中国网/中国发展门户网讯:自2000年1月美国宣布启动“国家纳米技术计划”以来,纳米技术已在全球蓬勃发展二十余年,广泛影响着人们的衣食住行,为人类应对新发传染病、气候变化等全球性重大挑战作出了重要贡献。
历史是一面镜子迪士尼乐园英语外教合肥,可以帮助我们了解民族的兴衰。本文收集了美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、韩国、中国和欧盟在2000年至2023年期间发布的近160份指导纳米技术发展的战略规划文件。采用内容分析法对这些战略规划文件进行分析,总结世界主要科技强国(地区)发展纳米技术的成功经验,分析最新的战略趋势。在此基础上,结合我国纳米技术发展现状的分析,对未来我国发展纳米技术提出了一些政策建议。本文总结的发展纳米技术的成功经验对我国发展其他科技领域也具有借鉴意义。
世界主要科技强国(地区)纳米技术发展战略研究
开发经历
查阅2000—2023年世界主要科技强国(地区)纳米技术发展战略规划文件发现,这些国家(地区)虽然政治制度、经济水平等存在明显差异,但在纳米技术发展方面采取了一系列共同的战略举措,主要体现在10个方面。
纳米技术被认为是推动经济发展、提升国家竞争力的关键技术。美国《国家安全战略》将纳米技术列为事关经济增长和安全的关键新兴技术之一。欧盟认为纳米技术是使欧洲在高附加值、技术密集型产品和服务领域成为全球领导者的六大关键使能技术之一。英国认为发展先进材料和纳米技术可以促进国家经济增长、创造就业、实现产业结构转型升级、保持世界领先地位。俄罗斯《国家安全战略》提出要重点发展纳米技术等战略性高技术,并将纳米技术列入《科学、技术和工程优先发展方向》和《关键技术清单》。日本把“纳米技术与材料”定位为创造新价值的核心优势基础技术和支撑超级智能社会的重要基础技术。中国国务院组织召开纳米技术现状及发展趋势专题讲座。
鉴于纳米技术的跨学科、跨领域特点英文一节课多少钱,建立了跨政府、跨行业的发展促进机构。美国在国家科学技术委员会下设立了纳米科学、工程与技术小组委员会,由白宫科技政策办公室、管理和预算办公室以及国家纳米技术计划各参与机构的代表组成,负责协调国家纳米技术计划的规划、预算编制、实施和评估等工作。英国设立了纳米技术部长级小组,协调政府有关部门,加强对纳米技术工作的领导。俄罗斯设立了常设机构——政府纳米技术委员会,确保联邦权力执行机构与企业界和科技界的密切联系。日本设立了纳米技术与材料科学技术委员会口语英语,其成员主要来自大学、研究机构和企业,主要工作包括分析国际发展趋势和日本纳米技术与材料科学技术发展现状,审查纳米技术与材料科学技术发展规划等。 中国成立了国家纳米科学技术指导协调委员会学英语陪练,由科技部、国家发展改革委、教育部、财政部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委员会等有关部门的代表和专家组组成,负责指导、协调全国纳米科学技术工作。
制定专项纳米技术发展战略,部署重大科研项目,投入大量资金。美国制定了国家纳米技术计划战略规划并定期更新,部署了“纳米技术联合计划”、“纳米技术提出的重大挑战”等重大项目。2001至2021财年,美国联邦政府在国家纳米技术计划上投入资金超过310亿美元。欧盟制定了《2005-2009年纳米科学与纳米技术行动计划》;在“地平线2020”计划阶段(2014-2020年)英语欧美,在“纳米技术、先进材料、先进制造与加工和生物技术”主题下,预算投入近17亿欧元用于纳米技术相关研究,并部署了“石墨烯旗舰计划”重大项目,计划投入资金5亿欧元。 英国制定了《英国纳米技术战略:小技术、大机遇》,在商业、工业与创新、环境、健康、安全研究、监管、利益相关方四个领域部署了43项行动。2019年3月,法国启动重大项目《纳米计划2022》,政府计划投资10亿欧元支持下一代电子元器件研发和预工业化。德国制定了《纳米行动计划2010》《纳米技术行动计划2015》《纳米技术行动计划2020》等战略计划,近年来,德国联邦政府和州政府每年为纳米技术提供6亿多欧元的资金支持。俄罗斯2007年4月批准了《纳米产业发展战略》,俄罗斯纳米技术公司据此成立,并批准了《纳米产业发展规划至2015》,计划筹集资金约3179亿卢布。 日本制定了《纳米技术与材料科学技术研究发展战略》,文部科学省、经济产业省部署了《综合材料研发计划》、《超先进材料超高速研发基础技术计划》等重大项目。韩国制定了《纳米技术综合发展计划》和《国家纳米技术路线图》学英语补习,并定期更新;2001年至2020年,累计投入7.9万亿韩元用于纳米技术研发。中国制定了《国家纳米技术发展纲要(2001-2010年)》,并在《国家中长期科学技术发展规划(2006-2020年)》指导下,部署了“纳米研究”国家重大科学研究计划、“纳米技术”重点专项等重大项目。
依托高校、科研院所、企业优势科研力量,建立多学科纳米技术研究中心。美国国家科学基金会(NSF)建立了纳米级模板合成与组装中心等19个纳米科学与工程中心,各中心由一所大学牵头,若干所大学或企业参与。英国在曼彻斯特大学投资建立了国家石墨烯研究所、石墨烯工程创新中心、亨利·莱斯研究所等石墨烯研究机构。德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会下属有76个研究单位,其中应用聚合物研究所等14个研究所组成了纳米技术企业联盟。俄罗斯指定库尔恰托夫研究所为该国纳米技术研究国家牵头单位,该研究所是俄罗斯首批国家科学中心之一。 日本自2007年起实施全球顶级研究中心计划,截至2020年底共建立13个研究中心,其中至少有国际纳米组装研究中心、纳米生命科学研究院等7个中心从事纳米技术研究。中国建立了国家纳米科学中心、国家纳米技术及应用工程研究中心等一批高水平科研机构。
投入建设纳米技术公共研究设施与平台,包括仪器平台、重大科研基础设施、数字化平台等。美国NSF投入纳米研究基础设施网络建设已40多年,建成了国家级纳米技术协作基础设施和纳米技术计算网络平台。前者由16所大学的纳米技术研究设施组成,后者可为全球研究人员提供500多种纳米级计算与仿真工具。欧盟“地平线2020”计划资助建立了欧洲纳米科学铸造与精细分析平台,由意大利、法国、德国等10个国家的科研设施组成,为用户提供一站式服务。日本自2002年起投入建设纳米技术研究设施共享平台,第三阶段(2012-2021年)建成以材料研究机构为核心的25个机构组成的先进仪器设施网络,并在材料研究机构建立材料数据平台中心,支持数据驱动的材料研发。 中国由国家科技基础设施中心建设国家重大科研基础设施和大型科研仪器网络管理平台,纳米真空互联实验站二期建设项目于2023年2月顺利验收;中国科学院成立了材料科学与纳米技术大型仪器北京区域中心,充分发挥成员单位科研装备优势,为全国数百家单位提供开放共享服务。
推动纳米技术、生物技术、信息技术与认知科学融合发展。美国设立了“纳米技术提出的重大挑战:未来计算”项目,旨在通过纳米技术、计算机科学和神经科学的交叉融合潍坊外教,变革性地提高计算机的计算处理能力。俄罗斯将纳米生物信息-认知融合技术列入“关键技术清单”,库尔恰托夫研究所成立了纳米生物信息-认知-社会融合自然技术中心。日本将融合作为国家纳米技术发展的方向之一,通过与其他领域前沿技术的融合迪士尼乐园英语 世界主要科技强国纳米技术发展战略研究及启示,实现新功能、创造新材料。韩国2012年设立“纳米融合2020”项目,计划到2020年投资5130亿韩元,优先支持新一代半导体、纳米弹性元件、高效能源转换技术、水环境与资源处理技术等四大战略项目。
建立制造业研究基地,推动纳米技术研究成果产业化。美国建立了国家级纳米制造网络,加速纳米技术从实验室突破向成熟商业化的先进制造技术转化。英国通过创新制造中心、未来制造业研究中心、高价值制造技术创新中心等产学研合作平台,推动纳米技术在制造业的应用。法国依托格勒诺布尔科技城,建立了欧洲领先的微纳米技术创新园区。法国、挪威、荷兰等国家建立了分布式纳米制造研究基础设施“欧洲纳米技术实验室”,提升欧洲纳米制造质量和效率。俄罗斯纳米技术公司在俄建立了15个纳米技术中心(截至2019年10月),旨在集中设备和技术优势,为小微企业提供孵化服务,推动纳米技术研究成果产业化。 韩国已建立大田、水原、浦项、光州、全州、大邱6个纳米制造中心作为产业技术发展平台。中国已建立北京纳米技术产业园、苏州纳米城等一批高水平产业化基地。2022年11月,国家石墨烯创新中心获批设立,成为26个国家制造业创新中心之一。
高度重视纳米技术对人类健康和自然环境可能产生的影响。美国国家纳米技术计划将“支持负责任地发展纳米技术”列为四大发展目标之一,并制定了纳米技术环境、健康与安全研究战略,自2005年至2020年,累计投入纳米技术环境、健康与安全研究资金超过12.6亿美元。2013年6月,欧盟发布《欧盟纳米安全(2015-2025):迈向安全可持续的纳米材料与纳米技术创新》小学外教,阐述了欧盟纳米安全研究的优先领域和发展路线图。2004年7月,英国皇家学会和英国皇家工程院联合发布《纳米科学与纳米技术:机遇与不确定性》报告,重点关注纳米安全问题。德国联邦政府始终把纳米安全放在重要位置,拨出10%的纳米技术研究经费用于风险研究和相应的预防措施。 俄罗斯高度关注纳米技术对人类生命和全球发展的威胁,特别是纳米技术对军事安全的影响。日本围绕纳米材料的毒性和暴露风险部署了一系列研究项目,重点研究纳米级二氧化钛、炭黑、银、碳纳米管、富勒烯等。韩国制定了《纳米安全管理综合计划》应对纳米技术对人类健康和环境的影响,并通过《国家纳米技术路线图》积极部署纳米安全研究。中国科学家于2001年提出了纳米生物环境效应研究计划和安全问题,“香山科学会议”多次以纳米安全和环境伦理为主题进行讨论。国家重点基础研究发展计划、“纳米研究”国家重大科学研究计划、“纳米科学与技术”重点项目部署了多个纳米技术安全研究项目。
积极培养和引进专业人才,通过多种形式的科普活动,提升全社会特别是青少年对纳米技术的了解和兴趣。在人才培养方面,美国纽约州立大学奥尔巴尼分校于2004年成立了美国第一个纳米技术学院——纳米科学与工程学院。英国在其大学设立了纳米技术领域博士研究生培养中心,培养纳米技术博士研究生。2019年,韩国纳米技术专业在校生38087人,年均增长率约3.7%。2010年,苏州大学与苏州工业园区、加拿大滑铁卢大学合作成立了我国第一个纳米科学与技术学院,这是我国首次建立跨学科纳米科学教学的尝试。 2022年9月,国务院学位委员会、教育部发布《研究生教育学科专业目录(2022年版)》,新增了一级交叉学科“纳米科学与工程”。人才引进方面,俄罗斯引进国外知名科学家与俄罗斯科学家来俄开展合作研究,日本世界级研究中心为外籍研究人员提供了世界一流的科研和生活环境,英语为第一工作语言,中国也通过各类人才计划吸引海外优秀人才来华发展。科普活动方面,一方面,各国(地区)积极依托高校、科研机构、博物馆甚至游乐园(如迪士尼乐园),通过各类主题活动(如美国“纳米日”活动),邀请科普对象进来接受科普教育; 另一方面,他们制作动画、视频等生动活泼的科普材料,通过网络向公众传播,特别是借助科普教学车等流动宣传设施(如美国的NanoExpress、德国的NanoTruck),积极走出去,向公众特别是青少年普及纳米技术知识。
积极开展国际合作。各国(地区)在双边、多边和国际组织(如OECD、APEC、金砖国家、ISO)框架下开展了有针对性、卓有成效的纳米技术合作。其中,纳米技术安全是合作重点。欧盟与美国自2011年起在纳米安全领域展开合作,并于2018年共同发布《欧盟-美国纳米信息学研究路线图2030》。欧盟还与墨西哥、巴西、韩国、南非、亚洲纳米论坛等国家和组织建立了纳米安全合作关系。2008年10月杭州英语,首届中美纳米生物与纳米医学研讨会在北京召开,纳米材料安全问题合作研究是讨论议题之一。必须指出,各国(地区)在国际组织框架下开展合作的同时,也在借力国际组织框架维护自身利益。 例如,围绕纳米技术标准,各国(地区)在国际标准化组织纳米技术委员会和国际电工委员会纳米电工产品与系统技术委员会的框架下,争夺标准制定主导权,为本国纳米技术产品在国际市场上赢得优势。
最新趋势
纳米技术经过长期的快速发展迪士尼乐园英语,已从一项新兴技术转变为一项共性技术,并随着各应用领域的发展而不断进步。在此背景下,与21世纪初相比,近年来各国(地区)发布的纳米技术发展战略数量有所减少,纳米技术研发经费更多地转向具体应用领域。是否有必要继续保持对纳米技术的战略关注和专项资金投入成为重要问题。本文对世界主要科技强国(地区)近期(2020—2023年)的规划部署进行了调研,得出以下三点发现。
各国持续高度重视纳米技术。2020年10月,美国发布“国家纳米技术计划”2021财年预算报告,指出继续投入纳米技术是构建未来产业的重要基础,也是在半导体和战略计算领域继续领先的重要基础。美国必须继续保持在纳米技术领域的全球领先地位。2022年4月,美国总统科技政策办公室在向国会提交的报告中再次指出,纳米技术是未来产业的重要组成部分。 2021年9月,法国总理在国家工业委员会全体会议上发表演讲,将纳米电子与量子力学、人工智能、绿氢、电池、绿色生物技术、健康等并列为需要投入的战略领域。2021年4月哪里好外教,韩国政府发布第五个“纳米技术综合发展计划”,计划2021年至2025年在纳米技术研发、基础设施和人力资源方面投入5.6万亿韩元学英语欧美,体现出对纳米技术的高度关注和积极的发展态度。中国科学院和国家自然科学基金委员会联合组织撰写的《中国纳米科学发展战略2035》指出,纳米技术具有多学科、基础性、引领性和变革性等特点资源英文,成为推动科学发展的新引擎;对产业的颠覆性、变革性特征凸显,是未来变革性技术和产业升级的重要源泉。
强调面向重大社会问题。2021年10月,美国发布《国家纳米技术倡议》新战略计划,设立“国家纳米技术挑战”项目,动员纳米技术界及其他部门的研究力量,合作解决全球重大问题。首个项目Nano4EARTH旨在应对全球气候变化,于2023年1月启动。2022年7月,日本第11届纳米技术与材料科学技术委员会召开第6次会议,讨论《纳米技术与材料科学技术领域研发计划(草案)》资源英语,提出日本发展纳米技术的目标是促进经济增长与创新,最终实现超级智能社会。韩国第5届《纳米技术综合发展计划》列出4个战略目标,在目标1“加强创造性或挑战性及世界领先的纳米研究”中提出,纳米技术应为重大社会经济问题提供解决方案。 中国国家重点研发计划“纳米前沿”重点项目2021年部署了27个项目,其中约2/3涉及集成电路、疾病诊疗、可再生能源、水污染控制等国家重大需求。国家自然科学基金“十四五”发展规划提出在高性能电子学、光电子学、量子与自旋固态器件等领域满足国家战略需求,聚焦纳米科学与技术领域关键科学问题,发展高精度纳米加工方法学英语托福,突破制约我国纳米技术领域的关键核心技术。到2025年,实现高性能纳米器件有序集成,催生纳米技术变革和新兴产业。
积极应对研发范式向数据密集型转变。美国2021年发布的《国家纳米技术倡议战略计划》设定了5个发展目标,在目标3“提供基础设施雅思英语,为纳米技术研究、开发和利用提供可持续支持”中上海外教,新增“提高数据库的互操作性”,为人工智能发展提供大数据集。日本文部科学省2021年部署了直至2030年的两大项目——“基于数据生成和利用的材料研发”和“材料先进研究基础设施”,旨在依托日本的超级计算机、科研基础设施、先进仪器和设施网络、科研数据库等,可持续高效地生成、积累和利用材料研发数据,从而打造新型功能材料,实现科研数字化转型。韩国第五阶段《纳米技术综合发展计划》在目标1中提出建立和拓展纳米技术和材料数据平台。 韩国正在建设韩国材料数据站,计划2022年投资196亿韩元。2020年6月,中国科技部启动国家重点研发计划科学数据提交工作,“纳米技术”专项研究过程中产生的数据上传至国家基础数据中心。
中国纳米技术发展现状
中国纳米技术研究几乎与世界同步起步,经过近40年的发展,取得了令人瞩目的成就,每年发表的纳米技术论文数量、高被引论文数量、专利申请数量均位居世界第一,成为当今世界纳米技术进步的重要贡献者和纳米前沿技术研发的主要国家之一,一些基础研究方向已跃居国际领先水平。中国科学家首次发现聚集诱导发光现象,提出单原子催化、纳米酶等重要科学概念,发展出世界领先的聚集诱导发光材料、单原子催化剂、纳米酶、多孔材料、二维材料、稀土功能材料、有机光电材料等纳米材料体系。 “聚集诱导发光”、“纳米限域催化”、“有序介孔聚合物与碳材料的创制与应用”三项研究获得国家自然科学奖一等奖,“单壁碳纳米管的可控催化合成”、“新型纳米药物输送系统在克服肿瘤化疗耐药性方面的应用基础研究”、“超快激光微纳制备特种光电器件的基础研究”等研究获得国家自然科学奖二等奖。应用研究和成果转化工作也初见成效,以甲醇制烯烃催化剂为代表的整套生产技术实现了规模产业化迪士尼乐园英语,利用纳米绿色打印技术印制的电子票成功应用于全国科技周、北京APEC会议、地铁票等场合。纳米技术成果在抗击新冠肺炎疫情、发展航天、维护国防安全等方面发挥了扎实作用。我国在纳米技术领域拥有一批具有国际影响力的领军人才。 中国获得了联合国教科文组织“纳米科学与技术发展贡献奖章”等国际奖项芜湖外教,并凭借优越的科研条件吸引了日本藤岛彰、瑞士迈克尔·格拉策尔等一批世界著名纳米技术专家来华合作,总之,中国纳米技术研究已步入世界先进国家行列。美国国家科学院在评估报告中也坦言,中国积极有效的研发战略有望使中国在这一至关重要的技术领域处于领先地位。
尽管成就是杰出的,但必须指出,与美国和日本在工业化中相比,中国在纳米技术的基础研究方面处于领先地位,并且在工业化方面存在一定的差距。在纳米安全研究中,中国不能很好地转化为中国的生产,这些研究与工业发展和人类健康密切相关,并且对纳米技术的伦理学和社会影响不足,即使在基本研究中也受到了科学研究系统的影响浪费了许多基础研究资源,但也会引起问题学英语成人,例如太多的后续研究,均质研究,较少的原始创新和方向领导能力不足。 当然,以上问题在中国不是纳米技术的独特之处,而是在科学技术领域很常见。
政策建议
The "China Nanoscience Development Strategy 2035" proposes that by 2035, China's overall innovation capabilities in basic nanoscience research will reach the world's leading level, achieve breakthroughs in the basic principles of nanosystems, develop nanodevices and nanomaterials with independent intellectual property rights, establish new methods for nanobiosafety assessment, and promote the application of nanotechnology in energy, environment, information, medicine, and health.
在此基础上,本文结合了纳米技术的国际发展经验,各个国家的最新趋势以及中国纳米技术的当前发展状况,并提出了以下四个建议。
专注于“四个方面”,并关注研发部署的转变纳米技术的研究随着结果转型的前景,建议以国家战略需求为指导,建立技术开发路线图英语如何,通过政府,工业,学术界和研究之间的合作来促进结果的转变,科学和理性地计划工业空间布局,促进差异化外教哪家好,特征性,特征性,特征性,特征性和群集开发,并避免使用低调和duilation和Vious vistic和Viquical和Viquical和Viquical和Viquical visity和Viquical竞争。
适应数据密集型研发范式的特征常州英语,在数据密集型的研发范式时代建立了国家纳米材料数据中心,必须是一个科学数据中心。在长期培养之后,证明并促进了国家科学数据中心。推杆处理。
建立纳米技术智囊团,并加强战略计划的顶级设计。更多的科学和反映国家需求。
应在学校培训阶段建立一个适应科学和技术发展趋势的人才训练系统,该系统适应科学和技术的发展趋势,纳米技术的发展需求。设施,并培养围绕大型科学设施的合作精神,建立环境保护和科学研究伦理学课程,以培养学生对纳米技术负责任发展的认识,并建立写作和沟通课程,以增强学生的纳米技术能力,从而向所有年龄段的社会培训,以培训纳米技术。为他们提供保证,并使他们能够利用“打破五个唯一”的改革,建立人才,科学和技术成就评估机制教材英文,以鼓励科学研究人员参与结果的转变。
(Authors: Bian Wenyue, Ge Chunlei, Hui Zhongyang, Jia Xiaoqi, Liu Chen, Ye Jing, Chen Xiaoyi, Wang Wenjun, Institute of Science and Technology Strategy Consulting, Chinese Academy of Sciences; Liang Xingjie, National Center for Nanoscience and Technology; Ju Huajun, Chinese Chemical Society. Contributed by Bulletin of the Chinese Academy of Sciences)