos: ① comunicación en red, comunicación en red de banda ancha, dispositivos de nanoestructura, tecnología de chips y tecnología de pantalla digital de alta definición. Debido a que todos los dispositivos de comunicación, integración y visualización requieren dispositivos originales, Estados Unidos ha comenzado a desarrollarlos. Ahora existen dispositivos de un solo electrón, dispositivos electrónicos de túneles y dispositivos electrónicos de espín, que se han desarrollado con éxito en laboratorios y pueden ingresar al mercado. en 2001. ② Los dispositivos optoelectrónicos, los dispositivos electrónicos moleculares y los dispositivos electrónicos magnéticos gigantes todavía están muy atrasados en China, pero estos dispositivos originales tardarán 10 años en ingresar al mercado. Por lo tanto, China debe estudiar estos aspectos con 65, 438+05 y 20 años de antelación. ③El nivel de investigación de nanodispositivos clave en comunicaciones de red, como láseres, filtros, resonadores, microcondensadores, microelectrodos, etc. , no se queda atrás en China y también existe en la provincia de Anhui. ④ Reóstato, resistencia no lineal, etc. Puede modificarse añadiendo nanomateriales de óxido de zinc.
(2) La nanotecnología en la industria ambiental: La nanotecnología es una tecnología insustituible que degrada contaminantes de 20 nm en el aire y de 200 nm en el agua. Para purificar el medio ambiente hay que utilizar la nanotecnología. Ahora hemos preparado con éxito un dispositivo que puede degradar formaldehído, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono, y puede reducir los gases nocivos en el aire de más de 10 ppm a 0,1 ppm. El dispositivo ha entrado en la etapa de producción real. Los nanomateriales fotocatalíticos combinados con perlas porosas se han utilizado con éxito para degradar la materia orgánica en las aguas residuales y también tienen buenos efectos de degradación de contaminantes orgánicos como el fenol, que son difíciles de degradar con otras tecnologías tradicionales. En los últimos años, muchas empresas se han comprometido a trasplantar nanotecnología, como la fotocatálisis, a la industria del tratamiento del agua para mejorar la calidad del agua, y han logrado resultados iniciales. La combinación nanotecnológica de óxido de cerio de tierras raras y metales preciosos también es muy eficaz en la transformación de; Dispositivos de tratamiento de gases de escape de automóviles. Recientemente, las investigaciones iniciales sobre el control de la contaminación por algas en lagos de agua dulce han tenido éxito en el laboratorio.
(3) Nanotecnología en la energía y la protección del medio ambiente: La utilización racional de la energía tradicional y el desarrollo de nuevas energías son tareas importantes para nuestro país en el presente y en el futuro. En términos de utilización racional de la energía tradicional, existen principalmente detergentes y aceleradores de combustión, que pueden quemar completamente el carbón, autocircular durante la combustión y reducir las emisiones de azufre sin ningún dispositivo auxiliar. Además, existen aditivos que utilizan la nanotecnología para mejorar la gasolina y el diésel. En realidad, es una sustancia líquida de grupo inflamable de molécula pequeña que tiene efectos purificadores y de apoyo a la combustión. El desarrollo de nuevas fuentes de energía en el extranjero está avanzando rápidamente, que consiste en convertir gases no inflamables en gases inflamables. En la actualidad, la comunidad internacional está desarrollando principalmente materiales de conversión de energía, y China también lo está haciendo, incluida la conversión de energía solar en energía eléctrica, la conversión de energía térmica en energía eléctrica y la conversión de energía química en energía eléctrica.
(4) Nanobiomedicina: Este es el campo con mayor potencial tras la adhesión de China a la OMC. Actualmente, la industria farmacéutica internacional se enfrenta a una nueva decisión, que es desarrollar la industria farmacéutica a nanoescala. La nanobiomedicina extrae sustancias necesarias de animales y plantas y luego las combina a nanoescala para maximizar el efecto terapéutico. Esta es exactamente la idea de la medicina tradicional china. Después de extraer la esencia, se utilizan algunos esqueletos, como azúcar y almidón, que pueden ser absorbidos por el cuerpo humano, para liberar y atacar de manera eficiente el fármaco. El rendimiento de las medicinas tradicionales se puede mejorar utilizando la nanotecnología.
(5) Nuevos nanomateriales: Aunque los nuevos nanomateriales no son productos finales, son muy importantes. Según cálculos estadounidenses, para la década de 265438+30, el 40% de los materiales de acero y metal de los automóviles serán reemplazados por materiales ligeros y de alta resistencia, que pueden ahorrar un 40% de gasolina y reducir las emisiones de CO2 en un 40%. Sólo esto generará 100 mil millones de dólares en beneficios sociales para los Estados Unidos de América cada año. Además, existen diversos materiales funcionales. El vidrio tiene buena transparencia, pero es pesado. Modifíquelo con nanopartículas para hacerlo más liviano, de modo que este material no solo tenga propiedades mecánicas, sino que también tenga otras funciones, como cambio de color y almacenamiento de luz, reflexión de diversos rayos ultravioleta e infrarrojos, absorción y almacenamiento de luz, etc.
(6) La transformación de las industrias tradicionales por parte de la nanotecnología: para China, es el mejor momento para que la nanotecnología ingrese a las industrias tradicionales y combine la nanotecnología con tecnologías en diversos campos. El primero son los electrodomésticos, la industria ligera y la electrónica. Hefei Meiling Group comenzó a desarrollar nanorefrigeradores en 1996. El sello magnético plegable de PVC para puerta del refrigerador no tiene moho y utiliza un revestimiento antibacteriano. El plato de fruta del interior está fabricado con nanomateriales. El desarrollo de la industria ligera, la electrónica y los electrodomésticos puede impulsar el desarrollo de recubrimientos, materiales, componentes electrónicos y otras industrias. El siguiente es el textil. Las fibras sintéticas son la tendencia de desarrollo de las industrias textiles y de fibras químicas. Si la industria textil china quiere ocupar una posición favorable después de unirse a la OMC, ahora debe aplicar la nanotecnología y los nanomateriales de manera integral. La promoción televisiva del año pasado sobre edredones y ropa aislantes térmicos mencionó que la aplicación de la nanotecnología tiene funciones especiales como antiestática y retardante de llama. Cuando se ensamblan en su interior materiales nanoconductores, el cuerpo humano puede protegerse de altos voltajes de 1,654, 38+0,000 voltios. En este sentido, la nanotecnología tiene amplias perspectivas de aplicación en la industria textil. El tercero es la industria energética. El uso de nanotecnología para transformar botellas de porcelana de transmisión por transformador de 200.000 voltios y 110.000 voltios puede mejorar de manera integral la resistencia a las descargas eléctricas de las botellas de porcelana de 110.000 voltios. El esmalte no se congelará y otras propiedades integrales son muy buenas. En cuarto lugar, los revestimientos y revestimientos en la industria de materiales de construcción. , incluidos Varios esmaltes y tintas cerámicos pueden mejorar el rendimiento del producto con la intervención de la nanotecnología.
El 20 de agosto de 1999, el "Business Weekly" estadounidense predijo y evaluó las ciencias de la vida y la biotecnología, la nanociencia y la nanotecnología, y la obtención de energía de otros planetas, y señaló que era la primera vez que la humanidad Entramos en los nuevos desafíos y oportunidades del siglo XXI. Laurel, ganadora del Premio Nobel, dijo una vez: Los países que valoraban las micras en la década de 1970 ahora se han convertido en países desarrollados. Es probable que los países que ahora valoran la nanotecnología se conviertan en países avanzados en el próximo siglo. Los desafíos son graves y las oportunidades, escasas. Debemos prestar más atención a la investigación de la nanotecnología, prestar atención a la intersección entre la nanotecnología y otros campos, acelerar la innovación del conocimiento y la innovación tecnológica y sentar una base sólida para el desarrollo económico de China en el siglo XXI.
Nota del editor: La apasionante era nano ha llegado y la vida de las personas experimentará inmediatamente cambios tremendos. Sin embargo, también debemos ser conscientes de que no hay muchos nanomateriales verdaderamente maduros en el mercado. El académico Bai Chunli, académico de la Academia de Ciencias de China, cree que "la verdadera era nano aún no ha llegado, y acogemos con confianza la llegada de la era nano".
Bai Chunli dijo: "Un signo importante de que la humanidad ha entrado en la era de la nanotecnología es el desarrollo de los nanodispositivos y su nivel de aplicación.
"Con el desarrollo actual de la nanotecnología, ¿qué tan lejos está de la llegada de la era nano? Bai Chunli dijo: "Todavía hay mucha investigación básica en la investigación nanométrica, y todavía hay muchas cuestiones teóricas que deben abordarse. estudiado en la nanoescala. El nivel de desarrollo de la nanotecnología es similar al de la tecnología informática en los años cincuenta. Se necesitarán entre 30 y 50 años para que la humanidad entre finalmente en la era nano. Dentro de 50 años, la nanotecnología puede ser tan omnipresente como lo es hoy la tecnología informática. ”
Para la nanotecnología, la actitud científica es participar activamente y promover el desarrollo saludable de esta tecnología de vanguardia con los pies en la tierra, sin involucrarse en exageraciones comerciales o especulaciones científicas.
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