《納米材料標準體系綜述》

轉(zhuǎn)自：納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心

    納米材料是８０年代初發(fā)展起來的新材料領(lǐng)域，它具有奇特的性能和廣闊的應(yīng)用前景，被譽為跨世紀的新材料，引起科學界和企業(yè)界的極大關(guān)注。納米材料的發(fā)現(xiàn)者是著名的美國物理學家，兩次諾貝爾獎金獲得者Richard Feynmen。他在６０年代曾經(jīng)預言：如果我們能控制物體微小規(guī)模上的排序，將獲得很多具有特殊性能的物質(zhì)。１９８４年，Glecter采用氣體冷凝方法，制備成功鐵納米微粉。隨后，美國、德國和日本科學家先后制成多種納米材料粉末及燒結(jié)塊體材料，開始了納米材料及技術(shù)的研究時代。隨著各國科學家不斷地發(fā)現(xiàn)納米材料的特殊性能，引起了一些國家政府高度重視，先后將其列入美國的“星球大戰(zhàn)”、歐洲的“尤里卡”及日本的“高技術(shù)探索研究”等高技術(shù)研究計劃，使納米材料的性能開發(fā)、制備技術(shù)和實際應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。我國也及時地編制“863”計劃，對其進行跟蹤和研究開發(fā)，國家火炬計劃重點支持研究成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，特別是 2001年以來，國家科技部將“納米材料標準及數(shù)據(jù)庫”列入基礎(chǔ)性重大研究項目，國家標準化管理委員會也在年度標準制修訂項目中立項，這標志著我國納米材料技術(shù)標準的研究工作已提到議事日程上來。編制標準體系表作為科技部基礎(chǔ)項目的子課題由冶金信息標準研究院牽頭，鋼鐵研總院、天津化工研究院、有色技術(shù)經(jīng)濟研究院等單位也同步開展了工作。經(jīng)過課題組三年的努力，現(xiàn)提出了標準體系的框架與明細表的初稿，現(xiàn)就有關(guān)內(nèi)容匯報如下：
　　1 標準體系表的作用
　　1. 1 明確納米材料標準化發(fā)展目標以及工作重點
　　我國在發(fā)展納米科技的戰(zhàn)略計劃中是以納米材料的研究與應(yīng)用為主展開的。與國外納米電子和器件、納米生物的研究占60—70％有較大的不同。根據(jù)我國納米材料產(chǎn)業(yè)化的布局，按照先基礎(chǔ)、試驗與檢驗方法、粉體然后納米電子和器件的總體發(fā)展思路編制的納米材料標準體系表，較好地體現(xiàn)了納米材料標準化的近期與未來工作任務(wù)與制修訂項目。我們通過適時地、有序地將納米材料研究的成果制定成標準，使納米知識與成果盡快產(chǎn)業(yè)化，從而實現(xiàn)其經(jīng)濟價值和社會價值，為提高我們企業(yè)與國家未來的競爭優(yōu)勢奠定基礎(chǔ)。
　　1. 2 指導納米材料標準化工作協(xié)調(diào)發(fā)展
　　納米材料被譽為21世紀具有競爭力的一個新型與交叉學科。標準化工作也受到了我國政府各個部門的高度重視，有關(guān)研究單位與企業(yè)也積極參與標準化工作。為確保納米材料標準化協(xié)調(diào)與健康發(fā)展，整合各方面的資源，我們要在標準體系表的框架下，協(xié)調(diào)有關(guān)方面的財力與人力，抓住主攻方向，分輕重緩急，加快標準的制定速度。
　　1.3 為搶占納米材料的新技術(shù)制高點奠定技術(shù)基礎(chǔ)
　　對標準的競爭，尤其對高新技術(shù)標準的競爭，說到底，是對未來產(chǎn)品、未來市場和國家經(jīng)濟利益的競爭。誰搶先制定標準，并把自己的標準變?yōu)閲H標準，誰就掌握了競爭的主動權(quán)。由于我們制訂標準體系表反映了納米材料近中期發(fā)展方向與全局，而且在納米材料的標準的制定方面搶先一步，已經(jīng)批準發(fā)布了7項標準，同時還有30項標準正在開展工作。我們工作組還會按體系表的規(guī)劃有計劃地組織國內(nèi)有關(guān)單位開展納米材料標準制修訂工作。由于我們的納米材料的標準化工作處于世界領(lǐng)先地位，我們在未來的納米材料國際標準化中工作中以及國際交往中就有了更大地發(fā)言權(quán)，也為我國搶占納米材料新技術(shù)的制高點奠定了基礎(chǔ)。
　　2 標準體系與標準體系表定義
　　標準體系：一定范圍內(nèi)的標準按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學的有機整體[GB／T 13016一91《標準體系表編制原則和要求》]。
　　標準體系表：一定范圍的標準體系內(nèi)的標準，按一定形式排列起來的圖表。標準體系表的組成單元是標準，不是產(chǎn)品。 標準體系表包括在一定時期內(nèi)，一定范圍的標準體系應(yīng)有的全部標準，即包括應(yīng)該保留的現(xiàn)有標準，以及應(yīng)該修訂和新訂的標準[GB／T 13016]。 
　　3 指導思想
　　3.1 加強頂層設(shè)計，按形成納米材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈來規(guī)劃現(xiàn)行與未來的納米材料標準。
　　3.2 打破原有的部門劃分與產(chǎn)業(yè)界線，提倡納米材料標準化工作跨學科跨產(chǎn)業(yè)的合作與發(fā)展。
　　3.3  根據(jù)納米材料的應(yīng)用目標和產(chǎn)品目標，選準突破口和切入點，本著優(yōu)先發(fā)展基礎(chǔ)與檢測標準的策略，然后對市場潛力大、技術(shù)可行的納米產(chǎn)品及時制定標準。
　　3.4 納米材料與傳統(tǒng)材料有質(zhì)的差異，它具有傳統(tǒng)材料所不具備的化學與力學性能以及光、電、聲等特殊功能，在制定納米材料標準體系表中充分反映了突出納米材料的特征與本質(zhì)。
　　4 編制原則
　　4．1完整性——體系表的組成應(yīng)完整、配套，要基本覆蓋納米材料已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化或在近期能夠產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域。
　　4．2 前瞻性——體系表要盡可能反映納米材料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀趨勢，盡可能包容國家納米材料技術(shù)攻關(guān)的成果。
　　4．3 統(tǒng)一性——體系表內(nèi)各項標準之間，應(yīng)盡量做到協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。 
　　4．4 科學性——體系表應(yīng)分類科學、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，并具有一定的可分解性和可擴展空間； 
　　4．5 實用性——體系表應(yīng)便于使用和管理，對今后的納米材料標準化工作給與指導。
　　5  體系表構(gòu)成
　　5.1 體系表組元
　　納米材料標準體系表主要有以下兩部分組成:
　　5.1.1 標準體系表結(jié)構(gòu)框圖[見附件1]
　　結(jié)構(gòu)框圖主要是給出各層次和標準項目類別間的縱橫關(guān)系，主要由三部分構(gòu)成,分別為A基礎(chǔ)標準、B產(chǎn)品標準、C檢測標準及標準樣品，考慮到今后的發(fā)展及特殊情況的出現(xiàn)，每部分設(shè)立了“其它類”，預留出很大的發(fā)展余地。這三部分根據(jù)標準隸屬關(guān)系、專業(yè)特征等，再細化層次、類別。
　　5.1.2 標準項目明細表[見附件2]
　　標準體系明細表是反映體系具體標準項目信息化的明細目錄，它將反映出具體標準項目名稱、項目相應(yīng)的國際、國外相應(yīng)標準及國內(nèi)該標準制（修）訂情況等信息及各類標準的數(shù)量，是標準體系的實體組成部分。
　　5.2 體系表組成規(guī)則
　　標準體系框圖與標準項目明細表的項目代碼由英文和阿拉伯數(shù)字共5位編碼組成。
　　對列入本體系表的每一項技術(shù)標準，均賦予唯一的標準體系號。
　　標準體系號由標準體系分類號和標準順序號組成。標準體系分類號由標準的專業(yè)門類編碼、專業(yè)序列編碼和層次編碼組成，采用英文字母與阿拉伯數(shù)字混合編號形式，即標準的專業(yè)門類編碼以兩個大寫正體英文字母表示，專業(yè)序列編碼以兩個小寫正體英文字母表示，層次編碼以一位阿拉伯數(shù)字表示。標準順序號以兩位阿拉伯數(shù)字表示。分標準不賦予單獨的標準體系號。
　　6  標準層次
　　本體系表將標準分為三個層次：基礎(chǔ)標準、通用標準和專用標準，包括三大類：基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準和檢測（表征）方法標準。
　　6.1 基礎(chǔ)標準。
　　主要包括通用基礎(chǔ)標準，如術(shù)語、分類、符號、代號、檢驗的取樣、制樣基礎(chǔ)標準，以及其他基礎(chǔ)標準（即不宜歸類前兩類的標準），為將來發(fā)展及需要留有余地。
　　基礎(chǔ)標準是指導、規(guī)范、統(tǒng)一納米技術(shù)、納米材料領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)，是重要的標準類別。
　　6.2 產(chǎn)品標準
　　主要列入部分納米顆粒、納米薄帶（或膜）、納米纖維、納米絲、納米碳管、介孔和復合材料，對于目前極具發(fā)展前景的納米結(jié)構(gòu)組裝體系材料，雖有很多研究報道，但鑒于目前仍處于研究階段，暫未考慮。將來，隨著研究的深入，生產(chǎn)、應(yīng)用逐漸規(guī)?；?，再逐漸補充、完善標準體系。
從材料層面上涵蓋了金屬、化工、陶瓷及少量的生物醫(yī)藥材料標準項目，是納米材料產(chǎn)業(yè)化所必需的標準。
　　6.3表征、檢測方法標準。
　　表征、檢測方法標準方面，重點考慮了表征納米材料性能特征方面的項目，即關(guān)于納米材料結(jié)構(gòu)和形貌的表征、檢測方法標準，還包括部分檢驗納米材料的儀器校準用標樣項目。
表征、檢測方法標準是衡量、比較、鑒別產(chǎn)品性能高低、質(zhì)量好壞的必要尺度。
　　7 主要工作
　　7.1 準備階段
　　查詢了國際標準(1SO)、國際電工委員會標準（IEC）、歐共體標準(EN)及美國、英國7個國家10個協(xié)會標準數(shù)據(jù)。收集了國際、國外納米材料及相關(guān)標準，這些標準成為編制納米材料標準體系的重要參考依據(jù)。
　　調(diào)查了解國內(nèi)外納米材料的研發(fā)趨勢，研制材料生產(chǎn)水平、規(guī)模，應(yīng)用情況以對標準化方面的需求等，做了大量的調(diào)查研究。我們先后發(fā)函調(diào)研近400個單位，并重點走訪納米材料的科研和生產(chǎn)單位，多次參加國內(nèi)相關(guān)的專業(yè)會議，進行信息溝通和經(jīng)驗交流。通過調(diào)查我們對納米材料的產(chǎn)業(yè)化程度有了全面的了解，從而在體系表中能夠全面地反映納米材料產(chǎn)業(yè)化對標準化的要求。
　　在國內(nèi)標準體系表的編制工作在標準化領(lǐng)域已開展多年。我們在GB／T 13016一91《標準體系表編制原則和要求》》的總體要求與指導下，同時借鑒了原來編制軍工、民用體系表的經(jīng)驗，參考了冶金材料標準體系和科工委軍用標準體系等資料，提出了標準體系框圖、標準項目明細表和體系編制說明等初稿。
　　7.2 論證階段
　　在前期大量工作的基礎(chǔ)上，2002年初，由冶金工業(yè)信息標準研究院牽頭，先后組織了多次課題組內(nèi)部的討論會，提出了4個不同的納米材料標準體系框架，提交有關(guān)領(lǐng)導和專家進行論證。經(jīng)過專家的反復論證與課題組三次提交修改稿，最終于 2003年2月26日確定了標準體系的總體框架。
　　7.3 編制階段
　　按照已經(jīng)確定的標準體系框圖，兼顧了標準間的內(nèi)在聯(lián)系，按鋼鐵研究總院、天津化工研究設(shè)計院、有色金屬技術(shù)經(jīng)濟研究院分工黑色、有色與化工主線，編寫出了總的納米材料及相關(guān)標準體系項目明細表。完成了標準體系編制工作。
　　8 基本評價
　　8.1較全面地反映了納米材料的總體發(fā)展需求
　　編制的納米材料標準體系總體情況如下表：

表 1

如上表所示：基礎(chǔ)標準、產(chǎn)品標準、檢測標準及標準樣品三者的組成比例比較客觀反映了目前納米材料規(guī)范市場與產(chǎn)業(yè)化的要求；就標準數(shù)量與項目覆蓋了黑色金屬、有色金屬、有機、無機、生物醫(yī)藥材料等方面標準，較全面地反映了納米材料的總體發(fā)展需求。
　　8.2具有前瞻性
　　考慮已有一定規(guī)模產(chǎn)品標準化的基礎(chǔ)上,對目前尚處于研發(fā)階段、但具有發(fā)展前景良好的標準化對象，部分納入了標準體系明細表；另外對難以明確、具體化的項目,亦采用裝口袋的方式,納入標準體系明細表,待今后隨著納米材料發(fā)展、條件成熟后再具體化。為今后制定標準計劃確定了明確目標。
　　8.3 提供了國際、國外相應(yīng)標準信息
　　凡是國際、國外標準項目與我們設(shè)想大體一致的項目都列入標準體系表，尤其是基礎(chǔ)和方法標準。
　　項目明細表中與國際、國外已有標準項目類同的項目有18項，占體系項目整體的7%；提供國際、國外相應(yīng)標準36項，占體系項目整體的14%，為納米材料標準化工作與國際、國外接軌提供了有利的信息支持。
　　9　需說明事項
　　9.1  具有不完整因素
　　體系表中的項目涉及的領(lǐng)域主要是金屬（有色、黑色）、化工（有機、無機）材料及少量生物醫(yī)藥材料，以及相關(guān)的主要基礎(chǔ)標準、表征和檢驗方法標準；從產(chǎn)品形狀（即維數(shù)），標準體系中項目主要是顆粒（零維）方面的材料標準及部分纖維（一維）和薄膜（二維），即體系的涵蓋面不均衡，有待今后隨著納米技術(shù)、納米材料的發(fā)展和需要，不斷增補生物醫(yī)藥、建材、環(huán)保及納米組裝材料等方方面面標準項目，逐漸充實、完善。
　　9.2 具有不確定因素 
　　本標準體系與其它標準體系開展的工作基礎(chǔ)不同，其它傳統(tǒng)材料標準體系都是在相關(guān)標準已大量制定的基礎(chǔ)上進行的，傳統(tǒng)材料標準體系主要對現(xiàn)行標準進行清理整頓、補充、完善、理順關(guān)系。本標準體系的編制，是在我國僅僅有1項粒度檢驗方法標準、少數(shù)超細粉產(chǎn)品標準的基礎(chǔ)上開展的，體系中的絕大部分標準項目，都是預計在納米材料方面需要統(tǒng)一的標準，如基礎(chǔ)標準、方法標準，或是目前國內(nèi)外有一定的研究基礎(chǔ)、將來在國內(nèi)有可能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的標準，或是國防以及其它領(lǐng)域需要的重要產(chǎn)品標準,就是說體系中的標準項目不是十分確定的項目，存在著較大可變的因素;像體系中的標準名稱、部分項目的標準名稱很可能不準確,將來根據(jù)標準適用范圍和內(nèi)容需要進行修改。因此標準體系應(yīng)隨著納米技術(shù)、納米材料的發(fā)展，通過今后納米材料標準化工作的開展，需要不斷修改、補充與完善有關(guān)內(nèi)容、調(diào)整標準體系結(jié)構(gòu)等，使標準體系逐步合理、固化。
　　9.3 動態(tài)性
　　任何標準體系都具有動態(tài)的屬性，本體系的研究對象是新興的納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，雖然我國在納米材料的基礎(chǔ)研究、材料研究、工藝裝備和應(yīng)用開發(fā)等方面已取得一系列令人矚目的科研成果，而且部分成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但畢竟起步晚，發(fā)展歷史短，特別是正處在全方位、多領(lǐng)域發(fā)展的階段，隨著納米技術(shù)更廣泛地應(yīng)用于改造傳統(tǒng)材料以及納米新材料的應(yīng)用，我們要不斷地對本體系表加以完善，以便較全面地、準確地反映了納米材料的總體發(fā)展需求。

擴展閱讀：

納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心（簡稱“納米中心”）是經(jīng)國家發(fā)展和改革委員會于2003年10月批準成立的，專門從事納米技術(shù)研發(fā)、工程化應(yīng)用、技術(shù)集成和成果推廣的國家工程研究中心，中心依托由多所全國重點高校和科研院所以及企事業(yè)單位共同出資成立的“上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司”進行管理。

中心成立的主要任務(wù)是，以國家戰(zhàn)略和市場需求為導向，立足于納米技術(shù)研發(fā)與工程化平臺，致力于納米技術(shù)在環(huán)境治理、功能材料、生物醫(yī)藥、新能源、信息技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究與開發(fā)，通過自主研發(fā)、產(chǎn)學研聯(lián)合、引進吸收等多種模式，研究開發(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和結(jié)構(gòu)調(diào)整所急需的關(guān)鍵共性技術(shù)，實現(xiàn)科研成果放大以及產(chǎn)業(yè)化，搭建產(chǎn)業(yè)與科研之間的“橋梁”。