《先进纳米材料与技术赋能现代化产业体系建设》课件

一纳米科学、纳米技术研究物质在“极小”

（1—100nm）

尺度上的新结构、新功能；新现象、新规律；新性质、新原理。认识世界纳米技术研究结构在“极小”（1-100nm）

尺度的纳米结构新材料的合成、制造新方法与新技术以及极限测量与新应用等。变革世界纳米技术极限功能的新材料极限测量新技术原子精度的制造技术特征当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。习近平2024年6月24日在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上的讲话向极微观深入、向极综合交叉发力迄今人类最广大、最综合的交叉学科领域为什么纳米科学与工程能够变成一级学科？从“非生命”到“有生命”的临界尺度，发生在纳米尺度。物质世界从“无功能”到“有功能”的临界尺度，发生在纳米尺度。生命世界在纳米尺度，

人类可以在“功能”产生的源头调控物质世界和生命世界。从“无生命”到“有生命”进化的转折点，发生在纳米尺度。纳米科学与技术人类最广大、最综合的学科交叉领域《Output

andImpact

ofNanotechnologyResearch》, Elsevier,2021基础科学数学物理学化学生物学天文学地球科学逻辑学全球共有960个前1%高显著度研究方向，其中89%与纳米科技相关。纳米科技（

底层技术）

不是“无所不能”，但是“无处不在”。纳米生物技术

智慧农业新材料

智能材料/超材料微纳制造

信息技术航空航天

纳米材料纳米医药技术

药物递送/智慧医疗能源

转化和存储化妆品纳米传感

智慧城市纳米器件

人工智能精准制造

微纳机器人纳米催化

化工革命信息技术美国白宫科技政策办公室，在最新发布“国家纳米技术计划”中提出战略目标：动员全美科技力量，确保美国纳米科技世界领导地位加强纳米基础设施投入，推动产业变革和商业化，造福社会加强纳米科学与技术教育和劳动力人才培养二纳米科技的两大核心

技术及其应用

（一）纳米材料及其应用纳米颗粒主要用途药物递送材料；组织修复纳米材料；纳米医疗器械；高密度磁记录；吸波隐身材料；磁流体材料；防辐射材料；芯片、微电子；先进电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；高效助燃剂；陶瓷发动机等。产业纳米技术与材料纳米制造（微纳制造

/原子精度智造)微纳加工技术、原子制造技术、纳米自组装、纳米检测封装技术微纳器件、微纳传感、人工智能、量子器件、微纳机电系统、纳米机器人、增强现实技术、虚拟现实技术新材料超材料石墨烯、碳纳米管、纳米陶瓷、纳米金属、纳米磁体、纳米仿生，超黑材料，超强材料，超薄材料纳米材料对产业创新的变革性、引领性、战略性产业纳米技术与材料智慧医疗纳米生物技术、生物传感、脑机接口纳米技术、基因修复纳米工程、体内纳米机器人、纳米医疗器械，纳米新药、药物递送、疾病早期/快速/实时诊断纳米技术、生物纳米材料能源环境新能源、氢能源、动力电池（储能设备）、光伏设备、环境治理纳米催化单原子催化、限域催化、能源惰性小分子转化技术，制氢，催化技术标准与安全纳米技术规范与产业标准、检测与分析测试技术、纳米技术的环境效应、纳米技术的生物效应纳米材料对产业创新的变革性、引领性、战略性碳纳米材料

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特殊力学性质举例碳纳米管的密度只有钢的1/6，强度却是钢的100倍硬度与金刚石相当，却非常柔软，可任意弯曲锂电池：从纽扣电池到新能源汽车举例驱动电机系统车身与底盘智能电控驾驶模块辅助系统电源系统电气系统举例纳米催化：从多产物到单产物的变革纳米限域催化单原子催化（二）纳米制造技术1（物理+化学）纳米刻蚀法——

芯片制造技术案例计算机：把“摩天大楼”变成“随身携带”第一台电子计算机（ENIAC）案例量子点纳米材料——特殊发光性质2023年诺贝尔化学奖：量子点纳米材料案例光伏发电

：从无机到有机的变革2（化学+生物）自组装法

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材料技术、医药技术的变革从任意碰撞“一锅煮”

到原子可控“自组装”，材料精准构筑、程序化自组装从任意碰撞“一锅煮”到原子可控“自组装”，材料精准构筑、程序化自组装案例可编程自组装——智能纳米药物案例药物的纳米递送技术，调控肿瘤微环境（国家纳米科学中心，中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室）案例可编程自组装（原子智造技术）

：实现

DNA纳米机器人在活体内药物递送体内纳米机器人传统开放外科手术——巨创现代腹腔镜手术——微创纳米机器人——无创案例纳米材料——脑机接口：医疗产业变革基础脑机接口，可穿戴纳米医疗器械案例化学自组装：mRNA新冠疫苗的变革恒心大耐众心+成功秘诀三以科技成果转化为抓手，加速发展新质生产力《Nature》（《自然》）世界前1%高被引学术论文的科研机构，国家纳米科学中心与哈佛大学、加州理工，并列全球第一。为什么还有“卡脖子”技术

?根本原因：我国科技创新链4—6级缺失

——最大短板等级123456789技术成熟度基本概念、原理原理应用于试验，得到初步验证实验室制备，获得样品，部分性能通过实验室检测贯通实验室工艺，获得试制品，完全通过实验室检测验证在放大条件与环境下通过验证在使用条件和环境下通过验证通过用户测试，生产线完整、技术规范稳定生产工艺，满足一致性要求各生产要素优化，成为商品产出形式学术论文发明专利学术论文发明专利学术论文发明专利实验室工艺、专利、实验室试制品试验工程样机、专利、半工业试验品实测工程样机、专利、标准、测试品生产工艺、技术规范、专利、试制品稳定生产工艺、产品商品（市场）创新主体（创新者）科研机构（国内外科学家）科研机构（国内外科学家）科研机构（国内外科学家）广纳院科学家+工程师+企业家+科技金融广纳院科学家+工程师+企业家+科技金融广纳院科学家+工程师+企业家+科技金融中国纳米谷企业（工程师）中国纳米谷企业（工程师）中国纳米谷企业（销售）解决的关键问题是否符合科学原理和逻辑能否工程化、能否量产、是否满足社会发展需求工艺成本、合格率、稳定性、安全性第一阶段第二阶段第三阶段要加强原始创新和关键核心技术攻关，推动科技创新和产业创新深度融合，一体推进教育科技人才发展，深入推进数字中国建设。党的二十届四中全会广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院（广纳院）：聚焦科技创新体系最薄弱环节，提升我国科技成果转化能力，在科技成果和企业、产业之间的鸿沟上架桥梁、搭平台，把个人能力变成国家能力。四思考与展望实证科学试错实验第一范式人工智能：驱动人类科学研究、技术研发、产品智造范式的变革计算科学密度泛函理论分子动力学…….第三范式理论科学动力学、热力学、力学…….第二范式�⋅�=

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+�������实证科学试错实验第一范式人工智能：驱动人类科学研究、技术研发、产品智造范式的变革数据驱动科学人工智能、机器学习第四范式人工智能：驱动人类科学研究、技术研发、产品智造范式的变革计算科学密度泛函理论分子动力学…….第三范式理论科学动力学、热力学、力学…….第二范式�⋅�=

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+�������实证科学试错实验第一范式举例AlphaFold2蛋白质结构预测举例AI数据分析——超越人类对近50000人脑部进行扫描，AI数据分析发现大脑具有五种衰老模式这些衰老方式与吸烟和饮酒等因素的关系与健康状况的关系与疾病风险相关的遗传和血液指标的关系举例AI筛选发现新型抗生素科技发展大趋势五大融合AI与BI的融合理论与应用的融合科学与工程的融合真实与虚拟的融合学术与产业的融合科技发展大趋势五大融合AI与