边文越1* 梁兴杰2 葛春雷1 惠仲阳1 贾晓琪1刘凘1叶京1 陈晓怡1 王文君1 鞠华俊3

1.中国科学院科技战略咨询研究院

2.国家纳米科学中心

3.中国化学会

自2000年1月美国宣布启动“国家纳米技术计划”以来，纳米科技已在全球蓬勃发展了20多年，为人类应对新发突发传染病、气候变化等全球重大挑战作出重要贡献。

以史为鉴，可以知兴替。本文收集了2000—2023年美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、韩国、中国、欧盟官方发布的指导纳米科技发展的近160份战略规划文件，使用内容分析法对这些战略规划文件进行分析，总结了世界主要科技强国（地区）发展纳米科技的成功经验，研判了最新战略动向。在此基础上，结合对中国纳米科技发展现状的分析，为今后一个时期中国发展纳米科技提出了一些政策建议。本文总结的发展纳米科技的成功经验，对于中国发展其他科技领域同样具有借鉴意义。

世界主要科技强国（地区）纳米科技发展战略研究

发展经验

将纳米科技视为促进经济发展、提升国家竞争力的关键技术

美国《国家安全战略》将纳米技术列为事关经济增长和安全的关键新兴技术之一。欧盟认为纳米技术是使欧洲在高附加值、技术密集型产品和服务等行业处于全球领先的6项关键使能技术之一。俄罗斯《国家安全战略》提出重点发展纳米技术等战略高技术，把纳米技术列入《科学、技术与工程优先发展方向》和《关键技术清单》。日本将“纳米技术与材料”定位为创造新价值的核心和优势基础技术、支撑超智能社会的重要基础技术。

针对纳米科技跨学科、跨领域的特点，设立跨政府部门、跨行业的发展促进机构

美国设立了纳米科学、工程和技术分委员会，由白宫科技政策办公室、管理与预算办公室、国家纳米技术计划参与机构的代表组成，负责协调国家纳米技术计划的规划、预算、实施和评估。日本设立了纳米技术与材料科学技术委员会，成员主要来自大学、科研机构和企业，主要任务包括分析纳米技术和材料科技领域国际发展态势和日本发展现状、审议纳米技术和材料科技发展规划等。中国成立了国家纳米科学技术指导协调委员会，由科学技术部、国家发展和改革委员会、教育部、财政部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委员会等相关部门代表和专家组组成，负责对全国纳米科学技术工作进行指导和协调。

制定专门的纳米科技发展战略，部署重大研究项目，并投入大量资金

美国为国家纳米技术计划制定了战略规划并定期更新，部署了“纳米技术联合计划”“纳米技术引发的重大挑战”等重大项目，2001—2021财年联邦政府为国家纳米技术计划累计投入超过310亿美元。韩国制定了《纳米技术综合发展计划》和《国家纳米技术路线图》，并定期更新；2001—2020年累计投入7.9万亿韩元用于纳米技术研发。中国制定了《国家纳米科技发展纲要（2001—2010）》，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》指导下部署了“纳米研究”国家重大科学研究计划、“纳米科技”重点专项等重大项目。

依托大学、科研机构、企业等优势研究力量，组建多学科交叉的纳米科技研究中心

美国国家科学基金会（NSF）设立了纳米尺度模板合成和组装中心等19个纳米科学和工程中心，每个中心由1所大学牵头、若干所大学或企业参与。英国在曼彻斯特大学投资建立了国家石墨烯研究所、石墨烯工程创新中心、亨利·莱斯研究所等石墨烯研究机构。俄罗斯指定库尔恰托夫研究所为该国纳米科技研究的国家牵头单位，该所是俄罗斯首批国家科学中心之一。日本从2007年起实施世界顶级研究中心计划，至2020年底累计设立了13个研究中心，其中国际纳米组装学研究中心、纳米生命科学研究所等至少7个中心从事纳米科技研究。

投资建设纳米科技公共科研设施平台，包括仪器平台、重大科研基础设施、数字平台等

美国NSF投资建设了国家纳米技术协同基础设施和纳米技术计算网络平台。前者由16所大学的纳米技术科研设施组成，后者可向全球研究人员提供500多件纳米尺度计算、模拟工具。日本从2002年起投资建设纳米技术科研设施共享平台，第3期（2012—2021年）建设了以物质·材料研究机构为核心、25家机构组成的先进仪器设施网络，并在物质·材料研究机构设立了材料数据平台中心，以支持开展数据驱动型材料研发。中国纳米真空互联实验站二期建设项目已于2023年2月成功验收；中国科学院建立了北京物质科学与纳米技术大型仪器区域中心，充分发挥成员单位的科研和装备优势，为全国数百个单位提供开放共享服务。

推动纳米技术、生物技术、信息技术、认知科学融合发展

美国设立了“纳米技术引发的重大挑战：未来计算”项目，旨在通过纳米技术、计算机科学和神经科学的交叉融合变革性地提升计算机的计算处理能力。俄罗斯把纳米—生物—信息—认知融合技术列入《关键技术清单》，库尔恰托夫研究所设立了纳米—生物—信息—认知—社会融合自然技术中心。韩国2012年设立“纳米融合2020”项目，计划到2020年投入5130亿韩元，优先支持新一代半导体、纳米弹性元件、高效能源转化技术、水环境与资源处理技术等四大战略项目。

建立制造研究基地，推动纳米科技研究成果产业化

美国建立了国家纳米制造业网络，以加快纳米技术从实验室突破向成熟的商业化先进制造技术转化。英国通过创新制造中心、未来制造研究中心、高价值制造技术创新中心等产学研合作平台推动纳米技术在制造业中应用。法国依托格勒诺布尔科技城建立了欧洲领先的微纳米技术创新园区。韩国在大田、水原、浦项、光州、全州、大邱建立了6个纳米制造中心，作为产业技术发展平台。中国建立了北京纳米科技产业园、苏州纳米城等多个高水平产业化基地。2022年11月，国家石墨烯创新中心获批组建，成为26个国家级制造业创新中心之一。

高度重视纳米科技可能对人类健康和自然环境造成的影响

美国把“支持纳米技术负责任地发展”列为国家纳米技术计划四大发展目标之一，2005—2020年在纳米技术环境、健康、安全研究方面累计投入超过12.6亿美元。欧盟于2013年6月发布《欧盟纳米安全（2015—2025）：向安全和可持续的纳米材料和纳米技术创新迈进》，阐述了欧盟纳米安全研究的优先领域和发展路线图。韩国制定了《纳米安全管理综合计划》，以应对纳米技术对人类健康、环境等的影响，并通过《国家纳米技术路线图》，前瞻部署纳米安全研究。中国科学家在2001年就提出纳米生物环境效应的研究计划和安全性问题，国家重点基础研究发展计划、“纳米研究”国家重大科学研究计划、“纳米科技”重点专项部署了多个纳米科技安全性研究项目。

积极培养和引进专业人才，通过多种形式的科普活动，增进全社会尤其是青少年对纳米科技的了解和兴趣

在培养人才方面，英国在大学设立纳米技术领域博士培养中心，培养纳米技术博士研究生。2022年9月，中国国务院学位委员会、教育部印发《研究生教育学科专业目录（2022年）》，新增一级交叉学科“纳米科学与工程”。

在引进人才方面，日本世界顶级研究中心为外国研究人员提供世界一流的研究和生活环境，以英语为第一工作语言。中国也通过各种人才计划吸引优秀海外人才来华发展。

在科普活动方面，各国（地区）一方面积极依托大学、科研机构、博物馆等，通过各种主题活动，请科普对象走进来接受科普教育；另一方面，制作动画、视频等生动活泼的科普材料，通过互联网向公众传播，特别是借助科普教学车等流动宣传设施积极走出去，将纳米科技知识普及到公众特别是青少年。

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积极开展国际合作

各国（地区）在双边、多边、国际组织等框架下开展了有针对性且富有成效的纳米科技合作。其中，纳米技术安全性是合作重点。然而，各国（地区）在国际组织框架下开展合作的同时，也在通过其框架维护自身利益。例如，围绕纳米技术标准，各国（地区）在国际标准化组织纳米技术委员会等框架下争夺标准制定的主导权，为本国纳米技术产品竞争国际市场争取优势。

最新动向

各国继续保持对纳米科技的高度重视

美国国家纳米技术计划2021财年预算报告指出，对纳米技术的持续投资是建立未来产业的重要基础，也是在半导体和战略计算领域继续保持领先的重要基础，美国必须继续保持在纳米技术领域的全球领先地位。2021年9月，法国总理在国家工业委员会全体会议上发表讲话，把纳米电子同人工智能等一起列为需要重点投资的战略性领域。

强调面向重大社会问题

2021年10月，美国国家纳米技术计划设立了“国家纳米技术挑战”项目，以调动纳米科技界和其他各界的研究力量，合作应对全球性重大问题。首个项目Nano4EARTH旨在应对全球气候变化，已于2023年1月启动。中国国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项2021年部署了27个项目，其中约2/3与集成电路、疾病诊断治疗、可再生能源、水污染治理等国家重大需求相关。

积极应对研发范式向数据密集型转变

2021年，日本文部科学省部署了两个至2030年的重大项目——“基于数据生成和利用的材料研究开发”和“材料先进研究基础设施”，旨在基于日本的超级计算机、科研基础设施、先进仪器设施网络、科研数据库，可持续、高效地产生、积累和利用材料研发数据，从而创造新功能材料，实现科研数字化转型。韩国第5期《纳米技术综合发展计划》提出建立和扩大纳米技术和材料数据平台。韩国正在建设韩国材料数据平台，2022年计划投入196亿韩元。

中国纳米科技发展现状

中国纳米科技研究几乎与世界同时起步，历经近40年的发展，取得了举世瞩目的成就，已成为当今世界纳米科技进步的重要贡献者和纳米前沿技术研发大国之一。具体体现在：

1.部分基础研究方向已跃居国际领先水平；

2.应用研究与成果转化方面的努力也初见成效；

3.在纳米科技领域拥有一批具有国际影响力的领军人才。

美国国家科学院也在评估报告中坦陈，中国积极有效的研发战略有望使其在这一至关重要的技术领域处于领先地位。

虽然成绩斐然，但也必须指出中国只是在纳米科技基础研究方面与美国共处领先位置，在产业化方面与美国、日本相比还存在一定差距。中国高校、科研机构对研究成果从实验室转向工业应用的研发投入力度不足，基础研究与国家需求、经济发展等的有效贯通机制仍明显薄弱。中国在与产业发展和人类健康密切相关的纳米安全性研究方面相对薄弱，对纳米科技的伦理学和社会影响研究不够重视。而且，即使在基础研究方面，受科研评价体系影响，大量科研人员为追求文章数量和影响因子，盲目追随研究热点，对国家重大需求关注不够，不仅浪费了大量基础研究资源，而且造成跟踪研究多、研究同质化、原始创新少、方向引领能力不足等问题。

政策建议

聚焦“四个面向”，以成果转化为重点

研发部署应面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，引导纳米科技工作者攻关世界重大前沿科学问题和我国经济社会发展中遇到的突出问题特别是“卡脖子”问题，努力实现高水平科技自立自强。对于有成果转化前景的纳米科技基础研究，建议以国家战略需求为牵引，制定技术发展路线图，官产学研合作推进成果转化，科学合理规划产业空间布局，推进差异化、特色化、集群化发展，避免低水平的重复建设和恶性竞争。

适应数据密集型研发范式特点，建设国家级纳米材料数据中心

建议统筹部署纳米材料数据库建设，由若干个具有数据优势的机构牵头，采取高校、科研机构、企业合建的方式，分布式布局，先示范再推广，经过长期培养发展成为国家级科学数据中心。数据库不仅应包括纳米材料合成方法、材料结构与性质、各种表征结果等数据信息，而且需要配套算法开发平台。建立数据格式规范标准，保证各数据库互联互通并与化学品监管部门数据库联通，数据格式要便于机器学习和超级计算机处理。建立数据核查机制，去伪存真，维护科研诚信。

建设纳米科技智库，加强战略规划顶层设计

建议建设专业从事纳米科技发展战略研究的智库机构或团队，使我国纳米科技战略规划和发展布局更加科学和反映国家需求。智库负责开展情报收集、态势分析、科技前瞻、水平评估、科技评价等工作；协助战略科学家梳理可能催生重大创新研究成果或深刻影响未来科技发展走向的纳米科技前沿研究方向，制定发展规划和技术路线图。

借新增一级学科之机，建立适应科技发展趋势和纳米科技发展需求的人才培养体系

在学校培养阶段，建议设置人工智能、数据分析课程以适应数据密集型研发范式，设置重大科研基础设施实习项目以适应重大突破越来越依赖大科学装置的趋势，并培养围绕大科学装置的合作精神，设置环境保护、科研伦理课程以培养学生负责任地发展纳米科技的意识，设置写作沟通课程以增强学生向社会各界沟通普及纳米科技的能力。重视处于职业生涯起步阶段（博士毕业到副研究员）的年轻人的培养，为他们提供政策保障，使他们全身心地投入科研。借“破五唯”改革东风，建立鼓励科研人员从事成果转化的人才和科技成果评价机制。

边文越中国科学院科技战略咨询研究院副研究员。主要研究领域：科技战略情报、科技发展战略（化学、纳米）、安全情报学等。

文章源自：

边文越, 梁兴杰, 葛春雷, 等. 世界主要科技强国纳米科技发展战略研究与启示. 中国科学院院刊, 2024, 39(3): 540-549.DOI: 10.16418/j.issn.1000-3045.20220223002

总监制：杨柳春