纳米技术专业(6篇)
时间：2024-11-08
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建筑规模10万余平方米、承载上述最新科技成果的中科院纳米能源与系统研究所园区在北京怀柔破土动工，瞄准全球纳米能源科技原创基地与科研中心，2018年建成后，这里将成为集研发、展示、交流、产业转化等于一体的国际一流纳米能源全球创新中心，打造国际顶尖的微纳科技成果转化试验田。
国际一流纳米能源研究所落户
9月29日上午，“中国科学院北京纳米能源与系统研究所科研进展汇报、合作签约暨园区建设项目开工仪式”在北京市怀柔区怀柔新城13街区项目现场举行。
北京市人民政府副秘书长刘印春，中国科学院北京分院副院长李静，北京市怀柔区常务副区长朱家亮，中关村发展集团股份有限公司董事长许强，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林等200余人出席合作签约和项目开工仪式。
中国科学院北京纳米能源与系统研究所园区建设项目是北京市为落实与中国科学院联合引进王中林“顶尖千人”创新团队，共建纳米能源与系统研究所而设立。根据北京市建设全国科技创新中心的整体规划，项目选址于怀柔雁栖经济开发区，规划用地面积为4.47万平方米，总建筑面积为10.79万平方米。
纳米能源作为一个超新的学科领域，以其原创的概念、变革性技术的发展和广阔的应用空间在短时间内就引起了全球科学家的关注。
2007年，王中林首提出了压电电子学的技术理念，并在不久后被美国麻省理工学院主办的《技术评论》杂志评选为十大创新技术之一。然而，缺钱、缺地、缺设备、缺园区配套，一项技术从实验室到市场，途中遭遇的难题比人们想象中多得多。单就资金这一项，要想让纳米能源技术产业化，所需的投资上亿元都打不住。而这样的规模，加上长达数年的回报期，社会投资很难下得了手。
面对重大科技创新成果转化的“市场失灵”，政府果断出击。2014年11月，北京中关村微纳能源投资有限公司正式成立，由中关村发展集团代持北京市重大科技成果转化和产业化统筹资金数千万元，与怀柔国资公司共同组建微纳能源公司，并开始中科院纳米能源与系统研究所园区的设计与建设。服务于科研成果转化、开发建设、金融投资和运营服务――这个新成立的园区及其背后团队，好似王中林科研团队的“经纪人”团队，为其解决项目产业化落地中的各种后顾之忧。
为加快北京建设成为全国科技创新中心的步伐，北京市和中科院的各级部门在纳米能源所筹建过程特别是园区建设中给予大力支持。
据了解，园区将耗资10亿元，以纳米能源与纳米系统核心技术为研发目标，在压电电子学、纳米发电机等领域展开研究，以自驱动微纳系统等重大核心技术为基础，探索其在传感网络、健康医疗等领域的应用。
按照规划，建成后的6.25万平方米的科研办公区可容纳纳米能源所的科研人员约900人，部分实验室按照实验工艺要求设置净化区，其中光刻间及电子束曝光间为百级净化。2.32万平方米的中试及产业孵化区将汇聚培育纳米科技及新能源、新材料的前沿创新创业企业及产业链上下游服务企业，打造国际顶尖的微纳科技成果转化试验田。2.22万平方米的研究生公寓为学生和访问学者提供了生活配套。项目建成后将成为集研发、展示、交流、产业转化等于一体的、国际一流纳米能源全球创新中心。
纳米能源技术惠及百姓
记者了解到，园区的建成将让基于纳米技术的科技加速进入百姓的日常生活。
“传统的材料和发电技术，只能利用高频的机械运动能量并转化为电能，而像人体心脏跳动、血液流动、汽车行车震动这种低频的机械运动，要想将其转化成电能并且加以利用，只有纳米能源技术、压电电子学能够实现。”纳米能源所首席科学家、中科院院士王中林说。
或许很难相信，汽车尾气也能够“自我净化”。通过纳米能源相关的摩擦发电技术，这个天马行空的想法已经实现并将在不久后应用于市场。在园区启动现场展出的“摩擦电汽车尾气过滤”设备，就能够利用汽车尾气中气流的动能、行车时震动产生的机械能形成高压静电场，实现对汽车尾气中纳米、微米级别的微小颗粒物的有效吸附。目前，这种能够高效净化尾气的产品正计划进行小范围市场示范应用。
据悉，在中国科学院和北京市的大力支持下，纳米能源所的科研工作取得了快速的发展。截至目前，已经发表了452篇学术论文，其中第一单位论文156篇，平均影响因子超过9；申请了251项中国专利，其中220项为发明专利，为配合后续产业化申请了31项实用新型专利；78项专利申请已获得授权，对于重要的技术提交了25项PCT国际专利申请。
尤其在空气净化系统应用、自供能鞋用传感系统、自驱动尾气颗粒物净化系统、植入式纳米能源、自驱动植入式医疗器件和高安全性电子签名系统等方面取得显著成效。
例如，在空气净化系统应用中，基于摩擦纳米发电机的空气净化系统，可以有效去除空气中的粉尘、颗粒物、以及吸附在颗粒物上的大肠杆菌、葡萄球菌等有害物质，具有不产生臭氧、风阻小、能耗低、无需更换耗材等优势。改善了城市的空气环境，提升了人民的健康水平。
另外，在自供能鞋用传感系统中，利用摩擦纳米发电机，将人体行走的机械能转化为电能，利用这些电能，可以实现即时的发光或发热；同时，此部分电能可通过集成电路供给后端的传感器，再通过蓝牙通信模块与智能终端连接，从而形成一套自供能健康监测系统。
此外，在高安全电子签名系统中，基于压电光电子学效应和复合微纳加工技术，首次研发出高分辨率、三维大规模压电发光二极管阵列器件，可同时记录施加应力的二维形状、每个像素点的力度，以及外力在不同像素点之间移动的速度，实现思维识别，显著提高了电子签名的安全性。
助力打造怀柔科学城
市政府副秘书长刘印春强调，纳米科技等新材料技术与信息技术、生物技术共同构成了当今世界高新技术的支柱。尤其是纳米科技，正以一个战略性新兴产业在崛起。随着在信息、能源、环境、生物医药等领域的应用研究日趋成熟，纳米科技逐步展现出广阔的商业前景。
“纳米能源所的建立让中国，尤其是北京在该领域的发展取得了先机。经过4年多的努力，纳米能源所在学术研究上已经形成了具有国际引领地位的创新策源地，同时在应用技术方面也已经布局攻关，争取让该领域的首个产业化项目落地北京，为首都的发展做出贡献。怀柔园区的建设将为纳米能源所未来的科研创新和产业孵化进一步提供有力的保障和支持，让纳米能源科技起航怀柔、引领世界。”王中林如是说。
前不久，郭金龙书记和王安顺市长在北京市科技创新大会上强调，北京建设全国科技创新中心，一定要扎实推进中关村科学城、怀柔科学城、未来科技城建设；要把三大科技城建设放到科技创新全局的突出位置，形成标志性、示范性效应。
9月28日召开的“十三五”时期院市合作推进全国科技创新中心建设座谈会议上，北京市和中科院签订了“十三五”时期院市合作行动计划和共建怀柔科学城合作协议书。相关领导表示未来将集聚全球高端创新资源，围绕构建高精尖经济结构，打造世界知名科学中心，将北京建设成为具有全球影响力的科技创新中心。
与中关村科学城聚集国内顶尖高等院校、未来科技城打造央企国企研发总部不同，怀柔科学城更注重基础科学研究，将打造成类似于隆德、格勒诺布尔、布鲁克海文和筑波的基础科学研究重。国家在“十二五”期间确定了16个国家科学研究的基础设施，其中有3个要落户怀柔，包括高能同步辐射光源、综合物质极端条件、地球系统数值模拟装置。目前3个装置报建手续均稳步推进。这三大科学装置将以北京雁栖经济开发区为基础与依托，在怀柔拔地而起。怀柔科学城未来不仅是产城融合、职住合一这么简单，它带给了怀柔巨大的想象空间。
[论文摘要]科技的发展，使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了，主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。
一、纳米的发展历史
纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
二、纳米技术在防腐中的应用
纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。
纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。
纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。
我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。
三、纳米材料在涂料中应用展前景预测转贴于
据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。
由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。
在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。
纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。
纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。
四、结语
由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。
参考文献：
[1]桥本和仁等［J］.现代化工.1996(8):25～28.
研究各国纳米技术专利在中国的专利发展情况，本文所依据的数据检索自CPRS文摘数据库(CPRSABS)，纳米技术高速发展阶段(2000-2011年)期间的，时间限定在2013年1月31日以前公开的文件。由于2011和2012年的部分专利文献还没有入库，因此未采纳2012年的数据，其中2011年仅提供参考，通过综合分析，相信这些数据并不影响对趋势的预测。在CPRS文摘数据库中采用纳米技术领域涉及的关键词：纳米、富勒烯、量子点、量子线、准晶体、自组装、原子力显微镜、扫描显微镜、分子电子学、分子模拟、分子马达、分子传感器、分子仿真、分子器件、原子模拟进行检索，得到65817篇专利申请，下面以这些专利申请为样本，分析了纳米技术领域在我国的专利技术现状和发展趋势。
1.1年度数量统计
图1给出了纳米技术领域在我国的专利申请分布情况，从图中可以看出，中国申请人提出的申请数量最多，占86%，国外来说，美国申请的专利最多，排名第二的是日本，其次是韩国。我们应该对其他主要国家在中国申请的专利进行仔细解读，以便今后我们的产品走向国际化。图2和图3给出了在纳米技术高速发展的阶段我国、日本、美国和韩国年度申请量趋势分布情况，明显看出，从2002年开始我国一直保持较高的增长幅度，处于上升阶段；美国在2007年之前也保持增长趋势，之后两年出现负增长，从2010年开始增量又趋于明显；日本在2007-2010年申请量保持平稳趋势，可见，日本关于纳米技术领域的申请相对进入稳定期，而韩国在2006年之前处于增长趋势，后趋于平缓下行。
1.2领域分布统计(分类)对比各国研究热点
图4和图5给出了纳米技术相关专利IPC技术构成(小类)分析结果。结果显示，我国排名第一的是A61K(医用、牙科用或梳妆用的配制品)，该小类共申请专利4701件；排名第二的是B01J(化学或物理方法)小类4361件；其次是C08L(高分子化合物的组合物)小类3904件。然而，国外来说，美国、日本、韩国排名第一的都是H01L(半导体器件；其他类目未包含的电固体器件)。美国在H01L领域尤为突出，其他分类领域较为均衡；日本排名第二的C01B(非金属元素，其化合物)同排名第一的H01L数量相当；而韩国同样是在H01L领域比较突出，排名第二、三的分别是B82B(超微结构;超微结构的制造或处理)和C01B。
1.3申请人分析统计
从纳米技术相关中国专利申请的申请人构成来看，高校和科研机构占了一半以上，见图6。这一点说明，目前纳米技术在中国仍然是一个有待于深入研究的技术，离大规模产业化还有一定距离。国内各地区的申请呈不均衡态势，体现出一定的地区优势：国内从事纳米技术研发的高校、科研机构、企业主要集中在经济较为发达、资金实力较为雄厚、科研院校较为集中的省市地区，如北京、上海、江苏等地，这些省市都是较早开展研究与申请该领域相关专利的地区，见图7，对该项技术的发展具有明显的推动作用。通过对纳米技术领域相关中国申请专利的申请人进行统计，如表1所示，发现中国排名前三位的是清华大学，上海交通大学，浙江大学；然而，美国排名前三的分别是国际商业机器公司、英特尔公司、通用电器；日本排名靠前的是索尼公司、松下电器；韩国排名靠前的是三星电子、乐金显示有限公司。
2我国存在的问题
通过上述对纳米技术领域各主要国家的专利分析得出我国的纳米专利发展非常快，但是还存在以下问题：
1)根据统计分析我们可以发现，我国的优势学科领域为纳米化学、纳米材料、纳米器件，在纳米材料制造、纳米微观属性研究等方面较强，而在纳米通信技术方面尤其是纳米光电领域的研究有明显的不足，不利于纳米主流技术的发展，以及对国外企业的阻击。
2)学术机构研究的比例高达60%以上，高产机构全部都是高等院校和科研机构且比较分散，我国的企业还远未成为国内科学技术的创新主体，对当前迅速变化的市场、稍纵即逝的发展机会、瞬变的主流技术等情报分析认识不足；这一点与国外情况恰恰相反，国外的高科技专利不仅仅是由研究机构申请的，而且绝大部分都是由企业或大公司申请的。从国内外申请专利的主体来看，说明我国纳米技术型企业的创新能力仍然不足，还有待进一步的提高。
3纳米技术专利战略
在纳米技术领域，我国的发展可谓突飞猛进，但要成为专利强国还任重道远。基于上述分析，笔者提出如下建议：
3.1增强产学研之间的合作
近年来，我国纳米技术专利发展迅速，但与市场脱节的状况尚未根本改变。我国企业依然不是我国科学技术的创新主体，而技术发明所产生的经济效益、社会效益需要企业去创造，故应当加大高校科研成果的转化效果与效率。我国也应当根据新形势进行调整，加强高等院校与产业界的合作，促进中国纳米技术产业的发展。
3.2加大对相关企业的扶持力度
关键词：双语教学；微纳米制造技术；研究生培养
中图分类号：G642.4文献标志码：A文章编号：1674-9324（2015）49-0184-02
一、“微纳米制造技术”双语教学的必要性
面对国际新形势和新要求，教育部提出了在我国高校的基础教学专业教学中推广双语教学的新计划。双语教学指在教学过程中使用至少两种语言作为教学语言，其中第二语言作为教学媒介，部分或全部地运用到非语言学科的一种教学形式[1]。“双语教学”可以有不同的形式，包括：浸入型、过渡型和保持型[2]。浸入型双语教学在课堂形式上完全运用准确的英语进行教学，课堂上主要或唯一的教学语言是英语。这种模式对教师和学生的英语水平都有较高要求；过渡型双语教学形式在采用教学中先部分保留汉语教学，再逐渐将汉语和英语结合起来，并逐步提高英语使用比例，最终达到纯英语教学的模式。过渡型模式是一种适用于具备中等层次英语水平学生的教学活动；保持型双语教学采用汉语为主，外加少量英语进行教学的课堂模式，是适用于具备低层次英语水平学生的教学活动。双语教学的最终目标是，通过多种教学模式，将学生的英语水平提高到能够代替或者接近汉语的表达与运用水平。采用双语教学模式，可以逐渐培养学生用英语思考和解决专业问题的能力，提高在专业技术方面的英语听说读写和交流能力，为理解和跟踪最新专业技术进展打下良好基础，从而尽快适应外语工作和学习环境，达到学习专业基础知识和提高语言能力的双重目标。
“微纳米制造技术”是制造学科最受关注、最为活跃的领域之一，涉及多学科。微纳米制造技术是构建适用与跨尺度（微/纳/宏）集成的、可提供具有特定功能的产品和服务的微纳米尺度（包括1维、2维和3维）的结构、特征、器件和系统的制造过程。它包括自上而下和自下而上两种制作过程。微纳米制造技术不等同于传统的机械加工，其与传统的机械加工最本质的区别是其加工形成的部件或结构本身的尺寸在微米或纳米量级。而传统机械加工，就其加工精度而言，可以达到微米及纳米量级，但这里的微米或纳米是指工件形状的精度。
“微纳米制造技术”课程以微纳米基础理论为引导，逐渐扩展到基本及前沿微纳米制造技术，讲授相关理论基础、加工方法、适用材料、应用领域及优缺点等，是开展双语教学的理想课程。
二、“微纳米制造技术”双语教学
（一）双语教学内容的安排
“微纳米制造技术”课程涉及的知识点较多而且多为前沿，这为双语教学增加了难度。因此，为确保教学内容能系统性和先进性，我们在原版教材基础上，增加了当前“微纳米制造技术”研究现状内容。此外，结合双语思维特点，备课时从学生的视角出发，理清教学难点与重点。在课时安排上突出重点，对相关教学进度做适当减缓，并安排部分课外自学内容，不仅能使学生在课堂教学中充分消化和掌握专业知识，而且通过自学能激发学生对此方面的兴趣。由于“微纳米制造技术”是先进制造领域的一门专业基础课，考虑到国内外教材的差异，为实现二者的有效衔接，补充介绍了国内教材的详尽分析，达到了中英文教材的内容互补及优势配套。图1为课程结束后，学生对教学内容安排满意度的调查结果。可以看出，本门课的教学内容符合学生的学习规律，满足了学生的学习要求，获得了良好的预期效果。
（二）全英文多媒体课件的设计
“微纳米制造技术”课程涉及大量与本专业相关的具体加工方法和案例，实践证明采用多媒体课件与动画视频相结合的双语授课形式可取得较好的教学效果。运用动画视频可以生动、清晰底表达加工方法和加工过程，可以使学生更容易理解。生动的动画视频也可以活跃课堂气氛，有效吸引学生的注意力。此外，多媒体教学可以大大提高教学内容的丰富性和形象化，方便对课件中的重、难点进行标注，弥补黑板教学的不足，有助于学生准确掌握每堂课程中的教学重点和难点。在教学中我们发现，尽量采用英文课件，既能提高学生把握专业英语学习的能力，也有助于学生保持其思维的连贯性。
（三）双语互动交流
教师在课堂内外与学生之间的互动和交流是双语教学中不可或缺的关键环节之一，它可将教育模式由简单的单向灌输转换为有效的双向沟通。教师要根据学生的反馈信息，及时调整教学进度和改善教学方式。此外，我们还在“微纳米制造技术”课程双语教学中成功尝试了研讨式课程教学和实验室教学的授课模式。在研讨式教学中，学生首先在课下要查阅相关文献，然后在课堂上根据掌握的文献信息充分表达自己的见解，有效调动学生的学习积极性。此外，通过在课堂上引导学生自由发言和交流，鼓励学生用英语回答问题、表达看法，让学生在专业知识和英语水平上都能获得充分进步。采用讨论式教学，让学生积极参与，使掌握的知识更深刻。在实验室教学中，将教学地点安排在相关实验室，使同学能亲眼看到实物、能亲身感受到科研环境，突出启发式，以激发学生的学习兴趣，构成以学生为主体，教师为主导的模式。图2为学生对本门课程兴趣的问卷调查结果。可以看出，通过讲授本门课程，提高了学生对微纳米制造技术的兴趣，提高了学生的学习积极性。
（四）中英文比例的设计
双语教学中，中英文部分比例设置要充分考虑学生的实际情况。由于学生英语基础参差不齐，所以要结合学生的实际英语能力，确定好“微纳米制造技术”课程双语教学中的中英文比例。此外在“微纳米制造技术”课程双语教学过程中，可考虑采用阶段式教学模式，有步骤、分阶段地提高学生的专业英语水平及英语运用能力，调动好学生的学习积极性，降低学生的在学习中的畏难情绪，尽可能避免学生在课程学习中的两极分化，有效提高学生自主学习能力。通过循序调整中英文授课内容比例，授课效果获得了明显改善。
三、结束语
在“微纳米制造技术”课程中采用双语教学，学生英语综合能力提高较快，阅读英文资料的能力明显增强，此外，学生更加深入地了解和掌握了国外“微纳米制造技术”领域的先进知识。该教学模式培养了学生的国际视野，激发了学生的兴趣。本文阐述了“微纳米制造技术”必要性及在教学中的具体方法，如何更有效地实施双语教学，还需要在实践中不断学习和摸索。
参考文献：
[1]陈卓，陈红荣，欧少端.高校专业双语教学思考与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2009，（1）.
关键词：纳米技术及其相关产业；概念界定；体系辨识。
当前，“发展纳米技术及其相关产业”这一口号，已被提升到实现中国梦苏州篇章、苏州实施创新引领战略进而华丽转身的重大战略高度，那么什么是纳米技术及其相关产业，搞清楚这一问题，则无论对于苏州的决策者、研究者还是实践者来讲，都具有重要的建设性意义。
去年，我们在执行一项有关促进苏州市纳米技术及其相关产业发展的重大软科学课题时，首当其冲地遭遇到这一问题。通过文献检索与分析，我们发现，由于纳米技术及其相关产业纷繁复杂，纳米科学技术界尚未对该一问题形成共识；同时，社会科学理论界卷入纳米领域研究较少，可资借鉴的成果太少。然而，这一问题的解决将直接影响到我们研究项目的进一步履行，为此，我们设立了一个研究子课题，本文即是该子课题研究成果，在此抛砖引玉，期望不仅对苏州市，也对国内其他正在促进纳米技术及其相关产业发展的地区起到启迪作用。
一、什么是纳米技术及其相关产业
要搞清楚纳米技术及其相关产业首先要理解纳米与纳米尺度范围，以及纳米尺度范围内物质的质变特性及其意义，本节我们将据此入手，进而界定纳米技术及其相关产业的概念。
1.纳米与纳米尺度范围
纳米（Nanometer，缩写nm）是计量学中的长度单位。1纳米（nm）等于10-3微米（mm），等于10-6毫米（mm），等于10-9米。1—100纳米（nm）被纳米学界公认确定为纳米尺度。通过不同物体相对尺度大小比较（见图1）及纳米尺度范围内常见球形物体大小比较（见图2），可以加深对于纳米及纳米尺度范围概念的理解。
2.纳米尺度范围内物质的质变特性及其意义
科学家发现，当物质小到1～100纳米时，由于其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应，物质的很多性能将发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，又不同于单个孤立原子的奇异现象（白春礼，2001）。即在原子、分子及纳米尺度上，物质表现出极其新颖的物理、化学和生物学特性，该特性能被人类学习、掌握、控制和利用，从而使得人类社会现存的一切发生翻天覆地的变化。
3.国外科学家如何理解与解释纳米技术
看一看国外科学家如何理解与解释纳米技术或许对我们会有很大帮助，以下是国外科学家对于什么是纳米技术的典型解释（转引自彭练矛，2011）：
“Thetermnanotechnologymeansdifferentthingstodifferentpeople.Itusedtocoveranythingfrommakingmicroelectromechanicalsystems（MEMS）tocreatingdesignerproteins.”
“Whateverwecallit，itshouldletus
——Getessentiallyeveryatomintherightplace.
——Makealmostanystructureconsistentwiththelawsofphysicsandchemistrythatwecanspecifyinatomicdetails.
——Havemanufacturingcostsnotgreatlyexceedingthecostoftherequiredrawmaterialsandenergy.”
这两段英文的中文翻译如下：纳米技术术语意味着对于不同对象人群的不同事情。它通常涵盖从制造微电子机械系统到创造人造蛋白质的所有事情。然而，不管我们如何称呼，纳米技术的实质应该包括：每一个原子应被安排在合适的位置，任何相应建构应符合原子水平上的物理和化学原理，原材料和能源等相应制造成本应不是太贵。
从以上国外科学家对于什么是纳米技术的典型解释中我们可以发现，纳米技术（nanotechnology）在国外是一个约定俗成的术语，是对纳米领域新生事物科学研究、技术研发和工程应用的统称，纳米技术尚是一个发展中的概念，目前还没有被严格界定。
4.纳米技术概念
经过上面的铺垫，现在我们可以来探讨界定纳米技术概念。对于什么是纳米技术，麻省理工学院（MIT）的德累克斯勒（Drexler）教授曾作出过一个解释：
“在分子水平上，通过操纵原子来控制物质结构，利用单个原子组建分子系统，据此制备不同类型的纳米器件”（Drexler，1990）。
而在中文语境中，谈到技术往往还牵连到科学与工程，对此，白春礼院士也有一个解释：
“纳米科技是20世纪80年代末、90年代初才发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，是指在纳米尺度上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术”（白春礼，2001）。
白院士所指的纳米科技既包括纳米科学又涵盖纳米技术。实际上，中文语境中的纳米科技常常是纳米科学研究、技术研发和工程应用的统称。指在纳米尺度上研究物质和体系的现象、规律及其相互作用，重新认识自然界，发现新现象和新知识，并通过直接操控原子、分子结构的技术来创造对人类有用的新的物质和产品。
综上所述，可见所谓纳米技术是指涉及到纳米科学研究、材料发展和制备、器件制造以及产品开发生产之所有技术的总和。
5.纳米技术相关产业概念
知道了什么是纳米技术以后就较易分辨纳米技术相关产业。过去的二、三十年，纳米科学技术的进步，尤其是纳米技术的应用已经和正在对人类社会的经济发展、社会进步和国防安全产生重大影响。然而，这仅仅是开始，纳米科学研究、技术发展和工程应用已经和正在引发一场新的工业革命，证据表明，纳米技术在材料、信息、能源、环境、生命、生物、军事、制造、纺织、染料、涂料、食品等产业领域都具有广泛而重要的应用。而一旦这些产业领域中纳米技术应用产品批量化、商品化和规模化，则自然形成一个个纳米技术相关产业。
二、纳米技术体系范畴
界定了纳米技术及其相关产业概念后，本节与下节我们可以转而讨论纳米技术体系范畴以及纳米技术相关产业体系范畴。
技术来源于科学，是理论知识应用于实践、解决实际问题的方法和手段，因此谈到纳米技术不能不涉及到纳米科学。尽管目前学术界对于纳米科学的内涵和分类尚存在着不同的认识和提法，但对于这一新兴领域多学科交叉特性的认识是一致的。一般而言，纳米科学可以包括纳米材料物理学、纳米材料化学、纳米材料学、纳米测量学、纳米电子学、纳米机械学和纳米生物医学等，由此也产生了按照这一体系分类的纳米技术。
然而，白春礼院士（2001）认为这种与传统学科紧密联系的分类方式无法简单便捷地勾勒出纳米科技的大致轮廓，而且各类别之间又有交叉和重叠。因此，他建议将纳米科学研究分为“纳米材料”、“纳米器件”和“纳米检测和表征”三大领域，“其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础”（白春礼，2003）。据此，纳米技术体系又可主要由上述三大范畴来表达。
我们认为上述与传统学科紧密联系的分类及三个大类的简单分类都有各自的道理和应用价值，前一个分类便于整合发展纳米学科知识和实施教育培训，而后一个分类则更多地聚焦到纳米科学技术当前关键发展领域，重点特出、应用性强。若与纳米技术相关产业相联系，则我们更倾向于并将更多地采纳和应用后一个分类。
无独有偶，日本专利局《专利申请技术动向调查报告》中提供了一个与应用实际联系密切的纳米技术分类（见图3，该图由DRM咨询公司补充修改而完成），该分类基本遵循上述三个大类分类范畴，并采用图式标识了各主要应用领域中的发展状况，恰好为三大类纳米技术分类体系作了一个生动的注解，虽然尚未达到完整完善的程度，但已有很大的参考价值。
沿着三大类纳米技术分类思路继续往下走，可以得到图4所示纳米技术分类体系。其中一级状态子目录包括“纳米检测和表征技术”、“纳米材料制备技术”和“纳米器件制造技术”。而每个一级目录又可进一步产生二级目录，如纳米检测和表征技术可分为“扫描探针显微技术”和“原子级和超精密加工技术”；纳米材料制备技术可分为“化学制备技术”、“物理制备技术”和“综合制备技术”；纳米器件制造技术可分为“LIGA制造技术”、“超精密机械加工技术”、“特种加工技术”、“注塑成形加工技术”和“机械组装技术”等。需要说明的是，这一分类只是大体上勾勒了纳米技术发展现状，提供了一个整体认识把握的粗略框架。现实纳米世界中的实际情况则更为纷繁复杂，不仅存在着旁支末叶，也可以进一步细分和再细分。
三、纳米技术相关产业体系范畴
应用上述“纳米材料”、“纳米器件”和“纳米检测和表征”三大范畴的纳米技术分类思想，可以推导出纳米技术相关产业体系范畴，如图5所示：
如图5所示，首先，纳米技术相关产业可以被界定为纳米材料产业、纳米器件产业和纳米检测仪器设备产业，其中纳米材料是纳米技术相关产业得以生存发展的原始基础，没有纳米材料则一切无从谈起；纳米器件系纳米材料进一步加工组合后的产物，是延伸发展各种纳米技术应用产品的基础；而纳米检测仪器和设备则是发展纳米材料、器件及其延伸产品的必不可少的硬件手段，缺乏这些手段，事情就无法进行。
上述三者一方面构成了纳米技术相关产业生存发展的基础，另一方面，正是基于这种基础性和不可替代性，它们各自能够发展成三个供需旺盛的分支产业，并在每个分支产业下面各自生成若干数量不等的子产业。
此外，鉴于纳米材料和纳米器件能够被应用到各个新兴和传统产业领域，创造出各种各样新颖独特、质量上乘、性能优异的新产品，因此，在上述三个分支产业以外，又可辨识出纳米材料应用和纳米器件应用两个分支产业。当然，这两个分支产业下面更能各自生成若干数量不等的子产业。
若从事情发生的先后次序来看，纳米科学技术研究发展的需要首先造就了纳米检测仪器设备产业和纳米材料产业。结合纳米检测手段和纳米材料的研究创造了纳米器件，纳米器件（如纳米传感器）的推广应用催生了纳米器件产业。接着，纳米材料和器件在各个领域的广泛应用开发出许多新颖产品和更新换代产品，从而发展出形形的纳米产品产业，并进一步促进纳米材料、器件和检测仪器设备产业的发展。这就是纳米技术相关产业相伴共生、互促共长的内在逻辑。
在现实生活中，纳米材料产业和纳米检测仪器设备产业已经形成一定规模，发展相对成熟。处于纳米技术高端的纳米器件产业（电子/光电子器件、量子器件、以及微/纳机电系统）目前尚处在发展成长过程中，这是纳米大国共同关注、竞相角逐的领域，也是进一步发展的方向，其中属于MEMS/NEMS范畴的微纳传感器分支产业已经初具规模。同时，纳米材料和器件的应用已经渗透进入许多不同的经济和社会领域，例如，电子和信息、生物与医药、环境保护等，从而增殖衍生出发展状况各异、纷繁复杂的纳米技术产品和产业。
当然，换一个角度，如果忽略纳米技术居中扮演的角色，这一复杂逻辑体系中各个分支仍可分属于自己的母体产业，例如，纳米材料产业可归属于材料产业，纳米检测仪器设备产业可归属于仪器设备产业等等，由此也揭示了纳米技术相关产业所具有的双重产业属性。
四、结语
以上我们通过运用相关文献资料，进行抽丝剥茧式的逻辑分析，界定了纳米技术及其相关产业的概念，进而揭示了纳米技术及其纳米技术相关产业的体系范畴，从而为从社会科学角度研究促进纳米技术及其相关产业发展（譬如制定技术/产业发展路线图）奠定了有关客体对象的认知基础。
当前，纳米技术与信息技术和生物技术一起并列为世界三大高技术前沿热点领域，而纳米技术又在促进信息技术和生物技术发展中扮演了重要角色，正在悄然引发着新一轮工业革命，成为国际高科技及其产业竞争的制高点。期待我们这一抛砖引玉的工作能为苏州/中国抢占这一制高点作出些微贡献。
参考文献
赵康等。《苏州市纳米技术及其相关产业发展战略研究总论》，古吴轩出版社，2012。
杨辉。《纳米科学技术概论》（未发表PPT课件），2010。
白春礼。纳米科技及其发展前景。《科学通报》，2001/2。
白春礼。全面理解纳米科技内涵，促进纳米科技在我国的健康发展。《微纳电子技术》，2003/1。
彭练矛。《纳米科技和纳米电子学》（未发表PPT课件），2011。
基金项目：苏州市2012年度重大软科学课题，项目编号：SR201201。
作者简介：赵康（1950–），男，江苏苏州人，博士，教授，博导，主要研究方向为公共管理、咨询学、专业社会学。顾茜茜与陈加丰均为赵的博士研究生，赵迪凡为项目研究助理。
WhatIsNanotechnologyandItsRelatedIndustries
——ConceptDefinationandSystemIdentification
ZHAOKangGUXixiCHENJiafengZHAODifan
（SchoolofPoliticsandPublicAdminstration，SoochowUniversity，Suzhou215021，China）
关键词：纳米技术；机械工程；微型
机械工程在人们的生产与生活中承担着非常重要的作用，人们在这一方面进行了一次又一次的探索与研究，目的就是进行不断地革命，然后不断地突破现阶段面临的问题。长期以来人们在加工手法，设备等等方面进行了改革，从中取得了不晓得成就，但是人们探索一直没有停止，纳米技术就是现阶段人们的又一大突破。纳米技术改变了传统的机械加工，出现了微型机械技术，在很多的研究机构在不断地把这一方面选入课题，进一步的进行研究探索。下面这篇文章就是在很多方面的运用，以及一些方面的问题展开了讨论，能够很好地促进大家走进纳米机械领域，对于以后行业发展而言非常的重要。
1.微型纳米轴承
轴承是机械工程中必不可少的配件，在通常的轴承体积比较大，功能不是很好，一般会借助剂，寿命也不是很长。纳米技术走进了轴承领域，纳米由于密度比较高，自身的摩擦力非常的小，体积非常的小，安装起来不占空间。在使用寿命方面非常的长，能够借助于任何的剂，对于轴承领域来说是一次非常了不起的革命。纳米轴承在很多的地方已经开始使用，收到了良好的效果，普及需要一定的时间，需要人们的认识与认可，但是大的趋势是不会变得，在不久的将来一定会普及开来。
2.纳米技术马达
纳米技术马达,无论在体积和性能上都比传统马达更为优越。纳米技术马达只有传统电磁马达体积的二十分之一，能够承载大概四千克的重量，而且纳米技术马达的使用寿命也延长到了100万次，但是纳米技术马达的总长度却只有一根火柴杆的长度，同时纳米技术马达改变了传统电磁马达在材料上的限制，将铜、铁、磁等材料用纳米材料进行代替，纳米技术马达在使用噪音上几乎为零，体积小，重量较轻，在制造费用上也远远低于传统电磁马达，目前市场上对于纳米技术马达应用还不是很广泛，主要是针对一些电动玩具和汽车的车窗进行应用。
3.纳米材料刀具
纳米材料刀具是最近几年被研发的，更多地研究根据物理学的原理，通过力学进行设计，能够更好地运用力学，正是因为设计的合理，以及材料方面的因素其使用寿命远远高于其他的刀具。刀具在人们的传统观念里使用寿命非常的低，对于整个发展史来说有着跨时代的意义，未来的刀具在不断地更加的精密多样化。
4.纳米耐磨符合图层的运用
纳米材料是以多分子的形式存在，在纳米材料颗粒中还具备了范德华力、库仑力等，并且部分颗粒中存在与化学键结合的情况，所以让陶瓷颗粒团聚的机率增大，在颗粒越小的情况下，团聚就会更紧实，通常在这种状况下，纳米材料所具备的优点将会被限制，只有部分发挥作用。一般会处理方法有两种，分别是机械能施压和化学作用，这两种方法还是不能够直接的做到颗粒的分离，因为颗粒比较小直接的采用化学的方法很难进行彻底的分离，针对于这一情况人们通过研究表明进行一定的机械力可以进一步的帮助分离，像是碰撞，离心等等方式，这样更好地进行分离，打破原有的组织结构。
5.纳米磁性液体在旋转轴中的应用
5.1纳米磁性液体在旋转轴中应用的材料以及多元化
纳米技术在旋转轴方面的应用主要是通过改变原材料的基础性能，让原材料通过特殊形式进行分解，增强其性能。随着纳米技术的出现，更多新型材料开始出现，磁性液体在旋转轴密封方面不仅增强了其密封性，与此同时改变了控制特性，正是处于这样的状态人们通过技术对于相关的元素进行组合，组合的过程可以根据需求进行有针对性的组合，这样能够满足后续的需求，以便达到预期的目的。多元化材料在今天的使用过程中的地位非常的重要，开发的力度在不断地加强，大量的资金注入这方面的研究与开发，目的就是更好地替代相关的材料，以及发挥更好地功能以及质量效果。
5.2纳米磁性液体在旋转轴中应用的摩擦性能
传统机械制造中，尤其是大型机械在连接处都是由轴承连接的，在经过高速长期的高负荷运转，在接触的部位必然出现磨损等状态，这样导致了寿命大大的降低，一旦更换部件就会增加成本的投入，纳米技术的引入，生产出来的工件都是颗粒比较细密，接触的部位非常的细腻，不用就可以使用，其使用寿命得到了很大的提升，大大的节约了投入的成本，以及后续的维护与保养。
6.专业性人才匮乏
纳米技术是一个新兴产业，专业性人才稀缺，之前没有相关的人员从事，大学专业毕业生非常的少，高精尖人就更不用说了。很多的企业对于少之又少的人才进行高薪挖墙脚，但是人才的数量非常的有限，面对于企业不道德竞争总会跳槽，那么就导致企业人员不稳定，很难开发新的产品，以及保密措施。这样的问题是所有企业面临的难题。一些企业已经开始行动起来了，在相关的高校以及有资质的的机构聘请专业的讲师，对于企业的相关人员进行培训，培训的过程中更多地针对于企业的发展状况。对于培训的员工进行定期的考核，针对于成绩优异的筛选出来，进行进一步的培训，作为企业的骨干力量，为了留住人才，企业一定要做好相关的工作，培训之前签好相关的培训协议，一旦离职提供相应的赔偿，对于长期接受培训合格的人员进行相应的奖励。经常组织一些比武活动，这样能够更加激化大家对于相关知识的自学，与此同时，针对于相关技术成熟的企业组织交流研讨会，这样能够更好地了解一些先进的知识，对于企业的长期发展非常的重要。人才是未来发展的一个总要的环节，怎样做好这个环节是我们需要考虑的，储备人才就是为了明天能够在行业内能够占有一席之地，现阶段的投入在不久的将来会收到回报。
小结
高科技在慢慢的接下神秘的面纱，慢慢的走入我们的生活服务与我们每个人，科技的发展其实就是为了不断改变生活，然后融入到我们的生活当中。纳米技术就是非常具有代表性的一个领域，之前人们感觉离自己很远，慢慢的人们对其感觉不再神秘，慢慢的运用到生活当中，现阶段还处于一个发展的阶段，在很多方面遇到了问题，问题的提升还有很长的路要走，只要我们一步一个脚印走下去，问题也将一个个的迎刃而解。上文介绍的很多的方面我们已经看到了，在未来的发展必然会取得很好的发展前景，坚定不移的向前发展，在不久的将来一定会去的更好地发展。
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