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表面纳米技术是纳米材料技术与现代表面技术相结合、相交叉的高新技术,是指采用具有纳米结构的原材料、通过现代的表面制备手段或过程、在金属或非金属表面形成具有纳米结构(晶粒尺寸<100nm)和纳米特性的表面层的高新技术。这种具有纳米结构的表面层将具有优异的电、磁、光、化学、催化、生物等功能特性,以及高硬度、耐磨、耐腐蚀和耐高温等结构特性,因此,在国民经济的各行各业以及军事国防领域都具有十分广阔的应用前景。统计结果表明,从国防、军工、航空、航天、计算机、电子等高精尖技术领域,到机械、船舶、石油、化工、电力等民用工业领域,表面技术的应用几乎无所不包,与表面技术直接相关的产业已占国民经济的7%左右,更为重要的是充分利用纳米材料的表面效应、体积效应和量子尺寸效应,不仅能获得以往难以获得、甚至无法获得的高性能,形成新的高新技术产品,同时对传统的结构材料实施表面纳米涂层,可大幅度提高产品的功能特性,增加产品的附加值。
纵观高新技术创新来看,现代技术创新的趋势是更小、更廉价、更快、性能更好。从技术的通用性来看,表面纳米技术与工程趋向是通用技术,它可应用于很多领域。如:高耐蚀耐磨涂层(包括热喷涂、冷喷涂的金属合金涂层和非金属涂层,纳米无机有机涂层等);超硬表面涂层;大规模集成电路封装涂层;宽频的微波、红外和雷达波吸收纳米涂层;化学催化和电化学催化涂层和材料;电池表面工程;超精细工程表面涂层;扫描探针显微镜薄膜等等。
从性能价格比看,任何一种重要的新产品能成功地走向市场的关键因素是其性能与价格。一种新技术要取代已受保护的技术和支持该技术的基础结构,必须要么是价格不变性能大大提高,要么是性能不变而大幅降价。表面纳米功能结构涂层就具备这种性能和价格保持平衡的潜在优势,其市场潜力是巨大的。因此,研究开发表面纳米技术与工程既是“科学驱动”也是“市场驱动”。
尽管目前纳米材料与纳米技术研究很热,但是,纳米材料和纳米技术的“瓶颈”在于产业化。在表面纳米技术领域,北京具有相当的研究开发优势,在国内处于领先地位,在国际上也具有一定的影响。北京地区在表面技术领域主要的研究单位有:北京科技大学、中科院化学所、清华大学、北京航空航天大学等高等院校和研究院所。
北京科技大学通过“863”项目和“211”工程等建设项目,在表面技术领域相继建设了一大批表面技术研究开发设备,如直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet) CVD 金刚石膜沉积系统原型设备、对靶磁控溅射台、600W 微波等离子体CVD装置、喷射沉积涂层制备装置等。近年来,随着纳米材料与纳米技术的发展,北京地区的高等院校和科研院所率先将现代表面技术与纳米材料和纳米技术相结合,已初步形成了颇具特色的表面纳米技术研究开发领域,如具有高催化活性的纳米晶氧化物涂层、双亲双疏的界面材料、高硬度的纳米金刚石薄膜、高耐磨的纳米多层薄膜等等,在国内已形成一定的影响,具有领先地位。北京科技大学根据国家纳米科技规划和国家纳米工程中心的建设要求,对学校内从事表面技术、表面功能涂层、功能薄膜、界面材料与技术等方面研究的力量进行了整合与集成,采用全新的运行机制,与北京新材料发展中心共同建立了表面纳米技术工程研究中心,并将进一步与北京地区其它高校和科研院所进行联合,共同搭建表面纳米技术研究开发平台及产业化平台,通过吸纳社会风险资金,对研究开发成功的表面纳米技术进行产业化运作,以加快北京地区纳米技术产业的发展,促进北京地区经济发展。
表面纳米技术工程研究中心通过表面纳米技术的研究开发,不仅可以发展新的高新技术产业——表面纳米技术产业群,促进北京地区高新技术产业的发展,同时还可对北京地区的一些传统产业进行改造,提升传统产品的功能特性,增加产品的附加值。从而推动北京地区在表面纳米技术研究开发和应用领域的技术进步,奠定北京地区在全国表面纳米技术研究和应用领域中的领先地位,并争取在国内外表面纳米技术领域真正占有一席之地。
中心重点发展领域和主要发展方向
由于表面纳米技术涵盖的领域极其广泛,受人力物力所限,不可能采用全线出击的策略,因此遵循以点带面、突出特色、集中突破的思路,选择目前该领域活跃的研究方向,解决表面纳米技术中重要的应用技术基础问题,争取在表面纳米技术的几个重要的应用领域中取得突破,形成一批具有良好发展前景的表面纳米技术产业群,推动北京地区在表面纳米技术研究和应用领域的技术进步,使北京地区在国内外表面纳米技术研究和应用领域中真正占有一席之地。
根据市场前景和目前的技术基础,建议近期主要向环保和能源技术方向发展,重点建设以下四个领域:
● 纳米功能涂层技术
● 纳米催化净化技术
● 纳米光电(能源)材料
● 表面纳米检测、分析、表征及标准化
中心具体建设内容
中心重点要建设三个专业性技术研发平台,一个综合检测分析实验室和一个综合信息情报中心。
中心组织结构
中心为单独核算的项目实体,由北京科技大学为主要发起建设单位,联合北京航空航天大学、中国地质大学、北京有色金属研究总院等单位共同建设,是代表北京乃至全国表面纳米科技研究的开放实验室。中心建设管理委员会为中心的最高领导机构,制定中心重要管理原则,日常工作由中心主任或常务副主任负责,中心学术委员会作为中心主任的决策参谋机构负责中心的学术交流管理工作;各实验室和各管理部门为常设机构;各项目组(学术梯队)为基本单元,实行项目负责制,由项目组长(首席专家)负责。
从纳米材料与纳米技术的产业化来看,表面纳米技术是最有希望率先在2-3年的时间内,实现产业化的纳米材料成型技术,它的研究与成功产业化必将极大地推动纳米材料的产业化进程,产生良好的社会及经济效益。因此,表面纳米技术工程研究中心的建设必将使北京地区在发展纳米材料与技术的高新技术产业群、采用纳米技术改造传统产业、大幅度提升传统产品性能等方面率先在国内获得重大实用性突破,这对于纳米材料与纳米技术的发展将具有重要的意义。
组织筹建单位:北京科技大学
北京新材料发展中心
联系人:孙冬柏
Email: xiancj@263.net
纵观高新技术创新来看,现代技术创新的趋势是更小、更廉价、更快、性能更好。从技术的通用性来看,表面纳米技术与工程趋向是通用技术,它可应用于很多领域。如:高耐蚀耐磨涂层(包括热喷涂、冷喷涂的金属合金涂层和非金属涂层,纳米无机有机涂层等);超硬表面涂层;大规模集成电路封装涂层;宽频的微波、红外和雷达波吸收纳米涂层;化学催化和电化学催化涂层和材料;电池表面工程;超精细工程表面涂层;扫描探针显微镜薄膜等等。
从性能价格比看,任何一种重要的新产品能成功地走向市场的关键因素是其性能与价格。一种新技术要取代已受保护的技术和支持该技术的基础结构,必须要么是价格不变性能大大提高,要么是性能不变而大幅降价。表面纳米功能结构涂层就具备这种性能和价格保持平衡的潜在优势,其市场潜力是巨大的。因此,研究开发表面纳米技术与工程既是“科学驱动”也是“市场驱动”。
尽管目前纳米材料与纳米技术研究很热,但是,纳米材料和纳米技术的“瓶颈”在于产业化。在表面纳米技术领域,北京具有相当的研究开发优势,在国内处于领先地位,在国际上也具有一定的影响。北京地区在表面技术领域主要的研究单位有:北京科技大学、中科院化学所、清华大学、北京航空航天大学等高等院校和研究院所。
北京科技大学通过“863”项目和“211”工程等建设项目,在表面技术领域相继建设了一大批表面技术研究开发设备,如直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet) CVD 金刚石膜沉积系统原型设备、对靶磁控溅射台、600W 微波等离子体CVD装置、喷射沉积涂层制备装置等。近年来,随着纳米材料与纳米技术的发展,北京地区的高等院校和科研院所率先将现代表面技术与纳米材料和纳米技术相结合,已初步形成了颇具特色的表面纳米技术研究开发领域,如具有高催化活性的纳米晶氧化物涂层、双亲双疏的界面材料、高硬度的纳米金刚石薄膜、高耐磨的纳米多层薄膜等等,在国内已形成一定的影响,具有领先地位。北京科技大学根据国家纳米科技规划和国家纳米工程中心的建设要求,对学校内从事表面技术、表面功能涂层、功能薄膜、界面材料与技术等方面研究的力量进行了整合与集成,采用全新的运行机制,与北京新材料发展中心共同建立了表面纳米技术工程研究中心,并将进一步与北京地区其它高校和科研院所进行联合,共同搭建表面纳米技术研究开发平台及产业化平台,通过吸纳社会风险资金,对研究开发成功的表面纳米技术进行产业化运作,以加快北京地区纳米技术产业的发展,促进北京地区经济发展。
表面纳米技术工程研究中心通过表面纳米技术的研究开发,不仅可以发展新的高新技术产业——表面纳米技术产业群,促进北京地区高新技术产业的发展,同时还可对北京地区的一些传统产业进行改造,提升传统产品的功能特性,增加产品的附加值。从而推动北京地区在表面纳米技术研究开发和应用领域的技术进步,奠定北京地区在全国表面纳米技术研究和应用领域中的领先地位,并争取在国内外表面纳米技术领域真正占有一席之地。
中心重点发展领域和主要发展方向
由于表面纳米技术涵盖的领域极其广泛,受人力物力所限,不可能采用全线出击的策略,因此遵循以点带面、突出特色、集中突破的思路,选择目前该领域活跃的研究方向,解决表面纳米技术中重要的应用技术基础问题,争取在表面纳米技术的几个重要的应用领域中取得突破,形成一批具有良好发展前景的表面纳米技术产业群,推动北京地区在表面纳米技术研究和应用领域的技术进步,使北京地区在国内外表面纳米技术研究和应用领域中真正占有一席之地。
根据市场前景和目前的技术基础,建议近期主要向环保和能源技术方向发展,重点建设以下四个领域:
● 纳米功能涂层技术
● 纳米催化净化技术
● 纳米光电(能源)材料
● 表面纳米检测、分析、表征及标准化
中心具体建设内容
中心重点要建设三个专业性技术研发平台,一个综合检测分析实验室和一个综合信息情报中心。
中心组织结构
中心为单独核算的项目实体,由北京科技大学为主要发起建设单位,联合北京航空航天大学、中国地质大学、北京有色金属研究总院等单位共同建设,是代表北京乃至全国表面纳米科技研究的开放实验室。中心建设管理委员会为中心的最高领导机构,制定中心重要管理原则,日常工作由中心主任或常务副主任负责,中心学术委员会作为中心主任的决策参谋机构负责中心的学术交流管理工作;各实验室和各管理部门为常设机构;各项目组(学术梯队)为基本单元,实行项目负责制,由项目组长(首席专家)负责。
从纳米材料与纳米技术的产业化来看,表面纳米技术是最有希望率先在2-3年的时间内,实现产业化的纳米材料成型技术,它的研究与成功产业化必将极大地推动纳米材料的产业化进程,产生良好的社会及经济效益。因此,表面纳米技术工程研究中心的建设必将使北京地区在发展纳米材料与技术的高新技术产业群、采用纳米技术改造传统产业、大幅度提升传统产品性能等方面率先在国内获得重大实用性突破,这对于纳米材料与纳米技术的发展将具有重要的意义。
组织筹建单位:北京科技大学
北京新材料发展中心
联系人:孙冬柏
Email: xiancj@263.net