縱然全球宏觀經(jīng)濟(jì)低迷，新材料產(chǎn)業(yè)仍然是一片繞不過的藍(lán)海。
工信部在去年發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，“十二五”期間，我國新材料產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)總產(chǎn)值達(dá)2萬億元，年均增長率超過25%，重點(diǎn)新材料研發(fā)投入在銷售額中占比要達(dá)到5%以上。
利好政策也觸發(fā)了新材料研發(fā)的加速引擎。近日，中國工程院院士、北京工業(yè)大學(xué)教授左鐵鏞在北京2013新材料博士后學(xué)術(shù)論壇上指出，未來我國新材料研發(fā)要朝著高性能、智能化、集成化、低維化、低成本和復(fù)合化方向發(fā)展，同時(shí)還應(yīng)更加重視構(gòu)筑循環(huán)型可持續(xù)的材料產(chǎn)業(yè)。
大而不強(qiáng)
在左鐵鏞看來，材料科技已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、國防安全和高技術(shù)發(fā)展的共性基礎(chǔ)，也是當(dāng)前最重要、發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。
從2000年開始，我國材料產(chǎn)業(yè)就進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，鋰電池年增長率約40%，光伏躋身世界前十強(qiáng)，釹鐵硼產(chǎn)量占全球50%。到2010年，我國已經(jīng)擁有1000家企業(yè)、500家科研院所，共40萬人從事著新材料的研究開發(fā)工作。
左鐵鏞表示，多年來，我國多種大宗礦產(chǎn)資源產(chǎn)量都位居世界之冠，而各類基礎(chǔ)材料產(chǎn)量也處于快速增長的階段。
“十一五”期間，全國粗鋼總產(chǎn)量為26.1億噸，是“十五”的2.2倍；十種有色金屬總產(chǎn)量1.26億噸，約為“十五”的2倍；全國水泥產(chǎn)量75.5噸，比“十五”增長約76.1%。
“金屬、無機(jī)非金屬、高分子材料這三大支柱，我們在產(chǎn)能、產(chǎn)量和消費(fèi)量都處于世界第一。”左鐵鏞說。
然而，雖然我國是全世界公認(rèn)的材料大國，但卻并非材料強(qiáng)國。
“國內(nèi)的大飛機(jī)就患上了嚴(yán)重的‘皮膚病’，因?yàn)槭褂脟鴥?nèi)提供的殼體、支架等關(guān)鍵材料部件，經(jīng)常會出問題。”左鐵鏞說，“汽車工業(yè)同樣如此，國外用0.5毫米厚度的材料制造的汽車外殼，我們卻得用1.5毫米厚度的材料才能達(dá)到同樣的硬度。”
而對于更為精細(xì)高端的生物醫(yī)用材料制品，我國更是無法與國外相媲美。同樣，一些關(guān)鍵材料、核心部件及材料制備、加工、表征的儀器裝備，仍然是通過高價(jià)從國外進(jìn)口，這也成為制約我國制造業(yè)升級的重要因素。
在左鐵鏞看來，持續(xù)的外部需求為材料科技的發(fā)展提供了廣闊空間，而我國新材料技術(shù)也更需要取得群體性突破，這將會對所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性影響。
應(yīng)重點(diǎn)定位
發(fā)達(dá)國家在材料領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略部署，成為我國材料科技突破方向的有利借鑒。
在材料領(lǐng)域一直保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位的美國，通過發(fā)布《未來工業(yè)材料計(jì)劃》、《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》等一系列政策，將新材料發(fā)展的重點(diǎn)定位在納米材料、信息材料、生物醫(yī)用及極端環(huán)境材料上。
而歐盟國家也通過制定《第六個(gè)框架規(guī)劃》等計(jì)劃，重點(diǎn)發(fā)展光電材料、超導(dǎo)體復(fù)合材料、光學(xué)材料、仿生學(xué)及智能紡織材料等。
左鐵鏞分析稱：“從發(fā)達(dá)國家新材料的總體發(fā)展戰(zhàn)略走向來看，信息技術(shù)、生物技術(shù)和能源技術(shù)的相關(guān)材料將日益受到重視。”
其中，納米材料及結(jié)構(gòu)的研發(fā)成為材料科學(xué)研究戰(zhàn)略的首位，并以此來推動納米材料與生命、信息及能源等學(xué)科的交叉融合。而通過不同材料之間的復(fù)合化或集成化，來優(yōu)化材料性能或探索高性能新材料體系的研究，也將層出不窮。
另外，材料深層次的微結(jié)構(gòu)表征、修飾、超精細(xì)組裝加工和測定的新技術(shù)、新裝備的研制，也將成為推動材料科學(xué)發(fā)展的重大動力。
左鐵鏞表示，我國生物、航天、能源、先進(jìn)制造等高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，也對新材料表現(xiàn)出迫切的需求。
其中，光電子材料、光子材料將成為我國發(fā)展最快和最有前途的電子信息材料。而超導(dǎo)材料、智能材料、生物醫(yī)用材料等新型功能材料及其應(yīng)用技術(shù)也將面臨突破。
“特別是基因組學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)等生物技術(shù)，正經(jīng)歷著一場前所未有的技術(shù)革命。”左鐵鏞表示，預(yù)計(jì)未來10年，生物材料與制品國際市場將保持12%的年增長水平，其中亞洲市場年增長率高達(dá)27%。
他表示，我國生物醫(yī)用材料重點(diǎn)研究領(lǐng)域?qū)榻M織工程材料、納米生物材料、藥物緩釋材料、再生醫(yī)學(xué)生物活性材料以及血液相容材料等。
除此之外，高溫合金、難熔金屬、金屬間化合物、金屬基復(fù)合材料、高分子材料、鈦合金、鎂合金等新型結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展前景也極為樂觀。
或可“逆向”科研
然而問題是，一方面，材料為人類社會的文明進(jìn)步作出無法替代的貢獻(xiàn)；另一方面，材料的制備、生產(chǎn)、使用、廢棄全過程，又是以資源、能源的破壞性消耗為代價(jià)。
“我國45種重要礦產(chǎn)資源儲量對消費(fèi)需求的保證程度已十分嚴(yán)峻。”左鐵鏞表示，到2020年，我國可以保證需求的礦產(chǎn)僅為9種，其他36種礦產(chǎn)難以保證需求。特別是鐵、錳、鉻鐵礦、銅、鋁鐵礦、鉀鹽等關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)和安全的大宗礦產(chǎn)將長期短缺。
在左鐵鏞看來，傳統(tǒng)材料科研中，通常都是從原生礦產(chǎn)到材料產(chǎn)品的研發(fā)，而現(xiàn)在，材料領(lǐng)域更應(yīng)該重視從廢棄資源到再生產(chǎn)品的“逆向”科研。
“實(shí)際上，礦產(chǎn)資源的生命周期經(jīng)歷了從原生礦產(chǎn)、原材料、加工制品、流通消費(fèi)最終到城市礦產(chǎn)的過程，雖然物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化，但資源并沒有消失。”左鐵鏞認(rèn)為，對廢棄物的多次回收和再利用，是解決資源枯竭的必然選擇。
他表示，我國材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)適應(yīng)新形勢的需要，要把生態(tài)環(huán)境意識貫穿或滲透于產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)之中，走一條既符合中國實(shí)際，又借鑒各國經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高材料產(chǎn)業(yè)資源能源利用效率、降低生產(chǎn)和制造過程中環(huán)境負(fù)擔(dān)的道路。（中國科學(xué)報(bào) 記者 李惠鈺）
工信部在去年發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，“十二五”期間，我國新材料產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)總產(chǎn)值達(dá)2萬億元，年均增長率超過25%，重點(diǎn)新材料研發(fā)投入在銷售額中占比要達(dá)到5%以上。
利好政策也觸發(fā)了新材料研發(fā)的加速引擎。近日，中國工程院院士、北京工業(yè)大學(xué)教授左鐵鏞在北京2013新材料博士后學(xué)術(shù)論壇上指出，未來我國新材料研發(fā)要朝著高性能、智能化、集成化、低維化、低成本和復(fù)合化方向發(fā)展，同時(shí)還應(yīng)更加重視構(gòu)筑循環(huán)型可持續(xù)的材料產(chǎn)業(yè)。
大而不強(qiáng)
在左鐵鏞看來，材料科技已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)、國防安全和高技術(shù)發(fā)展的共性基礎(chǔ)，也是當(dāng)前最重要、發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。
從2000年開始，我國材料產(chǎn)業(yè)就進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段，鋰電池年增長率約40%，光伏躋身世界前十強(qiáng)，釹鐵硼產(chǎn)量占全球50%。到2010年，我國已經(jīng)擁有1000家企業(yè)、500家科研院所，共40萬人從事著新材料的研究開發(fā)工作。
左鐵鏞表示，多年來，我國多種大宗礦產(chǎn)資源產(chǎn)量都位居世界之冠，而各類基礎(chǔ)材料產(chǎn)量也處于快速增長的階段。
“十一五”期間，全國粗鋼總產(chǎn)量為26.1億噸，是“十五”的2.2倍；十種有色金屬總產(chǎn)量1.26億噸，約為“十五”的2倍；全國水泥產(chǎn)量75.5噸，比“十五”增長約76.1%。
“金屬、無機(jī)非金屬、高分子材料這三大支柱，我們在產(chǎn)能、產(chǎn)量和消費(fèi)量都處于世界第一。”左鐵鏞說。
然而，雖然我國是全世界公認(rèn)的材料大國，但卻并非材料強(qiáng)國。
“國內(nèi)的大飛機(jī)就患上了嚴(yán)重的‘皮膚病’，因?yàn)槭褂脟鴥?nèi)提供的殼體、支架等關(guān)鍵材料部件，經(jīng)常會出問題。”左鐵鏞說，“汽車工業(yè)同樣如此，國外用0.5毫米厚度的材料制造的汽車外殼，我們卻得用1.5毫米厚度的材料才能達(dá)到同樣的硬度。”
而對于更為精細(xì)高端的生物醫(yī)用材料制品，我國更是無法與國外相媲美。同樣，一些關(guān)鍵材料、核心部件及材料制備、加工、表征的儀器裝備，仍然是通過高價(jià)從國外進(jìn)口，這也成為制約我國制造業(yè)升級的重要因素。
在左鐵鏞看來，持續(xù)的外部需求為材料科技的發(fā)展提供了廣闊空間，而我國新材料技術(shù)也更需要取得群體性突破，這將會對所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性影響。
應(yīng)重點(diǎn)定位
發(fā)達(dá)國家在材料領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略部署，成為我國材料科技突破方向的有利借鑒。
在材料領(lǐng)域一直保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位的美國，通過發(fā)布《未來工業(yè)材料計(jì)劃》、《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》等一系列政策，將新材料發(fā)展的重點(diǎn)定位在納米材料、信息材料、生物醫(yī)用及極端環(huán)境材料上。
而歐盟國家也通過制定《第六個(gè)框架規(guī)劃》等計(jì)劃，重點(diǎn)發(fā)展光電材料、超導(dǎo)體復(fù)合材料、光學(xué)材料、仿生學(xué)及智能紡織材料等。
左鐵鏞分析稱：“從發(fā)達(dá)國家新材料的總體發(fā)展戰(zhàn)略走向來看，信息技術(shù)、生物技術(shù)和能源技術(shù)的相關(guān)材料將日益受到重視。”
其中，納米材料及結(jié)構(gòu)的研發(fā)成為材料科學(xué)研究戰(zhàn)略的首位，并以此來推動納米材料與生命、信息及能源等學(xué)科的交叉融合。而通過不同材料之間的復(fù)合化或集成化，來優(yōu)化材料性能或探索高性能新材料體系的研究，也將層出不窮。
另外，材料深層次的微結(jié)構(gòu)表征、修飾、超精細(xì)組裝加工和測定的新技術(shù)、新裝備的研制，也將成為推動材料科學(xué)發(fā)展的重大動力。
左鐵鏞表示，我國生物、航天、能源、先進(jìn)制造等高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，也對新材料表現(xiàn)出迫切的需求。
其中，光電子材料、光子材料將成為我國發(fā)展最快和最有前途的電子信息材料。而超導(dǎo)材料、智能材料、生物醫(yī)用材料等新型功能材料及其應(yīng)用技術(shù)也將面臨突破。
“特別是基因組學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)等生物技術(shù)，正經(jīng)歷著一場前所未有的技術(shù)革命。”左鐵鏞表示，預(yù)計(jì)未來10年，生物材料與制品國際市場將保持12%的年增長水平，其中亞洲市場年增長率高達(dá)27%。
他表示，我國生物醫(yī)用材料重點(diǎn)研究領(lǐng)域?qū)榻M織工程材料、納米生物材料、藥物緩釋材料、再生醫(yī)學(xué)生物活性材料以及血液相容材料等。
除此之外，高溫合金、難熔金屬、金屬間化合物、金屬基復(fù)合材料、高分子材料、鈦合金、鎂合金等新型結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展前景也極為樂觀。
或可“逆向”科研
然而問題是，一方面，材料為人類社會的文明進(jìn)步作出無法替代的貢獻(xiàn)；另一方面，材料的制備、生產(chǎn)、使用、廢棄全過程，又是以資源、能源的破壞性消耗為代價(jià)。
“我國45種重要礦產(chǎn)資源儲量對消費(fèi)需求的保證程度已十分嚴(yán)峻。”左鐵鏞表示，到2020年，我國可以保證需求的礦產(chǎn)僅為9種，其他36種礦產(chǎn)難以保證需求。特別是鐵、錳、鉻鐵礦、銅、鋁鐵礦、鉀鹽等關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)和安全的大宗礦產(chǎn)將長期短缺。
在左鐵鏞看來，傳統(tǒng)材料科研中，通常都是從原生礦產(chǎn)到材料產(chǎn)品的研發(fā)，而現(xiàn)在，材料領(lǐng)域更應(yīng)該重視從廢棄資源到再生產(chǎn)品的“逆向”科研。
“實(shí)際上，礦產(chǎn)資源的生命周期經(jīng)歷了從原生礦產(chǎn)、原材料、加工制品、流通消費(fèi)最終到城市礦產(chǎn)的過程，雖然物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化，但資源并沒有消失。”左鐵鏞認(rèn)為，對廢棄物的多次回收和再利用，是解決資源枯竭的必然選擇。
他表示，我國材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)適應(yīng)新形勢的需要，要把生態(tài)環(huán)境意識貫穿或滲透于產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)之中，走一條既符合中國實(shí)際，又借鑒各國經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高材料產(chǎn)業(yè)資源能源利用效率、降低生產(chǎn)和制造過程中環(huán)境負(fù)擔(dān)的道路。（中國科學(xué)報(bào) 記者 李惠鈺）
