中國網/中國發展門戶網訊 自2000年1月美國宣布啟動“國家納米技術計劃”以來，納米科技已在全球蓬勃發展了20多年，廣泛影響了人們的衣食住行，并為人類應對新發突發傳染病、氣候變化等全球重大挑戰作出重要貢獻。
以史為鑒，可以知興替。本文收集了2000—2023年美國、英國、法國、德國、俄羅斯、日本、韓國、中國、歐盟官方發布的指導納米科技發展的近160份戰略規劃文件，使用內容分析法對這些戰略規劃文件進行分析，總結了世界主要科技強國（地區）發展納米科技的成功經驗，研判了最新戰略動向。在此基礎上，結合對中國納米科技發展現狀的分析，為今后一個時期中國發展納米科技提出了一些政策建議。本文總結的發展納米科技的成功經驗，對于中國發展其他科技領域同樣具有借鑒意義。
世界主要科技強國（地區）納米科技發展戰略研究
發展經驗
對2000—2023年世界主要科技強國（地區）發展納米科技的戰略規劃文件進行梳理發現，雖然這些國家（地區）在政治制度、經濟水平等方面存在明顯差別，但在發展納米科技方面采取了一系列具有共性的戰略舉措，主要體現在10個方面。
將納米科技視為促進經濟發展、提升國家競爭力的關鍵技術。美國《國家安全戰略》將納米技術列為事關經濟增長和安全的關鍵新興技術之一。歐盟認為納米技術是使歐洲在高附加值、技術密集型產品和服務等行業處于全球領先的6項關鍵使能技術之一。英國認為通過發展先進材料與納米技術可以推動該國經濟增長、創造就業、實現產業結構轉型升級，保持世界領先國家地位。俄羅斯《國家安全戰略》提出重點發展納米技術等戰略高技術，把納米技術列入《科學、技術與工程優先發展方向》和《關鍵技術清單》。日本將“納米技術與材料”定位為創造新價值的核心和優勢基礎技術、支撐超智能社會的重要基礎技術。中國國務院組織了有關納米科技現狀及其發展趨勢的專題講座。
針對納米科技跨學科、跨領域的特點，設立跨政府部門、跨行業的發展促進機構。美國在國家科學技術委員會下設立了納米科學、工程和技術分委員會，由白宮科技政策辦公室、管理與預算辦公室、國家納米技術計劃參與機構的代表組成，負責協調國家納米技術計劃的規劃、預算、實施和評估。英國成立了納米技術部長小組，以協調相關政府部門，加強對納米技術工作的領導。俄羅斯設立了常設機構納米技術政府委員會，以保障聯邦權力執行機構與工商界、科技界的緊密聯系。日本設立了納米技術與材料科學技術委員會，成員主要來自大學、科研機構和企業，主要任務包括分析納米技術和材料科技領域國際發展態勢和日本發展現狀、審議納米技術和材料科技發展規劃等。中國成立了國家納米科學技術指導協調委員會，由科學技術部、國家發展和改革委、教育部、財政部、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金委等相關部門代表和專家組組成，負責對全國納米科學技術工作進行指導和協調。
制定專門的納米科技發展戰略，部署重大研究項目，并投入大量資金。美國為國家納米技術計劃制定了戰略規劃并定期更新，部署了“納米技術聯合計劃”“納米技術引發的重大挑戰”等重大項目。2001—2021財年，美國聯邦政府為國家納米技術計劃累計投入超過310億美元。歐盟制定了《2005—2009年納米科學和納米技術行動計劃》；在“地平線2020”計劃階段（2014—2020年）“納米技術、先進材料、先進制造和加工、生物技術”主題下，預算投入近17億歐元用于納米技術相關研究，部署了“石墨烯旗艦計劃”重大項目，計劃投入5億歐元。英國制定了《英國納米技術戰略：小技術，大機遇》，從商業、工業與創新，環境、健康、安全研究，監管，利益相關方等4個方面部署了43項行動。法國于2019年3月啟動“納米計劃2022”重大項目，政府計劃出資10億歐元，以支持新一代電子元器件的研發與預工業化。德國制定了《納米行動計劃2010》《納米技術行動計劃2015》《納米技術行動計劃2020》等戰略規劃。近年，德國聯邦政府和各州政府每年對納米技術的資助合計超過6億歐元。俄羅斯于2007年4月批準了《納米工業發展戰略》，在該戰略下成立俄羅斯納米技術公司，批準《至2015年納米工業發展計劃》，后者計劃融資約3 179個人空間億盧布。日本制定了《納米技術·材料科學技術研究開發戰略》，文部科學省和小班教學經濟產業省部署了“綜合材料研發計劃”“超尖端材料超高速研發基礎技術計劃”等重大項目。韓國制定了《納米技術綜合發展計劃》和《國家納米技術路線圖》，并定期更新；2001—2020年累計投入7.9萬億韓元用于納米技術研發。中國制定了《國家納米科技發展綱要（2001—2010）》，在《國家中長期科學和技術發展規劃交流綱要（2006—2020年）》指導下部署了“納米研究”國家重大科學研究計劃、“納米科技”重點專項等重大項目。
依托大學、科研機構、企業等優勢研究力量，組建多學科交叉的納米科技研究中心。美國國家科學基金會（NSF）設立了納米尺度模板合成和組裝中心等19個納米科學和工程中心，每個中心由1所大學牽頭、若干所大學或企業參與。英國在曼徹斯特大學投資建立了國家石墨烯研究所、石墨烯工程創新中心、亨利·萊斯研究所等石墨烯研究機構。德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會下設76個研究單元，其中應用聚合物研究所等14個研究所組成了納米技術業務聯盟。俄羅斯指定庫爾恰托夫研究所為該國納米科技研究的國家牽頭單位，該所是俄羅斯首批國家科學中心之一。日本從2007年起實施世界頂級研究中心計劃，至2020年底累計設立了13個研究中心，其中國際納米組裝學研究中心、納米生命科學研究所等至少7個中心從事納米科技研究。中國組建了國家納米科學中心、納米技術及應用國家工程研究中心等一批高水平科研機構。
投資建設納米科技公共科研設施平臺，包括儀器平臺、重大科研基礎設施、數字平臺等。美國NSF投資建設納米研究基礎設施網絡40多年，建設了國家納米技術協同基礎設施和納米技術計算網絡平臺。前者由16所大學的納米技術科研設施組成，后者可向全球研究人員提供500多件納米尺度計算、模擬工具。歐盟“地平線2020”計劃資助建立了歐洲納米科學鑄造和精細分析平臺，由分布在意大利、法國、德國等10個國家的科研設施組成，為用戶提供一站式服務。日本從2002年起投資建設納米技術科研設施共享平臺，第3期（2012—2021年）建設了以物質·材料研究機構為核心、25家機構組成的先進儀器設施網絡，并在物質·材料研究機構設立了材料數據平臺中心，以支持開展數據驅動型材料研發。中國由國家科技基礎條件平臺中心搭建了重大科研基礎設施和大型科研儀器國家網絡管理平臺，納米真空互聯實驗站二期建設項目已于2023年2月成功驗收；中國科學院建立了北京物質科學與納米技術大型儀器區域中心，充分發揮成員單位的科研和裝備優勢，為全國數百個單位提供開放共享服務。
推動納米技術、生物技術、信息技術、認知科學融合發展。美國設立了“納米技術引發的重大挑戰：未來計算”項目，旨在通過納米技術、計算機科學和神經科學的交叉融合變革性地提升計算機的計算處理能力。俄羅斯把納米—生物—信息—認知融合技術列入《關鍵技術清單》，庫爾恰托夫研究所設立了納米—生物—信息—認知—社會融合自然技術中心。日本將融合化作為該國納米技術發展方向之一，通過與其他領域尖端技術融合，實現新功能，創造新材料。韓國2012年設立“納米融合2020”項目，計劃到2020年投入5 130億韓元，優先支持新一代半導體、納米彈性元件、高效能源轉化技術、水環境與資源處理技術等四大戰略項目。
建立制造研究基地，推動納米科技研究成果產業化。美國建立了國家納米制造業網絡，以加快納米技術從實驗室突破向成熟的商業化先進制造技術轉化。英國通過創新制造中心、未來制造研究中心、高價值制造技術創新中心等產學研合作平臺推動納米技術在制造業中應用。法國依托格勒諾布爾科技城建立了歐洲領先的微納米技術創新園區。法國、挪威、荷蘭等國家組建了分布式的納米制造研究基礎設施“歐洲納米技術實驗室”，以提高歐洲納米制造的質量和效率。俄羅斯納米技術公司在俄羅斯設立了15個納米技術中心（截至2019年10月），旨在集中設備和技術優勢為小微企業提供孵化服務，推動納米技術研究成果商業化。韓國在大田、水原、浦項、光州、全州、大邱建立了6個納米制造中心，作為產業技術發展平臺。中國建立了北京納米科技產業園、蘇州納米城等多個高水平產業化基地。2022年11月，國家石墨烯創新中心獲批組建，成為26個國家級制造業創新中心之一。
高度重視納米科技可能對人類健康和自然環境造成的影響。美國國家納米技術計劃將“支持納米技術負責任地發展”列為四大發展目標之一，并制定了納米技術環境、健康、安全研究戰略，2005—2020年在納米技術環境、健康、安全研究方面累計投入超過12.6億美元。歐盟于2013年6月發布《歐盟納米安全（2015—2025）：向安全和可持續的納米材料和納米技術創新邁進》，闡述了歐盟納米安全研究的優先領域和發展路線圖。英國皇家學會和皇家工程院于2004年7月聯合發布報告《納米科學和納米技術：機遇與不確定性》，關注納米安全問題。德國聯邦政府始終把納米安全放在重要位置，拿出納米技術研究經費的10%用于風險研究和相應的防范措施。俄羅斯高度關注納米技術對人類生命和全球發展的威脅，特別是納米技術對軍事安全的影響。日本圍繞納米材料的毒性與接觸風險部署了一系列研究項目，重點關注納米尺度的二氧化鈦、碳黑、銀、碳納米管、富勒烯等。韓國制定了《納米安全管理綜合計劃》，以應對納米技術對人類健康、環境等的影響，并通過《國家納米技術路線圖》，前瞻部署納米安全研究。中國科學家在2001年就提出納米生物環境效應的研究計劃和安全性問題，“香山科學會議”多次將納米安全性和環境倫理等作為主題予以研討，國家重點基礎研究發展計劃、“納米研究”國家重大科學研究計劃、“納米科技”重點專項部署了多個納米科技安全性研究項目。
積極培養和引進專業人才，通過多種形式的科普活動，增進全社會尤其是青少年對納米科技的了解和興趣。在培養人才方面，美國紐約州立大學奧爾巴尼分校于2004年成立了美國首個納米技術學院——納米尺度科學與工程學院。英國在大學設立納米技術領域博士培養中心，培養納米技術博士研究生。韓國2019年在校納米技術專業學生38 087人，年均增長率約3.7%。2010年，蘇州大學與蘇州工業園區、加拿大滑鐵盧大學合作，成立了中國首個納米科學技術學院，是中國建立跨學科納米科學教學的首次嘗試。2022年9月，國務院學位委員會、教育部印發《研究生教育學科專業目錄（2022年）》，新增一級交叉學科“納米科學與工程”。在引進人才方面，俄羅斯引進國外知名科學家、俄裔科學家在俄羅斯開展合作研究。日本世界頂級研究中心為外國研究人員提供世界一流的研究和生活環境，以英語為第一工作語言。中國也通過各種人才計劃吸引優秀海外人才來華發展。在科普活動方面，各國（地區）一方面積極依托大學、科研機構、博物館甚至游樂場（如迪士尼樂園）等，通過各種主題活動（如美國“納米日”活動），請科普對象走進來接受科普教育；另一方面，制作動畫、視頻等生動活潑的科普材料，通過互聯網向公眾傳播，特別是借助科普教學車等流動宣傳設施（如美國的NanoExpress、德國的NanoTruck）積極走出去，將納米科技知識普及到公眾特別是青少年。
積極開展國際合作。各國（地區）在雙邊、多邊、國際組織（例如，OECD、APEC、金磚國家、ISO）等框架下開展了有針對性且富有成效的納米科技合作。其中，納米技術安全性是合作重點。歐盟與美國自2011年起在納米安全領域開展合作，2018年合作發布了《歐盟-美國納米信息學研究路線圖2030》。歐盟與墨西哥、巴西、韓國、南非、亞洲納米論壇等國家和組織在納米安全方面也建立了合作關系。2008年10月，首屆中美納米生物和納米醫學研討會在北京舉行，納米材料安全問題合作研究是討論內容之一。必須指出的是，各國（地區）在國際組織框架下開展合作的同時，也在通過其框架維護自身利益。例如，圍繞納米技術標準，各國（地區）在國際標準化組織納米技術委員會、國際電工委員會納米電工產品與系統技術委員會等框架下爭奪標準制定的主導權，為本國納米技術產品競爭國際市場爭取優勢。
最新動向
經過長期快速發展，納米科技已從一項新興技術轉變為一項共性技術，隨著各應用領域的發展而進步。在此背景下，相比21世紀初，各國（地區）近年出臺的納米科技發展戰略數量減少，對納米科技的研發資助更多轉向具體應用領域。那么，是否還有必要繼續保持對納米科技的戰略重視和專項資助，成為一個重要問題。本文通過調研世界主要科技強國（地區）近期（2020—2023年）規劃部署，得出以下3點發現。
各國繼續保持對納米科技的高度重視。2020年10月，美國公布“國家納米技術計劃”2021財年預算報告，指出對納米技術的持續投資是建立未來產業的重要基礎，也是在半導體和戰略計算領域繼續保持領先的重要基礎，美國必須繼續保持在納米技術領域的全球領先地位。2022年4月，美國總統科技政策辦公室在向國會的報告中再次指出納米技術是未來產業的重要組成部分。2021年9月，法國總理在國家工業委員會全體會議上發表講話，把納米電子同量子力學、人工智能、綠色氫氣、電池、綠色生物技術、健康等一起列為需要重點投資的戰略性領域。2021年4月，韓國政府發布第5期《納米技術綜合發展計劃》，計劃在2021—2025年投資5.6萬億韓元用于納米技術研發、基礎設施和人力資源的發展，體現出對納米技術的高度重視和積極發展態度。中國科學院和國家自然科學基金委員會聯合組織撰寫的《中國納米科學2035發展戰略》指出，納米科技以其多學科交叉性、基礎性、引領性、變革性的特征，成為推動科學發展的新引擎；對產業的顛覆性和變革性特征凸顯，是未來變革性技術和產業升級的重要源頭。
強調面向重大社會問題。2021年10月，美國發布“國家納米技術計劃”新版戰略規劃，設立了“國家納米技術挑戰”項目，以調動納米科技界和其他各界的小班教學研究力量，合作應對全球性重大問題。首個項目Nano4EARTH旨在應對全球氣候變九宮格化，已于2023年1月啟動。2022年7月，日本第11屆納米技術與材料科學技術委員會召開第6次會議，討論《納米技術與材料科學技術領域研發計劃（草案）》，提出日本發展納米技術的目標是推動經濟增長和創新、最終實現超智能社會。韓國第5期《納米技術綜合發展計劃》列出了4項戰略目標，在目標1“加強具有創造性或挑戰性和全球領先的納米研究”中，提出納米技術要為重大社會和經濟問題提供解決方案。中國國家重點研發計劃“納米前沿”重點專項2021年部署了27個項目，其中約2/3與集成電路、疾病診斷治療、可再生能源、水污染治理等國家重大需求相關。《國家自然科學基金“十四五”發展規劃》提出針對高性能電子、光電子、量子和自旋等固態器件領域的國家戰略需求，聚焦納米科學與技術領域的關鍵科學問題，發展高精準度納米加工方法，突破制約我國納米科技領域的關鍵核心技術。到2025年，實現高性能納米器件的有序集成，催生納米技術變革和新興產業。
積極應對研發范式向數據密集型轉變。美國2021年發布的《國家納米技術計劃戰略規劃》設定了5項發展目標，在目標3“提供基礎設施，為納米技術研究、開發和利用提供可持續的支持”中，新增“提高數據庫的互操作性”，旨在為發展人工智能提供大型數據集。2021年，日本文部科學省部署了兩個至2030年的重大項目——“基于數據生成和利用的材料研究開發”和“材料先進研究基礎設施”，旨在基于日本的超級計算機、科研基礎設施、先進儀器設施網絡、科研數據庫，可持續、高效地產生、積累和利用材料研發數據，從而創造新功能材料，實現科研數字化轉型。韓國第5期《納米技術綜合發展計劃》在目標1中提出建立和擴大納米技術和材料數據平臺。韓國正在建設韓國材料數據平臺（Korea Materials Data Station），2022年計劃投入196億韓元。2020年6月，中國科學技術部啟動國家重點研發計劃科學數據匯交工作，“納米科技”專項研究過程產生的數據上傳至國家基礎數據中心。
中國納米科技發展現狀
中國納米科技研究幾乎與世界同時起步，歷經近40年的發展，取得了舉世矚目的成就，每年納米科技論文發表數量、高被引論文數量、專利申請量均已位居世界第1位，已成為當今世界納米科技進步的重要貢獻者和納米前沿技術研發大國之一。具體體現在：部分基礎教學場地研究方向已躍居國際領先水平。中國科學家率先發現了聚集誘導發光現象，提出了單原子催化、納米酶等重要科學概念，開發了聚集誘導發光材料、單原子催化劑、納米酶、多孔材料、二維材料、稀土功能材料、有機光電材料等世界領先的納米材料體系。“聚集誘導發光”“納米限域催化”“有序介孔高分子和碳材料的創制和應用”3項研究獲得國家自然科學獎一等獎，“單壁碳納米管的可控催化合成”“新型納米載藥系統克服腫瘤化療耐藥的應用基礎研究”“特種光電器件的超快激光微納制備基礎研究”等研究獲得國家自然科學獎二等獎。應用研究與成果轉化方面的努力也初見成效。以甲醇制烯烴催化劑為代表的整套生產技術實現大規模工業化，利用納米綠色印刷技術印制的電子門票已成功用于全國科技活動周、北京APEC會議、地鐵票卡等場合，納米科技成果在抗擊新冠疫情、發展航空航天、維護國防安全等方面發揮了堅實作用。在納米科技領域擁有一批具有國際影響力的領軍人才。獲得聯合國教科文組織納米科學和納米技術發展貢獻獎章等國際獎勵，并以優越的科研條件吸引了日本藤島昭、瑞士米夏埃爾·格雷策爾等一批世界著名納米科技專家來華合作。總之，中國納米科技研究已進入世界先進行列。美國國家科學院也在評估報告中坦陳，中國積極有效的研發戰略有望使其在這一至關重要的技術領域處于領先地位。
雖然成績斐然，但也必須指出中國只是在納米科技基礎研究方面與美國共處領先位置，在產業化方面與美國、日本相比還存在一定差距。中國高校、科研機構對研究成果從實驗室轉向工業應用的研發投入力度嚴重不足，基礎研究與國家需求、經濟發展等的有效貫通機制仍明顯薄弱，一些有很好產業化前景和應用潛力的研究成果不能很好地通過國內企業轉產。中國在與產業發展和人類健康密切相關的納米安全性研究方面相對薄弱，對納米科技的倫理學和社會影響研究不夠重視。而且，即使在基礎研究方面，受科研評價體系影響，大量科研人員為追求文章數量和影響因子，盲目追隨研究熱點，對國家重大需求關注不夠，不僅浪費了大量基礎研究資源，而且造成跟蹤研究多、研究同質化、原始創新少、方向引領能力不足等問題。當然，上述問題在中國不是納米科技獨有，而是普遍存在于科技領域。
政策建議
《中國納米科學2035發展戰略》提出，到2035年中國納米科學基礎研究整體創新能力達到世界領先水平，在納米體系基本原理方面實現突破，開發具有自主知識產權的納米器件和納米材料，建立納米生物安全性評價新方法，促進納米技術在能源、環境、信息、醫學、健康領域的應用。
在此基礎上，本文結合納米科技國際發展經驗、各國最新動向和中國納米科技發展現狀，提出以下4點建議。
聚焦“四個面向”，以成果轉化為重點。研發部署應面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，引導納米科技工作者攻關世界重大前沿科學問題和我國經濟社會發展中遇到的突出問題特別是“卡脖子”問題，努力實現高水平科技自立自強。對于有成果轉化前景的納米科技基礎研究，建議以國家戰略需求為牽引，制定技術發展路線圖，官產學研合作推進成果轉化，科學合理規劃產業空間布局，推進差異化、特色化、集群化發展，避免低水平的重復建設和惡性競爭。
適應數據密集型研發范式特點，建設國家級納米材料數據中心。在數據密集型研發范式時代，世界科學中心必然是科學數據中心。建議統籌部署納米材料數據庫建設，由若干個具有數據優勢的機構牽頭，采取高校、科研機構、企業合建的方式，分布式布局，先示范再推廣，經過長期培養發展成為國家級科學數據中心。數據庫不僅應包括納米材料合成方法、材料結構與性質、各種表征結果等數據信息，而且需要配套算法開發平臺。建立數據格式規范標準，保證各數據庫互聯互通并與化學品監管部門數據庫聯通，數據格式要便于機器學習和超級計算機處理。建立數據核查機制，去偽存真，維護科研誠信。
建設納米科技智庫，加強戰略規劃頂層設計。建議借鑒韓國國家納米技術政策中心、德國弗勞恩霍夫系統與創新研究所等國外納米科技智庫成功經驗，建設專業從事納米科技發展戰略研究的智庫機構或團隊，使我國納米科技戰略規劃和發展布局更加科學和反映國家需求。智庫負責開展情報收集、態勢分析、科技前瞻、水平評估、科技評價等工作；協助戰略科學家梳理可能催生重大創新研究成果或深刻影響未來科技發展走向的納米科技前沿研究方向，制定發展規劃和技術路線圖。
借新增一級學科之機，建立適應科技發展趨勢和納米科技發展需求的人才培養體系。在學校培養階段，建議設置人工智能、數據分析課程以適應數據密集型研發范式，設置重大科研基礎設施實習項目以適應重大突破越來越依賴大科學裝置的趨勢共享會議室，并培養圍繞大科學裝置的合作精神，設置環境保護、科研倫理課程以培養學生負責任地發展納米科技的意識，設置寫作溝通課程以增強學生向社會各界溝通普及納米科技的能力。重視處于職業生涯起步階段（博士畢業到副研究員）的35歲以下年輕人的培養，為他們提供政策保障，使他們全身心地投入科研。借“破五唯”改革東風，建立鼓勵科研人員從事成果轉化的人才和科技成果評價機制。
（作者：邊文越、葛春雷、惠仲陽、賈曉琪、劉凘、葉京、陳曉怡、王文君，中國科學院科技戰略咨詢研究院；梁興杰，國家納米科學中心；鞠華俊，中國化學會；編審：楊柳春；《中國科學院院刊》供稿）
