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本刊记者 单晓钊 黄晓艳
材料是可以应用的物质,它标志着人类发展的历程,从近万年前的石器时代到青铜时代、钢铁时代和多种材料并存的新世纪;而今进入信息时代,从信息的产生、存储、传输、转换到显示等都离不开材料, 其中硅芯片占了很大比例, 有人称之为“ 硅材料时代”。随着人民生活的提高、人口的激剧增加、资源的枯竭以及污染的严重,新能源的开发与利用将成为最重要的热点,而制约其发展的主要瓶颈就是材料,因此新材料的开发与应用显得愈来愈重要。
本刊记者:新材料与信息技术、生物技术一起成为21世纪最重要和最具发展潜力的领域,那么到底何为新材料?新在何处?
师昌绪:材料的品种成千上万,但大体可分为结构材料与功能材料,以及二者相结合的材料——一种材料既是结构材料又是功能材料。谈到材料,必须包括以下几个部分:材料成分的设计、合成或制备、组织结构的研究、性能测试,最后根据材料的使用或工作条件测出使用性能(Performance);使用性能才是装备设计人员选择材料的依据;当然还要考虑资源与价格等因素。新材料若想真正得到应用,必须实现产业化,而不能只停留于实验室或中试阶段。
材料可分为传统材料与新材料,其中没有严格的分界线,而且二者之间可以互相转化,碳钢和玻璃是典型的传统材料,可是前者经过特殊的加工和热处理,其强度可成倍地提高,便可将其称之为新材料;而玻璃经过改性或增加涂层,进而智能化,就成为了典型的新材料。有的材料虽已生产了多年,但其生产工艺不断改进,质量指标要求不断提高,仍然可称之为新材料,如半导体芯片用的硅。传统材料和新材料哪个更重要,要看社会的发展阶段和用在什么地方。
本刊记者:请您分析一下,在日益激烈的国际竞争中,中国的材料产业将面临怎样的发展机遇?又该如何应对新的挑战?
师昌绪:中国人多地广,需要通过大规模的建设来满足人民生活的需求,传统材料需要大发展,不可能只依赖于从国外进口。而今我们的传统材料(钢铁、有色金属、建材和塑料等)的产量均居世界首位,占我国GDP 和就业人员的20% 左右,我们因此而成为传统材料生产与应用的大国。传统材料多用于建筑、机械制造等传统行业,促进了国家的迅速发展,并赚取了很多外汇。传统材料也被用于高端技术装备,如核电站的反应堆壳体,一旦发生事故,殃及全球,其重要性不言而喻,而今我国已进入高端技术产品制造阶段,新材料产业的开发格外重要。
本刊记者:随着世界制造业和高新技术产业的迅猛发展,新材料已成为各国产业竞争的焦点。制约我国新材料技术成果向产业转化的因素有哪些?您有哪些经验与我们分享?
师昌绪:首先,高端技术产品包括航天、航空、新能源的开发与应用、信息技术的发展,以及生活技术等方面,开发高端技术产品是从制造大国向制造强国迈进的重要标志之一,必须予以高度重视,为了达到这一目标,有多个环节必须遵循:设计是灵魂,材料是基础,工艺是关键,测试是保证,任何一项不到位,都会遭到失败。
没有创新的设计思想,产品不可能有竞争能力,只有先进的设计思想,没有适用的材料和相应的制造工艺,产品的寿命得不到保证,会造成很大的浪费,这是当前我国制造业中存在的突出问题。测试贯彻于设计、材料零部件与最终产品的各个环节;只有通过大量精密准确的实验,从失败、失败到成功中才能做到知其然和所以然,取得经验,并培养人才。所谓高技术,其特点就是重视各个环节的测试,使其万无一失。
本刊记者:中国的材料产业近年来已经获得长足发展,形成较为完整的产业链。请您谈谈我国新材料产业的现状。
师昌绪:我们经常谈“两弹一星精神”,指的是全国大协作,充分发挥全国优势力量。在聂荣臻元帅主持下,他十分重视新材料的研发和测试平台建设。如当时有“新材料专案”,并建立了三个“材料高温测试基地”,为武器的设计提供可靠的参数。在大学也设立了各种材料专业,从而我国材料的研究一直受到重视,以今天我国学者(包括在国外的留学生)在材料科学方面所发表的论文的数量和质量名列世界前茅……
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