第5章 我国纳米功能材料领域发展的风险分析

5.1 纳米功能材料科技与产业发展方向的选择

随着经济社会的发展，纳米材料与科技也迅速蓬勃发展，纳米功能材料的研究随即成为热点。专家预测，纳米科技的发展将对21世纪的社会经济发展、生产方法和人们的生活带来巨大的影响。因而，纳米功能材料和纳米技术作为极具市场潜力和发展前景的新材料和新兴技术，已经得到世界各国的普遍关注。基于最近几年实验室理论的研究基础，我国部分纳米功能材料已经得以在日常生活中应用，例如纳米化妆品、纳米清洁用品、纳米抗菌面料、纳米涂料等等。纳米功能材料在能源环境、生物医学、信息产业、航空航天、机电等方面有了广泛并且实际的应用，在这些相关产业中的发展也越来越迅速。

5.1.1 技术成熟度

技术成熟度即某种技术的成熟程度或者完善程度，它是项目风险管理的重要方面，是衡量技术对项目目标吻合程度的一种度量方法。下面简单介绍利用三种技术成熟度评定方法评定纳米技术的成熟度。

第一种是技术成熟度等级（TRL）。这是指对技术成熟程度进行度量和评测的一种标准，由美国航空航天局于1989年提出，现今已有九个等级，可用于评价特定技术的成熟程度，也可用于判断不同技术对目标的满足程度。整个产业化过程又可分为概念研究、技术开发、工程研制、生产部署四个阶段。利用技术成熟度等级的方法对纳米技术评价，按照TRL5定义——完成了模拟环境下的实验样件的验证可知，我国纳米技术以及纳米功能材料的制备技术基本处于TRL5阶段。从市场成熟度出发，我国纳米技术仍处于技术开发研究阶段，纳米技术产品成熟度较低，纳米技术产品市场整体供不应求，纳米技术产业化缺乏推动和牵引力。

第二种为基于文献计量学的产品技术成熟度分析方法，Roper等人认为可以用期刊论文数与会议论文数之比来分析产品技术成熟度。当会议论文数量少于期刊论文数量的时候，表明技术已经逐渐成熟；当会议论文数量多于期刊论文数量的时候，则表示此技术还未成熟仍处于人们的争论之中。以纳米功能材料为关键词，在万方数据库搜索，截至2014年11月1日，数据库中的期刊论文有5273篇，会议论文仅2254篇，会议论文量明显少于期刊论文。根据Roper的观点，这表明纳米技术以及纳米功能材料的制备技术已经逐渐成熟。同样以纳米功能材料为关键词，以2014年11月1日为截止日期，在中国知网数据库搜索近十年来的结果显示如图2-5-1。其中，2010—2013年论文量增长趋势最明显，其论文数量分别为1020篇、1240篇、1709篇、2093篇。因此可知纳米功能材料的研究还处于成熟度的上升期，尤其是近四年来上升比较显著。

最后一种是基于专利的产品技术成熟度分析方法。产品技术成熟度的评估目的是要研究产品技术的进化过程，产品进化的推动力是技术创新，故而技术创新在产品进化中扮演着重要的角色。技术创新的成果之一是专利，专利文献可以反映某个技术领域中的现状，因此利用专利来分析技术成熟度。张换高等人在Alt-shuller和Mann研究之上，提出使用专利数量、专利等级以及弥补缺陷的专利数量三个指数来评估技术的成熟度。专利等级与专利被引用次数有关，纳米功能材料方面的弥补缺陷类专利还是极少数，因此通过专利评价纳米技术的成熟度主要通过专利数量来衡量。在中国知网数据库中检索有关纳米功能材料的专利结果如图2-5-2所示。近十年来有关纳米功能材料的专利量基本上呈现增长的趋势，其中2010—2013年专利数分别为126件、144件、251件、263件，2011—2012年增长的趋势最大。因此，由专利数量变化推断纳米技术与材料逐渐成熟。

纳米技术产业发展的主要驱动力是市场需求，我国纳米技术产品市场并不是很成熟，市场需求动力限制了纳米技术产业化的实施。除此之外，消费者并不是很了解纳米技术产品，导致纳米技术产品的认同率下降。因而，如今纳米技术产业的发展仍缺乏市场需求的驱动，若想提高产业化效率还需要普及纳米技术的优势。

5.1.2 资源可获得性

在对纳米功能材料进行研究的时候，需要考虑其资源的重要性，研究过程中主要考虑人力资源与物质资源。其中人力资源是指研究员的来源，物质资源是指生产资料的来源。

1．人力资源

纳米功能材料方面的研究专家主要通过海外引进，以此来弥补国内人力资源的不足。对海外人才的引进主要考虑学历学位，引进的人才必须在海外取得博士，并且在海外对纳米功能材料研究取得了显著的成果。

我国引进海外高层次人才从20世纪70年代开始，21世纪初引进人才逐渐增加。从2008年至今，国内以推动经济发展为目标，引进海外高层次人才，其中纳米材料方面的人才占一大部分。2008年国家制定了“千人计划”政策，重点引进长期项目非华裔专家。纳米功能材料的人才引进之后可在纳米公司、全国各大高校、科研院所等担任专业技术职务，同时担任“863”“973”、国家自然科学基金等项目的主持人，推动我国纳米功能材料的发展。

2．物质资源

21世纪材料学的研究越来越多，这可能是因为材料已经被认为是提高人类生活水平的物质基础。当下研究最多的便是纳米材料，在研究的同时需要注意纳米材料的功能特性与生态的协调性，并且需要满足当下社会的可持续发展这一要求。

我们可以通过不同的物理和化学方法来制备纳米材料，制备材料的来源也很广泛，其中分为：可再生资源，如风能、太阳能等；可更新资源，如生物资源；不可再生资源，如矿产资源等。考虑到可持续发展的硬性要求，需要合理利用不可再生资源，提高可再生资源的利用率，并且开发潜在资源。纳米技术可以应用于太阳电池制备，但是能量转化效率还有待提高。目前生态纳米功能材料的研究成为热点，它考虑了生态的协调性，例如将工业农业废弃物变废为宝，制备成对人类有用的纳米功能材料，然后与其他基础材料复合以提高材料的物理化学性能。

5.1.3 发展潜力

曾有专家称21世纪有三大关键的技术，分别为纳米技术、信息技术以及生物技术。虽然目前纳米技术还不够成熟，但是由于其在多方面有着潜在应用，比如军事、航空航天、医学等方面，因而市场发展潜力巨大。

新材料在线在2014年发布了未来最具潜力的十大新材料评选活动，综合国内外知名研究所机构、科技媒体评论、行业热点研究以及公司的研究进展初选出20种材料进行初选，具体为石墨烯、气凝胶、碳纳米管、富勒烯、非晶合金、泡沫金属、离子液体、纳米纤维素、纳米点钙钛矿、3D打印材料、柔性玻璃、自组装玻璃、可降解生物材料、炭钛复合材料、超材料、超导材料、形状记忆合金、磁致伸缩材料、磁（电）流体材料、智能高分子凝胶20种材料。投票结果显示，石墨烯居于首位，碳纳米管及纳米纤维素也位于前十，这表明纳米材料将在未来引领世界。

苏州工业园区是国内首个把纳米技术产业作为引领转型升级的战略性新兴产业的区域。苏州纳米城于2013年年初开始使用，涵盖了纳米技术的各个领域，为纳米技术产业的研发、生产等提供完整的产业聚合区。截至2013年5月已有27个高端项目被签约。除此之外，在天津建立了国家纳米技术与工程研究院，在北京建立了国家纳米科学中心，在上海建立了纳米技术及应用国家工程研究中心，这些研究所以及产业园将有力地推动我国纳米科学技术的发展，加速纳米科学技术产业化进程。对纳米产品的大量投资均表明纳米技术存在着巨大的潜在发展实力。