納米反點陣列技術及其技術標準化的模式探討

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）

納米反點陣列技術及其技術標準化的模式探討

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及其市場應用的前景做了簡單介紹，并從科技成果轉化的角度出發，結合我國納米科技創新領域中“技術難以順利轉化為產品”的技術壁壘，對納米反點陣列技術向技術標準的轉化模式進行了探討，為實現納米技術成果的轉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；技術標準

1 納米技術及其標準化研究現狀

在富有挑戰性的21世紀，納米技術產業發展的水平決定著一個國家在世界經濟中的地位，也是我國實現第三個戰略目標，成為世界先進國家難得的機遇，是關系到我國在未來世界政治經濟競爭格局中，能否處于有利地位的關鍵問題。當前我國在國際納米科研界中發表的科技論文數量位于世界前列，在納米材料制備和合成方法等領域也領先于世界水平[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取得了豐碩成果，如美國很早便授權美國標準研究開展納米標準的研究和制定，如今處于國際領先地位；至于歐盟各國，由于其納米科學基礎研究實力雄厚，制定標準也有著自己得天獨厚的條件。

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

2 納米反點陣列技術簡介及其應用

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

2.1 納米點陣列自組裝技術

納米點陣列自組裝技術主要包括納米量級材料微結構的設計、制備與組裝研究。納米粒子的自發團聚和隨機分布是目前納米材料研究領域存在的兩大瓶頸技術問題，通過對材料微結構的設計和調控，可將納米粒子嚴格限制在預設位置，并使其按照預設結構分布，從而實現納米粒子準確定位及納米結構的精確控制，使得“納米效應”得于凸顯。具有有序、可控、可設計的技術特點，輔以成分篩選，可獲得高性能的納米材料。納米微結構自組裝技術包含納米微結構合成技術和納米微結構轉移技術，如圖1、2所示。

圖1 液面漩渦法合成納米微結構示意圖

液面漩渦法合成納米微結構的技術流程如圖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，微球將隨水流一起運動并向漩渦中心聚集。隨著乳液的不斷加入，塑料環內部的納米微球將在水面上不斷聚集，直至布滿環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，利用自制的提拉設備將襯底勻速提出液面，此時密排微球陣列由水面轉移至襯底表面（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可控的納米微結構晶體。

圖2 液面漩渦法轉移納米微結構示意圖

納米點陣列自組裝技術合成的納米球、空心球和核殼結構具有表面積大、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構可制備的三種超疏水材料，在汽車、飛機防霧、防冰等領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） 超疏水結構A

圖3 （b） 超疏水結構B

圖3 （c） 超疏水結構C

2.2 納米點陣列反向復制技術

微結構對納米材料諸多性能具有決定性影響，在納米微結構中，對于反點陣列結構科研工作者很難做到精確控制，且結構連續變化。因此，開發新型納米技術，實現納米反點陣列微結構的高度可控及其微結構尺寸的連續可調，是理解納米微結構與其特性之間關聯性的必要前提，更是實現納米反點陣列微結構的自由設計、可控合成的重要基礎。

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

圖4 （a） 二維納米反點陣列微結構合成示意圖

圖4 （b） 三維納米反點陣列微結構合成示意圖

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

圖5 （a） 二維納米反點陣列SEM微結構

圖5 （b） 三維納米反點陣列SEM微結構

3 納米反點陣列技術轉化為技術標準的模式探討

我國為了搶占世界科技納米至高點，在納米科技領域的投入越來越大，科研成果產出也頗為豐盛，基礎研究進入世界前沿，應用開發也位于世界前列，但是科技成果轉化為生產力的過程不是很順暢。究其原因，在于我國納米科技創新領域中存在著“技術難以順利轉化為產品”技術壁壘，形成了“科技研發孤島、成果轉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業部門均熱衷于各自的循環，很少形成一個完整的發展鏈條，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，與產業部門對接較少；而產業部門則陷入“引進技術、生產產品、技術落后、再引進技術” 的循環，轉化高校和科研院所成果較少，形成科研與產業“兩張皮”的現象。

在科技成果與市場產品之間，應發展中間試驗環節，采取多種組合措施，重點解決關鍵納米技術創新鏈中的瓶頸制約問題，才能逐步形成“科研促進產業創新、產業支撐科研發展”的良性循環。

3.1 建立以市場為導向的納米科技成果轉化驗收機制

科研院校、產業部門及中間專業轉化平臺應根據納米科技成果類別，制定針對性的驗收機制，并采取不同的鼓勵措施。根據國內外的納米科技產品市場情況，對于具備市場前景且技術成熟的納米科技成果給予優先鼓勵轉化為市場產品，如在轉化平臺、科技人員及科技成果轉化引導資金等方面提供支持。引導科技研究人員與相關企業緊密合作，進行市場化運作，現場化指導，從而將理論研究成果轉化為現實生產力。對于市場前景不明朗或技術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，卻很少切合企業需要開展納米科研工作，致使缺少解決企業技術難題的動力；而企業缺少技術隊伍，且研發成本高，難于承接不太成熟的實驗技術，這就形成了高科技企業自主創新的困境，進而形成了技術資源緊缺、發展后勁不足等問題。納米科技市場應以納米科技成果專業轉化平臺為契合點，促進納米科技企業與政府相關政策的有機結合，致力于納米科技成果向技術標準的轉化，形成企業生產的指導文件，深化科技成果產品化的成熟度，進而真正實現“科技成果向產品轉化，產品向商品轉化”的科技生產力。

3.3 完善政府相關配套政策及管理制度

政府在推進納米科技成果轉化的進程中，具有特殊的作用。這種特殊的轉化促進作用，應是以宏觀調控、創造條件、提供服務為主，以多種方式示范、引導科技成果轉化為輔，同時要協調政府各部門、各計劃之間的關系。政府或由政府支持的科技中介機構對進入市場的重大科技成果特別是具有成果的知識產權、研發狀態、技術水平、市場預測、投資估算、風險系數等給予科學評價，建立納米科技成果轉化項目認定制度；鼓勵和支持原始創新，對于具有原創納米科技，有望取得自主知識產權的創新性科研項目從政策和財政上給予重點扶持。另外，納米科技企業應通過高薪和事業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化為穩定產品的工作平臺。

3.4 建立健全科技成果轉化平臺與專業轉化團隊

國際納米科技產業的競爭已經進入標準化時代，擁有納米技術國際標準是衡量產業競爭力的一個重要表現。我國雖然初步搭建了國家的納米技術標準化體系，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品標準尚十分缺乏。主要原因是企業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化平臺，通過結合納米產業的發展實際，與標準化機構合作制定出一系列納米科技成果評價制度及納米領域的行業標準，進而再上升至國家標準、國際標準，為納米高科技成果的轉化提供政策性制度保障。

4 結論

本文以納米反點陣列技術為著力點，介紹了納米反點陣列技術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力的重要論斷，從科技成果轉化驗收機制、科技成果成熟度、相關配套政策及專業轉化平臺四個層面對納米反點陣列技術轉化為技術標準的模式進行了探討，為實現納米技術成果的轉化及其標準的制定具有一定的參考意義。

[1] 任紅軒,馮柏林.納米標準戰——中國首戰告捷[J].科技中國,2005,(05):62-62.

[2] 許春才,肖明威,龔悅,等.深入開展技術標準戰略 推動專利與科技成果標準轉化——佛山市開展專利、科技成果標準轉化調研工作的啟示[J].中國標準化,2011,(7):82-86.

[3] 周學禮.納米有序復合材料的制備及其催化性能研究[D].南昌:南昌航空大學,2015.

[4] 劉大博,祁洪飛,滕樂金,等.介觀尺度的材料設計、制備與組裝技術研究進展[J].航空制造技術,2014,464(20):82-86.

[5] 周學禮,祁洪飛,李鑫,等.3DOM材料在汽車尾氣凈化催化劑中的應用前景[J].貴金屬,2014,(4):75-79.

[6] 劉大博,祁洪飛,成波.PS@Au核殼結構納米催化劑的制備及性能研究[J].材料工程,2012,(7):1-4.

[7] 丁日佳,李翕然.技術標準、科技研發和成果轉化系統論[J].標準科學,2004,(1):37-39.

[8] 劉青,王淑玲,王春玲.淺述科技成果轉化現狀及問題分析與對策建議[J].科技成果管理與研究,2010,(6):40-42.

[9] 任向陽,郝素利,丁日佳.科技成果轉化為技術標準的轉化模式研究[J].科技創新導報,2009,(2):231-231.

[10] 巨乃岐.科技成果轉化的內涵、核心與實質[J].科技管理研究,1998,(5):24-27.

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，主要從事質量與標準方向研究。