十亿分之一米尺度上，材料有了新能力

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    纳米是非常小的长度单位，1纳米等于十亿分之一米。如果把直径为1纳米的小球放到乒乓球上，就好似把乒乓球放在地球上。在这样的微观世界里，科学家操控原子和分子，设计制造具有特殊性能的新材料、新器件，这就是纳米制造。
    纳米制造带来的改变，首先是尺度的变化。当物质进入纳米尺度后，我们熟悉的许多材料会展现出完全不同的性质。比如纳米大小的黄金颗粒，颜色可以从红色到紫色发生变化，还表现出极强的催化活性。微观世界里，颜色不是来自金本身的金属光泽，而是量子效应与表面效应在起作用。简单来说，进入纳米世界后，材料不只是“变小了”，还拥有了新的能力。
    目前，纳米制造已经实现在原子分子量级设计新材料，按需定制材料的储能、催化、防腐、导电等特性，突破传统制造的性能天花板。在纳米世界中，科学家能够在更微观的尺度优化电极材料结构，提高材料的导电性、稳定性和能量利用效率。近年来，我国锂电产业快速发展，纳米材料技术的突破和产业化，对提升新能源汽车续航能力、缩短充电时间发挥了重要作用，提升了新能源汽车产业的竞争力。
    2024年，工业和信息化部等部门将纳米制造列入未来制造的重要方向，与智能制造、生物制造、激光制造等共同布局。未来产业竞争，一定程度上取决于谁能在更小尺度上创造新的材料和器件。
    近年来，我国纳米制造相关技术发展迅速，在纳米材料、新能源材料、显示技术等领域已经形成一批具有国际竞争力的成果。面向“十五五”及更长时期，我国仍需持续加强纳米制造基础研究和工程化能力建设，推动纳米材料、制造装备、工艺技术和产业应用协同发展，形成“纳米材料—纳米工艺装备—原子级制造软件”的自有技术链条，推动制造范式从“纳米尺度控制”升级到“按需逐原子创制”，让更多创新成果从实验室走向生产线、走进千家万户。
    十亿分之一米的“壶中天地”，蕴藏着一方鲜为人知的广阔世界。从一颗电池、一块芯片，到未来更加智能、高效、绿色的生活方式，纳米制造将助力中国制造迈向中国创造，探索微观世界的无限可能，打开未来产业发展的巨大空间。
    （作者赵 勇，为河南大学纳米科学与材料工程学院教授，记者赵帅杰采访整理）

来源：人民日报