纳米技术研究报告精选(九篇)

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第1篇：纳米技术研究报告范文

与现在客机的不同之处

仔细观察后你会发现这些可能在20至25年后投入运营的概念性设计完全不同于今天的客机。这些设计的外表之下采用了突破性的机身和推进技术,有助于未来商用飞机大大提高安静性、清洁性、燃油效率,以及乘客舒适度方面的表现,并能使用美国国内更多的机场。你可以在这些飞机上看到诸如形状记忆合金、陶瓷或纤维复合材料、碳纳米管或光纤、自修复蒙皮、混合动力发动机、折叠翼、双机身和虚拟现实舷窗等超现代科技。

“站在这些飞机旁,你可能无法说出它与今天客机的不同之处,但在表象之下却有着革命性的改进。”NASA弗吉尼亚州汉普顿兰利研究中心,负责基础航空计划亚音速固定翼项目的科学家理查德・华尔斯说“技术之美不仅在于外表。”

2008年10月,NASA要求工业界和学术界展望未来,研究先进客机概念,要求能同时满足2030年及以后的未来商用运输需求以及能源效率、环保和运营方面的指标。这个研究的目的是确定未来客机先进机身和推进系统所需的关键技术。NASA眼中21世纪30年代的飞机与现在运营的客机相比有以下的不同之处:

噪音比目前联邦航空局标准低71分贝,目的是将有害噪音限制在机场周围。比现在国际民用航空组织规定的氮氧化物排放标准减少75%以上,目的在于改善机场周围的空气质量。

燃油消耗降低70%以上,有助于减少温室气体排放和航空旅行费用。

小型机场起降能力,可以优化使用大都市区域的多个机场跑道,作为减少空中交通拥挤和延误的手段。

4个团队的不同报告

这4个团队分别由通用电气、麻省理工、诺斯罗普・格鲁曼和波音公司组建。他们各自提交了以下的最终概念报告:

通用电气航空系统公司团队构思了一种20座小型客机,能使用支线机场实现点对点旅行,以改善大城市枢纽机场的拥挤状况。这架飞机有一个椭圆形的机身,客舱横向安排4个全尺寸座椅。其他的特点还包括能使气流平滑流过所有表面的机身外形,以及依靠燃料电池提供电力的先进电子设备。该机的先进涡轮螺旋桨发动机配合低噪音螺旋桨,可以进一步降低噪音并能为短距起飞和快速爬升提供充足的动力。

凭借其180座D8“双泡泡”构型,麻省理工学院的技术团队带来了最反常规的设计,他们把两个机体融合在一起并在尾部安装3个涡扇发动机。麻省理工学院概念的重要组成部分在于采用复合材料降低重量以及超高涵道比(与今天的发动机相比,核心机直径大大小于风扇直径)的涡扇发动机提供更大的有效推力。与今天发动机直径不断增大的设计趋势相反,麻省理工学院是通过控制发动机总体直径的同时减小尾喷管直径来提高涵道比的。该团队说D8的载客量与波音737-800相同,但D8不同寻常的机身使得客舱比波音737更为宽敞。

诺斯罗普・格鲁曼团队预计未来一种120座小型客机的需求量最大。该机专为较短跑道的机场设计,可以扩大客流量减少航班延误。团队描述其静音高效低排放的商用运输机(缩写为SELECT)概念是“在性能而不是外形上的革命。”SELECT的机身和超高涵道比推进系统结构突出使用了陶瓷复合材料,纳米技术和形状记忆合金。这架飞机可以使用短至1500米的跑道,适应更广泛的航空交通地理分布,在很大程度上实现了环保和运营目标。

波音公司的亚音速超绿色飞机研究项目(缩写为SUGAR)团队一口气推出了五个概念。首选概念SUGAR Volt安装了两个混合动力发动机,由桁架支撑的机翼安装在筒状机身顶部。相对于今天的典型机翼,SUGAR Volt的机翼翼展更长,弦长更短,后掠角也更小。另外Volt在机场航站密集停放时机翼还可以折叠,以减少占地面积。预计到时电池技术的进步可以实现该机独特的涡桨电力混合动力推进系统,另外发动机核心机可以使用两种驱动方式,在核心机关闭后由电动机驱动螺旋桨。

NASA并没有给出未来国内或全球商业航空运输的具体需求。所有4个团队都将焦点集中在了适合在单一大洲运营的客机上,因为他们的商业案例表明在未来中小型飞机将继续占据整个民航机队最大比例。只有一个团队提交了一种用于洲际运输的大型翼身融合体客机概念。

4份报告的共同点

各团队都为未来技术研究与发展提出了“明确的路径”,NASA克利夫兰格伦研究中心亚音速固定翼项目课题负责人罗萨里奥说:“他们的研究报告将被借鉴来修正我们的研究规划。我们将确定这些研究的共同点,并利用它们建立更有效的未来战略。”

以下是这4份报告中的共同点:

更慢的巡航速度――大约0.7马赫,比目前的飞机慢5至10个百分点――同时巡航高度更高,这样可以节省燃料。

起飞时发动机所需输出动力更小,以实现安静飞行。

更短的跑道――平均约1500米长,以增加营运能力和效率。

更小的飞机――波音737级别的中型飞机,载客量不大于180座,出于成本效益考虑执行更短更直接的航线。

应用了先进的空管技术,诸如途中交汇和间距控制以及起飞爬升和到达降落自动决策系统。

为了有助于实现他们的概念设计,团队们提出了在轻型复合材料结构、耐热和高强度发动机材料,气动计算模型方面的各种改进。NASA正在权衡这些改进措施,目标是研发可应用在更多航空器上的航空技术,以获得最大公众效益。

创新设计如何实现

NASA华盛顿总部航空研究理事会主任局长申金元(Jaiwon Shin韩裔 音译)说:“这些团队为我们展望未来提供了经过深思熟虑的方案,这将帮助我们把研究投资决策一直置于主流领域。确定这些必要的技术的过程将帮助我们建立研究路线图,在未来几年按路线图把这些创新设计一一实现。”

NASA在21世纪30年代客机上的下一步努力是进行第二阶段的研究。为了满足提高空运系统能源效率和减少环境影响这一国家目标,开始研发所必须的技术。该机构在4月下旬收到四支团队的方案,并希望授予其中一到两个团队研究合同,在2011年启动。NASA的管理人员也将重新评估21世纪30年代客机的目标,以确定一些关键技术从实验室和现场测试到进入实际使用是否将需要更多的时间。这四支团队的概念只需满足燃料效率或噪音目标,而不是两者都满足。

第2篇：纳米技术研究报告范文

制造业，历来都是国民经济的高地，它关乎就业，关乎经济的创造力，关乎中国经济可持续发展的能力。而自2008年经济危机以后，中美制造业高地争夺战以及相关的争议持续不断。为了强调制造业的重要性，美国通过多个国家计划来启动“制造业回归”，因为美国发现新一轮产业革命的重心仍然在制造业，制造业也是国家经济竞争力的关键所在。由于中美两国制造业的“成本竞争力”越来越近，这就意味着中国制造业必须尽快重新塑造竞争力，“世界工厂1.0版”必须尽快升级到“2.0版”、“3.0版”，才能保持在世界市场上的相对竞争力。

美国快速启动“制造业回归”

2008年爆发的金融危机，从美国迅速向全球蔓延，随之全球经济结构与国际分工进行深刻调整。自2008年以来，发达经济体对高端制造业的重视前所未有，希望重新找回经济稳定之锚。与此同时，新兴经济体也加大了对低端制造业市场的争夺。在这张世界制造业坐标系里，美国、德国等制造大国，率先意识到要在这场关乎人类未来产业变革方向的征战中取胜，必须抢占制造业制高点，于是率先实施“再工业化”和“制造业回归”战略，重振制造业大潮风起云涌。

特别是美国对制造业的定位与以前已截然不同。其中最明显的是美国政府对制造业的态度发生了巨大的转变。首先是美国开始特别强调制造业的重要性，美国从就业培训、研发、融资、基础设施、国际贸易规则、商业环境等方面都提出要促进制造业的回归和发展。其中美国在2009年12月公布了《重振美国制造业框架》，2011年6月和2012年2月相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》，2013年《制造业创新中心网络发展规划》，推动所谓的“制造业回归”。 随着特朗普当选新任美国总统，特朗普的两大潜在政策也非常值得关注，其中之一是特朗普的“产业回迁”，意在通过汽车、电子的制造业工厂的回迁美国来解决美国的就业问题，包括福特、通用汽车、丰田、波音、洛克希德马丁、联合技术、开利等美国最强大的企业都已经感受到这种政治压力；之二是提高自身的制造业服务能力，吸引更多的国外制造业去美国设厂，这点在今年年初的曹德旺的评论中就可以体现出来。

虽然奥巴马政府与特朗普政府对于制造业的政策不同，但是他们对制造业的观点还是非常一致的。因为美国和很多国家都发现，经济增长的实质以及新一轮产业革命的重心仍然在制造业，制造业将成国家经济竞争力的关键所在。

奥巴马政府强调“再工业化”，目的是为了保持美国在全球制造业竞争方面的领先地位。在战略新兴产业领域，美国更是浓墨重彩地规划，2009年出台了《美国创新战略：促进可持续增长和提供优良的工作机会》等，重c在纳米技术、高端电池、生物制造、新一代微电子研发、高端机器人、清洁能源、航空产业、电动汽车等产业布局。2012年美国财政年度增加了国家科学基金、国家标准和技术研究院实验室等重要科学部门预算，开发先进制造技术，并启动先进制造技术公会项目。所以“再工业化”也好，“制造业回归”也好，本质上是抢占国际产业竞争制高点。

特朗普政府则一方面将汽车、飞机等机械制造业复兴当做未来的产业政策关注点，目的是为了扩大美国就业，解决类似于美国汽车城底特律的破产之类的难题；另一方面则将美国基础设施建设相关的产业升级也作为未来制造业的重点。特朗普提出一个大规模基础设施投资的计划，承诺选民要花上万亿美元来重建道路、机场、桥梁、排水系统和电网。这个新的“造城运动”同样也会发挥美国中低端制造业的带动作用。

美国“制造业回归”源于制造业成本下降

在美国启动“制造业回归”的过程中，很多人将美国启动“制造业回归”的动机归因于美国制造业成本的下降。波士顿咨询集团出具的报告显示，如果全球制造业成本竞争力指数以美国为基准（100分），中国制造业对美国的成本优势已经由2004年的14%下降到2014年的4%，这就表示目前在美国进行生产只比在中国进行生产贵4%。该研究报告认为，按照目前的发展趋势，中国对美国的制造业成本差距在2020年左右将不复存在。

埃森哲咨询公司认为，受益于美国多方面的成本优势，目前在美国本土生产的十多万家中小制造企业有着很强的生命力。埃森哲咨询公司首席技术战略家鲍勃？苏在一份报告中分析说：“美国制造业所拥有的劳动力仅有服务业的1/4，但每位员工所创造的利润几乎是服务行业员工的6倍。”美国依然是全球最大的制造国，产出几乎占全球产出的1/4。

那么，究竟是在哪些领域美国“制造业”具有显著的成本优势呢？

首先在资源与能源方面美国制造业成本优势一直在增强。高盛在其2013年前景展望中指出，美国的可开垦土地面积比中国多出5.3倍，水资源是中国的4.6倍。2004-2013年，我国工业用电价格上涨了66%（我国工业平均电价0.6元/度，比美国高出30%左右），工业天然气价格上涨了138%；而美国的页岩油气革命使则其能源价格出现下降。目前美国天然气每立方米相当于7毛钱人民币，中国为2.2元每立方米。美国的原油价格要比中国原油低30%左右。

另外中美两国的物流成本差异巨大。由于高速公路网是由美国各级政府修建，所以美国高速公路几乎不收费，只有一些私营道路收费，但也很便宜。而中国高速公路费用惊人，中国的运输成本相对来说就太高，而且过路费按里程和载重量双重收取。毕马威曾经报告称，中国的运输成本占中国GDP的18%，比发达国家普遍高出10个百分点。对厂家来说，物流成本可以高达生产成本的30%-40%。

在劳动力方面，中美差距正在逐步缩小。美国的人工成本总体来说大约是中国的4-6倍。美国有些地区失业率非常高，在高失业率地区，工资水平也不高，招聘工人也比较容易。美国很多地区平均工资月薪大概在2000-3000美金，是中国的5-6倍。

在税收方面，美国地方政府权力比较大，每个地方的税率政策也不一样，失业率高的地方，税率就低，而且美国税率是根据企业的赢利情况而来，利润越高，税率越高。甚至还有些州不设企业所得税，如南达科他州、内华达州。美国也有企业所得税较高的州，如纽约州、路易斯安纳州，税率也要达到35%。通常来说，企业家可以选择税赋较轻地方去办厂。

美国制造业的核心竞争力

金融危机以后，欧美国家开始审视原来重视虚拟经济的政策，很多国家于是重新回归并更加重视“高端制造”，如美国将“再工业化”作为其重塑竞争优势的重要战略。当然，美国真正想让回归到美国的产业，也并不是所有的产业，因为很多产品在美国制造并没有明显的优势。

比如在美国，纺织品、服装和家具制造业是典型的低技术劳动密集型产业，在没有强势品牌支撑下，毛利率很低。而家电、电脑和电子设备等高科技制造行业，或者被称为“高科技组装行业”，也居于半导体产业下游，竞争超级激烈，且产业附加值整体较低。所以在这几个方面，美国都把制造业放在了发展中国家，但是将设计、研发和销售等其他环节留在了美国。以手机行业为例，在2015年，苹果独自赚取了全球智能手机市场的92%利润，再加上三星，两者利润之和超过了全球手机市场利润的100%。换句话说，所有其它手机企业的整体利润总和是负数――其中，包括了年产16.3亿部手机的中国手机制造商。通过树立高利润制造行业的竞争优势，以及在中低利润制造行业里控制高利润价值链环节，美国制造业获取了远高于全球平均水平的利润率。

早在2011年，Booz&Company的一份制造业分析报告中，包含了一张美国制造业在国内市场竞争力分析图表。该图表清晰显示，美国在化工、宇航、机械、医疗和半导体等领域，仍然占据着全球领导者的地位，弱势的制造业只是纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域。由于这些劳动密集型产品需要较长时间的组织能力，所以短时间来看，纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域回归到美国的概率还是非常小。但是值得注意的是，一旦机器人技术在这种产业中大量应用，那么纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域回归美国的潮流将会成型，比如最近富士康母公司鸿海集团已经计划赴美投资建厂就是典型的案例。

综合来看，目前正在回流到美国或者肯“主动”回流美国的产业，主要是高技术服务业和先进制造业。因为这些产品在美国有着先天的优势，即美国强大的基础科研和科技转化能力。目前科技界三种飞速发展的技术，即“人工智能、机器人和数字化服务”，都与美国强大的创新和创造力有着紧密的联系。

其中在基础科研领域，很多企业看中的是美国在信息协作竞争方面具有天然的优势。

对现代制造业来说，信息技术已经远不是上个世纪末的CAD/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助制造）和MRPII（制造资源计划）那么简单。从设计、生产、装配到服务，它已经深深嵌入制造业的各个关键环节。在产品设计方面，利用可视化和仿真软件，制造商的产品设计、测试和优化都得以加速，并获得改善。比如飞机无需大规模风洞试验，就可以进行风阻系数优化；零部件只需要在模拟软件帮助，关键零部件就可以测算使用寿命；制造企业使用企业资源管理和供应链管理系统，可以综合成本、交货速度、生产率、设备利用率、能源消耗和产品质量等多方面因素，整合上下游供应链的关系，制定最优配置产业链资源的生产、制造和销售计划。

几十年前，制造业资源管理最为核心的MRPII/ERP理念，就是由美国企业提出的，目前，全球最好的ERP软件，也出自美国。在未来信息产业创新的前沿领域，如大数据、云技术、虚拟现实与可穿戴技术、3D打印，美国有大量最先发明与创立的公司。比如大数据，事实标准Hadoop就是由美国制定，全球最大的十家SaaS供应商都是美国公司。在可预见的一段时间内，美国在信息技术的领先，还会让美国制造业的创新优势继续保持。

在科技转化领域，美国企业重视研发，由于知识产权保护严格，所以他不管别人做什么，只做自己的，而且要做最好的。连最小的企业也会在研发方面下血本，有了专利就迅速转化成产品。美国制造业会随时调整自己，不断寻找适合自己的角色，劳动密集型基本上没有办法生存，所以都向高端、核心发展了。这就是美国制造业的核心竞争力。

如果要问什么是未来美国制造业的核心竞争力，可以说，就是美国在产品创新、技术创新和信息协作竞争方面的优势。美国的战略意图是让“人工智能设计”应用于制造业，辅助人们进行设计、测试和制造，使制造业的大规模定制成为可能；用“数字化服务”对新产品进行构思、利用模拟器进行测试使生产效率大幅度提高；将人工智能、机器人和数字化等高技术服务集成应用于制造业，以此来引导一场真正意义上的“制造业革命”。

反思：“中国制造”何以持续竞争力？

从以上的分析来看，“美国制造”最突出的核心竞争力在于产品承载的科技含量与创新能力，所谓的“制造业”回流是一种结果而非强制的措施。美国强调制造业回归，是重视制造业的重要性。这才是我们真正应该学习的，因为制造业一直而且永远都是所有行业利润的源泉，也是创造与创新的最大承载载体。

Booz&Company的一份制造业分析报告分析认为，未来全球的主要工业国中，只有美国和墨西哥的成本结构会逐渐向好。较低的薪资增长率、持续提高的劳动生产率、稳定的货币汇率，以及显著的能耗优势，将让美国和墨西哥成为全球制造业的新星。除中国和韩国以外，其它世界排名前十位的商品出口国，平均制造业成本均超出美国成本的10%-15%。

目前我国已经成为世界第二大经济体，全球制造业产出最高的国家，还是世界第一大出口国，发展成就令世界瞩目。但从国际产业分工格局看，仍处于低端加工组装环节，产业技术含量和附加值偏低。目前我国彩电、手机、计算机等主要电子产品产量占全球出货量的比重分别达到50%、70 %和90%以上；但电子信息百强企业实现利润仅为美国苹果公司利润的40%。中国社科院工业经济研究所2017年2月的《中国产业竞争力报告（2016）》指出：我国工业制成品中，我国出口产品主要是中等技能与技术密集型产品和低技能与技术密集型、劳动与资源密集型产品，高技能与技术密集型制成品最少。我国低技术含量产品在国际市场上尽管拥有较高的占有率，但高技术含量的产品则普遍缺乏国际竞争力。

目前中国制造业面临着诸多的挑战，比如中国制造业成本最大的优势――人口、资源等红利逐步褪去，而在其他领域的劣势（如税收、物流、能源、隐性成本等）逐步突显。但在很多原因中，最重要的挑战还是中国制造业的核心竞争力不强，而非劳动力成本或者资源成本。经济学家许小年认为，中国制造业现在主要的挑战不是劳动力成本上涨，而是整体技术含量偏低、和国际一流企业差距较大，并且趋同化现象普遍。企业的差异化和核心竞争力不强，使得制造业企业目前有相当数量处于经营困难的状态。

中国正在从改善制造业的生态环境以及减轻制造业的运营成本等多方面做出努力，《中国制造2025》作为我国第一个为制造业长期发展明确方向和实现路径的纲领性文件，相比于以前常规性的五年规划甚至更短的近期规划，《中国制造2025》更具战略性和全局性。《中国制造2025》在基本的政策思路上有了较大的转变，重视公共服务体系在科技成果转化、产业技术基础、新型工业化示范基地、制造业国际化和中小微企业等方面的突出作用，对优化制造业的长期发展环境有较好的促进作用。

但是事情的发展都要经历一个长期的过程。未来中国制造业并不会因为少部分制造业回流美国而就此式微。但是制造业的两极分化可能会更加严重：有的苟延残喘，有的却傲视群雄，主要原因就是科技含量和创新力。