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何丹農(nóng)，納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心主任。

沈應(yīng)龍，上海市科學(xué)學(xué)研究所產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究室助理研究員。

納米材料，是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度（0.1～100納米）范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。

納米材料及其相應(yīng)的制取、組合技術(shù)已成為21世紀(jì)世界科技發(fā)展中的主流方向，也是世界各國最主要的研究熱點之一。當(dāng)前，我國在納米領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文累計已經(jīng)躍居全球第一，同時相關(guān)專利的申請量累計達20.9萬件，占全球總量的45%。

然而，在美國專利及商標(biāo)局的專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，即使不計美國自身，我國大陸地區(qū)的專利數(shù)量也居于韓國、日本、中國臺灣地區(qū)之后，說明我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)參與國際化競爭的程度仍然不夠深。

據(jù)《前瞻產(chǎn)業(yè)研究院納米材料行業(yè)報告》預(yù)計，2022年我國納米材料市場的規(guī)?？蛇_1955億元水平。除了在新材料產(chǎn)業(yè)中形成了較為明確的納米材料板塊外，納米技術(shù)還廣泛影響了環(huán)境、能源、信息、生命健康等諸多其他產(chǎn)業(yè)，并且具有極其廣闊的發(fā)展前景。

未來，以下產(chǎn)業(yè)或領(lǐng)域有望通過納米技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)技術(shù)或市場突破。



材料產(chǎn)業(yè)

納米材料的發(fā)展能夠帶動整個材料產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級換代，全面支撐國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要。納米材料產(chǎn)業(yè)在未來5～10年預(yù)計將可為上海市帶來直接經(jīng)濟效益超過50億元，間接經(jīng)濟效益超過100億元。

●納米粉體（顆粒）材料

納米氧化鈦、介孔氧化硅等無機納米粉體可以用于吸附、催化藥物載體等用途。不同材質(zhì)的納米粉體可以用作各種不同用途的著色染料，如汽車涂料、塑料加工以及高檔油墨和印刷行業(yè)的（彩色）金屬顏料，高檔珠光顏料，新型晶片顏料，玻璃顏料，防偽顏料和紅外反射（或透明）顏料等。聚合物納米復(fù)合材料有望替代金屬材料，用于發(fā)動機齒輪、油過濾器等汽車結(jié)構(gòu)件。

●納米纖維

窄分布超細微納米纖維的織物同時具有高效、低阻的特性，并具有空氣滑移效應(yīng)，可以用于各類過濾、防護產(chǎn)品，如防霾口罩、空氣凈化器用靜電紡納米濾芯、防霧霾紗窗靜電紡納米濾層等，提升產(chǎn)品的性能。

將氣凝膠制備為納米纖維，可以獲得高效輕質(zhì)的保暖材料，能夠制備出單件質(zhì)量在500克以下的超輕納米纖維保暖服，可用于航空航天、潛水和軍事等不同領(lǐng)域?？焖倏煽氐墓忭憫?yīng)、光驅(qū)動變形納米功能纖維，可以用于制備在復(fù)雜環(huán)境下具有自我保護功能的服飾。

具有持續(xù)傳輸、共價抗菌和組織細胞引導(dǎo)功能的納米纖維制備的復(fù)合功能敷料可用于糖尿病足、靜脈潰瘍等多種普遍性慢性難愈病癥的治療。納米級別的陶瓷纖維、二氧化硅纖維具有明顯的柔性，是能夠用于各類高強、阻燃、高溫隔熱需求場合的新型復(fù)合材料。

納米纖維防水透濕膜有望突破傳統(tǒng)產(chǎn)品耐水壓和透濕量難以同步提升的技術(shù)瓶頸，同時實現(xiàn)高耐水壓、高透濕量的功能。

●納米功能塑料

具有99.9%高效抗菌性能并可保持2年以上的納米抗菌塑料有望實現(xiàn)規(guī)?；苽?，在家用電器、汽車、食品包裝、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。利用石墨烯作為填料可使塑料具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，可替代換熱器中的銅管。

●納米功能涂層

利用納米技術(shù)對涂層表面的微觀結(jié)構(gòu)與形貌進行設(shè)計，可提高涂層的附著力與功能性，推動海洋重防腐、長效防污、減阻、抗粘、超硬、防覆冰、環(huán)保等功能的海洋領(lǐng)域特種涂層涂料的研制。

智能納米涂料將具有突出的高強度、耐久性，并且可以附加除異味、除甲醛、智能調(diào)濕、自潤滑、自修復(fù)、智能磁性等各種特殊性能。納米技術(shù)還可以賦予汽車面漆及電子產(chǎn)品表面涂層更好的耐水、耐劃傷、耐紫外線、耐酸雨等性能。

●先進水凝膠材料

具有納米結(jié)構(gòu)的新型手性水凝膠可在人體細胞生理和病理研究、醫(yī)藥篩選等研究中用于仿生微環(huán)境材料，此外還可以用于化妝品、整容等領(lǐng)域。

環(huán)保領(lǐng)域

在環(huán)保領(lǐng)域，納米材料和技術(shù)的應(yīng)用能夠提高能源的利用效率，并在空氣污染控制、水質(zhì)控制、土壤污染控制等領(lǐng)域發(fā)揮作用。未來5～10年，納米技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域預(yù)計將可為上海市帶來直接經(jīng)濟效益超過20億元，間接經(jīng)濟效益超過50億元。

●空氣凈化

車庫、公路隧道等半封閉空間機動車污染物主要包括一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物等。采用納米技術(shù)有望實現(xiàn)以上污染物的低成本快速檢測，并通過催化、吸附等方式實現(xiàn)無二次污染的常溫凈化。

采用納米技術(shù)還可以針對室內(nèi)空氣中常見的低濃度、復(fù)合性空氣污染物，如揮發(fā)性有機物（VOCs）進行有效富集與高效去除。

●水凈化

發(fā)展高效吸附劑、催化劑、絮凝劑和多功能膜等納米材料，以及以微納米氣泡為代表的先進納米技術(shù)和聯(lián)用技術(shù)，有望實現(xiàn)江河湖海等自然水體的高效低成本治理。

等離子激元和上轉(zhuǎn)換發(fā)光等效應(yīng)的寬光譜響應(yīng)光催化氧化納米材料，將能夠在3～5年內(nèi)實現(xiàn)成本更低、效果更好的環(huán)境污染物高級氧化技術(shù)應(yīng)用?？焖俅笕萘考{米晶吸附材料能夠用于水體的重金屬吸附。

●多種污染物快速識別與檢測

特殊結(jié)構(gòu)與形貌的納米材料可用于研發(fā)自然水體或工業(yè)廢水中低濃度抗生素、農(nóng)藥和重金屬等的新型快速檢測方法。利用不同污染物與納米材料選擇性的作用機制，可實現(xiàn)土壤污染物的分離、檢測和甄別。

能源領(lǐng)域

納米技術(shù)是發(fā)展清潔低碳能源的重要途徑，在太陽能轉(zhuǎn)化為電能、化學(xué)能（如氫氣、甲醇等），二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷，熱能轉(zhuǎn)化為電能，電解水制氫以及有機小分子高效制氫等方面均有重要作用。