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在新材料產(chǎn)業(yè)中,納米技術(shù)被世界看好,各國間已開展了一場圍繞納米技術(shù)的激烈競爭。對納米的熱衷也催生了與納米相關(guān)的專業(yè)發(fā)展,比如,2011年中國在五所大學(xué)招收納米材料與技術(shù)專業(yè)本科生。此外,由于在納米領(lǐng)域發(fā)表論文相對容易,以及各國對納米領(lǐng)域大量注資,也使得申請獎學(xué)金出國留學(xué)相對容易。
南北高校各有優(yōu)勢
2011年,北京科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、蘇州大學(xué)和南京理工大學(xué)五所高校開始招收納米材料與技術(shù)專業(yè)本科生。五所大學(xué)中,北京科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和大連理工大學(xué)三所北方高校在材料科學(xué)上屬傳統(tǒng)名校,而南方院校蘇州大學(xué)和南京理工大學(xué)把納米材料成果產(chǎn)業(yè)化,形成了自己的特點(diǎn)。
北方三所高校算是材料科學(xué)與工程領(lǐng)域傳統(tǒng)名校,值得注意的是,它們卻均未設(shè)置專門的納米材料研究機(jī)構(gòu),更多的是依托原有的強(qiáng)勢學(xué)科,在傳統(tǒng)材料研究領(lǐng)域引入納米科技,尋求突破。
北京科技大學(xué)
北京科技大學(xué)原名北京鋼鐵學(xué)院,曾被譽(yù)為“鋼鐵搖籃”,其材料科學(xué)研究側(cè)重點(diǎn)是金屬材料。除了材料學(xué)院這個重點(diǎn)學(xué)院外,從事材料科學(xué)研究的還有新金屬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高效軋制國家工程研究中心、國家材料服役安全科學(xué)中心等機(jī)構(gòu),側(cè)重點(diǎn)也不局限于金屬材料,在無機(jī)非金屬、高分子、生物醫(yī)藥材料等方面亦有建樹。
目前,北科大納米材料課題組主要研究納米材料制備與表征、納米材料改性、功能納米材料等方面。此外,亦有部分老師研究納米加工、納米組裝、納米器件等應(yīng)用方向。
北京航空航天大學(xué)
與北科大不同,北航材料學(xué)院在北航不屬于重點(diǎn)學(xué)院,規(guī)模較小,師資力量僅百來人,這決定了北航材料學(xué)院的研究方向不會太廣。作為航天航空院校,北航材料學(xué)院也有自己的優(yōu)勢,正在籌建的航空科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室(航空領(lǐng)域最高級別實(shí)驗(yàn)室),它的側(cè)重點(diǎn)在金屬材料、樹脂基復(fù)合材料及失效分析、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料等方面。
在納米材料上,北航材料學(xué)院重點(diǎn)關(guān)注納米器件和納米涂層。材料學(xué)院的納米材料研究發(fā)展趨勢可能是納米技術(shù)在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用。
大連理工大學(xué)
大連理工大學(xué)的材料學(xué)院在金屬材料、材料加工方面實(shí)力強(qiáng),基于大連的地理位置,材料學(xué)院還開設(shè)了五年制金屬材料工程日語強(qiáng)化班。不過,納米材料與技術(shù)專業(yè)并非隸屬于材料能源學(xué)部,而是化工與環(huán)境學(xué)部。因而,大連理工大學(xué)的納米材料研究偏化工類,包括納米粒子合成化學(xué)技術(shù)、無機(jī)納米功能材料、納米復(fù)合材料等方向。納米材料與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課中,亦有化工原理、基礎(chǔ)化學(xué)、材料化學(xué)等化工類課程??梢哉f,這是大連理工大學(xué)納米材料與技術(shù)專業(yè)的一大特色。
與北方三所高校相比,蘇州大學(xué)和南京理工大學(xué)納米材料與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展方向截然不同。兩所南方高校均成立多個納米材料研發(fā)機(jī)構(gòu),在研究方向上,兩所高校側(cè)重于納米材料器件應(yīng)用,嘗試產(chǎn)業(yè)化。這些特點(diǎn)可能與江浙一帶出現(xiàn)納米高新技術(shù)企業(yè)有關(guān)。
蘇州大學(xué)
蘇州大學(xué)沒有材料科學(xué)與工程學(xué)院,而是材料與化工學(xué)部,研究偏向化工,在無機(jī)非金屬、高分子材料方面實(shí)力不錯。納米材料與技術(shù)專業(yè)并沒有開設(shè)在材料與化工學(xué)部,而是2010年成立的納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院。除了納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院,蘇州大學(xué)研究納米材料的機(jī)構(gòu)還有2008年成立的蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院、2011年成立的蘇州大學(xué)-滑鐵盧大學(xué)蘇州納米科技研究院。其中,以中科院院士李述湯教授領(lǐng)銜組建的功能納米與軟物質(zhì)研究院已初具規(guī)模,它以功能納米材料和軟物質(zhì)為研究對象,側(cè)重于功能納米材料與器件、有機(jī)光電材料與器件、納米生物醫(yī)學(xué)技術(shù)等,尋求在納米器件以及新能源、環(huán)保、醫(yī)用等領(lǐng)域的應(yīng)用。
南京理工大學(xué)
南京理工大學(xué)由軍工學(xué)院演變發(fā)展而來,其材料科學(xué)與工程學(xué)院的材料學(xué)研究側(cè)重于金屬材料及復(fù)合材料。不過,南理工是國內(nèi)最早開展納米材料與技術(shù)研究的大學(xué)之一,正籌建納米結(jié)構(gòu)研究中心,研究側(cè)重點(diǎn)是與納米結(jié)構(gòu)材料相關(guān)的分析、材料力學(xué)、電化學(xué)性能評估等。由南理工化工系和南京部分企業(yè)共同支持的南京市高聚物納米復(fù)合材料工程技術(shù)中心,研究側(cè)重點(diǎn)是納米材料制備、應(yīng)用、納米催化聚合反應(yīng)、納米復(fù)合材料,該中心已與江蘇部分納米企業(yè)開展納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化合作。此外,南理工還共建了金屬納米材料與技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。
其他高校納米特色
上海交通大學(xué)
上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在各類相關(guān)排名中居首,教職工200多人,研究側(cè)重點(diǎn)包括金屬材料、復(fù)合材料、塑性成形、輕合金精密成型等,在中國是材料科學(xué)與工程學(xué)子公認(rèn)的夢想學(xué)府。其材料學(xué)院也涉及納米材料,比如,復(fù)合材料研究所部分老師從事納米復(fù)合材料研究,微電子材料與技術(shù)研究所從事納米電子材料研究。此外,上海交通大學(xué)還成立了微納科學(xué)技術(shù)研究院,研究方向?yàn)榧{米生物醫(yī)學(xué)、納米電子學(xué)與器件。生物醫(yī)藥工程學(xué)院也開展納米材料的可控合成與制備、納米生物材料等方面的研究。
清華大學(xué)
與北京航空航天大學(xué)相似,清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系是學(xué)校名氣大于院系實(shí)力,每年有數(shù)百人爭奪材料系不足30個研究生名額。材料系建有新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,研究側(cè)重點(diǎn)以陶瓷材料為主,同時涉及磁性材料、復(fù)合材料、電極材料和核材料。在納米材料方面,清華材料系主要研究納米材料結(jié)構(gòu)、納米材料合成和微納米顆粒等。2010年,清華大學(xué)成立了微納米力學(xué)與多學(xué)科交叉創(chuàng)新研究中心,主要研究微納米器件、納米復(fù)合材料在電能存儲上應(yīng)用和微納米設(shè)備研發(fā)等。
北京大學(xué)
北大材料科學(xué)與工程系成立于2005年,教職工10余人,成立之初就把材料科學(xué)與納米技術(shù)結(jié)合起來,欲在納米材料與微納器件方面有所突破。此外,北大成立了納米化學(xué)研究中心,教職工7人直博生卻達(dá)45人,主要研究領(lǐng)域包括低維新材料與納米器件、納米領(lǐng)域的基本物理化學(xué)問題。
西北工業(yè)大學(xué)
西工大是西部材料科學(xué)與工程實(shí)力最強(qiáng)的院校,其材料學(xué)院師資隊(duì)伍近200人,有凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和超高溫復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。因此,其研究側(cè)重點(diǎn)在凝固,復(fù)合材料和金屬材料的實(shí)力亦不俗。在納米材料方面,西工大成立了微/納米系統(tǒng)研究中心,致力于航空航天微系統(tǒng)技術(shù)、微納器件設(shè)計(jì)制造技術(shù)、微納功能結(jié)構(gòu)技術(shù)。總之,西工大的納米材料研究可能集中于納米器件在航天、航空、航海方面的應(yīng)用。
留學(xué)兩大國
納米技術(shù)是交叉學(xué)科,包括納米科技、物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、分子生物學(xué)等課程。報(bào)考納米專業(yè)或方向的研究生在本科一般學(xué)的是材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、凝聚態(tài)物理、物理化學(xué)等。就留學(xué)而言,由于納米材料處于基礎(chǔ)研究階段,容易發(fā)表論文;各個國家在納米材料方面投入大量資金,使得科研經(jīng)費(fèi)相對充足,相比于其他專業(yè)容易申請獎學(xué)金。這兩點(diǎn)決定了留學(xué)攻讀納米技術(shù)專業(yè)研究生相對容易。
2000年,美國白宮發(fā)布國家納米技術(shù)計(jì)劃,美國的納米技術(shù)得到飛速發(fā)展??傮w上看,美國的納米技術(shù)已經(jīng)處在納米技術(shù)實(shí)用化階段,而其他各國仍處在納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究階段。美國各大高校也爭相進(jìn)入納米材料各個研究領(lǐng)域——
實(shí)力強(qiáng)勁的麻省理工學(xué)院在太陽能存儲、航空材料、燃料電池薄膜、封裝材料耐磨織物和生物醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的碳納米管、聚合納米復(fù)合材料等方面成果顯著。
加州大學(xué)伯克利分校注重于納米材料在能源、藥物、環(huán)境等方面的應(yīng)用,已卓有成效。
哈佛大學(xué)則側(cè)重在生物納米科技,即生物學(xué)、工程學(xué)與納米科學(xué)的交叉領(lǐng)域。
康奈爾大學(xué)已經(jīng)在納米級電子機(jī)械設(shè)備、碳納米管應(yīng)用電池、納米纖維等方面獲得突破。
斯坦福大學(xué)重在納米晶的光學(xué)性能、輸運(yùn)性能和生物應(yīng)用,以及納米傳感器、納米圖形技術(shù)等。
普渡大學(xué)的納米電子學(xué)、納米光子學(xué)、計(jì)算納米技術(shù),尤其是計(jì)算納米技術(shù)全球領(lǐng)先。
紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校專注于納米工程、納米生物科學(xué),其納米技術(shù)研究中心是全球該領(lǐng)域最先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)。
萊斯大學(xué)在納米碳材料領(lǐng)域成果顯著,在學(xué)校的研究人員中,納米材料研究人員的比重約為四分之一,是美國納米材料研究人員最多的大學(xué)之一。
此外,美國有很多研究納米技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室,它們比較愿意招中國大學(xué)生,這一點(diǎn)也值得注意。
日本算是最早開展納米技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用研究的國家,早在1981年,日本政府就建立了納米技術(shù)扶持計(jì)劃。美國公布國家納米技術(shù)計(jì)劃前,曾派人去日本做調(diào)查。日本納米技術(shù)的研發(fā)特點(diǎn)是企業(yè)界是主力軍,它們試圖將納米技術(shù)融入到產(chǎn)業(yè)中。比如,日本企業(yè)紛紛斥巨資建納米技術(shù)研究機(jī)構(gòu),同時建立納米材料分廠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。此外,企業(yè)與大學(xué)、科研院所合作,開發(fā)納米技術(shù)。比如,富士通和德國慕尼黑大學(xué)合作,三菱公司和日本京都大學(xué)合作。
與美國在納米技術(shù)基礎(chǔ)研究和生物工程技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先不同,日本在精細(xì)元器件及材料的制造方面獨(dú)占鰲頭,日本對納米材料研究的投入不斷加大,也使得去日本讀納米專業(yè)是一個不錯的選擇。
Tips:何去何從
納米材料專業(yè)畢業(yè)生有三大去處。選擇留學(xué)深造或進(jìn)高校、研究院從事研發(fā);進(jìn)入納米材料行業(yè)企業(yè);進(jìn)入傳統(tǒng)材料企業(yè)。
目前,高校及研究院是吸納納米材料人才的主要場所。以國家納米中心、中科院蘇州納米所為主,中科院下屬研究所需求納米材料人才也比較可觀??傮w來說,納米材料人才在高校和研究院的分布呈現(xiàn)兩個區(qū)域——以北京為中心,包括中科院下眾多研究所及各大高校;以上海為中心,分布在江浙一帶的研究所和高校。此外,廣州深圳為代表的珠江三角洲也有需求。
中國的納米材料行業(yè)處在將實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品市場化、商品化的階段,分為兩種情況。研制與生產(chǎn)納米粉體、納米液體的企業(yè)相對成熟,規(guī)模大。研發(fā)生產(chǎn)納米新能源材料、水處理納米材料、LED光源材料、生物醫(yī)藥納米器件、納米電子器件、太陽能光伏電池、鋰離子電池的企業(yè)規(guī)模小,工作人員一般50人以下。這些企業(yè)大多數(shù)是自主創(chuàng)業(yè),把自己的研究成果產(chǎn)品化。以后,第二類企業(yè)將會越來越受寵。
責(zé)任編輯:尹穎堯