NASA《2015技术路线图》对我国纳米技术发展的启示

王本力

纳米技术已成为国内外高科技产业竞争的制高点。未来10～20年，以纳米技术为代表的新兴科技，将有望引发一场新的技术革命，给材料、高端制造、新一代信息技术、生物、能源和环境等领域带来重大变革。发展纳米技术、抢占发展先机，不仅是我国提升国家高端制造业核心竞争力的重要手段，也是促进我国工业转型升级，迈向制造强国的必要途径。2015年7月，美国国家航空航天局（NASA）正式发布《2015技术路线图》，重点关注之一是纳米技术发展，详细介绍了未来20年NASA亟需的任务能力和技术需求，量化了候选技术的技术成熟度和性能指标。同期，我国发布《中国制造2025》，将新材料作为重点发展的十大产业之一，提出“要做好纳米材料等战略前沿材料的提前布局”。当前，全球各国都将纳米材料作为发展重点，NASA如何推动纳米技术研发和产业化？哪些成功经验值得分享？

一、NASA推动纳米技术发展的经验

1.高度重视纳米技术研究

美国政府制定了国家纳米科技计划，并作为第一计划优先发展，自2001年至今累计投资约220亿美元持续支持纳米技术创新。在该计划指导下，NASA先后3次制定了纳米技术路线图，明确纳米技术对NASA未来发展的影响，制定详细的技术发展目标和计划，以保证载人深空探索工程的持续及预算的稳定，确保美国在纳米技术领域的全球领先地位。

2.通过重大任务引领纳米技术发展

为创建更安全、高效和环境友好的航天运输系统，开展国际空间站运营和登陆火星等载人深空探索，拓展美国民用航空、航天等科学领域的前沿技术与核心能力，NASA以核心任务为依托，推动纳米技术前瞻性研究，并注重基础研发向应用创新的快速转化。一方面，推动前瞻性纳米技术研究，构建了未来20年（2015-2035年）重点发展的纳米技术体系及其发展路径；另一方面，开展具有较高技术成熟度的纳米技术应用研究，重点推进纳米技术在工程材料和结构，能量产生、存储和传输，电子设备、传感器和器件以及推进等4个关键领域的应用研究。

3.推动技术跨领域深度融合

在满足航空航天发展的同时，NASA更注重推动纳米技术与新材料、电子信息、新能源、机器人、装备制造等高端技术的深度融合，以促进纳米技术跨学科、跨领域融合发展，进而带动能源、生物、信息、制造等多个产业发展，满足公众改善健康、医药、交通、公共安全、消费品的需要。如，NASA通过技术融合，突破新型纳米材料和结构、纳米电子器件、新能源等产业化关键技术，实现集成系统的个性化、移动化、柔软化、传感化和驱动化，推动太阳能电池、燃料电池等新能源的综合利用，推动装备和仪表元器件的轻量化和定制化，从而为相关产业的快速发展提供新机遇和新空间。

4.注重纳米技术协同创新

NASA重视纳米技术交流协作，广泛开展技术合作创新，为美国工业界和学术界创造相关机会、市场和产品。第一，加强NASA不同研究中心之间的交流、协作与共享，避免无序竞争和重复资助。第二，加强与工业界、学术界、美国国家科学基金会等各个机构的合作，实现取长补短和成果共享；第三，广泛吸收公众和其他关键参与方的意见建议，提高公众参与度，创新解决方案。

5.构建纳米大数据和智能决策系统

NASA制定了《战略技术投资计划》，建立了基于网络技术的资助跟踪和智能分析系统（Techport），集成各种纳米技术、数据资源，充分进行数据信息挖掘，为实现资助和评价的科学性和有效性提供支持。具体操作如下：第一，根据科技发展和能力需求的变化，美国国家研究理事会每两年对上述计划进行评审，并进行动态调整，以确保技术路线图的前瞻性。第二，利用Techport实现当前技术资助方案和战略技术投资计划的定量比较， 向技术执行委员会（NTEC）等决策机构提供量化评估报告，从而减少重复资助，降低资助成本，实现资助有效管理。第三，依据战略技术投资计划，NTEC每季度评估NASA的能力需求和候选技术的差距，进而确定新的战略技术投资方向。

6.建立分级管理、指标明确的技术体系

NASA制定了当前能力和支撑技术的定量指标，提出实现未来任务的能力需求和候选技术的量化指标，并详细论证各个候选技术的技术成熟度，从而实现候选技术的科学评价和追溯，提高技术研发资助效率。具体操作如下：第一，识别和描述完成核心任务面临的挑战，确定任务开始时间、技术需求时间，预估技术成熟时间；第二，确定完成任务所需的能力类型，描述能力现状和对应的量化指标，明确能力差距，确定突破能力差距的关键技术；第三，详细说明候选技术的技术挑战、当前技术水平和技术性能目标以及潜在收益，根据技术发展全生命周期实行7级分级管理，包括早期概念研究 （TRL 1～2）、技术可行性研究 （TRL 3～5）以及实际应用研究（TRL 5～7）。

二、我国纳米技术发展存在的问题

1.顶层规划缺失

世界各发达国家均对纳米科技发展进行战略布局，纷纷设立纳米科技发展计划，已有超过60多个国家发布了国家级发展规划。我国仅科技部于2012年5月14日以国科发基〔2012〕627号印发了《纳米研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划》。纳米材料研究在工业和信息化部《新材料产业发展指南》中只是前沿新材料领域的一个发展方向。鉴于纳米技术在其他高新产业发展中的重要引领作用，我国对纳米技术的重视程度还远远不够，至今都没有制定国家级纳米技术发展规划。

2.技术研究原创性不足

近年来，国内各高校、研究院所和企业等纷纷致力于纳米技术研究，科技创新活动取得较大成果，我国纳米技术领域的论文数量、专利数量以及论文被引用次数位居世界首位。但是，我国纳米技術研究“跟风”现象普遍，大多是在国外研究基础上加以改进，提出的重大创新研究不多，缺少开创性发现。

3.技术成果产业化水平低

第一，学术界和产业界脱节严重，有效促进产业资源与创新资源协同发展的机制尚不成熟，科技成果批量转化机制缺乏，使得纳米技术成果转化周期长、转化效率低、成功转化率不到20%；第二，纳米技术应用产业发展严重滞后，规模企业缺乏参与纳米技术应用及产业化的积极性；第三，纳米技术转化中介缺失，政府、企业、科研院所缺乏必要的交流平台和有效的沟通机制，难以实现产业各个层面的无缝对接和有序协调。

4.技术评价体系不完善

一方面，科研項目资助“重立项轻管理、重申请轻验收、重论文轻转化”，项目申报、执行、验收各个环节缺乏有效监督，科技成果评价体系松散、流于形式；另一方面，无法准确提出产业化关键技术的当前性能指标，使得新技术研发提出的指标缺少对照，技术成熟度和先进性难以定量评价。

5.技术研发资金投入不足

近年来，我国科技投入大幅增加，在纳米技术研究上的投入已经超过10亿美元，但与美国国家纳米计划220亿美元的累计投入相比，我国纳米技术、产品的研究开发和产业化投入总量严重不足，并且纳米技术投入支持项目分散，使得投入强度不高，严重制约我国纳米技术及产业发展。

三、推动我国纳米技术快速发展的建议

1.加强顶层设计，制定纳米技术路线图和产业发展规划

建立“国家纳米产业发展推进协调委员会”，深入调研我国纳米技术和产业发展状况，结合纳米技术重大科学研究计划，利用《中国制造2025》战略契机，确定关键纳米技术，制定纳米技术发展路线图，并实时更新；尽早制定纳米产业发展规划，推动产业发展战略从“小局”到“大局”转变。

2.设立重大工程，推动原创性重大成果突破

强化中国制造业转型升级的目标导向，深入研究《中国制造2025》重点领域，对纳米技术研究进行整体布局，出台纳米技术发展重点工程，开展战略性、前瞻性关键技术研究，加大对现有优势纳米技术应用的支持力度，突破产业化关键技术，强化纳米技术对新一代信息技术、航空航天装备、先进轨道交通装备、新能源等国家重大需求的支撑，促进系统性、原创性纳米技术突破。

3.加强产学研合作和军民融合，加快纳米技术产业化

建立创新资源与产业资源协同发展的有效机制，出台纳米技术成果转化激励政策，激发和调动产学研合作的积极性，共同创建纳米技术转移和产业化的顺畅通道；组织纳米技术企业与应用企业对接会，为企业、科研机构提供多层次产业合作服务，帮助相关企业开拓市场；制定促进工业和信息化领域纳米科技成果转化的指导意见，充分发挥“军民融合转化平台”作用，编制发布《军用纳米技术转民用推广目录》，推动科研院所、高校、军工系统和大型央企等纳米技术成果的高效产业化。

4.构建纳米技术指标型谱，完善纳米技术评价体系

深入调研当前纳米技术的定量指标，提出未来技术发展的量化目标，构建科学合理的纳米技术指标型谱，对纳米技术、产品的开发应用和检测评定提供有力支撑；第一建议摒弃项目评价中发表论文数量的硬性指标，建立产业规模、企业投资、经济社会效益的衡量新标准；第二推动新型研发机构、大型骨干企业、高新技术企业从“重论文、重科研项目”向“重成果转化、重产业化”转变；第三建立智能化科技管理平台，提升政府科技管理和服务的科学决策水平。

5.加大资金扶持力度，助力产业快速发展

加大资金支持力度，争取国家、省、市共同设立纳米科技专项，吸引民间资本投入，鼓励企业与国家或地方政府共同设立纳米产业发展基金，助力纳米技术产业化；加强纳米产业化基地建设，增强对全球纳米技术及产业资源的吸引力和集聚能力；聚焦企业发展要素，围绕技术链配置创新链，围绕创新链配置资金链，推动纳米科技创新从技术活动向经济活动转变。