在全国两会召开之际，"科技创新"再次成为时代强音。从量子通信编织的"无形天网"到人工智能重构的生活图景，科技正以惊人的速度重塑人类文明的版图。这不仅关乎国家发展的战略高度，更与每个青年学子的未来选择息息相关。或许在不远的将来，我们中间就会有人站上科技创新的前沿，用智慧与热情书写属于自己的科研传奇。

     今天，在庄严的国旗下，我们荣幸地聆听了中科院苏州纳米所技术转移中心主任、资产与条件处处长张双益博士的精彩演讲。作为材料科学与工程领域的资深专家，张博士带领我们遨游在神奇的纳米世界，开启了一场激发创新思维的科学探索之旅。
 

 

2025年3月10日





 

 

    张双益，工学博士，中科院苏州纳米所正高工。

     1986年毕业于华中工学院，1999年毕业于华南理工大学，获工学博士学位。2000年进入中科院半导体研究所博士后流动站和深圳博士后工作站。2013-2020年先后任中科院苏州纳米所技术转移中心主任、资产与条件处处长，现任江苏省产业技术研究院纳米应用技术研究所执行所长。长期从事材料科学与工程领域的教学与科研、成果转化和产业化、知识产权管理及运营等方面的工作。
 

 

 

       科技创新是推动经济社会发展的重要动力。张博士的实验室所研发的可印刷纳米导电材料、体外诊断核心试剂、生物传感快速分析等技术都将为我国的科技进步、经济发展贡献巨大力量。
接下来，让我们共同回顾张博士演讲的精彩内容——
 

    正在召开的人大会议发布，2024年我国高技术制造业增长8.9%，其中大幅增长的有新能源汽车、集成电路等，而这些产业的发展都离不开与纳米科技的融合和创新。

    纳米科技中的“纳米”并不是一个学科定义，如物理、化学等，而是一个尺度概念或者说长度单位，为10-9m，用符号 nm表示。1nm等于千分之一微米，百万分之一毫米，十亿分之一米，是氢原子直径的10倍，万分之一头发丝的粗细。
纳米科学则是指人们研究纳米尺度即 0.1~100nm 范围之内的物质所具有的特异现象和特异功能的科学。纳米技术则是指在此基础上创造新材料，研究新工艺的方法和手段。

    纳米科技的最终目标是以原子、分子及物质在纳米尺度表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。

    纳米科技作为与基因工程、智能科技一起被称为“21 世纪高科技三剑客”的新兴科学技术，促进了不同学科之间的融合和创新，国务院学位委员会已于 2022年9月正式批准设立新学科，在交叉学科门类中设置了纳米科学与工程一级学科。可还记得?还有一个被广泛宣传的新的一级学科：集成电路科学与工程。

 

    纳米科技的概念最早可以追溯到20世纪50年代。然而，真正意义上的纳米科技研究始于 20 世纪 80年代。1981 年，科学家发明了扫描隧道显微镜(STM)，使得人类首次能够直接观察到原子和分子的形貌，为纳米科技的发展奠定了坚实的基础。进入21 世纪，纳米科技已成为全球科技领域的研究热点之一。各国纷纷投入大量的人、财、物力，开展纳米科技的研究和开发。
中国在纳米科技的基础研究方面取得了显著成就。在新材料、纳米器件、纳米催化、纳米生物安全等领域，中国的科研水平已经走在世界前列。自2008年以来，中国发表的国际纳米科技论文总量居世界第一，过去20年申请的纳米技术专利总量占全球总量的45%。
 

    纳米科技主要包括纳米材料、纳米器件、纳米生物医学等。其中纳米材料是开展研究最早、投入和成果最多的，今天以此为例。

     纳米材料是指在三维空间中至少有一个维度处于纳米尺度范围内，或由它们作为基本单元构成的材料。通俗的说，纳米材料是指由纳米的单元构成的任何类型的材料。如金属、陶瓷、聚合物、半导体、玻璃和复合材料等。

    如果按维度划分，纳米材料的基本单元可以分为三类：

    1、零维，指在空间三维尺寸均在纳米尺度。如纳米尺度颗粒、原子团族等；

    2、一维，指在空间有两维处于纳米尺度。如纳米丝、纳米棒、纳米管等；

    3、二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度。如超薄膜等。

    纳米材料之所以具有独特的性能，主要是由于尺寸效应、表面效应、量子限域效应等导致的。

    1、尺寸效应(体积效应)

    当物质的尺寸减小到纳米尺度时，其物理、化学性质会发生显著的变化。例如，纳米金属颗粒的熔点会显著降低，纳米半导体材料的能带结构会发生变化，从而导致其光学、电学性质的改变。

    2、表面效应

    纳米材料的比表面积非常大，表面原子所占的比例很高。这使得纳米材料的表面能和表面活性大大增加，从而导致其化学反应活性增强，吸附能力提高。如粉体爆炸。

    3、量子限域效应

    当纳米材料的尺寸减小到一定程度时，电子的运动将受到限制，从而导致其能量状态发生量子化。这种量子限域效应使得纳米材料具有独特的光学、电学和磁学性质。
 

    中科院世纪初布局了一北一南两个国家级研究机构：国家纳米科学中心和苏州纳米技术与纳米仿生研究所。前者定位于纳米科学的基础研究和应用基础研究，后者则以“致力纳米科技创新，引领纳米产业发展”为宗旨，定位于纳米技术的基础应用研究和产业化。

    截至 2024年底，苏州纳米所有近 1800人，包括职工800余人，学生900余人。正高级岗位科技人员，90%拥有海外留学经历。

    苏州纳米所面向纳米科技发展国际前沿，面向国家重大战略需求和产业发展需求，前瞻性地布局了电子信息、生物医学、功能材料等重点研究领域及新兴前沿方向。在GaN 材料、蓝绿光半导体激光器与 Micro-LED等技术领域已取得有国际影响的成果。攻克了碳纳米管纤维、金属化碳纤维等高性能碳基纤维的制备技术，芳纶气凝胶的制备及其纺丝技术，实现了石墨烯粉体浆料技术的产业化。

    纳米所公共技术平台之一的纳米真空互联实验站集材料制备、器件加工、测试分析为一体，是研究材料与器件及其相互关系的新方法。已完成二期建设，真空管道总长203米，极限真空度优于1.4x1010Torr，50台/套大型设备互联，样品在真空管道中自动、高效传输。
 

    纳米科技在多个领域都有广泛应用，包括信息技术、人工智能、新能源、新材料、健康医学、高端仪器、先进制造及国防工程等。

    中国在纳米产业方面也取得了显著进展，形成了苏州工业园区、广州纳米谷等代表性的纳米产业集聚区。例如，苏州纳米产业的年产值已经达到1500亿元，年增长达到20%以上。

    纳米科技的发展前景无限广阔，期待青年才俊投身于纳米科技与产业。
 

 

    感谢张博士带我们纵览纳米乾坤，探索纳米科技的力量。

    科学的光辉从不囿于实验室的方寸之间。它存在于我们求解方程时的灵光一现，闪烁在观测天文时的凝神屏息，更扎根于对未知永不停歇的追问。张博士用二十多年光阴深耕纳米领域，生动地为我们诠释了：真正的创新，始于对真理的热爱，成于对极限的超越。创新不问年少，奋斗正当其时。

    愿今天的科技之光，照亮每位西马学子的探索之心，以今日之所学，铸明日之所成。