2018-纳米研究前沿分析报告_25页-3mb

报告摘要

纳米研究前沿分析报告总结

核心内容

本报告由中国科学院科技战略咨询研究院和国家纳米科学中心联合编写，旨在分析全球纳米技术的研究前沿和各国的战略规划。报告基于科睿唯安公司 Essential Science Indicators (ESI) 数据库，选取了11814个研究前沿，从中筛选出1391个纳米研究前沿，包括41个热点前沿和37个新兴前沿，涉及高被引论文6639篇，揭示了纳米技术的前沿方向和国际竞争格局。

主要观点

全球纳米技术发展趋势：
- 各国普遍增强了对纳米技术的信心，加大了资金和人员投入。
- 纳米技术被广泛视为促进国家经济发展和解决关键问题的重要技术领域，特别是在能源和生物医药领域。
- 研发重心从单一的纳米材料制备转向应用与商业化。
- 通过公共研发平台、产业园区等方式促进产学研融合。
- 各国加强了环境、健康、安全、伦理、社会影响等方面的研究，推动纳米技术被社会接受。
- 基础教育和高等教育成为各国重视的领域。
国际纳米研究竞争格局：
- 美国和中国在纳米研究中占据主导地位，分别在高被引论文数量上领先。
- 美国在太阳能电池、纳米发电机、纳米药物、纳米检测、纳米仿生孔、纳米安全性、测量标准等7个领域排名第一，在锂电池、纳米催化中排名第二。
- 中国在锂电池、纳米催化中排名第一，在太阳能电池、纳米发电机、纳米药物、纳米检测、纳米安全性中排名第二，在测量标准中排名第四，在纳米仿生孔方面仍有提升空间。
中国在纳米科技中的优势：
- 中国在多个纳米研究领域中形成了世界领先的科研方向和优秀团队。
- 太阳能电池领域，中科院化学所、南开大学、华东理工大学、北京大学等在高效合成低碳烯烃和有机/高分子太阳能电池方面取得突出成果。
- 纳米催化方面，中科院大连化物所、上海高等研究院等在C1化学、合成气转化等方向取得重大突破。
- 锂电池方面，中国在负极材料、正极材料、隔膜材料、机理研究等方面表现突出。

关键信息

各领域研究前沿分析

1. 锂电池

高被引论文共413篇，中国贡献最多（159篇），其次为美国（96篇）和新加坡（43篇）。
研究重点包括负极材料（如硅、二氧化钛、氧化铁、MoS₂纳米片）、正极材料（如LiFePO₄）、隔膜材料、机理研究、柔性锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池等。
中国在负极材料、正极材料、隔膜材料等领域表现突出，美国在机理研究方面有显著贡献。

2. 太阳能电池

高被引论文共516篇，美国领先（158篇），中国紧随其后（119篇）。
研究方向包括量子点敏化太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、无机太阳能电池。
中国在非富勒烯有机太阳能电池方面取得突破，如南开大学陈永胜团队创造了**12.7%**的光电转化效率记录。

3. 纳米发电机

高被引论文共32篇，主要来自美国（28篇），其次为中国（2篇）和韩国（2篇）。
研究集中在摩擦纳米发电机和压电纳米发电机，美国在该领域处于领先地位。
王中林院士在该领域有开创性贡献，如首次提出摩擦纳米发电机。

4. 纳米药物

高被引论文共488篇，美国最多（181篇），中国第二（113篇）。
研究重点包括纳米药物载体、肿瘤治疗纳米药物、抗菌纳米药物。
美国在肿瘤光热治疗和纳米药物递送方面表现突出，中国也在介孔二氧化硅纳米材料和氧化石墨烯等方向取得进展。

5. 纳米检测

高被引论文共325篇，美国最多（119篇），中国第二（107篇）。
研究方向包括纳米探针技术、纳米生物传感器、纳米材料用于分子检测。
美国和中国在荧光纳米探针、生物传感器等方面有显著成果。

6. 仿生纳米孔

高被引论文共45篇，美国占据主导（23篇），其次为英国（8篇）和德国（4篇）。
研究集中在纳米孔DNA测序、蛋白质分析。
牛津纳米孔技术公司在该领域有重要贡献，如α-溶血素生物纳米孔的商业化应用。

7. 纳米安全性

高被引论文共157篇，美国最多（59篇），中国第二（25篇）。
研究重点包括纳米材料与生物体、环境的相互作用、生物相容性、细胞毒性、生态影响。
纳米银、碳纳米管、氧化石墨烯等材料的毒性研究是热点。

8. 纳米催化

高被引论文共303篇，中国最多（111篇），美国第二（72篇）。
研究内容涵盖纳米催化剂的制备与应用、传统催化、电催化、光催化。
中国在C1化学、合成气转化等方向取得突破，如包信和院士团队实现了甲烷在无氧条件下的高效转化。

9. 测量表征

高被引论文共153篇，美国最多（86篇），德国和英国次之。
研究方向包括光谱测量、电子显微测量、表面等离激元共振、表面增强拉曼光谱（SERS）。
美国在超分辨成像、纳米磁共振等领域有显著优势。

结构总结

各国计划分析

各国均重视纳米技术的发展，将之视为促进经济和解决关键问题的重要工具。
美国在战略规划上更具体，强调多学科融合。
日本注重“尖端化”和“融合化”。
韩国强调产业化和信息技术融合。
德国注重成果转化。
欧盟聚焦石墨烯研究。
中国在基础研究和应用研究方面均有突出表现，但商业化进展仍需加强。

纳米研究前沿分布

通过ESI数据库和文献计量分析，形成了纳米研究前沿的科学全景图谱。
热点前沿和新兴前沿的筛选标准包括被引频次和时效性。
美国和中国在多个研究前沿中占据主导地位。

附录：纳米研究热点前沿和新兴前沿

热点前沿包括：非富勒烯有机太阳能电池、摩擦型纳米发电机、钙钛矿太阳能电池、纳米磁流体自然对流换热、石墨烯电子性质研究、纳米孔生物检测、高性能超级电容器等。
新兴前沿包括：过渡金属硫属化合物纳米复合材料、高性能钙钛矿太阳能电池、金属纳米笼自组装、纳米材料毒理学研究、钙钛矿电池稳定性、碳纳米点、枝状大分子药物载体、钙钛矿光探测器等。