納米材料和納米技術(shù)作為極具市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景的新材料和新興技術(shù)，受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。近幾年來(lái)，各國(guó)政府部門紛紛制訂相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略和計(jì)劃，投入巨資，支持納米材料和納米技術(shù)的研究開發(fā)，重點(diǎn)推進(jìn)納米材料的產(chǎn)業(yè)化。

納米材料研究及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

    目前中國(guó)在納米材料技術(shù)研究方面處于世界第四、五位的水平。國(guó)內(nèi)從事納米材料及納米科技有關(guān)工作的人員約5000余人，其中從事納米材料研究的占55％，納米生物電子的占15％，納米電子的占10％，其他占20％。在專利方面，十年來(lái)，我國(guó)科技工作者在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上共發(fā)表納米材料和納米結(jié)構(gòu)的論文2400篇，居世界前列，其中包括了一些高水平納米科技論文。

    但目前中國(guó)納米材料及納米技術(shù)科技成果的產(chǎn)業(yè)化極低，不足l 0％。納米材料產(chǎn)業(yè)主要分布在經(jīng)濟(jì)實(shí)力比較雄厚的北京、上海及深圳為中心的地區(qū)，其中以北京為中心的地區(qū)占30％、以上海為中心的占35％、以深圳為中心的占15％。

    全國(guó)已建立納米材料的專業(yè)企業(yè)近500家，其中大部分是納米粉體制備與應(yīng)用企業(yè)，主要分布于上海、浙江、江蘇、廣東、山東等地。目前已建立了納米材料生產(chǎn)線40多條，產(chǎn)品大多集中在納米氧化物、納米金屬粉末、納米復(fù)合粉體等。
奧運(yùn)工程為涂料發(fā)展提供契機(jī)

    “綠色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)、科技奧運(yùn)”是2008年奧運(yùn)會(huì)建設(shè)的三大主題，目前各項(xiàng)工作都在圍繞這個(gè)主題展開，包括納米科技在內(nèi)的高新技術(shù)將為北京奧運(yùn)會(huì)做出重要貢獻(xiàn)。早在2000年北京市政府組織進(jìn)行的“高科技申奧示范”工程中，納米科技產(chǎn)品就給國(guó)際奧委會(huì)評(píng)估團(tuán)留下了深刻印象；2001年中國(guó)政府遞交的申奧工作報(bào)告中明確承諾了將在2008年奧運(yùn)工程中積極應(yīng)用納米技術(shù)等高新技術(shù)以提高奧運(yùn)工程的環(huán)保性、功能性、舒適性和安全性等；目前在國(guó)家科技部、北京市政府和奧運(yùn)組委會(huì)聯(lián)合展開的“科技奧運(yùn)”行動(dòng)中，納米科技的應(yīng)用受到了極大重視。

    北京需新建場(chǎng)館19座(含6個(gè)臨時(shí)賽場(chǎng))，改擴(kuò)建13個(gè)(含臨時(shí)設(shè)施4個(gè))，殘奧會(huì)設(shè)施18個(gè)，訓(xùn)練場(chǎng)館59個(gè)。奧運(yùn)拉動(dòng)建設(shè)，預(yù)計(jì)2008年前北京涂料需求量將達(dá)280億，奧運(yùn)工程直接用量10億元。中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)等權(quán)威統(tǒng)計(jì)奧運(yùn)工程最需要4種功能涂料：高性能的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；具有防污功能的自清潔涂料；環(huán)保性交通標(biāo)志涂料和絕熱涂料。功能涂料需要較高的技術(shù)基礎(chǔ)，并需要研究、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工密切合作，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要依賴進(jìn)口品牌。

    中國(guó)有一萬(wàn)多家建筑涂料企業(yè)，產(chǎn)品以中低檔為主，企業(yè)普遍存在資金有限、涂料技術(shù)含量低的問題。普通涂料供大于求，功能性涂料嚴(yán)重缺乏。綠色奧運(yùn)、科技奧運(yùn)對(duì)涂料提出了嚴(yán)格要求，涂料產(chǎn)業(yè)將面臨世界挑戰(zhàn)。目前國(guó)內(nèi)涂料主要存在三大問題：l、耐老化性能差，如易褪色、開裂、脫落等；2、耐污染性差，不適應(yīng)較惡劣的氣候，易變臟；3、功能單一，缺乏功能性如阻燃、耐磨、抗靜電等功能。建筑涂料應(yīng)向環(huán)保型、功能型發(fā)展，目前功能性建筑涂料占2％，但市場(chǎng)需求空間很大。

納米材料在涂料行業(yè)初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

    在涂料中引入納米技術(shù)，將改變傳統(tǒng)涂料技術(shù)含量低，產(chǎn)品功能單一的現(xiàn)象。利用納米材料可對(duì)涂料漿體、色漿、樹脂乳液進(jìn)行改性，如利用納米二氧化硅制備的無(wú)機(jī)一有機(jī)雜化樹脂。引入不同的納米材料，可賦予涂料防火、電磁屏蔽、自清潔等功能。通過納米技術(shù)改性的涂料符合市場(chǎng)需求，具有廣闊的市場(chǎng)前景和競(jìng)爭(zhēng)力。

    針對(duì)納米粉體材料直接添加到涂料中容易團(tuán)聚而無(wú)法歸涂料起改性作用的情況，近兩年出現(xiàn)一些粉體應(yīng)用研究企業(yè)，如北京首創(chuàng)納米科技有限公司和上海復(fù)旦大學(xué)，具備了納米材料的表面改性技術(shù)、納米材料的規(guī)模分散技術(shù)、無(wú)機(jī)納米膠囊化技術(shù)、大規(guī)模生產(chǎn)的其他配套技術(shù)，解決納米粉體材料在涂料行業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)。如北京首創(chuàng)納米科技有限公司把不同種類和粒徑的納米材料復(fù)合，制備成多種納米功能助劑，如納米抗老化劑、納米耐沾污劑、納米疏水劑和納米增強(qiáng)劑。針對(duì)涂料耐老性能差、易褪色、開裂、脫落等問題，利用納米材料對(duì)紫外光的屏蔽性，采用多種納米材料復(fù)配成抗老化劑，可使涂料的人工耐老化性能達(dá)到1000小時(shí)以上。利用納米材料制備的疏水劑可提高涂料“出污泥而不染”的疏水性能。另外，利用納米材料制備成耐沾污劑可顯著提高涂料的耐污染性。

    解決納米材料的表面處理技術(shù)，加快了納米技術(shù)在涂料中的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。北京首創(chuàng)納米科技有限公司向涂料生產(chǎn)企業(yè)提供各種納米功能助劑，解決傳統(tǒng)涂料企業(yè)納米技術(shù)的應(yīng)用問題，使納米技術(shù)在涂料中實(shí)現(xiàn)較快的發(fā)展。利用這種方法，在成本增加不多的情況下，大幅度提高了涂料產(chǎn)品的性能附加值，同時(shí)也為涂料企業(yè)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

開發(fā)奧運(yùn)工程的四種納米復(fù)合功能涂料

    鋼結(jié)構(gòu)建筑以其優(yōu)異的使用性能和環(huán)保性在建筑工程中發(fā)揮著獨(dú)特且日益重要的作用，是國(guó)家建設(shè)部重點(diǎn)推廣的結(jié)構(gòu)。奧運(yùn)工程80％為鋼結(jié)構(gòu)，直接用量為2萬(wàn)噸，由于奧運(yùn)項(xiàng)目的帶動(dòng)，總需求量將達(dá)10萬(wàn)噸。但鋼不耐火，一般裸露鋼結(jié)構(gòu)耐火極限僅有十幾分鐘，因此必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑采取防火保護(hù)措施。

    利用納米材料對(duì)阻燃涂料的三個(gè)重要成分進(jìn)行改性：(1)納米級(jí)的無(wú)機(jī)材料可能與有機(jī)分子復(fù)合形成具有共價(jià)鍵結(jié)合的復(fù)合樹脂，具有耐高溫、黏接強(qiáng)度高等特點(diǎn)；(2)利用納米三氧化二銻、氫氧化鎂等材料，可大大提高其阻燃性能；(3)制備一種具有納米級(jí)纖維結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)纖維，保證其與樹脂等材料充分復(fù)合，使超薄涂料具有高溫強(qiáng)度。目前已經(jīng)研究出厚度小于3mm、導(dǎo)熱系數(shù)小于0.033 K·W／m、耐火極限為1.5h的水性涂料。

    奧運(yùn)工程大量使用玻璃、金屬等幕墻材料，僅北京地區(qū)每年新增玻璃、金屬幕墻面積500萬(wàn)平米，涂料需求500噸／年，奧運(yùn)場(chǎng)館大量使用玻璃、金屬幕墻，北京上海、廣州等地涂料需求量約為1200噸／年。由于北京的氣候特點(diǎn)，這些玻璃、金屬墻很容易被污染，急需提高耐污染性。目前很多企業(yè)正在研究具有自潔凈功能的涂料，其中采用雙疏結(jié)構(gòu)和雙親結(jié)構(gòu)以及復(fù)合光催化技術(shù)思路的占大多數(shù)。已較好地實(shí)現(xiàn)了用超親水性表面結(jié)構(gòu)和納米光催化原理在玻璃、陶瓷等表面達(dá)到自清潔的效果。

    隔熱保溫材料是奧運(yùn)工程中重要的建設(shè)材料，利用納米技術(shù)合成纖維直徑在100納米以下的硬硅鈣石纖維狀晶體，同時(shí)制備可控納米孔結(jié)構(gòu)SiQ氣凝膠，從而制備出能在高溫條件下工作的具有低于靜止空氣導(dǎo)熱系數(shù)的納米孔超級(jí)絕熱材料。

    由于傳統(tǒng)水性涂料具有硬度低、抗磨損性差等先天缺點(diǎn)，故目前還很難應(yīng)用在地面涂料及路面交通標(biāo)志涂料方面。利用納米級(jí)的一些活性無(wú)機(jī)材料作為反應(yīng)原料，通過有效的化學(xué)合成獲得含更多無(wú)機(jī)成分的樹脂，制成的水性樹脂可用于生產(chǎn)耐磨涂料。目前已有一些初步成果，但尚未達(dá)到實(shí)用階段。

納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化存在的問題

    近年來(lái)我國(guó)納米材料技術(shù)有了突破性的發(fā)展，專利數(shù)量也大幅度增加，但知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)在科學(xué)界尤其是開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域仍然淡薄。至今，除一些科研院所的初始發(fā)成果申請(qǐng)專利，生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)發(fā)明尚未有發(fā)現(xiàn)，這種狀況不利于我國(guó)技術(shù)成果的法律保護(hù)。為了加快中國(guó)納米材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)注重原始創(chuàng)新，強(qiáng)化專利保護(hù)意識(shí)。國(guó)家將設(shè)立專項(xiàng)資金，鼓勵(lì)和資助專利申請(qǐng)，調(diào)動(dòng)企業(yè)申請(qǐng)專利的積極性，建立和健全有利于納米材料技術(shù)成果產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度，優(yōu)先資助擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)明專利成果的產(chǎn)業(yè)化。

    為杜絕各類假納米技術(shù)及制品誤導(dǎo)市場(chǎng)，坑害消費(fèi)者，切實(shí)保護(hù)企業(yè)和消費(fèi)者利益，凈化納米技術(shù)市場(chǎng)環(huán)境，國(guó)家將建立權(quán)威性的納米產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，并根據(jù)納米材料產(chǎn)品的性能、用途、參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制定國(guó)家納米材料行業(yè)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在涂料行業(yè)中，可根據(jù)其發(fā)展的特點(diǎn)逐步制定納米功能助劑標(biāo)準(zhǔn)、納米乳液標(biāo)準(zhǔn)，然后制定納米涂料標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的制定將有利于加快中國(guó)納米材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。