纳米毫末之间显功力

  多年前，国内媒体曾做过一期电视节目，在街上随机采访路人是否了解什么是纳米。其中，一位被采访的大妈回答：“纳米是不是一种新大米啊？”而现如今，应用纳米技术的产品已经走进寻常百姓家，涉及化妆品、个人护理用品和服装等多个领域。

  近日，施普林格·自然集团（Springer Nature）、国家纳米科学中心和中国科学院文献情报中心联合发布的《国之大器始于毫末--中国纳米科学与技术发展状况概览》白皮书（下称白皮书）显示，中国进行纳米科研已有数十年时间，慢慢的变成了当今世界纳米科学与技术进步重要的贡献者，部分基础研究居国际领先水平，中国纳米科技应用研究与成果转化的成效也已初具规模，但原创技术较少，产业影响力仍有待提高。

  纳米科技是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。在如此小的尺度上，材料的物理、化学和生物学特性与宏观尺度的物体相比，通常会表现出巨大差异。

  据了解，纳米技术的优势大多数表现在经过控制原子级或分子级的物质所创造的新材料上，这些新型纳米材料被应用于日用品、医疗及工业制造中。例如，纳米结构的材料可被用于机器零件的表面涂层或润滑剂中，以减小磨损、延长机器常规使用的寿命。在医疗领域，纳米技术能让药物突破化学、解剖和生理学阻碍，抵达病变组织，提高药物在病灶位置的聚集量，不少癌症靶向药物应用的就是纳米技术。

  相关多个方面数据显示，目前，市场上已有1600多种基于纳米技术的消费产品，纳米材料在健康和健身产品中的应用最为广泛，像化妆品、个人护理用品和服装等。例如，防晒霜产品中就使用了人眼看不到的纳米二氧化钛或氧化锌等防晒成分。可以说，如今纳米技术已渗透到了各行业、各领域。

  “纳米科技在世界各国家和地区的创新驱动发展中发挥着逐渐重要的作用，并呈现出多学科交叉融合、技术转化周期缩短、创新链耦合加强等新特点。”中国科学院院长表示。

  近年来，我国纳米相关的专利数量和论文数量均获得了迅速增加。目前，我国纳米科技领域的专利数量、论文数量以及论文被引用次数均排在世界第一位。白皮书显示，1997年，与纳米相关的SCI论文中只有6%涉及我国作者，到2010年，我国已与美国旗鼓相当。目前，我国贡献了全球超过1/3的纳米科研论文，数量几乎是美国的两倍。

  “在研究方面，我国的纳米研究涉及多种纳米材料，其中最常见的是纳米结构材料、纳米颗粒、纳米片、纳米器件和多孔纳米材料。在应用研究领域，我国的催化研究具有一马当先的优势。”国家纳米科学中心副主任赵宇亮介绍。

  与纳米研究热度相一致的是，全球关于纳米技术的相关专利申请呈总体上涨的趋势，申请数量从1997年的2826件增至2015年的5.1389万件，可见各国对研发纳米技术的重视程度。

  白皮书显示，我国纳米技术的专利申请数量增长尤为迅速，现已领先全球，所涉技术领域十分普遍。“过去20年里，我国纳米技术相关的专利申请累计达20.9344万件，占全球该领域专利申请总量的45%。自2008年起，我国该领域年度专利申请量即已超过美国，变成全球第一，其上涨的速度远高于世界中等水准。2015年，我国在纳米科学和技术方面提交相关专利申请超过4万件，其数量是2010年的4倍左右。”中国科学院文献情报中心副主任刘细文介绍。

  近年来，我国也在积极进行纳米技术领域的海外专利布局，国际专利申请数量由2000年的10件左右增至2014年的748件。但有必要注意一下的是，与科技发达国家相比，我国纳米领域的国际专利申请数量仍相对较少，仅占过去20年累积专利申请总量的2.61%，而在美国，这一比例高达近50%。一些欧洲国家，如英国和法国，超过70%的纳米专利都是非本国专利。

  在全球前十位的纳米相关专利申请主体中，我国机构占5家，分别为中国科学院、浙江大学、清华大学、鸿海精密工业股份有限公司和天津大学。其中，中国科学院在过去20年里提交的相关专利申请超过1万件。

  “位居前十的国外机构中，如三星、LG、富士胶片公司和IBM等都是商业企业。而我国在该领域的专利申请主体以科研机构为主。这反映出我国科研人员重视研究成果的专利保护，以及在研发上的相对优势，同时也凸显出我国企业在纳米应用研发技术上的相对弱势。”赵宇亮表示。

  此外，白皮书还显示，从专利分布上看，我国在多个热门纳米技术应用领域都有大量专利申请，其中数量最多的是高分子合成和超分子化合物领域。比较而言，美国、日本、韩国的专利布局大多分布在在半导体器件和电子科技类产品方面，其中，美国纳米半导体器件的专利申请总量位居全球第一。

  专利申请数量第一，反映出了我国在纳米技术上取得了丰硕成果，但透过统计数据，仍能发现该领域存在很多问题。

  “我国纳米科技投入虽然总量很大，但投入较为分散，具体到每个项目的投入力度并不大。此外，我国纳米技术领域的‘跟风’现象较为严重，哪个概念热就一拥而上，研发人员还需在原创研究上下功夫。”北京大学纳米科学与技术研究中心主任刘忠范表示。对此，也认为：“虽然我国在纳米领域发表的论文数量多、质量较高，但与国际水平相比，我国在由跟踪、并行向领跑转变的过程中，领跑技术还是太少。”

  中国科学院科技战略咨询研究院与国家纳米科学中心发布的《纳米研究前沿分析报告》分析了美国、英国、法国、德国、日本、中国等主要国家和地区的纳米研发技术计划，发现各国对纳米技术的信心普遍增强，资产金额的投入和人员投入普遍很大，各国都将纳米技术列入促进国家经济发展和解决重要问题的关键技术领域，能源和生物医药等领域尤其受到重视。

  “纳米技术的一大难点就是大规模应用，我国纳米技术的产业影响力仍旧有限。”赵宇亮表示，纳米技术是我国跨越式发展的一个机遇，可以帮助很多产业实现转变发展方式与经济转型。希望慢慢的变多的企业能够加入纳米技术开发和应用领域，在应用研究上多下功夫，促进纳米技术更加顺畅地向产业转化，只有这样，我国纳米行业才能在激烈的国际竞争中获得更多领先优势。（本报记者陈婕）