德国纳米技术发展的历史及现状

德国纳米技术发展的历史及现状一、德国的纳米技术研发体系德国在纳米技术研发领域所取得的成就得益于联邦政府的积极推动，经济界、科技界的广泛参与以及社会公众、私人机构的积极努力，形成了以高校、科研机构和企业为核心，贯穿整个产业链各个环节的纳米技术研发网络。1、联邦政府自上一世纪80年代末，德联邦教研部就在材料研究、物理技术等资助项目中对纳米技术予以扶持。从1998年到2004年，在纳米材料、制造技术、光学技术、微系统技术、通讯技术、纳米电子、纳米生物技术、创新和技术分析等资助项目中，纳米分析、纳米生物技术、纳米结构材料、纳米化学、超薄层、超精度表面、纳米光学、超精密加工、光晶体、分子电子学、二极管激光、系统集成、掩膜技术、电生物芯片、磁电技术、功能纳米颗粒、生物芯片等课题始终是资助重点，联邦教研部每年用于纳米技术的专项经费增长了四倍，达1.2亿欧元。2．科研机构作为德国四大科研机构的马普学会、弗朗霍夫协会、海姆霍茨大研究中心联合会和莱布尼茨研究联合会，其许多下属研究所都纷纷开展纳米技术研究。除政府事业费拨款外，它们还从德意志研究联合会争取到许多纳米技术项目经费。2003年，政府拨给四家科研机构的事业费8090万欧元，德意志研究联合会的纳米技术专项经费为6000万欧元。马普学会的许多研究所主要从事纳米技术理论基础研究，课题包括纳米材料、新功能和特殊工艺等。弗朗霍夫协会的许多研究所与企业合作，开展纳米技术应用研究。课题包括，层、表面、纳米材料、纳米微电子、纳米能源获取和构造连接技术等。海姆霍茨大研究中心联合会有关研究所同时开展纳米技术理论基础研究和面向市场的产品开发，课题包括新材料、表面加工、聚合物、固体微电子和工具等。3．高等院校德国几乎所有的工科大学都在开展纳米技术研究，跨学科合作成为这一研究群体的突出特点。目前，为适应人才培养和知识更新的需要，部分大学已开设涉及纳米技术的有关课程，教学内容紧扣纳米技术的最新进展。4．工业企业目前，德国从事纳米技术研发的企业达数百家，几乎所有的大型化工企业都在生产纳米级材料。在各类企业中，大型企业主要致力于寻求具有广阔市场前景的系统性解决方案，而中小企业则主要从事生产、分析和设备技术研发。大型企业的纳米技术研发往往采取不同的策略：与高校合作成立企业参股、从事纳米技术应用和材料研发、销售的合资公司；在高校支持下，成立全资子公司开展纳米技术工艺、产品全程开发；全盘转让企业自身研发成果和专利；委托企业内部研发部门从事纳米技术研发和成果转化。5．研发网络在联邦教研部的倡议和支持下，从1998年至今，德国陆续成立了9个全国性的纳米技术研发网，成员来自纳米技术产业链的各个环节，目的是加强产业链上中下游各成员之间的动态过程合作，集约各方技术、资金优势，加速创新过程和成果转化，开展技术力量的教育与培训，解决标准和规范问题，为创业者提供咨询和支持。在政府投入方面，美国在2002财政年度启动的“国家纳米技术计划”将在2002年和2003年分别投入5.7亿和7.7亿欧元用于支持纳米技术研发。日本的2002年纳米技术政府年度财政预算为7.5亿欧元，并计划从2003年起，每年投入8亿欧元用于支持纳米技术研发。不久前，英国政府宣布将从2004年开始，连续6年每年投入1.3亿欧元用于支持纳米技术研发。根据欧盟第六个框架计划，欧盟计划至2006年投入7.5亿欧元用于支持纳米技术研发，即从2003年起每年投入2.5亿欧元。与这些国家相比，德国每年从公共财政中拿出约2.5亿欧元用于支持纳米技术研发，位居美、日之后列第三，名列欧洲首位。在企业数量方面，美国和欧洲拥有数量相当的纳米技术研发和生产企业，而德国企业占欧洲企业中的半数。二、德国政府的纳米技术中长期发展规划2002年5月6日，德国联邦政府召开了德国纳米技术大会，与会的专家学者就纳米技术的发展前景进行了探讨。以大会讨论为基础，德联邦教研部新近提出了“让纳米技术占领市场”的纳米技术中长期发展规划，其总体战略目标是：通过研究开发，开发纳米技术市场和就业潜力；资助和培养高水平的青年科学家；开展关于开发纳米技术所带来的机遇、前景和风险的社会讨论。战略行动框架包括以下十个方面：1、实施主导创新计划主导创新是指能够带动产业链整体发展、技术领先的竞争前技术创新项目，实施主导创新计划的目的是通过企业、高校和科研机构的紧密合作以及欧洲合作和国际合作，探索创新产品、创新服务和创新方法，为挖掘市场潜力，扩大社会用途，寻求全新或改进的技术解决方案，今后几年内，德联邦教研部将在年经费预算1亿欧元的纳米技术资助计划框架内，加强对纳米技术主导创新项目的支持力度。2、推动研发网络发展德联邦教研部将继续支持包括纳米技术研发网在内的德国优势网，扶持重点是教育、培训以及创业咨询。同时通过定期组织专业研讨会、建立研发进展信息系统、提供国内外研发合作与交流对口联系、预测市场潜力和社会影响、调整教育、培训政策等手段，为纳米技术研发网的顶层设计和工作运转提供支持。3、继续加强基础研究基础研究是技术创新的关键，面向应用的基础研究成果对于应用产品开发具有非常重要意义。德联邦教研部将协调科研机构事业费与德意志研究联合会项目经费之间的关系，充分发挥科研机构事业费的导向作用，鼓励科研人员打破学科界限，定期交流研究进展，开展基础研究成果评估，集中现有各类资源，通过全新的合作方式，及时发现新的跨学科创新点，促进纳米技术的基础研究。4、扩大欧洲及国际合作德联邦教研部专门设立了一个联络处，为德国科研机构及个人申请欧盟第六框架协议项目提供技术和信息支持，强化政府对欧盟研发活动的介入力度。此外，德联邦教研部将对围绕具有战略意义的纳米关键技术所开展的国际双边科技合作给予更大的支持。5、发挥中小企业的作用德联邦教研部将把优化中小企业研发环境、鼓励中小企业参与国家及欧盟的纳米技术项目作为一项长期任务来抓，并采取一系列具体措施，提高中小企业纳米技术专项的吸引力：—在中小企业纳米技术专项中为中小企业提供宽口径的课题资助。—将企业抽样调查与项目申请脱钩，确保中小企业可以随时提出项目申请。—强化成果转让和扩散，使更多中小企业能够共享项目成果。—通过减少外部评估、简化商业信誉审查、扩大项目经费承包范围等措施，缩短项目立项审批周期。—借助新设立的中小企业咨询中心，改善为中小企业寻求资金和合作伙伴所提供的咨询服务。—进一步改善中小企业与高等科学校开展合作的环境，发挥高等专科学校在纳米技术应用研发领域的优势。6、扶持企业创建活动德联邦教研部将加强对以创建企业为后续目的的纳米技术研发项目的资助力度。与“BioChnace”计划类似，德联邦教研部将通过“NanoChance”计划和市场潜力分析项目，为企业创建者提供市场预测，支持初创企业在市场上站住脚。此外，德联邦教研部将其资助项目与德联邦经济劳动部的中型企业研究资助项目加以有机结合，以便为初创企业或企业创建者提供更多的资金来源。7、培养科研后备人才为加强纳米技术后备人才培养，吸引移居海外的优秀青年科学家回国服务，德联邦教研部将继续开展“纳米技术科研人才竞赛”活动，倡导基础研究领域与应用研究领域的年轻科研人员加强交流，在相近学科领域自主开展研究工作，获取纳米技术研发的新思路、新启示和新思想。8、早期储备竞争能力德联邦教研部将委托有关机构从教育、培训的角度对纳米技术发展进行研究论证，分析企业对纳米技术人才需求的发展趋势，制订政府应对措施，调整现有职业培训模式，做好纳米技术国家总体竞争能力的早期储备。9、分析预测技术后果德联邦教研部将积极参与科技界、经济界和社会公众从经济、健康、社会和政治等不同角度开展的有关纳米技术的风险与机遇的讨论与对话。同时，依托相关委托研究项目和欧盟第六框架计划相关研究项目，继续从事技术后果预测与研究，为制定政策、采取措施提供切实可行的科学依据和建议。10、完善相关法律法规德联邦教研部将加强对加工方法、表面、层次、微粒、化学组成指标等涉及纳米技术标准与规范的研究项目的支持，把更多的标准化、规范化项目纳入资助范围，抓住欧洲纳米技术产品市场的巨大潜力，在标准、规范和专利方面与有关国家建立战略联盟。同时，德联邦教研部将对现有纳米技术专利的实用性开展评估，并考虑在市场潜力巨大或掌握关键技术的有关领域实施纳米技术专利战略。三、德国发展纳米技术的重点领域和项目德联邦教研部在纳米技术中长期发展规划中确定了如下重点领域和项目。1、汽车工业—车辆移动限制传感器（防盗、防酒后驾车）—万能传感器（加速度、空气压力、温度、油料、轮胎磨损）—抗划痕人造涂层—多功能油漆（热反射、易清洁、自修复）—可调节粘合剂（亦可用于飞机、火车）—行车路线设计（以高效信息通讯系统为支撑）—表层或基底可调节反光材料（具有触觉、光感、主从动可调节的适应性材料）—轻型悬挂和结构单元、智能减噪单元、低摩擦轴承和行走单元（亦可用于装有节能传动装置的高速车辆）—燃料单元系统（膜、存储）—抗磨损超级防滑轮胎—节能、高效、长寿、防失效照明单元（LED基底）2、化学、制药、医疗—预防医学诊断（呼吸空气分析、SPN分析）—缓释制剂（具有传感功能的有效物质载体体系）—新型抗癌方法（纳米颗粒作为载体或有效物质）—安全日光浴（带传感器的日照防护器、UV-A和UV-B智能监测）—人造肢体器官功能（纳米结构移植面层、支架、人工肌肉）—方便病人的高分辨造影方法—功能服装（身体功能传感器、排汗、芳香排放、药物缓释）—可编程材料（软硬度可调节，透明、吸光、反射、漫射可调，电性能可调，自组织性）—废气净化膜（化学反应釜、燃煤热电厂）—低副作用、最佳手感的化妆品—纳米颗粒稳定维生素—超强吸收剂—催化剂3、光学—采用光电器件的照明技术（以发光二级管为基础的高效白色光源、其它各色交通信号、车辆照明）—家用电器中的光电器件（DVD、激光电视）—纳米结构数据载体（DVD、CD）—采用纳米器件的显示设备—具有功能涂层的眼镜（具有紫外线吸收功能的光电镀络太阳镜、抗划痕人工材料眼镜）—摄影胶卷用纳米材料—X光镜片4、光能、电子—高密度、高速度、一体化数据传输处理—轻型节能的高分辨显示器—便携式信息通讯中心（手表、便携电子设备）—多功能设备（如具有摄像、酒精感应、数字门禁、时钟和日程安排功能的手机）—纳米结构聚合电子产品（一次性高效电子产品，生产、回收过程跟踪识别条、卷宗芯片、DNA标签）—用于模拟和娱乐电器的大尺度三维图象显示器—便携式全电子化多语言翻译器—车辆警示辅助系统（电子驾驶）5、生物技术—便携生物芯片、实验室功能集约化芯片、用于特殊诊断的测试系统（过敏反应、法医鉴定、疾病预防、实验室用途）—新型DNA测序（纳米微孔测序）—改进型显微方法（AFM）—可控细胞结构控制基因移植新方法—细胞库系统（具有纳米解析和非逸性数据的微系统）—神经假肢—数据存储器、基于生物分子的光学及电光学器件—用于种系纯度鉴定的生物分子—用于化学产品低排放生产的生物催化剂—基于生物基质的细胞机器—DNA标签、标识—膜6、食品—感应式低渗透明包装（可显示食品新鲜程度）—食用纳米微粒（色素、添加剂、毒物传感器、增稠剂）—水净化膜（海水淡化纳米管系统、过滤膜）—食品保鲜人造包装材料（气密、PET瓶）7、能源—低造价太阳能电池（色敏、低阙值、高性价比）—紧凑型高效蓄能装置（具有快速充放电特性的纳米微粒电容器）8、建筑—智能外墙（多功能、可调节，如：调热、透光、可作照明、广告显示牌使用的光电铬镀层）—防污、防菌面层（厨房家具、医用部位）—钢、铜防护透明涂层—采暖系统（陶瓷元件、燃料单元膜）—光电池（TIO2面层、居民小区蓄电中心）9、休闲—滑雪板用蜡—运动鞋—休闲服装网球拍—各种高强度运动器材国际地位比较德纳米技术居世界领先地位，特别在研究水平方面。其论文和专利数量与美国、日本基本处于同一层次。主要依据是：德国在世界专业杂志发表的纳米技术论文占10.7%，仅落后于美国(23.7%)和日本(12.5%)，居世界第三位；在1991年至1999年期间，每1000万居民中，德国拥有43.8项纳米技术专利，仅次于瑞士(122