周學禮，祁洪飛

（1.江西省標準化研究院，南昌 330029；2.北京航空材料研究院，北京 100095）

納米反點陣列技術(shù)及其技術(shù)標準化的模式探討

周學禮1，祁洪飛2

（1.江西省標準化研究院，南昌 330029；2.北京航空材料研究院，北京 100095）

本文對納米反點陣列技術(shù)及其市場應用的前景做了簡單介紹，并從科技成果轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，結(jié)合我國納米科技創(chuàng)新領(lǐng)域中“技術(shù)難以順利轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品”的技術(shù)壁壘，對納米反點陣列技術(shù)向技術(shù)標準的轉(zhuǎn)化模式進行了探討，為實現(xiàn)納米技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化及其標準的制定具有一定的參考意義。

納米反點陣列；科技成果；技術(shù)標準

1 納米技術(shù)及其標準化研究現(xiàn)狀

在富有挑戰(zhàn)性的21世紀，納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的水平?jīng)Q定著一個國家在世界經(jīng)濟中的地位，也是我國實現(xiàn)第三個戰(zhàn)略目標，成為世界先進國家難得的機遇，是關(guān)系到我國在未來世界政治經(jīng)濟競爭格局中，能否處于有利地位的關(guān)鍵問題。當前我國在國際納米科研界中發(fā)表的科技論文數(shù)量位于世界前列，在納米材料制備和合成方法等領(lǐng)域也領(lǐng)先于世界水平[1]。雖然如此，但我國納米標準起步較晚，目前的成效也不明顯。而國際上其他國家對納米科技成果標準化的工作早已經(jīng)取得了豐碩成果，如美國很早便授權(quán)美國標準研究開展納米標準的研究和制定，如今處于國際領(lǐng)先地位；至于歐盟各國，由于其納米科學基礎(chǔ)研究實力雄厚，制定標準也有著自己得天獨厚的條件。

近年來，“技術(shù)專利化”、“專利標準化”、“標準國際化”的現(xiàn)象日漸普遍，發(fā)達國家將核心技術(shù)轉(zhuǎn)化為專利技術(shù)，又將專利技術(shù)融入至標準中，并設(shè)法在最大范圍內(nèi)推廣其標準，從而壟斷國際市場[2]。在這種背景下，搶占納米核心技術(shù)標準的至高點，對企業(yè)來說顯得尤為重要。各省標準化研究機構(gòu)、科技成果專業(yè)轉(zhuǎn)化機構(gòu)等科技成果轉(zhuǎn)化平臺，應亟需對獲得科技成果登記和獲得發(fā)明及實用新型專利授權(quán)的企業(yè)開展調(diào)研和摸底，以了解科研院所、高校與企業(yè)開展專利技術(shù)、科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為企業(yè)標準、地方標準、行業(yè)標準、國家標準、國際標準及先進標準工作的現(xiàn)狀和潛力。

2 納米反點陣列技術(shù)簡介及其應用

本研究工作的納米反點陣列技術(shù)屬于北京航空材料研究院納米技術(shù)研究中心祁洪飛導師科研團隊中的一部分納米技術(shù)。本研究的納米反點陣列技術(shù)主要包括納米點陣列自組裝技術(shù)和納米點陣列反向復制技術(shù)[3-6]。

2.1 納米點陣列自組裝技術(shù)

納米點陣列自組裝技術(shù)主要包括納米量級材料微結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制備與組裝研究。納米粒子的自發(fā)團聚和隨機分布是目前納米材料研究領(lǐng)域存在的兩大瓶頸技術(shù)問題，通過對材料微結(jié)構(gòu)的設(shè)計和調(diào)控，可將納米粒子嚴格限制在預設(shè)位置，并使其按照預設(shè)結(jié)構(gòu)分布，從而實現(xiàn)納米粒子準確定位及納米結(jié)構(gòu)的精確控制，使得“納米效應”得于凸顯。具有有序、可控、可設(shè)計的技術(shù)特點，輔以成分篩選，可獲得高性能的納米材料。納米微結(jié)構(gòu)自組裝技術(shù)包含納米微結(jié)構(gòu)合成技術(shù)和納米微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移技術(shù)，如圖1、2所示。

圖1 液面漩渦法合成納米微結(jié)構(gòu)示意圖

液面漩渦法合成納米微結(jié)構(gòu)的技術(shù)流程如圖1所示。該方法主要涉及四個步驟，首先，整個裝置置于一個磁力攪拌器上，水面在磁力攪拌的作用下形成穩(wěn)定的漩渦（圖1（a））。將分散均勻的納米微球乳液利用微量注射器液緩慢滴加于渦旋的水面上，微球?qū)㈦S水流一起運動并向漩渦中心聚集。隨著乳液的不斷加入，塑料環(huán)內(nèi)部的納米微球?qū)⒃谒嫔喜粩嗑奂?，直至布滿環(huán)中液面并形成致密的單顆粒層。渦旋的液面不可避免地會將部分微球帶入液面下的水中，使水渾濁，因此緊接的一個步驟就是將渾濁的液體排出（圖1（b）），并且注入等量的超純水（圖1（c））。最后將洗凈的襯底浸入液面，在一定的溫濕度下，利用自制的提拉設(shè)備將襯底勻速提出液面，此時密排微球陣列由水面轉(zhuǎn)移至襯底表面（圖1（d））。樣品在80℃下干燥20分鐘。通過變換提拉速率和納米微球粒徑（圖2），重復以上工藝，可制備出一系列粒徑連續(xù)可控的納米微結(jié)構(gòu)晶體。

圖2 液面漩渦法轉(zhuǎn)移納米微結(jié)構(gòu)示意圖

納米點陣列自組裝技術(shù)合成的納米球、空心球和核殼結(jié)構(gòu)具有表面積大、表面能高、表面催化活性位多、吸附能力強等特點，其在隔熱材料和貴金屬催化等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。基于仿生學思想，納米點陣列球、空心球和反點陣列微結(jié)構(gòu)可制備的三種超疏水材料，在汽車、飛機防霧、防冰等領(lǐng)域也具有廣闊的應用前景，可以以貼膜的形式貼敷其上面，如圖3所示。

圖3 （a） 超疏水結(jié)構(gòu)A

圖3 （b） 超疏水結(jié)構(gòu)B

圖3 （c） 超疏水結(jié)構(gòu)C

2.2 納米點陣列反向復制技術(shù)

微結(jié)構(gòu)對納米材料諸多性能具有決定性影響，在納米微結(jié)構(gòu)中，對于反點陣列結(jié)構(gòu)科研工作者很難做到精確控制，且結(jié)構(gòu)連續(xù)變化。因此，開發(fā)新型納米技術(shù)，實現(xiàn)納米反點陣列微結(jié)構(gòu)的高度可控及其微結(jié)構(gòu)尺寸的連續(xù)可調(diào)，是理解納米微結(jié)構(gòu)與其特性之間關(guān)聯(lián)性的必要前提，更是實現(xiàn)納米反點陣列微結(jié)構(gòu)的自由設(shè)計、可控合成的重要基礎(chǔ)。

納米反點陣列最為典型的是二維納米反點陣列結(jié)構(gòu)，其具有高度有序、結(jié)構(gòu)連續(xù)可調(diào)的特點。納米反點陣列的是膠體晶體模板結(jié)構(gòu)的反向復制，納米反點陣列合成技術(shù)如圖4（a）和（b）所示，該結(jié)構(gòu)可迫使納米粒子按照預設(shè)結(jié)構(gòu)分布，從而實現(xiàn)納米粒子的準確定位及納米結(jié)構(gòu)的精確控制，使納米效應得于凸顯。

圖4 （a） 二維納米反點陣列微結(jié)構(gòu)合成示意圖

圖4 （b） 三維納米反點陣列微結(jié)構(gòu)合成示意圖

納米反點陣列微結(jié)構(gòu)由于其本身的形狀各向異性對磁矩的釘軋效應，反點陣列具有優(yōu)異的磁學性能，矯頑力和剩磁比可達到其薄膜結(jié)構(gòu)的1倍以上，可大幅度提高磁記錄密度，減少磁記錄介質(zhì)的體積。該特性使其在基礎(chǔ)物理研究和實際應用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間，尤其在高密度磁記錄領(lǐng)域前景廣闊，二維納米反點陣列微結(jié)構(gòu)如圖5（a）所示。三維納米反點陣列微結(jié)構(gòu)如圖5（b）所示，該結(jié)構(gòu)具有光子帶隙是很好的光子晶體（蛋白石或反蛋白石結(jié)構(gòu)），其在光電器件、通信、微波天線、光濾波器、光開關(guān)等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

圖5 （a） 二維納米反點陣列SEM微結(jié)構(gòu)

圖5 （b） 三維納米反點陣列SEM微結(jié)構(gòu)

3 納米反點陣列技術(shù)轉(zhuǎn)化為技術(shù)標準的模式探討

我國為了搶占世界科技納米至高點，在納米科技領(lǐng)域的投入越來越大，科研成果產(chǎn)出也頗為豐盛，基礎(chǔ)研究進入世界前沿，應用開發(fā)也位于世界前列，但是科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的過程不是很順暢。究其原因，在于我國納米科技創(chuàng)新領(lǐng)域中存在著“技術(shù)難以順利轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品”技術(shù)壁壘，形成了“科技研發(fā)孤島、成果轉(zhuǎn)化孤島和標準研制孤島”的尷尬局面[7-10]。高校和科研院所與市場產(chǎn)業(yè)部門均熱衷于各自的循環(huán)，很少形成一個完整的發(fā)展鏈條，如高校和科研院均熱衷于“申請課題、開展研究、通過評審、再申請課題”的循環(huán)，與產(chǎn)業(yè)部門對接較少；而產(chǎn)業(yè)部門則陷入“引進技術(shù)、生產(chǎn)產(chǎn)品、技術(shù)落后、再引進技術(shù)” 的循環(huán)，轉(zhuǎn)化高校和科研院所成果較少，形成科研與產(chǎn)業(yè)“兩張皮”的現(xiàn)象。

在科技成果與市場產(chǎn)品之間，應發(fā)展中間試驗環(huán)節(jié)，采取多種組合措施，重點解決關(guān)鍵納米技術(shù)創(chuàng)新鏈中的瓶頸制約問題，才能逐步形成“科研促進產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)支撐科研發(fā)展”的良性循環(huán)。

3.1 建立以市場為導向的納米科技成果轉(zhuǎn)化驗收機制

科研院校、產(chǎn)業(yè)部門及中間專業(yè)轉(zhuǎn)化平臺應根據(jù)納米科技成果類別，制定針對性的驗收機制，并采取不同的鼓勵措施。根據(jù)國內(nèi)外的納米科技產(chǎn)品市場情況，對于具備市場前景且技術(shù)成熟的納米科技成果給予優(yōu)先鼓勵轉(zhuǎn)化為市場產(chǎn)品，如在轉(zhuǎn)化平臺、科技人員及科技成果轉(zhuǎn)化引導資金等方面提供支持。引導科技研究人員與相關(guān)企業(yè)緊密合作，進行市場化運作，現(xiàn)場化指導，從而將理論研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。對于市場前景不明朗或技術(shù)不成熟的納米科技成果給予孵化指導，或者建議無需進行成果轉(zhuǎn)化，避免浪費不必要的時間和資金投入，只需進行理論研究，完善基礎(chǔ)性研究即可。

3.2 深化以市場為目標的科技成果成熟度

目前從事納米技術(shù)研究的高校和科研院所，均在很大程度上依賴國家和地方政府各種計劃的資助，卻很少切合企業(yè)需要開展納米科研工作，致使缺少解決企業(yè)技術(shù)難題的動力；而企業(yè)缺少技術(shù)隊伍，且研發(fā)成本高，難于承接不太成熟的實驗技術(shù)，這就形成了高科技企業(yè)自主創(chuàng)新的困境，進而形成了技術(shù)資源緊缺、發(fā)展后勁不足等問題。納米科技市場應以納米科技成果專業(yè)轉(zhuǎn)化平臺為契合點，促進納米科技企業(yè)與政府相關(guān)政策的有機結(jié)合，致力于納米科技成果向技術(shù)標準的轉(zhuǎn)化，形成企業(yè)生產(chǎn)的指導文件，深化科技成果產(chǎn)品化的成熟度，進而真正實現(xiàn)“科技成果向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品向商品轉(zhuǎn)化”的科技生產(chǎn)力。

3.3 完善政府相關(guān)配套政策及管理制度

政府在推進納米科技成果轉(zhuǎn)化的進程中，具有特殊的作用。這種特殊的轉(zhuǎn)化促進作用，應是以宏觀調(diào)控、創(chuàng)造條件、提供服務(wù)為主，以多種方式示范、引導科技成果轉(zhuǎn)化為輔，同時要協(xié)調(diào)政府各部門、各計劃之間的關(guān)系。政府或由政府支持的科技中介機構(gòu)對進入市場的重大科技成果特別是具有成果的知識產(chǎn)權(quán)、研發(fā)狀態(tài)、技術(shù)水平、市場預測、投資估算、風險系數(shù)等給予科學評價，建立納米科技成果轉(zhuǎn)化項目認定制度；鼓勵和支持原始創(chuàng)新，對于具有原創(chuàng)納米科技，有望取得自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性科研項目從政策和財政上給予重點扶持。另外，納米科技企業(yè)應通過高薪和事業(yè)留住從事納米科研人才，為納米高科技人才提供納米科技成果轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定產(chǎn)品的工作平臺。

3.4 建立健全科技成果轉(zhuǎn)化平臺與專業(yè)轉(zhuǎn)化團隊

國際納米科技產(chǎn)業(yè)的競爭已經(jīng)進入標準化時代，擁有納米技術(shù)國際標準是衡量產(chǎn)業(yè)競爭力的一個重要表現(xiàn)。我國雖然初步搭建了國家的納米技術(shù)標準化體系，國家層面上的納米檢測標準也比較豐富，但在國家層面上納米產(chǎn)品標準尚十分缺乏。主要原因是企業(yè)標準和國家標準的要求和定位是不同的，二者之間缺少一個過渡的橋梁。國家與政府層面應支持建立機制健全的科技成果轉(zhuǎn)化平臺，通過結(jié)合納米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實際，與標準化機構(gòu)合作制定出一系列納米科技成果評價制度及納米領(lǐng)域的行業(yè)標準，進而再上升至國家標準、國際標準，為納米高科技成果的轉(zhuǎn)化提供政策性制度保障。

4 結(jié)論

本文以納米反點陣列技術(shù)為著力點，介紹了納米反點陣列技術(shù)的成熟科技成果及其廣泛應用的市場前景。本著科技是第一生產(chǎn)力的重要論斷，從科技成果轉(zhuǎn)化驗收機制、科技成果成熟度、相關(guān)配套政策及專業(yè)轉(zhuǎn)化平臺四個層面對納米反點陣列技術(shù)轉(zhuǎn)化為技術(shù)標準的模式進行了探討，為實現(xiàn)納米技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化及其標準的制定具有一定的參考意義。

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Technology of Nano Anti Dot Array and Discussion on its Mode of Technical Standardization

ZHOU Xue-li1, QI Hong-fei2
(1. Jiangxi Institute of Standardization, Nanchang 330029, China; 2. Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)

In this paper, the technology of nano anti dot array and its application prospects of market were introducted briefly. From the perspective of transformation of scientific and technological achievements, and combined with the technical barriers of "technical difficult to smoothly into a product" in the field of nano science and technology innovation in our country, we have discussed the conversion mode of nano anti dot array technology to technical standards, and it has a certain reference significance for the transformation of nanometer scientific and technological achievements and its standardization.

nano anti dot array; scientific and technical payoffs; technical standard

G311

A

1672-6286(2017)02-0022-08

周學禮（1988-），男，江西余干人。碩士，主要從事質(zhì)量與標準方向研究。