科學(xué)界普遍認(rèn)為，納米技術(shù)是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長的一臺主要的發(fā)動機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術(shù)將給醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、材料和信息通信等行業(yè)帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家的極大青睞，并引發(fā)了越來越激烈的競爭。

1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術(shù)計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術(shù)計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

科學(xué)界普遍認(rèn)為，納米技術(shù)是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長的一臺主要的發(fā)動機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術(shù)將給醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、材料和信息通信等行業(yè)帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家的極大青睞，并引發(fā)了越來越激烈的競爭。

一、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術(shù)計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術(shù)計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

科學(xué)界普遍認(rèn)為，納米技術(shù)是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增長的一臺主要的發(fā)動機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對世界的影響相形見絀，納米技術(shù)將給醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、材料和信息通信等行業(yè)帶來革命性的變革。因此，近幾年來，納米科技受到了世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家的極大青睞，并引發(fā)了越來越激烈的競爭。

1、各國競相出臺納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和計劃

由于納米技術(shù)對國家未來經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區(qū)）紛紛將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動器，相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導(dǎo)和推進(jìn)本國納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術(shù)計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術(shù)計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術(shù)相關(guān)的研發(fā)。

（1）發(fā)達(dá)國家和地區(qū)雄心勃勃

為了搶占納米科技的先機(jī)，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術(shù)計劃（NNI），其宗旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的協(xié)調(diào)。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)志著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)計劃，從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及人才的培養(yǎng)等全面展開。

日本政府將納米技術(shù)視為“日本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的關(guān)鍵。第二期科學(xué)技術(shù)基本計劃將生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境技術(shù)和納米技術(shù)作為4大重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，并制定了多項措施確保這些領(lǐng)域所需戰(zhàn)略資源（人才、資金、設(shè)備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進(jìn)從基礎(chǔ)性到實用性的研發(fā)，同時跨省廳重點(diǎn)推進(jìn)能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和加強(qiáng)國際競爭力的研發(fā)。

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)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?；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達(dá)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(diào)的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國科學(xué)家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個領(lǐng)域帶來一場革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對如何調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)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(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導(dǎo)相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)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(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究內(nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)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(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，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(shè)計納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)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(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)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(guān)鍵時刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標(biāo)進(jìn)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(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)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(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)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(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(jié)構(gòu)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(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國家的政府都在部署本來10～15年有關(guān)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(yīng)用作為重要基礎(chǔ)研究項目向全國科技界招標(biāo)；美國DARPA（國家先進(jìn)技術(shù)研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近匕年來制定了各種計劃用于納米科技的研究，例如Ogala計劃、ERATO計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1．28億美元；德國科研技術(shù)部幫助聯(lián)邦政府制定了1995年到2010年15年發(fā)展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1．2億美元。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國白宮的注意；美國總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后3年經(jīng)費(fèi)資助從2．5億美元增

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)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?、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達(dá)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(diào)的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國科學(xué)家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個領(lǐng)域帶來一場革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對如何調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)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(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導(dǎo)相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)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(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究內(nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)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(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，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(shè)計納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)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(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)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(guān)鍵時刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標(biāo)進(jìn)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(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)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(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)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(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(jié)構(gòu)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(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國家的政府都在部署本來10～15年有關(guān)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(yīng)用作為重要基礎(chǔ)研究項目向全國科技界招標(biāo)；美國DARPA（國家先進(jìn)技術(shù)研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近匕年來制定了各種計劃用于納米科技的研究，例如Ogala計劃、ERATO計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1．28億美元；德國科研技術(shù)部幫助聯(lián)邦政府制定了1995年到2010年15年發(fā)展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1．2億美元。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國白宮的注意；美國總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后3年經(jīng)費(fèi)資助從2．5億美元增

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)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?；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達(dá)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(diào)的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國科學(xué)家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個領(lǐng)域帶來一場革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對如何調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)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(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導(dǎo)相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)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(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究內(nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)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(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，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(shè)計納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)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(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)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(guān)鍵時刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標(biāo)進(jìn)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(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)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(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)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(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(jié)構(gòu)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(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國家的政府都在部署本來10～15年有關(guān)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(yīng)用作為重要基礎(chǔ)研究項目向全國科技界招標(biāo)；美國DARPA（國家先進(jìn)技術(shù)研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近匕年來制定了各種計劃用于納米科技的研究，例如Ogala計劃、ERATO計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1．28億美元；德國科研技術(shù)部幫助聯(lián)邦政府制定了1995年到2010年15年發(fā)展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1．2億美元。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國白宮的注意；美國總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后3年經(jīng)費(fèi)資助從2．5億美元增

在充滿生機(jī)的21世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)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?；航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)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(chǔ)上誘發(fā)的新技術(shù)。新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)振興、國力增強(qiáng)最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域，納米材料將是起重要作用的關(guān)鍵材料之一。納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結(jié)構(gòu)取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達(dá)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(diào)的高效納米陣列激光器、價格低廉高能量轉(zhuǎn)化的納米結(jié)構(gòu)太陽能電池和熱電轉(zhuǎn)化元件、用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強(qiáng)高韌納米復(fù)合材料等的問世，充分顯示了它在國民經(jīng)濟(jì)新型支柱產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。正像美國科學(xué)家估計的“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個領(lǐng)域帶來一場革命”。納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將對如何調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的布局、設(shè)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(jī)遇。

研究納米材料和納米結(jié)構(gòu)的重要科學(xué)意義在于它開辟了人們認(rèn)識自然的新層次，是知識創(chuàng)新的源泉。由于納米結(jié)構(gòu)單元的尺度（1～100urn）與物質(zhì)中的許多特征長度，如電子的德布洛意波長、超導(dǎo)相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當(dāng)，從而導(dǎo)致納米材料和納米結(jié)構(gòu)的物理、化學(xué)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(lǐng)域。在納米領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，認(rèn)識新規(guī)律，提出新概念，建立新理論，為構(gòu)筑納米材料科學(xué)體系新框架奠定基礎(chǔ)，也將極大豐富納米物理和納米化學(xué)等新領(lǐng)域的研究內(nèi)涵。世紀(jì)之交高韌性納米陶瓷、超強(qiáng)納米金屬等仍然是納米材料領(lǐng)域重要的研究課題；納米結(jié)構(gòu)設(shè)計，異質(zhì)、異相和不同性質(zhì)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(dāng)今納米材料研究新熱點(diǎn)，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(shè)計納米結(jié)構(gòu)原理性器件以及納米復(fù)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(yīng)用研究中所產(chǎn)生的納米技術(shù)很可能成為下一世紀(jì)前20年的主導(dǎo)技術(shù)，帶動納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。世紀(jì)之交世界先進(jìn)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(guān)鍵時刻，迎接新的挑戰(zhàn)，抓緊納米材料和柏米結(jié)構(gòu)的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標(biāo)進(jìn)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(lǐng)域的影響和滲透一直引人注目。進(jìn)入90年代，納米材料研究的內(nèi)涵不斷擴(kuò)大，領(lǐng)域逐漸拓寬。一個突出的特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉(zhuǎn)化速度之快出乎人們預(yù)料，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都取得了重要的進(jìn)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(yīng)力比粗晶Pd高5倍；具有高強(qiáng)度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關(guān)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(zhuǎn)化，到目前為止，已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(jié)構(gòu)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(jì)高技術(shù)發(fā)展所占有的重要地位，世界發(fā)達(dá)國家的政府都在部署本來10～15年有關(guān)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(yīng)用作為重要基礎(chǔ)研究項目向全國科技界招標(biāo)；美國DARPA（國家先進(jìn)技術(shù)研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近匕年來制定了各種計劃用于納米科技的研究，例如Ogala計劃、ERATO計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1．28億美元；德國科研技術(shù)部幫助聯(lián)邦政府制定了1995年到2010年15年發(fā)展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1．2億美元。據(jù)1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應(yīng)用潛力引起美國白宮的注意；美國總統(tǒng)克林頓親自過問納米材料和納米技術(shù)的研究，決定加大投資，今后3年經(jīng)費(fèi)資助從2．5億美元增

摘要:為了提升應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生的綜合實踐能力和未來競爭力，將介孔材料的設(shè)計、制備和表征融入實驗教學(xué)，設(shè)計了一個創(chuàng)新實驗———離子交換策略構(gòu)建六角狀介孔硫化鎳納米片。實驗涉及納米材料的制備和表征，綜合了無機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)和物理化學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識，實驗內(nèi)容具有一定的綜合性和探索性。創(chuàng)新實驗項目的實施，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞:創(chuàng)新實驗;設(shè)計與實踐;離子交換

為了提升江蘇理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的綜合實踐能力與就業(yè)競爭力，近3年來，我校嘗試以本專業(yè)教師的在研課題和前期科研成果為基礎(chǔ)開設(shè)拓展研究性實驗項目———專業(yè)創(chuàng)新項目實驗，將學(xué)科的前沿研究課題與本科生的綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)緊密的結(jié)合在一起，進(jìn)一步完善了我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)體系。專業(yè)創(chuàng)新項目實驗實施過程中以學(xué)生為主導(dǎo)，充分調(diào)動了學(xué)生參與實驗的主動性與積極性，訓(xùn)練了學(xué)生的實驗操作能力、綜合思維能力和科技論文的撰寫能力，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和綜合創(chuàng)新能力。多孔材料具有傳質(zhì)通道豐富、比表面積大、密度小等特點(diǎn)，應(yīng)用于電化學(xué)儲能器件能大大提高界面轉(zhuǎn)移速率和傳質(zhì)效率，從而進(jìn)一步提高儲能器件的儲能性能［1］。根據(jù)多孔材料孔徑的大小，多孔材料可分為微孔材料(＜2nm)、介孔材料(2～50nm)和大孔材料(＞50nm)。目前多孔材料制備大多依賴于模板法，模板法制備過程通常比較復(fù)雜、后處理繁瑣、周期長、成本高、產(chǎn)量低［2］。因此，開發(fā)一種簡單、快速、低成本、批量生產(chǎn)多孔材料的方法具有十分重要的科學(xué)意義和實際的應(yīng)用價值。離子交換法是一種簡單、有效、低成本的微納米材料合成方法［3］。本文介紹了一個基于離子交換反應(yīng)構(gòu)建六角狀介孔硫化鎳納米片的創(chuàng)新實驗設(shè)計。六角狀介孔硫化鎳納米片的制備涉及無機(jī)化學(xué)、納米材料化學(xué)和物理化學(xué)等學(xué)科的知識。學(xué)生通過材料的制備、成分和形貌的分析以及比表面積和孔徑的測試，將理論知識與實驗相結(jié)合，并應(yīng)用于實驗結(jié)果分析與數(shù)據(jù)處理，從而提升自己的實踐動手能力和科學(xué)素養(yǎng)。該實驗項目的內(nèi)容來源于教師的科研課題，具有一定的前沿性、探索性和綜合性，為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的創(chuàng)新實驗提供了良好的教學(xué)素材。

1實驗?zāi)康?/p>

(1)了解多孔材料的分類、常用制備方法、性質(zhì)及用途。(2)通過六角狀介孔NiS納米片的制備實驗，學(xué)習(xí)離子交換法制備介孔材料的方法。(3)練習(xí)溶解、加熱、轉(zhuǎn)移等基本操作，掌握固液分離方法和高速離心機(jī)的使用。(4)通過樣品的成分、結(jié)構(gòu)和形貌分析，學(xué)習(xí)X－射線衍射儀和透射電子顯微鏡的使用。(5)了解吸附－脫附等溫線的類型及特點(diǎn)，通過樣品的比表面積和孔徑分析，學(xué)習(xí)比表面積和孔徑分析儀的使用。

2實驗試劑與儀器

摘要:超分子化學(xué)是化學(xué)的一個嶄新的分支學(xué)科.綜述了超分子化學(xué)的發(fā)展歷程、超分子的化學(xué)分類、超分子化合物的合成以及應(yīng)用等問題.

關(guān)鍵詞:超分子化合物;主體客體;識別作用;配位

“超分子”一詞早在20世紀(jì)30年代已經(jīng)出現(xiàn),但在科學(xué)界受到重視卻是50年之后了.畢業(yè)論文超分子化學(xué)可定義為“超出分子的化學(xué)”,是關(guān)于若干化學(xué)物種通過分子間相互作用結(jié)合在一起所構(gòu)成的,具有較高復(fù)雜性和一定組織性的整體的化學(xué).在這個整體中各組分還保持某些固有的物理和化學(xué)性質(zhì),同時又因彼此間的相互影響或擾動而表現(xiàn)出某些整體功能[1].超分子體系的微觀單元是由若干乃至許許多多個不同化合物的分子或離子或其他可單獨(dú)存在的具有一定化學(xué)性質(zhì)的微粒聚集而成.聚集數(shù)可以確定或不確定,這與一分子中原子個數(shù)嚴(yán)格確定具有本質(zhì)區(qū)別,把多個組分的基本微觀單元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相對于共價鍵)較弱的作用力.如范氏力(含氫鍵)、親水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分類

1.1雜多酸類超分子化合物

雜多酸是一類金屬一氧簇合物,一般呈籠型結(jié)構(gòu),是一類優(yōu)良的受體分子,它可以與無機(jī)分子、離子等底物結(jié)合形成超分子化合物.作為一類新型電、磁、非線性光學(xué)材料極具開發(fā)價值[3],有關(guān)新型Keg-gin和Dawson型結(jié)構(gòu)的多酸超分子化合物的合成及功能開發(fā)日益受到研究者的關(guān)注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷鉬雜多酸對苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷鉬多酸超分子膜修飾電極,發(fā)現(xiàn)該膜電極對抗壞血酸的催化峰電流與其濃度在0.35～0.50mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系.靳素榮等[6]合成了9鎢磷酸/結(jié)晶紫超分子化合物,并對其光致變色性質(zhì)進(jìn)行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其變藍(lán).王升富等[7]合成了磷鉬雜多酸-L-半胱氨酸自組裝超分子膜電極,發(fā)現(xiàn)該膜電極對酸性溶液中的NO2-有明顯的電催化還原作用.畢麗華等[8]合成了多酸超分子化合物,首次發(fā)現(xiàn)了雜多酸超分子化合物溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑中可表現(xiàn)出近晶相液晶行為.劉術(shù)俠等[9]以Dawson型砷鉬酸、金剛烷胺為原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,該化合物具有可逆的光致變色特性,并提出了一個可能變色機(jī)理.

摘要:超分子化學(xué)是化學(xué)的一個嶄新的分支學(xué)科.綜述了超分子化學(xué)的發(fā)展歷程、超分子的化學(xué)分類、超分子化合物的合成以及應(yīng)用等問題.

關(guān)鍵詞:超分子化合物;主體客體;識別作用;配位

“超分子”一詞早在20世紀(jì)30年代已經(jīng)出現(xiàn),但在科學(xué)界受到重視卻是50年之后了.畢業(yè)論文超分子化學(xué)可定義為“超出分子的化學(xué)”,是關(guān)于若干化學(xué)物種通過分子間相互作用結(jié)合在一起所構(gòu)成的,具有較高復(fù)雜性和一定組織性的整體的化學(xué).在這個整體中各組分還保持某些固有的物理和化學(xué)性質(zhì),同時又因彼此間的相互影響或擾動而表現(xiàn)出某些整體功能[1].超分子體系的微觀單元是由若干乃至許許多多個不同化合物的分子或離子或其他可單獨(dú)存在的具有一定化學(xué)性質(zhì)的微粒聚集而成.聚集數(shù)可以確定或不確定,這與一分子中原子個數(shù)嚴(yán)格確定具有本質(zhì)區(qū)別,把多個組分的基本微觀單元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相對于共價鍵)較弱的作用力.如范氏力(含氫鍵)、親水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分類

1.1雜多酸類超分子化合物

雜多酸是一類金屬一氧簇合物,一般呈籠型結(jié)構(gòu),是一類優(yōu)良的受體分子,它可以與無機(jī)分子、離子等底物結(jié)合形成超分子化合物.作為一類新型電、磁、非線性光學(xué)材料極具開發(fā)價值[3],有關(guān)新型Keg-gin和Dawson型結(jié)構(gòu)的多酸超分子化合物的合成及功能開發(fā)日益受到研究者的關(guān)注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷鉬雜多酸對苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷鉬多酸超分子膜修飾電極,發(fā)現(xiàn)該膜電極對抗壞血酸的催化峰電流與其濃度在0.35～0.50mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系.靳素榮等[6]合成了9鎢磷酸/結(jié)晶紫超分子化合物,并對其光致變色性質(zhì)進(jìn)行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其變藍(lán).王升富等[7]合成了磷鉬雜多酸-L-半胱氨酸自組裝超分子膜電極,發(fā)現(xiàn)該膜電極對酸性溶液中的NO2-有明顯的電催化還原作用.畢麗華等[8]合成了多酸超分子化合物,首次發(fā)現(xiàn)了雜多酸超分子化合物溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑中可表現(xiàn)出近晶相液晶行為.劉術(shù)俠等[9]以Dawson型砷鉬酸、金剛烷胺為原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,該化合物具有可逆的光致變色特性,并提出了一個可能變色機(jī)理.