供稿|赵婷婷，杨瑶

内容导读

近20年来纳米材料科学的蓬勃发展以碳纳米管和石墨烯的研究为典型代表。如何将纳米材料在微观尺度的优异性能在宏观尺度进行良好表达，得到性能优异的商业化产品？这也给科技工作者带来极大的困惑。纳米材料科学在发展初期受“自下而上”方法论的影响，极大地促进了纳米材料科学的发展，然而其局限性限制了纳米材料的应用之路，“系统工程”的思想应运而生，为解决纳米材料的应用这一难题提供了新的方法论。从“系统工程”的角度来看，在微观尺度上性能优异的纳米材料，若要在宏观尺度取得相应优异的性能，实现商业化应用以造福人类，首先纳米材料的应用需要借助于多级结构，其次在纳米材料的应用研究中应以研究体系中各个组分之间的相互关系为侧重点。按照“系统工程”的思想，对纳米材料的研究应该侧重于根据宏观材料的需求，研究出最优化的结构单元组装方式，最大限度地发挥每种结构单元的优点，最终实现体系的效益最大化。

美国著名理论物理学家、诺贝尔物理学奖获得者费曼在其题为“在底部还有很大空间”的演讲中指出：“如果我们能从更小的尺度对物质进行排布控制，则在宏观尺度我们将收获极多可能的性质以及不同的应用”[1]。这次演讲被看作为纳米科学以及材料科学的发展提供了方法论，即若要获得材料在宏观尺度的优异性质，需要从微观尺度开始进行“自下而上”的结构设计。……