眾所周知,納米材料和生物材料屬前沿新材料,代表著未來材料科學的發展方向。由于這兩種材料具有重要的戰略意義,各個國家在這兩個領域的研發競爭可謂白熱化。
美國將信息材料、生物醫用、納米材料、環境材料和材料技術科學等列為重點發展方向,日本重點加強信息通信、環境、生命科學和納米材料方面的優勢,歐盟則重點發展光電、有機電子、超導復合、催化劑、光學、磁性、納米和智能材料。
由此可見,納米、生物材料已成兵家必爭之地。根據我國的新材料產業“十二五”規劃,納米材料和生物材料也是材料科學的重點發展方向。2012年6 月,四年一度的世界生物材料大會首次落戶中國,尼古拉·佩帕斯、錢煦、威廉·邦菲爾德、師昌緒等一大批國際頂尖生物材料專家匯聚成都,顯示出了中國在生物材料方面日益增加的影響力。
顯然,爭奪納米和生物材料話語權關鍵還是研究所和研究人才的競爭。
美國:頂尖研究所眾多
1990年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術會議,正式宣布納米材料科學為材料科學一個新分支,美國也成為了全球納米技術研究的中心。
大學研究所方面,走在納米材料研究前沿的美國大學包括紐約州立大學阿爾巴尼分校、哈佛大學、北達科他州立大學、史丹佛大學、美國加利福尼亞大學洛杉磯分校、加州大學圣地亞哥分校和斯坦福大學等。
其中,紐約州立大學阿爾巴尼分校的納米技術與工程學院擁有55億的公眾和私人投資,是全球納米技術研究中心之一,也是世界上第一個專門研究納米科學與納米工程的高等院校。
在國家/獨立研究所方面,橡樹嶺國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室、美國阿貢國家實驗室和美國加州納米技術研究院等均享有國際盛譽。
此外,美國跨國公司也走在納米研究的前列:IBM公司和NEC公司都是最早進入納米技術研究領域的公司,最先取得碳納米管這一納米科技基石之一的基礎ZL,Nantero公司則是第一家開發微電子級碳納米管材料、并使用碳納米管開發下一代半導體設備的公司。
美國生物材料方面的研究同樣全球領先,著名的斯坦福大學、哈佛大學、麻省理工學院、加州大學伯克利分校、加州理工學院、約翰霍普金斯大學、普林斯頓大學、加州大學舊金山分校、耶魯大學、康乃爾大學、圣路易斯華盛頓大學、杜克大學、芝加哥大學美國頂尖院校生物工程研究排名靠前。
剛剛結束的2013年諾貝爾獎獲得者中,邁克爾·萊維特和托馬斯·C·蘇德霍夫等兩位生物化學領域的科學家出自同一所大學:斯坦福大學。
大名鼎鼎的MIT生物材料研究也走在世界頂尖水平,該校擁有44個與生物材料研究相關的研究中心/研究室。
美國同樣還有一批生物材料研究領先的跨國企業,如安捷倫科技,英斯特朗、Ceramtec、泰科納(Ticona)、冶聯科技集團、CRS)、美敦力公司(Medtronic)等等。
這些公司的產品壟斷了全球大部分的高端生物材料市場份額,其研發實力也可見一斑。
歐日朝迎頭趕上
在如此眾多頂尖大學實驗室、國家研究所和跨國公司實驗室的支撐下,美國在納米材料、生物材料方面建立的優勢已基本上無人可以撼動。
不過即便如此,以歐洲和日韓為代表的研究力量同樣不可小覷,部分領域甚至已經可以和美國匹敵,并呈現出德國、英國、日本和韓國四足鼎立之勢。
德國在納米材料領域的研究起步較早,政府在全國范圍內建立了六大納米研究中心,分別是納米結構、納米應用開發、納米技術、納米化學、納米加工和納米分析中心,形成一張遍布全國的納米科技研究協作網,而馬普學會、弗朗霍夫協會、海姆霍茨大研究中心聯合會和萊布尼茨研究聯合會則是德國納米研究的核心力量。
納米材料方面的大學研究室,則主要是卡爾斯魯厄理工學院,德國不倫瑞克理工大學半導體技術研究所。
生物材料方面,德國柏林柏林——勃蘭登堡地區是德國生物技術研究機構分布密集最高的地區,同時也是歐洲最大的“全方位服務型生物科技區”,共擁有6個生物科技園和2個特別實驗室。
與德國相比,英國的納米材料相對遜色,不過生物工程技術卻有過之而無不及。在英國,誕生了世界上第一只克隆羊“多莉”。英國在生物材料領域次于美國,居世界第二。據理財周報材料科學實驗室的不完全統計,迄今為止,英國在生物和醫學領域已獲得了20多個諾貝爾獎。
大學研究室方面,劍橋大學材料科學與冶金系擁有生物材料的全球頂尖研究院,Zeneca、GlaxoWellcome和SmithKliheBeacham等跨國生物材料公司研究能力也是全球領先。
在日本,公司研究中心是其主要研究陣地。日立集團的“納米技術管理推進中心”、日本電器公司“基礎研究實驗室”;日本電報電話公司的“厚木實驗室”、富士通公司的納米技術研究中心等企業研究中心是其納米材料研究的核心力量。
韓國則憑借著三星等巨頭在納米材料技術的研究領域迎頭趕上。
中國研究階段性突破
在國內,中科院的納米材料和生物材料研究仍舊首屈一指。理財周報記者獲悉,中科院國家納米科學中心主要從事納米技術理論研究,該中心在2012年在鉍系化合物超結構制備,基于新型Te化物納米材料的寬帶光譜光學探測器,新型微納加工方法等諸多方面的研究均取得獲得突破性新進展。
國家納米中心現有6個研究室、2個實驗室和1個發展研究中心、人員方面,納米中心目前科技人員159人、科技支撐人員23人,包括研究員31人、副研究員及高級工程技術人員39人。2012年,納米中心科研人員共發表SCI論文251篇。
此外,北京航空航天大學,南京理工大學,北京科技大學,大連理工大學等院校納米材料研究起步較早。
生物材料方面,中科院上海硅酸鹽研究所和清華大學、武漢大學、四川大學、南開大學、上海交通大學、華南理工大學、華東理工大學等大學研究室在國內處于領先地位。2012年的世界生物材料大會承辦方便是四川大學。
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