奥运为纳米涂料发展提供契机

　　我国对纳米材料及纳米技术的研究一直给予高度重视，通过国家攻关计划、863计划、973计划的实施，各地积极投入力量和资金，使纳米材料及纳米技术研究水平有了很大的发展。目前在纳米材料技术研究方面处于世界第四、五位的水平。从事纳米材料及纳米科技有关工作的人员约有5000余人，其中从事纳米材料研究的占55％、纳米生物电子的占15％、纳米电子的占10％，其他占20％。在专利方面，十年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表有关纳米材料和纳米结构方面的论文2400多篇，居世界前列，其中包括一些高水平纳米科技论文。这表明，我国纳米材料和纳米研发领域取得了长足进展。

　　我国纳米技术的研究在国际纳米界已经具备了一定的竞争力。然而，相比于科研方面的比较优势，纳米材料及纳米技术科技成果的产业化较低，不足10％，已成为制约我国纳米产业发展的水桶"短板"。为了尽快补好这块"短板"，我国明确提出2010年纳米科技发展的"三大目标"，更有了"企业出钱、院所出人、地方出地"的纳米产业基地新模式，在形成纳米科技骨干队伍方面，吸引多学科专家参与纳米科技的研究与开发，培养和引进懂科技、懂经营、懂管理的复合型人才，为纳米科技的产业化培养力量。目前，纳米材料产业主要分布在经济实力比较雄厚的北京、上海及深圳为中心的地区，其中以北京为中心的地区占了30％、以上海为中心的占35％、以深圳为中心的占15％。全国专业从事纳米材料相关的企业近500家，生产线40多条，生产的产品大多集中在纳米氧化物、纳米金属粉末、纳米复合粉体等。其中，大部分是纳米粉体制备与应用企业。

　　专家学者们认为，奥运工程为纳米材料与涂料发展提供了契机。2008年奥运会，北京需新建场馆19座（含6个临时赛场），改扩建13个（含临时设施4个），残奥会设施18个，训练场馆59个。奥运拉动建设，预计2008年前北京需求涂料280亿元，奥运工程直接用量10亿元。中国涂料工业协会等统计，奥运工程最需要的功能涂料有高性能的钢结构防火涂料、具有防污功能的自清洁涂料、环保性交通标志涂料、绝热涂料。功能涂料需要较高的技术基础，并需要研究、生产、设计、施工密切合作。

　　我国虽然有一万多家建筑涂料企业，但产品以中低档为主。企业普遍缺乏具有自主知识产权的产品，涂料技术含量低。普通涂料供大于求，而功能性涂料严重缺乏。针对涂料行业目前的状况，专家学者认为纳米材料的应用对改造传统涂料产业，全面提高产品技术含量与档次有着不可估量的作用和重要的现实意义。

　　在涂料中引入纳米技术，将改变目前传统涂料技术含量低、产品功能单一的现象。利用纳米材料可以对涂料浆体、色浆、树脂乳液改性，如利用纳米二氧化硅制备的无机、有机杂化树脂。引入不同的纳米材料，可以赋予涂料防火、电磁屏蔽、自清洁等功能。由于纳米粉体材料具有表面效应和小尺寸效应，粒子表面活性很高，若直接添加到涂料中容易团聚，起不到纳米材料的特性，因而不能对涂料改性起作用。另外，直接向涂料中添加氧化锌粉体超过1％还会造成树脂破乳，但用普通表面活性剂处理，分散效果差，不稳定，对涂料的适应性差。因此，涂料企业一般无法直接使用纳米粉体材料。

　　与此同时，业界便派生出粉体应用研究单位，即一些具备了纳米材料的表面改性、规模分散、无机纳米胶囊化、大规模生产的其他配套技术，以及能解决纳米粉体材料在涂料行业中的应用技术企业应运而生。北京首创纳米科技有限公司把不同的纳米材料和不同粒径的纳米材料复合，制备成多种纳米功能助剂。有纳米抗老化剂、纳米耐沾污剂、纳米疏水剂和纳米增强剂。针对涂料耐老化性能差，容易褪色、开裂、脱落等难题，他们利用纳米材料对紫外光的屏蔽性，采用多种纳米材料复配成抗老化剂，使涂料的人工耐老化性能达到1000小时以上；利用纳米材料制备的疏水剂，提高涂料"出污泥而不染"的疏水性能。另外，针对涂料的耐污染性差问题，制备成耐沾污剂，可以显著提高涂料耐污染性。将各种纳米功能助剂提供给涂料生产企业，解决传统涂料企业应用纳米技术问题，实现了纳米技术在涂料中的较快发展，在仅仅一年中，就有200多家企业采用了该公司的纳米功能助剂。利用这种方法，在增加成本不多的情况下，大幅度的提高了涂料产品性能附加值，同时也为涂料企业取得巨大的经济效益。

　　钢结构建筑以其优异的性能和环保性能正在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用，是国家建设部重点推广的结构，奥运工程80％为钢结构，直接用量为20000吨。钢材虽然为非燃烧材料，但钢不耐火，温度在400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半，温度到达600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度，所以一般裸露钢结构耐火极限只有十几分钟。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。目前我国的钢结构防火主要使用防火涂料和防火板2类材料。防火涂料是钢结构的重要配套材料，又可分为厚质涂料、薄型涂料和超薄型涂料。专家着重进行介绍北京首创纳米科技有限公司是承担科技部863计划纳米专项研究的单位，他们计划使用纳米材料对防火阻燃涂料进行改性和优选，从而获得优异的阻燃涂料。纳米级无机材料与有机分子复合形成具有共价键结合的复合树脂。复合树脂具有耐高温、黏结强度高等特点，是本项目的核心技术。纳米三氧化二锑、氢氧化镁等材料，由于具有更好的分布结构，经实践证实作为阻燃助剂效果良好，可以大大提高阻燃性能，并能制成具有装饰性的超薄涂料。隔热保温材料是奥运工程中重要的建筑材料。传统的含石棉保温材料已经被禁止使用，我国建筑保温多采用聚苯乙烯泡沫塑料或矿棉、岩棉、玻璃棉等无机纤维质材料。中国纳米材料研究的一位专家向记者介绍说，近年来国外超级绝热保温材料发展明显加快，由于整体纳米技术的发展，又激发起了人们对纳米孔超级绝热材料的重视，制备一种具有纳米级纤维结构的无机纤维，保证其与树脂等材料的充分复合，使超薄涂料具有高温强度。目前已经研究出厚度小于3mm、导热系数小于0.033kW／m、耐火极限为1.5h的水性涂料。

　　奥运工程大量使用玻璃，金属等幕墙材料，仅北京地区每年新增玻璃、金属幕墙面积500万平方米，涂料需求500吨／年。由于北京的气候特点，这些玻璃、金属墙很容易被污染，急需提高耐污染性。目前有很多单位正在研究具有自洁净功能的涂料，其中采用双疏结构和双亲结构以及复合光催化技术思路的占大多数，已经较好地实现了用超亲水性表面结构和纳米光催化原理在玻璃、陶瓷等表面达到自清洁的效果。

　　隔热保温材料是奥运工程中重要的建设材料，利用纳米技术，合成纤维直径在100纳米以下的硬硅钙石纤维状晶体，同时制备可控纳米孔结构SiO2气凝胶，从而制备出能在高温条件下工作的具有低于静止空气导热系数的纳米孔超级绝热材料。

　　由于传统水性涂料具有硬度低、抗磨损性差等先天缺点，所以在地面涂料以及路面交通标志涂料方面目前还很难使用水性涂料。利用纳米级的一些活性无机材料作为反应原料，通过有效的化学合成获得含有更多无机成分的树脂，制成的水性树脂制备耐磨涂料，目前已经有一些初步成果，但是还未达到实用阶段。

　　纳米材料和纳米技术作为极具市场潜力和发展前景的新材料和新兴技术，受到世界各国的普遍关注。为了保持在纳米材料和纳米技术方面的领先地位，提高国家的竞争力，抢占纳米材料和纳米技术战略高地，近几年来，各国政府部门纷纷制订相关发展战略和计划，投入巨资，支持纳米材料和纳米技术的研究开发，重点推进纳米材料的产业化。数据显示，到2010年，全球纳米产业市场将达15000亿美元规模，因此有人说："输掉了纳米，就输掉了未来。"

　　据了解，2000年至2002年，我国申请纳米国际专利已经占到纳米国际专利申请总量的12％，排名世界第三。我国是世界上少数几个从上世纪90年代就重视纳米材料研究的国家之一，已形成一支在国际上有影响、高水平的研究队伍，同时建有数个具有一定水平的研究基地，拥有若干种发展纳米材料的矿物和生物资源，具有巨大的潜在市场。在这个基础上，我国明确提出2010年纳米科技发展的"三大目标"，即从现在起到2010年，中国纳米科技将在纳米科学前沿取得重大进展、在纳米技术开发及其应用方面取得重大突破，逐步形成精干的、具有交叉综合和持续创新能力的纳米科技骨干队伍。

　　"科技奥运"推动纳米科技的应用和发展，而纳米科技又为"科技奥运"增辉添彩。