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新材料——現(xiàn)代化(huà)強國(guó)的(de)重要(yào)物(wù)質基礎

發表日(rì)期:2022-06-14 10:20文(wén)章(zhāng)編輯:國(guó)初科(kē)技(jì)浏覽次數(shù): 标簽:    

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圖①:新一(yī)代半導體(tǐ)材料氧化(huà)镓晶圓。龍  巍攝(人(rén)民(mín)視(shì)覺)  

圖②:新材料生(shēng)産車(chē)間(jiān)。許叢軍攝(人(rén)民(mín)視(shì)¥覺)  制(zhì)圖:趙偲汝

人(rén)民(mín)日(rì)報(bào)6月(yuè)7日(rì)訊:2017年(nián)6月(yuè)22日(rì),習(xí)近(jìn)平總書(shū)記在山(shān)西(xī)"考察時(shí)指出:“新材料産業(yè)是(shì)戰略性、基礎性産業(yè),也(yě)是(shì)高(gāo)技(jì)術(↔shù)競争的(de)關鍵領域,我們要(yào)奮起直追、迎頭趕上(shàng)。”近(jìn)年(nián)來(lái),我國(guó)高(gāo)新→技(jì)術(shù)和(hé)産業(yè)快(kuài)速發展,不(bù)斷對(duì)材料提出新要(yào)求,推動新材料持續創新發展。目前,可(kě)供人(r↑én)類使用(yòng)的(de)材料達5萬多(duō)種,高(gāo)性能(néng)、高(gāo)功能(néng)、多( duō)功能(néng)的(de)新型材料正在陸續開(kāi)發中。

材料是(shì)人(rén)類用(yòng)來(lái)制(zhì)造物(wù)品和(hé)建造設施的(de)物(wù)質,我們看(kàn)到(dào)的(de)所有(yǒu)人($rén)造物(wù)品和(hé)設施都(dōu)由材料構成。人(rén)類社會(huì)發展的(de)曆史也(yě)是(shì)一(yī)部認識、開®(kāi)發、利用(yòng)新材料的(de)曆史。每一(yī)種重要(yào)新材料的(de)開(kāi)發和(h é)應用(yòng),都(dōu)把人(rén)類認識自(zì)然和(hé)善用(yòng)自(zì)然的(d∞e)能(néng)力提高(gāo)到(dào)一(yī)個(gè)新的(de)水(shuǐ)平。特别是(shì)近(♠jìn)200年(nián)來(lái),材料科(kē)學技(jì)術(shù)的(de)突破往往是(shì)科(kē)技(jì)革命的(de)基礎和(hé)先導:1•9世紀,鋼鐵(tiě)材料加速第一(yī)次工(gōng)業(yè)革命進程,機(jī)器(qì)化(huà)生(shēng)産代替手工(gōng)業(yè)生(shēng)産£;幾十年(nián)後,電(diàn)磁材料的(de)發明(míng)推動第二次工(gōng)業(yè)革命,機(jī)器(qì)化(huà♣)生(shēng)産邁向工(gōng)業(yè)化(huà)生(shēng)産;20世紀,半導體(tǐ)材料的(de×)出現(xiàn)推動人(rén)類邁向信息化(huà),迎來(lái)第三次工(gōng)業(yè)革命;進入21世紀,新一(yī)代電(diàn)子(zǐ)信息材®料正在加速推進由信息化(huà)邁向智能(néng)化(huà)的(de)第四次工(gōng)業(yè)革命。

新材料應用(yòng)不(bù)斷造福人(rén)類

我們今天所說(shuō)的(de)“新材料”,一(yī)般指上(shàng)世紀80年(niá✔n)代以來(lái)全球高(gāo)新技(jì)術(shù)和(hé)新興産業(yè)快(kuài)速發展催生(shēng)的(de)新一(yī)代材料。

與傳統材料相(xiàng)比,新材料最重要(yào)的(de)特征是(shì)具有(yǒu)全新的(de)優異性能(néng)或特殊₹功能(néng)。比如(rú)在通(tōng)信領域,手機(jī)誕生(shēng)之初還(hái)是(shì)“半截磚&rd>quo;式的(de)大(dà)塊頭,後來(lái),人(rén)們對(duì)電(diàn)子(zǐ)器(qì)件(jiàn)小(xiǎo)¶型化(huà)、高(gāo)品質化(huà)的(de)需求,催生(shēng)了(le)超精細化(huà)半導體(tǐ)材料、濾波材料、散熱(rè)材料、超薄玻璃等新材料,推動了(le✔)智能(néng)手機(jī)的(de)誕生(shēng)、優化(huà)和(hé)普及。又(yòu)比如(rú),對(duì✘)大(dà)容量、抗幹擾、保密性強的(de)光(guāng)纖通(tōng)信的(de)需求,推動新一(yī)代光(guāng)纖玻璃替代ε傳統通(tōng)信電(diàn)纜中的(de)銅、鋁等金(jīn)屬,大(dà)大(dà)緩解了(le)金(jīn)屬生(shēng)産≠帶來(lái)的(de)環境、資源和(hé)能(néng)源等問(wèn)題。與傳統材料相(xiàng)比,新材料發展也(yě)更加凸顯多(duō)學科(kē)交叉、産業(₩yè)融合、技(jì)術(shù)集約等特點。例如(rú),未來(lái)的(de)機(jī)器(qì)人(rén)将更具人(rén)性化(huà)特¶點,智能(néng)“軟材料”成為(wèi)開(kāi)發重點。這(zhè)種自(zì)适應人(rén)造軟體(tǐ)需要(yào)物(wù)理(lǐ‌)、化(huà)學、機(jī)械學、電(diàn)動力學、流體(tǐ)力學等諸多(duō)學科(kē)科(kē)研人(rén)員(yuán)合作(zuò)研發。

在第四次工(gōng)業(yè)革命中,新材料研發及産業(yè)化(huà)正在發生(shēng)巨大(dà)變革,越來(lái)越多(duō)的(de)颠覆性前‌沿材料陸續被研發出來(lái)并得(de)到(dào)産業(yè)化(huà)應用(yòng)。例如(rú),具有(yǒu)↓溶液納米晶性質的(de)量子(zǐ)材料,在納米半導體(tǐ)領域表現(xiàn)出超乎尋常的(de)新特性,将對(duì)生(shēng)物(wù•)醫(yī)療、照(zhào)明(míng)産業(yè)、移動設備、新能(néng)源、通(tōng)信技(jì)術(shù)産生(shēng)深遠(yuǎn™)影(yǐng)響。又(yòu)如(rú)被稱為(wèi)“最輕固體(tǐ)材料”的(de)氣凝膠β,俗稱“藍(lán)煙(yān)”,具有(yǒu)極低(dī)的(de)密度、高(gā→o)比表面積和(hé)高(gāo)孔隙率,因此具有(yǒu)獨特的(de)光(guāng)學、熱(rè)學、力學、聲學以及電(diàn)學性能(nπéng),在航空(kōng)航天、防災救災、儲能(néng)器(qì)件(jiàn)等領域具有(yǒu)廣泛的(de)應用(yòng)前景。

今天,伴随智能(néng)感知(zhī)技(jì)術(shù)、物(wù)聯網、人(rén)工(gōng)智能(néng)、雲計(jì)算(suàn)等新一(yī)代信息≈技(jì)術(shù)應用(yòng),新材料産業(yè)化(huà)研發進程空(kōng)前加快(kuài)。數(shù)字化(huà)技(jì)術(shù)的(de)引入,λ改變了(le)新材料研發模式、應用(yòng)開(kāi)發及産業(yè)化(huà)體(tǐ)系建設,推動材料學進入數(shù)字化(huà)時(shí)代。

矚目未來(lái),更多(duō)新材料的(de)出現(xiàn)将帶來(lái)怎樣的(de)新變化(huà)、新發展,還(h≤ái)難以準确預見(jiàn),不(bù)過有(yǒu)兩點是(shì)可(kě)以肯定的(de):一(yī)是(shì)生(shēng)産要(y&ào)素和(hé)市(shì)場(chǎng)要(yào)素的(de)變革,将不(bù)斷催生(shēng)新經濟增長λ(cháng)點和(hé)新興産業(yè),産品個(gè)性化(huà)、定制(zhì)化(huà)、人(rén)性化(huà)成為(wèi)主流,為(wèi)新材料提供了(le)廣闊應用(yòn♠g)場(chǎng)景;二是(shì)圍繞可(kě)持續發展,能(néng)夠促進綠(lǜ)色、低(dī)碳、循環發展的(de)新材料将大(dà)有(yǒu)可(kě)為₹(wèi)。新能(néng)源材料是(shì)新能(néng)源、可(kě)再生(shēng)能(néng)源開(kāi)發利用(yòng)的(de)物(wù)質基礎;環境友(yǒu)好(hǎo×)材料對(duì)節約資源、保護環境、維持生(shēng)态平衡至關重要(yào);輕質高(gāo)強的(de)新型結構材料則有(yǒu)助于節能(néng)δ降耗增效;等等。

推動材料大(dà)國(guó)邁向材料強國(guó)

當前,我國(guó)新材料研發生(shēng)産已進入高(gāo)速發展的(de)快(kuài)車(chē)道(₩dào),為(wèi)支撐我國(guó)經濟發展和(hé)社會(huì)進步做(zuò)出巨大(dà)貢獻。

根據我國(guó)發展需求,新材料可(kě)分(fēn)為(wèi)先進基礎材料、關鍵戰略材料和(hé)前沿新材料。先進基礎材料是(shì)在傳統鋼鐵(tiě)、水(shuǐ)泥、玻璃等材料基礎​上(shàng)新發展的(de)材料。比如(rú)超級鋼通(tōng)過創新工(gōng)藝讓鋼內(nèi)部結構發生(shēng)變化(huà),從(cóng)而實現(xi<àn)超長(cháng)壽命服役,對(duì)航空(kōng)航天、輕型汽車(chē)、高(gāo)速列車(chē)‌等結構材料的(de)更新換代意義重大(dà)。目前,我國(guó)在該領域是(shì)領跑者。關鍵戰略材料如(rú★)心髒支架,體(tǐ)積雖小(xiǎo)但(dàn)材料科(kē)技(jì)含量高(gāo),要(yào)同時(shí)具有(yǒu)自(zì)适應血管彈性、抗內(n✔èi)膜增生(shēng)、體(tǐ)內(nèi)無毒降解、可(kě)攜帶血栓藥物(wù)等功能(néng)。前沿新材料是(shì)指正在研發的(de)材料。比如(r&ú),目前最薄、最堅硬、導電(diàn)性和(hé)導熱(rè)性最好(hǎo)的(de)材料石墨烯,已在傳感器(qì)、新能(néng)♣源電(diàn)池以及海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)等領域表現(xiàn)出強勁的(de)發展勢頭。我國(guó)在石墨烯領域的(de)∑專利數(shù)和(hé)産業(yè)化(huà)程度在國(guó)際上(shàng)處于領先地(dì)位。

在新材料科(kē)研領域,我國(guó)發明(míng)專利和(hé)科(kē)研論文(wén)數(shù)量可(kě)觀,尤其在前沿熱(rè)點領域表現(xiàn)出強勁勢頭,部 分(fēn)領域與國(guó)際一(yī)流水(shuǐ)準形成并跑甚至領跑的(de)局面。在新材料生(shēng)産領域,我國(guó)形成了(↕le)全球門(mén)類最全、規模最大(dà)的(de)材料産業(yè)體(tǐ)系。同時(shí)我們也(yě)看(k↓àn)到(dào),由于新材料是(shì)一(yī)個(gè)涉及原材料、研發、加工(gōng)、器(qì)件(jiàn)化(huà)集成等Ω的(de)複雜(zá)系統學科(kē),當創新要(yào)素與生(shēng)産要(yào)素融合時(shí),我們在體(tǐ)系化(huà)協同創新能(néng)力、新材料企↓業(yè)的(de)創新主體(tǐ)作(zuò)用(yòng)和(hé)材料“産學研用(yβòng)”一(yī)體(tǐ)化(huà)平台建設等方面還(hái)有(yǒu)較大(dà)提升空ε(kōng)間(jiān)。

第四次工(gōng)業(yè)革命正在為(wèi)我國(guó)提供前所未有(yǒu)的(de)重大(dà)φ機(jī)遇。新一(yī)代信息技(jì)術(shù)、新能(néng)源、智能(néng)制(zhì)造、生(shēng)物(wù)醫(yī)藥等新興産業(yè)快(kuài)速∑發展,對(duì)材料進一(yī)步提出了(le)超高(gāo)純度、超高(gāo)性能(néng)、超低(dī)缺陷、高(gāo)速叠代、多(duō)功能≠(néng)、超耐用(yòng)、低(dī)成本等要(yào)求。新材料在材料提取、合成、制(zhì)備、加工(gōng)、改性、α應用(yòng)等技(jì)術(shù)方面,也(yě)正向著(zhe)新的(de)高(gāo)度攀登✔。我們有(yǒu)信心、有(yǒu)能(néng)力抓住這(zhè)一(yī)機(jī)遇,推動我國(guó)從(cóng)材料"大(dà)國(guó)向材料強國(guó)邁進。在新材料研發方面,我們要(yào)通(tōng)過結構材£料功能(néng)化(huà)實現(xiàn)一(yī)體(tǐ)多(duō)性能(néng);通(tōng)過探究材料性能(néng)超常化(huà),推≈出超性能(néng)、超耐用(yòng)、超微(wēi)觀可(kě)控、高(gāo)叠代化(huà)新品種。我•們還(hái)要(yào)提高(gāo)新材料研發、生(shēng)産和(hé)應用(yòng)的(de)智能(néng)化(huà)水(shuǐ)平,以​加快(kuài)重大(dà)原創技(jì)術(shù)和(hé)行(xíng)業(yè)颠覆性技(jì)術(shù)研究,實現(xiàn)新材料生(shēng)産品質化(huà)、精準化(h☆uà)、定制(zhì)化(huà)、多(duō)樣化(huà),實現(xiàn)材料産品與應用(yòng)端科(kē)學集ε成一(yī)體(tǐ)化(huà)。

新材料的(de)研發與應用(yòng),是(shì)衡量現(xiàn)代國(guó)家(jiā)工(gōng)業(yè)發展水(s¶huǐ)平的(de)重要(yào)指标。一(yī)個(gè)國(guó)家(jiā)如(rú)果能(néng)在高(gāo)附加值、高(g↓āo)技(jì)術(shù)含量材料領域中占主導地(dì)位,在關鍵材料的(de)國(guó)際競争中居于領先地 (dì)位,往往就(jiù)能(néng)占據全球産業(yè)和(hé)經濟發展的(de)戰略制(zhì)高(gāo)點。為(wèi)此,新材料領域科(kē®)技(jì)工(gōng)作(zuò)者正以隻争朝夕的(de)精神,不(bù)斷加強新材料研發,推動我國(g★uó)早日(rì)成為(wèi)材料強國(guó)。

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