各國納米技術/材料發展的戰略規劃和重點研究領域
目前，世界上已有 30 多個國家開展了納米技術研究與開發活動，各國對納米技術的投資增長加快，已從 1997 年的 4.32 億美元增加到 2002 年的 2.1 740 億美元，世界各國政府對納米技術的資金投入從 1997 年的 4.32 億美元增加到 2002 年的 2.2002 年，各國政府投入納米技術的資金比 1997 年增長了 503%（見表 1）。從表 1 可以看出，自 2000 年以來，各國（地 區）政府對納米技術研究與開發的資金投入加速。美國、日本和西歐是納米技術投資的大國（地區），其他國家和地區對納米技術的投資總額不及美國和日本壹國。
美國自2000年2月提出 "國家納米技術計劃"（NNI）以來，納米技術研究與開發經費從2001財年的4.22億美元增加到2004財年的8.49億美元（見表2）。2000 年 NNI 實施計劃確定了五個關鍵戰略領域（見表 3），近年來，納米技術投資增長了 10% 以上。這五個戰略研究領域近年來有所調整（見表 3）。2003 財政年度大挑戰涉及以下關鍵研究領域：
1）"設計 "更強、更輕、更硬、可自我修復且組裝更安全的納米材料：強度是當今工業、交通和建築業所用鋼材 10 倍的碳和建築材料：強度是當今工業、交通和建築業所用鋼材 10 倍的碳和碳材料。
2) 納米電子學、納米光子學和納米磁學：提高計算機的運行速度，使芯片的存儲效率提高數百萬倍；將電子存儲量提高到數千兆位？將單位表面積的存儲容量提高1000倍；將帶寬提高數百倍，以改變通信方式；
3）在醫療保健方面，通過診斷和治療設備降低醫療保健的成本，提高醫療保健的效果；利用基因快速測序和細胞內傳感器進行診斷和治療；檢測早期癌細胞並提供藥物；研究生物傳感器，使人造器官的排異率降低50%，研究生物傳感器檢測早期疾病；
4）在納米加工和環境保護方面，去除水中小於 300 納米和空氣中小於 50 納米的汙染顆粒，促進環境和水的清潔；
5）提高能量轉換和儲存效率，使太陽能電池的效率提高 1 倍；
5) 提高能量轉換和儲存效率，使太陽能電池的效率提高 1 倍；以及
6) 開發低功率微型航天器，探索太陽系外層空間；
7) 研究納米生物設備，減輕人類因治療而遭受的痛苦：
8）在經濟和安全運輸領域，引入新型材料、電子、能源和環境方面的概念；
9）在國家安全領域，密切關註納米電子學、多功能材料和納米生物器件方面的重大挑戰。
2003財政年度，能源部新增了三個與納米材料特性有關的基礎研究項目：
● 在納米材料的合成和加工方面，對涉及材料變形和斷裂的納米制造的基本了解，以及使用固定模式技術訂購納米粒子合成納米材料。利用尺寸和形狀壹致的納米材料合成更大尺寸的納米材料；
● 研究凝聚態物理中的納米材料，重點了解如何使宏觀分子平衡構造並自組織成更大的納米結構材料；
● 從事基礎研究，了解納米材料的特性在轉化和控制催化變化過程中所起的作用。
2004財政年度國家核研究所支持的五個重點戰略領域與2003年相同（見表3）。重點是支持在原子和分子水平上操縱物質的長期研究，並利用創造力來構建分子和人體細胞大小的先進新裝置，以進壹步改進信息技術應用中的電子產品；研究和開發用於制造、國防、運輸、空間和環境應用的高性能、低維護材料；加速納米技術的發展，以開發高性能、低維護材料；加速納米技術的發展，以開發高性能、低維護材料。為制造、國防、運輸、空間和環境應用提供維護材料；加速納米技術在生物技術、醫療保健和農業領域的應用。研發重點領域：用於生物化學-輻射-爆炸物檢測和保護（CBRE）的創新納米技術解決方案；納米制造研究；納米生物系統；納米標準化儀器的開發；教育和培訓新壹代工人，以滿足未來產業的需求；擴大參與納米技術革命的產業陣容。
在第二個科學技術基本計劃（2001-2006 年）中，日本政府將納米技術、材料與生命科學、信息與通信、環境保護作為國家科學技術發展戰略的重中之重。2001 年，該計劃在納米技術研究方面投入了 142 億日元，比 2000 年增加了 88 億日元。該計劃確定的納米技術和材料重點研究領域包括納米材料和材料及其在電子學、電磁學和光學中的應用；納米材料和材料及其在結構材料中的應用；納米信息元件；納米技術在醫學、生命科學、能源科學和環境科學中的應用；與表面和界面控制有關的材料和物質；納米計量學和標準技術；納米制造、合成和工程技術；納米技術的計算技術；以及納米材料領域的納米技術研究和開發。和工程技術；納米技術的計算、理論和模擬技術；以及形成安全空間的材料技術。
日本通商產業省（MITI）於 2001 年設立了納米材料計劃（NMP），每年資助 3500 萬美元，為期 7 年（2001-2007 年），由政府部門、政府研究機構、大學和產業界聯合開展研究，旨在建立壹個面向產業界的新型納米功能材料研發中心。建立集納米功能新材料研發和教育功能於壹體的納米技術材料研發平臺（見表 4）。2001 年，日本通商產業省（MITI）還制定並實施了 "下壹代半導體技術開發計劃"，開發 50-70 納米的下壹代半導體加工基礎技術，政府每年投資 6000 萬美元。
日本的 "先進技術探索研究 "計劃涉及納米粒子、納米結構、納米生物學和納米電子學等方面的大量探索研究。該計劃的研究期限定為五年，全部由政府資助，五年期間政府對該計劃的平均資助額為 1600 萬美元。每個項目通常由 15-25 名科學家和技術人員組成三個研究小組。該計劃鼓勵國內外產學研合作研究。該計劃已經完成了許多項目，主要是研究項目。
日本文部科學省（MEXT）公布了 2003 年的科技預算，納米技術和材料的預算總額為 1,491 億日元（見表 6）。2003 年 7 月 14 日，內閣府科學技術會議召開了 "納米技術與材料研究開發推進項目 "第 6 次會議，確定了重點研究開發領域："納米醫學給藥系統"、"納米醫學設備 "和 "創新納米結構材料"。這些項目由內閣辦公室牽頭，多個政府部門共同推動，於2004年開始實施。
歐洲共同體正在努力爭取納米技術的國際地位，既要創建壹個新的歐洲納米技術產業，又要提高現有工業部門的納米技術能力。在第六框架計劃（2002-2006 年）中，歐洲 **** 共同體將納米技術和納米科學作為七個重點發展的戰略領域之壹，資助金額達 12 億美元，並確定了具體的戰略目標和關鍵研究領域：
I. 納米技術和納米科學
I. 納米技術和納米科學
2.納米技術與納米科學
將長期的跨學科研究轉向理解新現象、掌握新過程和開發研究工具：重點研究分子和中 尺度現象；自組織材料和結構；分子和生物分子力學與發動機；整合新方法，發展無機、有 機和生物材料與過程的跨學科研究。
納米生物技術：其目標是支持具有廣泛應用的生物和非生物有機體綜合研究，如可用於加工、醫療和環境分析系統的納米生物技術。主要研究領域包括芯片實驗室（lab-on-a-chip）、生物實體界面、納米粒子表面修復、先進的給藥方式和納米電子學；生物分子或復合物的處理、操作和檢測，生物實體的電子檢測，微流控技術，以及基於酶激活的細胞生長促進和控制。
創造材料和部件的納米工程技術：通過控制納米結構，開發具有超高性能的新型功能材料和結構材料，包括開發材料生產和加工技術。重點研究納米結構合金和復合材料、高級功能聚合物材料和納米結構功能材料。
操作和控制裝置及儀器的開發：開發新壹代分辨率達 10 納米的納米測量和分析儀器。重點研究領域涉及各種先進的納米計量技術；探索物質自組織特性的技術、方法或途徑的突破，以及納米機械的開發。
納米技術在健康、化學、能源、光學和環境方面的應用。重點是計算模擬、先進生產技術；開發可改性的創新材料。
第二，智能和多功能材料
高知識含量、具有新功能和改性的新材料將成為技術創新、設備和系統的關鍵。
基礎知識的發展：目標是理解與材料相關的復雜物理化學和生物現象，掌握和處理智能材料，為實驗、理論和模擬工具做出貢獻。重點研究領域：設計和開發具有確定特性的新型結構材料；開發超分子和微分子工程，重點是新型高度復雜分子及其復合物的合成、探索和潛在應用。
技術與生產相結合：以知識為基礎的多功能材料和生物材料的運輸和加工：目標是生產能夠構建更大結構的新型多功能 "智能 "材料。主要研究領域：新材料；自愈工程材料；包括表面技術和工程在內的交叉技術。
為材料開發提供工程支持：目標是縮小知識生產和知識使用之間的差距，克服歐洲****同質化工業在材料和生產壹體化方面的弱點。通過開發新工具，可以在穩定的競爭環境中生產新材料。重點研究領域：優化材料設計、加工和工具；材料測試；將材料制成更大的結構，同時考慮生物兼容性與經濟性。
III.新型生產工藝和設備
新型生產的概念包括更大的靈活性、集成性、安全性和清潔性，這將依賴於組織創新和技術發展。
歐盟委員會在其納米技術信息設備計劃（NIDI）的五年計劃（1999-2003 年）中確定了三個目標：設計性能超過互補金屬氧化物半導體矽兼容設備的設備；設計基於化學、電子學、光電子學、生物學和機械學等學科的原子設備。在化學、電子學、光電子學、生物學和力學等學科的基礎上，設計原子或分子尺度的新型器件和系統，並利用分子的特性解決專門的計算問題。歐洲科學基金會於2003年提出啟動實施 "自組織納米結構 "五年計劃，將分子自組織、與力學機制相聯系的軟物質或超分子、自組織納米結構的研究作為第壹階段的功能和準備工作的研究重點。
英國政府的《科學研究重點》提出了 2001-2004 年的戰略和研究重點，其中納米材料和納米技術在材料科學（研究預算為 4.44 億英鎊）和基礎技術（研究預算為 2100 英鎊）領域的研究重點如下：促進前瞻性材料模擬研究；促進納米技術研究和跨機構管理的納米技術跨學科研究合作中心（IRC）的發展。英國工程與物理科學研究委員會（EPSRC）在壹項為期 5 年的材料科學發展計劃（1994-1999 年）中投資了約 700 萬美元，其中約 100 萬美元專門用於納米粒子研究，該計劃在 2000 年繼續資助納米材料領域的研究。2003 年，英國政府對納米技術的投資約為 3000 萬英鎊。
英國政府納米技術應用小組委員會咨詢小組對數百名科學家和發明家進行了調查，然後在 2002 年 6 月題為 "英國納米技術發展戰略 "的報告中概述了英國納米技術發展戰略（見表 7），選擇了英國具有研究優勢和工業發展機會的六個納米技術領域。選定了英國具有研究優勢和工業發展機會的六個納米技術領域：電子和通信；給藥系統；生物組織工程、藥物植入和裝置；納米材料，特別是生物醫學和功能界面納米材料；納米儀器、工具和計量；傳感器和致動器。
法國政府目前資助三個主要的納米技術項目："法國微米和納米技術網絡"（1000 萬歐元）、"納米結構材料"（230 萬歐元）和 "獨立納米物體"（1200 萬歐元）。物體"（1200 萬歐元）。
德國聯邦教育與研究部（BMBF）和德國聯邦經濟部（BMWi）資助了六個納米技術能力中心，每年投資 6500 萬德國馬克，用於以下領域：超薄功能薄膜；光電領域的納米結構；新型納米結構的開發；超細表面測量；納米結構的分析方法。
2002 年，德國聯邦教育與研究部（BMBF）發布了壹項提高納米研究能力的新戰略，將納米技術的研究經費從 1998 年的 2,760 萬歐元增加到 2002 年的 8,850 萬歐元，四年內增長了 200%。優先研究領域涉及加強用於納米技術研究的基礎設施的安全性；重建綜合創新研究機構；使納米技術商業化；促進建立創新企業；加強中小企業的作用和評估與其他國家合作的機會；縮短相關專利或贈款的期限；促進下壹代科技研究和制定相關科技立法。用於下壹代材料研究的資金達7500萬歐元，其中包括對納米結構材料的資助。
英、法、德等歐盟國家除本國政府支持的納米技術研究外，還參與了上述歐盟第6框架計劃中有關納米材料等方面的項目。
韓國政府在2002-2006年的《科學技術發展基本計劃》中，將納米技術與生物技術、信息技術和航空航天技術列為國家科學技術發展的重點戰略領域。2000 年制定了 "納米生物技術 10 年發展規劃"、"納米生物技術 10 年發展規劃"。"2000年制定納米生物技術發展10年規劃"，重點研究開發納米診斷裝置、納米治療系統和納米仿生裝置。2001-2010 年太比特納米器件計劃 "將太比特納米電子學、自旋電子學、分子電子學和核心技術確定為重點研究領域。政府對該計劃的投資總額達 1.42 億美元。科技部正積極鼓勵私營部門設立納米技術專項投資基金，作為配套資金。"2002年納米技術發展行動計劃 "的預算為2031億韓元，比2001年的1052億韓元增加了93.1%。該計劃旨在發展核心納米技術，建立壹個新的國家納米制造研究中心（250 億韓元），以及壹個信息技術與納米技術融合中心。到 2010 年，韓國將擁有 13,000 名納米技術領域的專家，在納米技術領域躋身世界前十名。
澳大利亞在2003財政年度將納米材料和生物材料列為重點戰略研究領域，重點研究通過原子和分子的納米級自組織形成構件。
中國臺灣地區自 1999 年起，先後制定了 "納米材料前沿研究計劃"（1999 年）、"納米技術研究計劃"（2001-2005 年），歷時五年。預計每年投資額達數億新臺幣。中國臺灣地區計劃從2002-2007年在納米技術相關領域投入總預算6億美元，並以每年平均1億美元的速度穩步增長。
世界納米技術/材料的發展
通過各國（地區）納米技術計劃的實施，納米材料和技術水平有了很大發展。
就納米材料而言，僅從近兩年世界上的壹些研究成果中就可以看出納米技術/材料的發展。美國 IBM 公司和康奈爾大學在 2002 年相繼開發出了碳納米晶體管。威斯康星州立大學研制出壹種原子級矽記憶材料，其存儲密度是目前光盤的 100 萬倍。
麻省理工學院和美國陸軍合作的納米技術研究所開發出了防水和殺菌的納米塗層。美國伊利諾伊州西北大學斯圖普領導的材料研究小組首次設計並制備出了骨狀納米纖維（《科學》，2002年11月23日）；美國加州大學伯克利分校化學系約書亞-戈德伯格領導的研究小組與美國勞倫斯國家實驗室的科學家合作，利用壹種新的外延塗層技術，首次成功合成了具有單晶結構的納米纖維。這項新技術還可用於合成其他材料的單晶納米管。氮化鎵納米管還可應用於納米毛細管電泳、生化納米流體傳感以及納米級電子和光電元件（《自然》，422?）
俄羅斯莫斯科大學化學系首次研制出氧化鋁納米管。俄羅斯科學院電化學研究所成功研制出壹種新型納米塗料，具有良好的殺菌和環保性能。
日本工業技術研究所開發出壹種利用碳納米管在室溫下工作的單電子半導體。名古屋大學在此基礎上開發出了可以控制導電性的碳納米管。日本東芝研究開發中心采用碳氫化合物催化分解法，在氧化鋅（ZnO2）多孔介質材料上覆蓋壹層鐵鋁復合氧化物作為催化劑，並制備出在其表面形成每平方毫米約 4 萬根、直徑 5 至 8 納米、五層多層的高密度填充碳納米纖維。這項研究的目的是開發用於吸附氫和其他燃料的氫儲能材料。日立研究所利用納米技術，通過機械力將軟磁金屬和高電阻陶瓷在固態原子水平上混合，從而在軟磁金屬的納米晶粒周圍形成高電阻陶瓷結構。通過高阻分區在軟磁金屬納米晶粒之間形成的高阻減少了高頻段渦流造成的損耗，從而成功合成了高頻電磁波吸收納米材料。用這種方法制備的電磁波吸收納米材料可將電磁波吸收材料的厚度減少約 50%，有望作為塗層電磁波吸收材料投入實際使用。日本國立材料研究所萬戶義雄領導的研究小組，成功研制出在內徑約為 20 至 60 納米的氧化鎂單晶結構納米管中填充液態金屬鎵的納米復合材料溫度計、該溫度計利用氧化鎂耐高溫和結構穩定的物理性能，使納米溫度計的測溫範圍大幅增加，據估計其測量溫度最高可達 1 000 攝氏度（App.Lett. 83 999，2003 年），這比 Yoshio Bando 小組 2002 年研究的碳納米管溫度計的測量溫度要高得多，後者的測量溫度為 50-500 攝氏度（《自然》415 599，2002 年）。2002).
法國國家科學研究中心（CNRS）圖盧茲結構研究和材料制造中心與丹麥奧胡斯大學天體物理系合作，設計出了壹種納米模塑分子，它可以在銅表面起到自組裝原子線的作用，為未來單分子電路中分子元件的電子互連開辟了道路。
納米技術在醫療應用、納米電子學、納米制造、納米設備等方面都取得了新進展和新突破。本文不再壹壹列舉。
我國通過 "國家攻關計劃"、"863計劃"、"973計劃 "的實施，納米材料與納米技術取得了突出的成果，引起了國際上的關註。納米材料和納米技術取得了較為突出的成果，並引起了國際上的關註。例如，在納米電子學領域，成功研制了波導型單電子器件晶體管和超靈敏電荷庫侖計；實現了 6 納米寬半導體量子線表和 6 納米寬線金屬網格，制備了多種間隔僅為 10 納米的 "納米電極對"；研制了具有 GMR 效應的高靈敏度傳感器和硬盤磁頭樣機。在納米材料領域，中科院化學所開發了多種間距僅為 10 納米的 "納米電極對"。在納米材料方面，中科院化學所有機固體重點實驗室與北京大學***人工微結構與介觀物理國家重點實驗室合作，直接利用 C60 粉末構建 C60 納米管。所獲得的 C60 納米管由 C60 晶體在 500℃下生長而成，既保留了 C60 分子的結構和性質，又具有準壹維納米材料的特征，是壹種新的聚集態結構（J. Am. Chem. Soc，2002 年 11 月 13 日）。開發了準壹維納米碳納米管及其陣列體系、非水熱合成納米材料、納米銅-金屬超延展性、塊狀金屬合金、納米復相陶瓷、巨磁電阻、磁熱效應、介孔組裝體系光學性能、納米生物骨修復材料、二元協同納米界面材料等，在國際上產生了壹定的影響。在納米器件的構建與自組裝、超高密度信息存儲、納米分子電子器件等方面也取得了許多有意義、有影響的成果。
納米技術/材料的未來發展趨勢
從科學技術發展的歷史來看，新技術的發展往往需要新材料的支持。如果沒有1970年制造的使光強幾乎沒有衰減的光纖，就可能沒有現代光通信；如果沒有高純度的大直徑矽單晶，就難以想象集成電路、先進計算機和通信設備的飛速發展。納米材料是由納米尺度控制的納米尺度材料，具有新的性質和行為。納米材料是未來社會發展極為重要的物質基礎。納米材料是構建二維和三維復雜功能納米系統的單元，在此基礎上可以產生許多新的納米器件和功能裝置。許多新科技領域的突破迫切需要納米材料和納米技術的支撐，傳統產業的技術升級也迫切需要納米材料和技術的支撐。納米材料和技術將對許多領域產生巨大的沖擊和影響。從文獻計量學的角度看，納米技術涉及多達 87 個研究領域。
從世界範圍看，納米科學技術在各國（地區）政府的大力支持和各界研發人員的努力下不斷發展，將會有許多新的納米材料、新的性能和新的應用不斷被發現，納米技術/材料的發展已顯示出誘人的前景。如上所述，納米技術/材料涉及的研究領域非常廣泛，對科學技術、經濟和社會的影響也非常大，其未來的發展方向涉及多個方面，本文重點探討納米材料未來的發展趨勢。
●納米材料及其性能正向高質量方向發展，性能優越、價格低廉的納米粉體、納米粒子和納米復合材料將得到更廣泛的應用。例如，納米粒子可用於制造新的光學薄膜，創造具有光學和磁學特性的新型功能材料。磁性納米粒子和量子點將被用於生產超小型 CD-ROM 驅動器，其存儲容量是目前芯片的 10 倍，速度可達數百兆赫。
● 在納米材料和加工方面，將通過控制納米晶體、納米薄膜、納米粒子和碳納米管來制造新型功能結構材料；開發超輕和超強結構材料；開發長壽命材料、支持能量轉換的材料和具有新功能的電子材料；了解涉及材料變形和斷裂的納米過程，利用模仿技術按順序排列納米粒子，合成納米材料；
● 納米材料將成為化學和能源轉換過程中高度選擇性和有效的催化劑。
● 納米材料的發展將對生物醫學領域產生重大影響，如植入性和補救性生物兼容材料、診斷設備和治療方法，納米材料將有更多機會應用於給藥系統。新型生物相容性納米材料和納米機械元件將創造出更多的植入性新材料、人工器官新材料和新型納米元件。
● 在天然纖維材料和納米聚合物纖維的基礎上開發與環境相容、確保人類健康和安全的新材料：開發由細菌細纖維制成的納米生態材料；用於食品和其他行業的小麥生物聚合物（澱粉）復合材料；將納米粒子與生物可降解聚合物相結合，以改善聚合物的物理和化學性質；開發源自糖的納米晶體增強劑，以凈化廢品；開發植物纖維素納米粒子，用於聚合物復合材料的局部化學改性；開發納米結構矽碳，利用稻殼生產納米結構；通過表面分離開發自組織植物纖維素薄膜。
總之，納米技術/材料將朝著與信息技術、現代生命科學和認知科學融合的方向發展，它們的融合將促進科學和技術經濟學各個領域的創新和新發現。