深圳大学考试答题纸

(以论文、报告等形式考核专用)

二○一五～二○一六学年度第 一 学期

课程编号 1400990001

学 号 2013800466

课程名称 纳米材料制备 姓 名 周纯丽 主讲教师 专业年级 龚晓钟 评分 微电子2013级2班

纳米科技国内外发展状况对比

纳米科技是一门跨学科的边缘科学。它是许多基础理论、专业理论与当代尖端高新技术的结晶,是一个原理深奥、科技顶尖、内容丰富的多学科群。自20世纪80年代末、90年代初发展以来，纳米科技已成为当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展中有着十分重要影响的研究对象。在纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术将成为21世纪前20年的主导技术,并带来纳米产业的蓬勃发展。现根据有关资料,将国内外纳米技术的发展状况做一对比。

1 国外纳米科技发展状况

1.1 发达国家对纳米科技领域的部署和投入

由于纳米科技对一个国家未来战略将会产生重大影响,因此,发达国家的政府和企业纷纷投入大量的人力、物力和财力进行纳米科技的研究和产业化生产。

美国政府对纳米科技研究的资助已由19xx年的1.16亿美元增加到20xx年的近5亿美元。据悉,美国政府还将加大对纳米科技的投入,预计未来5年,用于纳米科技研究的政府资助将增加到15亿美元。

法国政府于20xx年投资了8亿法郎建立起一个占地8ha、建筑面积为6万m2的纳米技术发展中心,该中心配备最先进的仪器设备,并成立纳米技术之家,专门负责专利申请和帮助研究人员建立创新企业。

日本从20xx年起实施为期7年的“纳米材料工程”计划,预计每年的投资额为50亿日元。同时日本通产、文部和科技三省厅将在明年投资330亿日元,用于建立“纳米材料研究中心”,该中心将集中数百名专家进行纳米材料的开发应用研究,并将与企业和大学合作应用推广。

韩国政府于20xx年7月决定在今后10年内将投资1.48万亿韩元(约11.4亿美元),

建立“纳米研 第8卷第3期20xx年6月 中 国 粉 体 技 术究设备中心”,用于大力开发纳米科技。

德国将纳米材料列为新世纪科研创新的战略领域,他们建立6个政府与企业联合的研发中心,有19家研究机构专门组建了纳米技术研究网。 此外,英国、瑞典、瑞士等国也纷纷建立和正在建立纳米科技中心,以加强该项技术的研究。

西方国家的目标是在基础研究和应用研究领域做前瞻性的部署,取得知识产权,占领战略制高点,并与企业结合,将科研成果迅速推向市场。

1.2 国外纳米研究取得的成果

经过十多年的研究和实践,纳米材料和技术均取得了令人鼓舞的成果,有的研究成果已经转化为生产力。

早在19xx年,德国学者把6nm的金属粉末压制成纳米块,研制出世界上第一块纳米材料,开纳米材料科学之先河。

在纳米技术研究方面,日本也是起步较早和开发应用发展较快的国家之一。近10多年来,日本在纳米技术研究中取得的成果主要有:

(1)开发出硫化钨和硫化钼的富勒结构(直径仅数十纳米);

(2)利用化学方法对碳富勒结构进行处理,获得了直径达3/10万mm的中空球体;

(3)发现了直径为数百纳米至1μm、长为5μm的针状、棒状、桶状等多种纳米碳结晶,这些碳结晶具有良好的导电性和化学稳定性;

(4)研制成直径为10nm的碳纳米管,并用碳纳米管作电子源,制作磁场效应显示器(FED),用这种显示器现已研制成薄型彩色显示屏;

(5)研制成纳米碳线圈、碳钻头、碳管道等产品,这些产品可用于微型机械、医疗和生物技术等方面;

(6)研制成直径为2nm、长度为2～300nm的导线,实现人类操纵原子分子组合物质的愿望;

(7)利用纳米技术开发出一种把抗癌药定点直接送到癌症患部的新投药方法。经临床验证表明,该方法安全、有效,其效果是普通抗癌药的2倍。

19xx年,美国成功地研制出由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系———量子磁盘。美国商家已将该项技术迅速转化为产品,预计20xx年其产品市场销售额将达400亿美元;今年初,美国科学家首先提出把碳纳米管用作燃料电池储氢材料,不久,美国国际商用机器公司应用碳纳米管开发出了晶体管和电子计算机运算用逻辑电路;美国还成功地研究了一种新型纳米粉体材料。该材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面将给传统产业和产品注入新的高科技含量,在未来市场上将占有重要的份额;最近美国科研人员利用“纳米药物制剂”新工艺,将水溶性不高或难溶药物加工成纳米颗粒,从而大大提高某些药物的生物利用度。已开发成功的药物有:高效价的“阿酶素”注射剂、“克霉唑”制剂、“阿糖肌苷”和用于器管移植的“拉派霉素”口服液等。

芬兰研究人员于20xx年利用纳米技术,开发出一种含高植物固醇的植物黄油,人们食用这种黄油便可达到降低人体胆固醇的目的,使人健康长寿。

据报道,国外将纳米技术用于环保领域已取得了一定的成效。20xx年,国际上开发出一种可代替汽车金属构件的纳米粒子增强复合材料,据测算,应用这种材料可使汽油的燃烧量每年减少15亿L,二氧化碳的排放量每年减少500万t,从而使环境污染得到了改善。同时,用粘土和聚合物的纳米粒子替代轮胎中的炭黑是一项生产环保型、耐磨损轮胎的新技术。

2 我国纳米科技发展状况

2.1 国内对纳米科技领域的部署和投入

我国政府对纳米科技研究也十分重视,早在“八五”、“九五”期间即投资约700万美元设立了“攀登计划”的重点项目研究。19xx年至20xx年,我国自然科学基金亦新批准和资助纳米资金项目总经费达8000万元左右。我国的纳米科技研究领域主要以金属和无机物非金属纳米材料为主,约占80%。研究项目主要集中在纳米材料的合成和制备、扫描探针显微学、分析电子学和一些纳米技术的应用等方面。 目前,我国纳米产业正蓬勃发展,据20xx年5月统计,全国共有纳米企业323家,社会投入资金30亿元。现国内已初步形成以北京、上海两大纳米研发中心为核心并辐射四周的纳米科技格局。几年来的实践,我国纳米技术专利成果也颇为可观。据统计,截止20xx年底,我国涉及纳米材料领域已公开的专利有582项,其中已授权107项。 据悉,未来5年,我国将投入25亿元进行纳米科技研究,建立10个国家级纳米研究中心。

2.2国内取得的研究成果

（1）研制纳米级金属粉末及其产品

19xx年山东省正元纳米材料有限公司承担了“金属纳米粉生产线”国家火炬计划项目,建成并投产国内第一条金属纳米粉末生产线。部分产品现已批量出口到美国和欧洲等地。该公司还先后与多家研究单位合作,利用稀土和有机纳米复合粘土混合,成功地开发出耐高温的“纳米复合抗菌材料”、“纳米电磁屏蔽涂料”、“纳米吸波涂料”、“纳米复合磁性介质材料”等多项纳米粉体应用技术成果。

19xx年,天津大学利用纳米技术研制出铁、镍 纳米金属材料,该材料已广泛应用于机械润滑、磨损自修复、高密度记录、微波吸收、航天、医疗等方面,其部分产品已销往美国和欧洲,深受外商青睐。

不久前,宁波广博纳米公司建成我国第一条高水平超细纳米镍生产线,现已投入运行。

（2）纳米技术应用于环保业

湖南省智能达有限公司研制成“Z氏法”技术,成功地将纳米技术应用于环保领域。该项技术是将纳米材料对通用的污水处理净水剂、絮凝剂、杀菌消毒剂加以物化改性,从而形成多元复合型高效水处理剂。这种水处理剂具有处理污水效果佳、污水沉淀率高、费

用低、用时少、缩短流程、使用方便、应用范围广等优点。“Z氏法”为我国开创了一个高效、低耗、低投入的污水治理局面。

中国建材研究院和河北省利用纳米技术研制的新型纳米净水剂具有极强的吸附力,这种净水剂是普通净水剂的10～20倍,它可将污水中的悬浮物、铁锈、细菌、病毒、异味等污染物除去。

山东烟台实业有限公司利用纳米技术,研制成具有防静电、防光、防辐射绿色环保功能的纳米涂层材料。

（3）开发电器产品

安徽美菱集团利用我国在纳米材料合成和添加等方面的成熟技术,找到了一条与美菱冰箱生产工艺流程相吻合的纳米产业化之路,推出了美菱纳米材料冰箱,这种冰箱以其极佳的抗菌保鲜性能受到国内外用户的青睐。

我国利用纳米材料添加多种稀土金属联合作用,研制成纳米稀土空调。这种空调在不改变空气自然状态的情况下,具有过滤空气中的有害物质,增加室内空气含氧量的优良性能,为现代家庭营造健康、舒适的生态空间。

（4）研制纳米碳管、纳米级钛酸盐和锆盐系列产品

20xx年,香港科技大学研究人员研发出纯碳纳米碳管,并在单根纯碳纳米碳管中观察到超导特性,这一新发现,在全球科学界引起轰动。它将有助于解决电子在集成半导体器件中传输时的发热问题。

陕西省太和科技公司经多年的实践,采用液相法研制的纳米级钛酸盐和锆盐系列产品。在纳米级钛酸盐和锆盐系列20多种材料中已开发出钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、二氧化钛和锆盐等9种产品。这些产品具有烧结致密、烧结温度低、性能稳定等优点。钛酸盐系列产品主要用于信息、通讯、电子元器件、陶瓷等方面。

（5）开发润滑油和纳米燃油添加剂

据报道,19xx年,马国光利用纳米技术,将石墨分散于基础油中(粒径小于200nm),开发出“驰凯牌”超级润滑油添加剂。1991,Urban应用纳米技术也开发了一种含SiO2(质量分数为5%,粒径25nm)的SAE15w/40润滑油,这些润滑油用于石化工业,具有良好的抗高温性能。 北京大学博亚科技实业有限公司采用液相纳米技术,研制开发出“NANO牌纳米燃油添加剂”。该产品属国内首创,并已达到国际先进水平。它可广泛用于石油、化工、建材等领域。

（6）纳米技术用于研制医药

武汉大学科研人员利用纳米技术,研制成具有纳米结构的富勒烯药物,现已合成数种水溶性富勒烯衍生物,其产品远销新加坡、日本、香港等地。

华北制药厂在片剂与粉剂药物中试用纳米材料后,不仅用药剂量减少,成本降低,而且药效大大提高。

上海四通纳米技术有限公司科技人员经过十几年的攻关,现研制成纳米硒药品,临床试

验表明,该药品具有较强的抗氧化和清除自由基能力,且能大大提高生物体的免疫指标和延缓生物衰老的功效。

最近,西安量维生物纳米科技有限公司开发出纳米级胶囊生产技术。该胶囊不仅可提高肌体吸收率和生物利用度,还可将现有的复方中药改造成纳米级粉体,并可进一步加工成水工剂、片剂、贴剂等多种剂型,大大提高疗效,降低毒副作用。

3.与国外发展状况对比

3.1我国具有的相对优势

（1）纳米科技的研究力量基本形成。我国是世界上少数几个从上世纪90年代就重视纳米材料研究的国家之一，已形成了一支在国际上有影响的、高水平的研究队伍，也形成了几个具有一定水平的研究基地；

（2）我国具有若干种发展纳米材料的矿物资源和生物资源；

（3）我国具有巨大的潜在市场。这些因素将有利于提高我国的竞争力。

（4）我国纳米材料及应用的产业化方面也有一定的特色和规模：一类是由科研部门和企业共建的，如中国科学院纳米上程中心——中关村永丰高新技术产业基地等；另外一类是地方政府与大学、研究所共建的，如南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心等可以认为，我国的纳米科技研究开发机构在数量上与发达国家已建的研究开发基地相当，但缺少国家级的公共平台。另外，国内的某些纳米中心多数为综合性研究机构挂个新牌子，导向性意义多，实质性作用小，实体型中心少，建设性投入明显不足。为了弥补这一不足，在国家纳米科技协调指导委员会的倡议下，由中国科学院纳米科技中心、北京大学、清华大学等在北京联合组建“国家纳米科学中心”，在上海组建“纳米技术及应用国家工程研究中心”。两个中心的建立，填补了没有一批高水平、高质量的公共研究开发平台的不足。

3.2我国具有的相对劣势

（1）发展纳米科技需要大量的、长期的经费投入，而纳米科技又是高风险投资的领域。世界发达国家对纳米技术投入的特点为政府引导，地方、企业参与，并以各种形式吸纳风险投资。相比之下，中国大陆在纳米科技的投入太低，低于我国台湾地区和韩国，仅为美国的1％—3％。

（2）国外政府对纳米科技领域的投资集中在长期的、战略性的研究项目，如纳米电子与器件、纳米生物等高风险领域，特别是集中建设基础设施和发展基础技术，从我国在纳米科技不同的领域的投资来看，纳米材料方面的投入明显高于其他领域的投资，而且目前在建设基础设施和发展基础技术方面的投资极少。

（3）我国在纳米科技的主流科技方面，如纳米电子与器件、纳米生物、纳米探测的仪器和技术等领域的科学基础和工业科学基础薄弱，在这方面缺乏竞争力。

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：实用电子电路设计

实验项目名称：音频功率放大器

学院： 电子科学与技术

指导教师：潘飞蹊

报告人： 2班

实验时间：

实验报告提交时间：2015.12.

深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：实用电子电路设计

实验项目名称：

学院： 电子科学与技术

指导教师：潘飞蹊

报告人： 2班

实验时间：

实验报告提交时间：2015.12.

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