纳米如今已不是个陌生的名词。这个极小的长度计量单位正在爆发出前所未有的经济能量。纳米科技正是应用在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用,使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。美国《商业周刊》将纳米科技列为21世纪最有可能取得重要突破的3大领域之一。
2007年,国家纳米技术国际创新园正式在园区揭牌,将园区推到了全国纳米技术产业发展的最前沿。目前,创新园已有近30家纳米技术企业,吸引相关高技术人才600多名。创新园中的纳米产业涉及多个领域,包括了医药、新材料、新能源以及半导体照明等。园区纳米产业初步呈现出集群发展态势。
【产业案例】 LED照明:园区新兴产业
LED是发光二极管( Light Emitting Diode)的简称,不同种类LED能够发出从红外线到蓝光之间不同波长的光线,拥有最长达数万小时至10万小时的使用寿命,同时具备省电、环保无汞、体积小响应快速、高耐震、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少、色彩饱和度高与色域丰富等优点,因此LED也被称为世纪新光源。半导体照明(LED)成为21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
LED发明于上世纪60年代,但是直到近几年才得到广泛的应用。成本太高一直是困扰LED推广使用的一大问题。而随着纳米技术在LED生产领域的运用,减小成本,提高发光效率成为可能。
有关数据显示,2008年全球LED的应用市场将从2004年的125亿美元提高到500亿美元。而我国2006年LED行业销售1600亿元,占世界市场18%,但主要产品仍集中在中低端,LED产业大而不强。而目前奥运会"鸟巢"、"水立方"等场馆用的高亮度60lm/w的LED芯片已经由国内厂家提供,扭转了国外高端LED芯片垄断国内市场的局面。这表明,我国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,目前已经逐步具备了自主生产外延片和芯片的能力。
而在园区,依托苏州纳米所的技术和人才优势,园区已成立了多家涵盖LED产业链上中游的自主创新高科技企业,其中苏州纳维科技有限公司专业从事GaN衬底晶片及其相关器件、设备的研发和产业化,已研制出20-100um厚膜GaN衬底晶片和具有自主知识产权、可产业化生产的HVPE外延生长系统,申请相关发明专利多项,打破了国外对高端上游技术的垄断。苏州纳晶光电有限公司则主要将产品定位于大功率型LED半导体发光外延片、芯片、LD激光芯片及相关设备研发、生产和销售。苏州纳科显示技术有限公司则专业从事大尺寸LED背光模组技术和产品的开发、生产和销售。
LED照明,成为园区的新兴产业。据介绍,园区发展半导体照明产业定位于上中游产业链和高端产品,将通过引进国际知名的半导体照明领军团队和核心技术,鼓励研究所科研人员创办衍生公司,吸引国内成熟企业进驻或合作,加快产业链整合,争取3年内基本形成完整的半导体照明产业链,聚集企业10家以上,年产值超10亿元。
【发展现状】 纳米创新园建设稳步推进
苏州国家纳米技术国际创新园(以下简称纳米创新园)是科技部、商务部与江苏省共建,苏州工业园区承建,以发展纳米技术及相关产业为重点,以国际合作为特色的研发与产业化相结合的创新园区。
位于独墅湖科教创新区内的生物纳米科技园,作为纳米创新园的国际化、专业化科技载体,已经汇聚了一批具有高端科技水平和自主知识产权的纳米科技企业,和支持企业发展的基础公共技术平台。生物纳米科技园占地面积约86.3万平方米,总建筑面积约100万平方米,已完成10万平方米投入使用,另有近20万平方米正在施工建设。苏州纳米所一期规划包括科研主楼、净化实验楼、教育综合楼等共约4.8万平方米已建成投入使用。投资1亿元的"江苏省纳米技术测试、加工和工程化平台"已完成大部分设备的安装调试,同时,平台将整合区内各科研院所的仪器设备,建立纳米技术资源共享网络平台。在加快基础设施建设的同时,一大批高端人才也纷纷被吸引到了这片新兴的纳米技术高地上。据介绍,纳米创新园利用国家、省、市吸引人才的专项资金和政策,加强海内外领军人才、高端技术人才的引进力度,已积聚从事纳米技术研发和产业化开发的人才600人,其中副研及以上的高端人才超100人,包括中国科学院院士、第三世界科学院院士、香港城市大学李述汤教授,中科院"百人计划"5人,"长江学者"2人,江苏省创新创业人才6人,姑苏创新创业人才6人,苏州工业园区科技领军人才7人。在这些人才的带领下,纳米创新园已累计申报专利近90项,各级科技计划项目200余项,其中由苏州纳米所牵头的项目"基于纳米结构的宽带谱高效太阳能电池关键科学问题研究"获国家973计划支持,各类人才和科技项目资助经费超1亿元。
产业化发展是纳米创新园的一大特色。通过利用江苏省重大成果转化资金、苏州工业园区产业发展基金、产业种子资金、创投跟进投资、国内外风险创投与民间资本等优势,纳米创新园建立了多元化的创业投融资机制,结合优惠的招商引资政策、优越的产业创新环境和一流的创新孵化载体吸引海内外人才创业和产业化研发,同时依托中国科学院和高等院校强大的研发力量及丰富的科技成果,通过科研人员创办衍生公司、技术转移、合同开发、战略合作、技术入股、技术输出、技术转让、技术授权等多种模式推动纳米技术产业化。目前,创新园已有近30家纳米技术企业,初步形成了集群发展态势。
随着合作交流渠道的日益丰富和海外人员的大量引进,纳米创新园内已涌现出了一大批质量较高的国际合作项目。2008年,纳米创新园申报部、省、市三级合作项目40余项。目前,苏州纳米所已与美国加州大学启动了纳米技术国际实验室的建设,并积极推进与芬兰国立技术研究中心共建纳米表面工程实验室、与香港科技大学共建纳米光电子实验室。
【未来目标】 全国最大纳米技术研发与产业化基地
5年内建设3个具有世界水平的产学研结合的产业技术创新战略联盟,建设3家国际联合重点实验室,建设3家国际化的工程技术研究中心,引进海内外高水平纳米技术研发人才300名,吸引国内外专业人才3000名,集聚一批具有一定规模的国际化纳米技术领域骨干企业,形成年产值超100亿元的纳米技术产业集群,纳米创新园要成为我国最大的纳米技术研发与产业化基地。
据了解,国家纳米技术国际创新园采用的是"3+1"的模式建设。"3"为"1所+1园+1基地",即中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、苏州工业园区生物纳米科技园、中国科学院纳米科技产业化基地,"1"即以独墅湖科教创新区为科研与人才的配套支撑,重点建设一批国际一流水平的骨干龙头研发机构、一批纳米技术领域的创新研发型企业、一批优质的纳米技术产业服务机构和一批开展纳米技术产业化的企业,建成一个集基础应用开发、创新技术孵化、公共技术平台支撑、产品开发与生产、技术咨询与服务等为一体的纳米技术领域的创新和创业密集区。
为达到这一目标,园区将加快纳米研发与产业化进度,跟踪国际最新研究成果,缩短与国际先进技术的差距,重点将开展与美国、英国、芬兰、法国、瑞士、新加坡、日本、韩国、香港等地研究机构或行业组织的合作,具体包括美国硅谷华美半导体协会、美西生物医药协会、华源科技协会、玉山科技协会、IBM、Symyx Corp、GCS、宾西法尼亚大学、耶鲁大学工程学院、加州大学洛杉矶分校、纽约州立大学Albany分校纳米科学与工程学院、华盛顿大学化学学院、南加州大学电子系、哈佛大学 " Lieber Research Group"、美国纳米技术联盟、国际半导体设备和材料工业联盟、加拿大多伦多大学、欧洲纳米医药技术平台(ETP)、英格兰东北地区纳米研究机构、芬兰国家技术局及芬兰纳米计划承担机构、法国国家科学中心、巴黎高等师范学院、德国Paul-Drude固体电子研究所、新加坡国立微电子研究所、新加坡科技局材料研究院、STM、日本东京大学纳米电子合作研究中心、日本千叶大学、韩国国家纳米加工中心、香港科技大学光电子科技中心、香港理工大学纳米技术中心等。同时将更多地引进高层次人才,建设国际接轨的知识产权保护环境,并构筑国际一流的产业配套服务体系,支撑产业的持续发展。
纳米技术热门研发领域
纳米制造工艺与结构材料这是纳米技术目前最大的应用领域。量子范围公司开发的纳米金属粉体可用于燃料电池、氢能电池、空气转换系统;达拉斯与普林斯顿大学的科研小组研制的单壁碳纳米管,可用作在记忆的设备和耐用电子管方面需要的磁性纳米结构材料。最近的纳米声学工程研究产生了一种金属橡胶,它既有橡胶的弯曲和伸展特性,又有固体金属的导电性。
食品与农业
丹麦的夫里斯兰食品公司投入巨资,研究利用纳米技术控制奶酪用面粉的发酵过程;挪威技术研究所正在试验在食品的包装材料中添加纳米颗粒,以提高食品保鲜的时间和质量。
纳米电子材料与计算设备
碳纳米管能被用于合成不易变形的、高运算速度的、高密度的记忆材料及其元器件,这种材料电子元器件不仅能抗辐射,而且耗能很少,它提供了更好的计算平台,显著地增加计算设备的能力,特别是应用于未来便携式的计算设备。
卫生健康领域
美国对应用纳米技术的医疗卫生产品需求每年递增50%,在2009年将会达到65亿美元。正处于开发阶段的临床用半导体纳米催化剂,帮助医生用肉眼观察癌症图像,便于发现早期的癌细胞;罗格斯特制药公司、Eco-Tru公司等正在分别开发利用纳米技术遏制传染病的新方法。
能源领域
为解决液态氢只能被存储几天时间的难题,美国能源部有关国家实验室正在研发利用碳纳米过滤材料从氨水中提取氢的新工艺,以便未来以氨水形式更容易、更方便地存储和运输液态氢。科学家也在利用纳米技术研制光伏电池以及能效比目前强100倍的太阳能电池板。
2007年,国家纳米技术国际创新园正式在园区揭牌,将园区推到了全国纳米技术产业发展的最前沿。目前,创新园已有近30家纳米技术企业,吸引相关高技术人才600多名。创新园中的纳米产业涉及多个领域,包括了医药、新材料、新能源以及半导体照明等。园区纳米产业初步呈现出集群发展态势。
【产业案例】 LED照明:园区新兴产业
LED是发光二极管( Light Emitting Diode)的简称,不同种类LED能够发出从红外线到蓝光之间不同波长的光线,拥有最长达数万小时至10万小时的使用寿命,同时具备省电、环保无汞、体积小响应快速、高耐震、可应用在低温环境、光源具方向性、造成光害少、色彩饱和度高与色域丰富等优点,因此LED也被称为世纪新光源。半导体照明(LED)成为21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
LED发明于上世纪60年代,但是直到近几年才得到广泛的应用。成本太高一直是困扰LED推广使用的一大问题。而随着纳米技术在LED生产领域的运用,减小成本,提高发光效率成为可能。
有关数据显示,2008年全球LED的应用市场将从2004年的125亿美元提高到500亿美元。而我国2006年LED行业销售1600亿元,占世界市场18%,但主要产品仍集中在中低端,LED产业大而不强。而目前奥运会"鸟巢"、"水立方"等场馆用的高亮度60lm/w的LED芯片已经由国内厂家提供,扭转了国外高端LED芯片垄断国内市场的局面。这表明,我国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,目前已经逐步具备了自主生产外延片和芯片的能力。
而在园区,依托苏州纳米所的技术和人才优势,园区已成立了多家涵盖LED产业链上中游的自主创新高科技企业,其中苏州纳维科技有限公司专业从事GaN衬底晶片及其相关器件、设备的研发和产业化,已研制出20-100um厚膜GaN衬底晶片和具有自主知识产权、可产业化生产的HVPE外延生长系统,申请相关发明专利多项,打破了国外对高端上游技术的垄断。苏州纳晶光电有限公司则主要将产品定位于大功率型LED半导体发光外延片、芯片、LD激光芯片及相关设备研发、生产和销售。苏州纳科显示技术有限公司则专业从事大尺寸LED背光模组技术和产品的开发、生产和销售。
LED照明,成为园区的新兴产业。据介绍,园区发展半导体照明产业定位于上中游产业链和高端产品,将通过引进国际知名的半导体照明领军团队和核心技术,鼓励研究所科研人员创办衍生公司,吸引国内成熟企业进驻或合作,加快产业链整合,争取3年内基本形成完整的半导体照明产业链,聚集企业10家以上,年产值超10亿元。
【发展现状】 纳米创新园建设稳步推进
苏州国家纳米技术国际创新园(以下简称纳米创新园)是科技部、商务部与江苏省共建,苏州工业园区承建,以发展纳米技术及相关产业为重点,以国际合作为特色的研发与产业化相结合的创新园区。
位于独墅湖科教创新区内的生物纳米科技园,作为纳米创新园的国际化、专业化科技载体,已经汇聚了一批具有高端科技水平和自主知识产权的纳米科技企业,和支持企业发展的基础公共技术平台。生物纳米科技园占地面积约86.3万平方米,总建筑面积约100万平方米,已完成10万平方米投入使用,另有近20万平方米正在施工建设。苏州纳米所一期规划包括科研主楼、净化实验楼、教育综合楼等共约4.8万平方米已建成投入使用。投资1亿元的"江苏省纳米技术测试、加工和工程化平台"已完成大部分设备的安装调试,同时,平台将整合区内各科研院所的仪器设备,建立纳米技术资源共享网络平台。在加快基础设施建设的同时,一大批高端人才也纷纷被吸引到了这片新兴的纳米技术高地上。据介绍,纳米创新园利用国家、省、市吸引人才的专项资金和政策,加强海内外领军人才、高端技术人才的引进力度,已积聚从事纳米技术研发和产业化开发的人才600人,其中副研及以上的高端人才超100人,包括中国科学院院士、第三世界科学院院士、香港城市大学李述汤教授,中科院"百人计划"5人,"长江学者"2人,江苏省创新创业人才6人,姑苏创新创业人才6人,苏州工业园区科技领军人才7人。在这些人才的带领下,纳米创新园已累计申报专利近90项,各级科技计划项目200余项,其中由苏州纳米所牵头的项目"基于纳米结构的宽带谱高效太阳能电池关键科学问题研究"获国家973计划支持,各类人才和科技项目资助经费超1亿元。
产业化发展是纳米创新园的一大特色。通过利用江苏省重大成果转化资金、苏州工业园区产业发展基金、产业种子资金、创投跟进投资、国内外风险创投与民间资本等优势,纳米创新园建立了多元化的创业投融资机制,结合优惠的招商引资政策、优越的产业创新环境和一流的创新孵化载体吸引海内外人才创业和产业化研发,同时依托中国科学院和高等院校强大的研发力量及丰富的科技成果,通过科研人员创办衍生公司、技术转移、合同开发、战略合作、技术入股、技术输出、技术转让、技术授权等多种模式推动纳米技术产业化。目前,创新园已有近30家纳米技术企业,初步形成了集群发展态势。
随着合作交流渠道的日益丰富和海外人员的大量引进,纳米创新园内已涌现出了一大批质量较高的国际合作项目。2008年,纳米创新园申报部、省、市三级合作项目40余项。目前,苏州纳米所已与美国加州大学启动了纳米技术国际实验室的建设,并积极推进与芬兰国立技术研究中心共建纳米表面工程实验室、与香港科技大学共建纳米光电子实验室。
【未来目标】 全国最大纳米技术研发与产业化基地
5年内建设3个具有世界水平的产学研结合的产业技术创新战略联盟,建设3家国际联合重点实验室,建设3家国际化的工程技术研究中心,引进海内外高水平纳米技术研发人才300名,吸引国内外专业人才3000名,集聚一批具有一定规模的国际化纳米技术领域骨干企业,形成年产值超100亿元的纳米技术产业集群,纳米创新园要成为我国最大的纳米技术研发与产业化基地。
据了解,国家纳米技术国际创新园采用的是"3+1"的模式建设。"3"为"1所+1园+1基地",即中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、苏州工业园区生物纳米科技园、中国科学院纳米科技产业化基地,"1"即以独墅湖科教创新区为科研与人才的配套支撑,重点建设一批国际一流水平的骨干龙头研发机构、一批纳米技术领域的创新研发型企业、一批优质的纳米技术产业服务机构和一批开展纳米技术产业化的企业,建成一个集基础应用开发、创新技术孵化、公共技术平台支撑、产品开发与生产、技术咨询与服务等为一体的纳米技术领域的创新和创业密集区。
为达到这一目标,园区将加快纳米研发与产业化进度,跟踪国际最新研究成果,缩短与国际先进技术的差距,重点将开展与美国、英国、芬兰、法国、瑞士、新加坡、日本、韩国、香港等地研究机构或行业组织的合作,具体包括美国硅谷华美半导体协会、美西生物医药协会、华源科技协会、玉山科技协会、IBM、Symyx Corp、GCS、宾西法尼亚大学、耶鲁大学工程学院、加州大学洛杉矶分校、纽约州立大学Albany分校纳米科学与工程学院、华盛顿大学化学学院、南加州大学电子系、哈佛大学 " Lieber Research Group"、美国纳米技术联盟、国际半导体设备和材料工业联盟、加拿大多伦多大学、欧洲纳米医药技术平台(ETP)、英格兰东北地区纳米研究机构、芬兰国家技术局及芬兰纳米计划承担机构、法国国家科学中心、巴黎高等师范学院、德国Paul-Drude固体电子研究所、新加坡国立微电子研究所、新加坡科技局材料研究院、STM、日本东京大学纳米电子合作研究中心、日本千叶大学、韩国国家纳米加工中心、香港科技大学光电子科技中心、香港理工大学纳米技术中心等。同时将更多地引进高层次人才,建设国际接轨的知识产权保护环境,并构筑国际一流的产业配套服务体系,支撑产业的持续发展。
纳米技术热门研发领域
纳米制造工艺与结构材料这是纳米技术目前最大的应用领域。量子范围公司开发的纳米金属粉体可用于燃料电池、氢能电池、空气转换系统;达拉斯与普林斯顿大学的科研小组研制的单壁碳纳米管,可用作在记忆的设备和耐用电子管方面需要的磁性纳米结构材料。最近的纳米声学工程研究产生了一种金属橡胶,它既有橡胶的弯曲和伸展特性,又有固体金属的导电性。
食品与农业
丹麦的夫里斯兰食品公司投入巨资,研究利用纳米技术控制奶酪用面粉的发酵过程;挪威技术研究所正在试验在食品的包装材料中添加纳米颗粒,以提高食品保鲜的时间和质量。
纳米电子材料与计算设备
碳纳米管能被用于合成不易变形的、高运算速度的、高密度的记忆材料及其元器件,这种材料电子元器件不仅能抗辐射,而且耗能很少,它提供了更好的计算平台,显著地增加计算设备的能力,特别是应用于未来便携式的计算设备。
卫生健康领域
美国对应用纳米技术的医疗卫生产品需求每年递增50%,在2009年将会达到65亿美元。正处于开发阶段的临床用半导体纳米催化剂,帮助医生用肉眼观察癌症图像,便于发现早期的癌细胞;罗格斯特制药公司、Eco-Tru公司等正在分别开发利用纳米技术遏制传染病的新方法。
能源领域
为解决液态氢只能被存储几天时间的难题,美国能源部有关国家实验室正在研发利用碳纳米过滤材料从氨水中提取氢的新工艺,以便未来以氨水形式更容易、更方便地存储和运输液态氢。科学家也在利用纳米技术研制光伏电池以及能效比目前强100倍的太阳能电池板。
