納米技術(shù)改變世界

彭科峰

21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)曾興起過(guò)一陣“納米熱”，先后出現(xiàn)了納米鋼皂、納米衣服……此后，納米科技與人們的日常生活似乎越來(lái)越“脫節(jié)”。其實(shí)，納米科技是身邊“最熟悉的陌生者”。智能手機(jī)蘋(píng)果、三星等大牌手機(jī)使用的大都是納米芯片；醫(yī)院檢查身體，使用的試紙和試劑很多都是納米產(chǎn)品；電視機(jī)，也是用碳納米管制作的顯示屏……

納米，從未遠(yuǎn)離。它一直和其他技術(shù)相結(jié)合包裝在層層“外衣”下，默默為人類(lèi)提供著便利。未來(lái)，納米科技有望在信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、能源環(huán)境等領(lǐng)域，給人類(lèi)帶來(lái)更多福祉，甚至成為未來(lái)世界的改變者。

顛覆性變革印刷業(yè)

對(duì)于公眾來(lái)說(shuō)，納米技術(shù)似乎遠(yuǎn)不如3D打印技術(shù)那么“看得見(jiàn)摸得著”，也不如智慧城市那樣耳熟能詳。它似乎被束之高閣，僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室里。

事實(shí)真的如此嗎？不久前，記者隨同中科院北京綜合研究中心工作人員到位于懷柔科教園區(qū)的中科納新印刷技術(shù)有限公司，與印刷領(lǐng)域的納米科技來(lái)了一次“面對(duì)面”接觸。

“我們的核心技術(shù)是納米材料綠色制版技術(shù)，這是一種非感光、無(wú)污染、低成本的新型印刷制版技術(shù)，”在中科納新工作的中科院化學(xué)所博士紀(jì)藝瓊介紹，“如果進(jìn)一步推廣，它必將引發(fā)整個(gè)印刷業(yè)顛覆性的變革?！?/p>

走進(jìn)生產(chǎn)車(chē)間，幾臺(tái)看似不起眼的制版機(jī)躺在中間，幾名工作人員正將一張鋁板放進(jìn)機(jī)器內(nèi)，不多時(shí)，一張制好的版材就從機(jī)器尾端出口“跑”了出來(lái)。沒(méi)有刺鼻的化學(xué)藥水味，沒(méi)有排污管道，甚至沒(méi)有大的噪音，報(bào)紙、雜志制版過(guò)程輕而易舉完成了。

“噴墨是手段，納米是我們的核心技術(shù)，用納米手段來(lái)實(shí)現(xiàn)親水親油區(qū)域的自由調(diào)控?！睋?jù)紀(jì)藝瓊介紹，納米科技給印刷技術(shù)帶來(lái)新的突破，不但環(huán)保，還可節(jié)約成本，“用這樣的印刷設(shè)備，可節(jié)約30%左右的成本”。

據(jù)了解，該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化正穩(wěn)步推進(jìn)，目前山東等地的報(bào)社已開(kāi)始利用中科納新的設(shè)備大規(guī)模印刷報(bào)紙。不產(chǎn)生廢水，不造成重金屬污染，印刷業(yè)革命已成為現(xiàn)實(shí)。

“納米”就在我們生活中

除了印刷制版，納米科技其實(shí)早已應(yīng)用于人們的日常生活之中。只不過(guò)，它如同春雨一般，“隨風(fēng)潛入夜，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”，以至于公眾都忽視了它的存在。

“拿納米鋼皂來(lái)說(shuō)，其實(shí)技術(shù)早就成熟了，在很多地方也買(mǎi)得到?！睋?jù)國(guó)家納米科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)協(xié)調(diào)委員會(huì)專(zhuān)家組秘書(shū)長(zhǎng)、國(guó)家納米科學(xué)中心科技管理部副主任任紅軒介紹，納米鋼皂最早在德國(guó)生產(chǎn)出來(lái)，近年國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)同類(lèi)產(chǎn)品。這種不銹鋼肥皂，能有效去除魚(yú)腥味等多種異味，但由于價(jià)格高昂并未進(jìn)入超市銷(xiāo)售，而主要在大商場(chǎng)販賣(mài)。

“納米科技早就無(wú)孔不入了?！痹谵k公室里，任紅軒拿起一部蘋(píng)果手機(jī)向記者比畫(huà)了一下，“這里面的芯片都是利用納米技術(shù)制造出來(lái)的，但一般人誰(shuí)知道？”

在芯片制造領(lǐng)域，納米科技進(jìn)步意義重大。每一臺(tái)電腦、智能手機(jī)的生產(chǎn)都離不開(kāi)芯片。目前，英特爾最先進(jìn)的移動(dòng)SoC（系統(tǒng)級(jí)芯片）采用22納米工藝，高通的高端SoC采用28納米工藝。采用納米級(jí)較低的工藝生產(chǎn)芯片，可提高芯片的性能和能耗效率。最新消息是，英特爾將公布14納米制造工藝，并表示將利用這項(xiàng)新工藝生產(chǎn)新一代智能手機(jī)和平板電腦芯片。毫無(wú)疑問(wèn)，這將帶來(lái)智能手機(jī)、平板電腦性能的新飛躍。

“前兩年紅火的納米衣服，在技術(shù)上也有了新發(fā)展?！睋?jù)任紅軒介紹，國(guó)家納米科學(xué)中心正在幫助一家企業(yè)研制一種耐高溫、透氣的納米衣服，可用于高溫下作業(yè)的特種行業(yè)，“我們提供材料和技術(shù)支持，他們生產(chǎn)”。

在醫(yī)療領(lǐng)域，納米科技也早已應(yīng)用多年。但相對(duì)于治療，目前納米科技主要在疾病檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮作用?？茖W(xué)家針對(duì)不同病情設(shè)計(jì)出不同試紙，“最簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是檢查女性是否懷孕的試紙，用的也是納米技術(shù)。”任紅軒說(shuō)。

據(jù)了解，2011年，國(guó)家納米科學(xué)中心和檢驗(yàn)檢疫部門(mén)合作，研發(fā)了用于快速檢測(cè)植物病毒的試劑盒，目前這種試劑盒已被海關(guān)部門(mén)投入使用。中科院生物物理所研究員閻錫蘊(yùn)也向記者介紹，納米科技在醫(yī)學(xué)成像、農(nóng)藥檢測(cè)等領(lǐng)域用途很廣。她曾利用納米模擬酶發(fā)展了腫瘤診斷新技術(shù)。該技術(shù)簡(jiǎn)便、快捷，突破了免疫組化法依賴(lài)于昂貴抗體的限制。

人們?nèi)粘Ｉ钪斜仨氂玫降碾姵?、手機(jī)顯示屏等，也離不開(kāi)納米技術(shù)。“碳納米管被用作導(dǎo)電材料，已經(jīng)用于鋰離子電池中，且實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；利用碳納米管場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)制造的顯示屏，在手機(jī)上的運(yùn)用效果非常好，也已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。”任紅軒告訴記者，每當(dāng)人們打開(kāi)手機(jī)享受其帶來(lái)的便利時(shí)，就已在不自覺(jué)地享受著納米科技帶給人類(lèi)的福祉了。

下一次工業(yè)革命的核心？

1991年，碳納米管為人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，此后被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開(kāi)關(guān)以及納米級(jí)電子線路等研究中。1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年基于納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額達(dá)500億美元……

如今，納米技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)共同構(gòu)成當(dāng)今世界高新技術(shù)三大支柱。包括美國(guó)、日本、歐盟、俄羅斯等50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都有各自明確的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略，并投入巨資搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。美國(guó)甚至將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心。

“從我國(guó)對(duì)納米技術(shù)的支持力度看，納米研究一直是熱點(diǎn)?！睋?jù)任紅軒介紹，近年國(guó)家在這方面投入的經(jīng)費(fèi)基本上每年在10億元以上。此外，地方政府也有相應(yīng)投入。當(dāng)前及未來(lái)納米科技熱點(diǎn)在哪里？任紅軒稱(chēng)主要集中在以石墨烯為代表的納米材料、生物醫(yī)藥、信息技術(shù)、能源環(huán)境幾個(gè)方面。

“石墨烯是由單層碳原子組成的二維晶體，可是制備功耗更小、速率更高的新一代納米電子元件的重要基礎(chǔ)性材料。它的發(fā)現(xiàn)是納米科技發(fā)展史上，距現(xiàn)在最近的一個(gè)里程碑事件?！比渭t軒表示。

在生物醫(yī)藥方面，盡管納米科技用于新藥研發(fā)成功的案例不多，但這并非納米本身的原因，而是因?yàn)槭澜缟蠈?duì)藥品的研發(fā)、上市有著嚴(yán)格審定程序。實(shí)際上，科學(xué)家們已在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出很多種新藥，在臨床數(shù)據(jù)的表現(xiàn)都很好，但因?yàn)閷徟脑?，正式上市尚需時(shí)日。任紅軒舉例說(shuō)，經(jīng)過(guò)10多年努力，一種名為“富勒烯包釓”的藥物被研發(fā)出來(lái)，可用于治療各種腫瘤。它的原理是可在腫瘤組織外圍形成一個(gè)包圍圈，阻斷腫瘤組織與外界物質(zhì)交換，從而實(shí)現(xiàn)抑制其生長(zhǎng)的目的。目前，研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，它在治療乳腺癌、胰腺癌方面療效顯著，已申請(qǐng)了三個(gè)國(guó)際專(zhuān)利和20多個(gè)附屬專(zhuān)利，并通過(guò)了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，未來(lái)如果能夠走入市場(chǎng)，可能會(huì)改變目前現(xiàn)有的腫瘤治療方式。

在信息技術(shù)方面，納米科技對(duì)提高每平方英寸存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)密度、提高中央處理器的計(jì)算速度有著至關(guān)重要的作用。目前，中科院上海微系統(tǒng)所在納米相變存儲(chǔ)器的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)上已取得重大突破?！皶r(shí)下流行的可穿戴智能設(shè)備，其芯片、材料將來(lái)都離不開(kāi)納米技術(shù)。納米技術(shù)的進(jìn)步將推進(jìn)這些智能設(shè)備的發(fā)展?！比渭t軒說(shuō)。

對(duì)于中國(guó)納米科技未來(lái)的發(fā)展，任紅軒稱(chēng)和國(guó)外主要區(qū)別是，我國(guó)企業(yè)在納米科技創(chuàng)新方面所承擔(dān)的角色不同。國(guó)內(nèi)發(fā)展納米科技的主體是科研院所和高校，大型企業(yè)參與較少，導(dǎo)致很多技術(shù)“沉淀”在機(jī)構(gòu)與院校?！翱萍紕?chuàng)新本來(lái)就應(yīng)以企業(yè)為主體，如果沒(méi)有企業(yè)參與，國(guó)家的投入再多都沒(méi)有用?！?/p>

此外，納米技術(shù)也亟須建立標(biāo)準(zhǔn)以及認(rèn)證、認(rèn)可制度?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)在納米試紙、納米太陽(yáng)鏡等部分成形的產(chǎn)品生產(chǎn)方面有相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但談不上國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，更多產(chǎn)品則缺乏標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)有些混亂。任紅軒認(rèn)為有關(guān)方面應(yīng)在產(chǎn)業(yè)規(guī)范方面作出更多努力。endprint