在能源方面,太阳光加纳米催化剂,把水分解成氢和氧,这个技术最近几年发展很快。在纳米催化剂出来之前,原来分解效率大概只有1%左右,通过纳米催化剂的使用,分解效率已经达到了百分之十几。这有可能引起整个能源领域的变革。在能源环保方面,比如现在的新能源电池技术,现在性能最好的电极或隔膜都是纳米材料。
纳米催化,中国应该是世界上做得最好的。通过纳米催化剂的设计,可以在一些反应里面,达到没有副产物,没有副产物就意味着没有废水向环境里排。如果采用纳米催化,能够100%达到单一的产物,那将来化工厂在哪儿都可以建,不需要跑到荒郊野外、不见人迹的地方去建。所以这些技术的发展,会给我们的生活、产业带来变革。
纳米磁性材料,它的一个很大应用就是储存介质。20世纪90年代,3.5英寸的磁盘出现,大概能存1.44兆字节。现在,我们每个人在钥匙链上都挂着小小的一个U盘,差不多增加了1亿倍的存储量。这个技术原理就是纳米材料巨磁阻效应所带来的变化。
纳米材料在航天航空里面也有应用。航天航空最大的一个问题就是减重,纳米材料的强度和重量,恰恰能满足这个要求。还有纳米加工技术。我们现在的计算机、手机做得越来越小、越来越薄,就是随着微纳加工技术的发展实现的。纳米技术在农业方面也有大量应用。除了中国农科院在研究纳米农药、纳米肥料以外,纳米技术在农业里面的应用比我们想象得还要更尖端,跟我们传统的农业完全是两回事情,是把不同的技术,包括纳米技术就是微纳传感、信息处理技术以及大数据的算法技术全部融合到一起。
还有纳米技术和超材料。超材料完全是人工设计的一种可以超越自然界一些功能的新材料。我们可以设计一个结构,这个结构是纳米尺度的,然后把这个结构组装成一定的阵列。这个时候会发现它产生了一些新的功能,这些功能是我们原来没有预计的,或者说以原有的知识、原有的理论、原有的东西所外推出去是没法预测的那么一类材料,这一类材料也是纳米技术发展的过程中逐渐出现的。
谁掌握了材料,谁就掌握了世界
材料实际上是我们很多技术的源头,很多技术如果你往前溯源,溯源到最后,其实就是材料上的变革。有人问我:纳米技术是不是无所不能?我说:不是,但是纳米技术无处不在,它几乎是一个覆盖全学科的领域。目前,纳米技术在生物医药领域的广泛应用正越来越受到世界各国的重视。我们团队在2001年就创建了中国乃至世界第一个“纳米生物效应与安全性”实验室,专门研究纳米尺度颗粒和纳米结构物质对生命的影响,实现了纳米毒理学领域在中国的起步、形成和发展,使中国在该领域成为最具影响力的国家之一。
纳米技术在生物健康领域也起到了巨大作用。在抗击新冠肺炎疫情方面,上文提到的磁性纳米颗粒,它可以吸附和病毒相关的一些蛋白,包括抗体,这样可以用它来做很多检测。还有就是通过纳米颗粒去改造一些药物,提高药物的稳定性。把纳米颗粒作为治疗药物的载体,让它去输送药物,定点地输运到某一个部位,比如说输运到肺、输运到肝。这种定点的输运,通常叫作靶向性,这也是纳米技术在新冠肺炎研究中很重要的应用。
静电纺丝技术也是伴随纳米技术发展起来的。这个技术的过滤性和孔径率,都可以很容易调节。新冠病毒大概是120多个纳米大小,我们可以精确地调控纳米织物孔径的大小,把病毒挡在外面,这个技术可以用于生产口罩、防护服。
针对肿瘤的治疗和诊断,一直是纳米技术里面最为活跃的领域。把纳米技术和生物技术结合起来,这可能是人类发生技术变革的一个非常重要的突破口。
纳米技术的发展,给人类开辟了很多新的领域,也开辟了很多新的技术,这些技术正在不断地悄声无息地影响着我们的生活。希望有更多的人能够加入纳米技术这个行业里面来,尤其有更多的企业家和金融机构能够加入纳米科技领域,让我们把这个前沿科技,变成中国科技创新的强大力量。