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师昌绪:国强民富 材料先行
发布时间:2013-06-25]  阅读次数:926次

来源:分析测试百科网

  材料的发展推动了人类社会的进步,同时,人类生产生活的需求也成为材料不断发展的动力。材料是什么?它如何影响人类社会的发展?实现强国梦和中华民族的伟大复兴,材料科学与技术将发挥怎样的作用?两院院士师昌绪多年来一直致力于材料科学研究与工程应用。不久前,在中国科技馆,这位年逾九十的国家最高科学技术奖得主以“材料与社会”为主题,为公众作了一次生动的科普报告。

  材料的历史

  在生活中,材料无处不在,小到衣食住行,大到国家高新技术的发展。

  既然材料如此重要,何为材料?材料是用来制造有用的构件、器件、装备的物质。材料与物质的区别在于材料强调应用——有用的物质才叫材料。

  过去只有“金属学”、“陶瓷学”等名词,没有“材料科学”。20世纪60年代,前苏联人造地球卫星发射成功后,美国政府及科技界为之震惊,并认识到先进材料对于高技术发展的重要性,于是在一些大学相继成立了十几个材料科学研究中心,从此“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。

  材料的进步标志着人类社会的发展历程。100万年以前,原始人以石头作为工具,处于“旧石器时代”。 1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入到“新石器时代”。公元前5000年,人类进入“青铜器时代”。公元前1200年,人类开始使用铸铁,步入“铁器时代”。18世纪钢铁的出现催生了蒸汽机、轮船、火车、铁路等,成为产业革命的重要内容和物质基础。在此后的两三个世纪内,钢铁仍是材料的主角之一,因其资源丰富、用途广泛、性能优越、价格低廉且性价比高。

  20世纪中叶,半导体材料的应用和发展使人类社会进入到信息时代。现在,我们的生活已经离不开计算机和网络。与此同时,以人工合成高分子材料和陶瓷材料为主的新材料又出现了,这同样具有划时代意义。

  传统材料产业亟待解决的问题

  长期以来,以钢铁、有色金属、塑料等为代表的传统材料为促进我国经济快速发展做出了很大贡献。由于量大面广,价格低廉,性价比高,传统材料至今仍显现出旺盛的生命力,但依然存在不少问题,例如对资源依赖性强、能耗高、污染严重等。

  具体来讲,我国传统材料产业亟待解决以下几个问题:一是改进生产流程,降低能耗,减少污染,大力发展循环经济,重视生态设计。实践证明:利用废钢1吨,可节约铁矿1.3吨,降低能耗50%,减排二氧化碳1.4吨。

  二是合理利用矿产资源,特别是做好国内复杂矿的综合利用。目前我国对复杂矿的利用率很差。例如,白云鄂博铁矿中含有丰富的稀土资源,占全国总储量的90%以上、世界已探明总储量的5/6,有“世界稀土宝库”之称,但目前利用率还不到10%。

  三是建立安全保障机制,扭转材料生产严重依赖资源进口的现况。我国矿产资源大量依赖国外进口,根据2012年的数据统计,作为不锈钢主要原料的铬几乎全部依赖进口,而战略资源铜精矿的进口率也达60%—70%。

  四是发展传统材料不应该无节制,还需要把握国际、国内需求及产能变化趋势,要统筹发展,避免重复建设;此外,发展钢、有色金属、水泥、塑料等材料应有一个合理比例,需要深入评估对经济发展和生态环境的影响。

  立足国内研发新材料

  新材料是发展高新产业的基础。例如,航空航天技术对材料的依赖度就很高,素有“一代材料、一代飞机”的说法。战斗机每减重15%,跑道可缩短15%,航程增加20%,载荷增加30%。

  目前我国关键新材料的自给率只有14%,大部分依靠进口,这种状况必须改变。以发展滞后的生物材料为例,在我国,大型医疗机械大多从国外进口,不是GE便是西门子。究其原因,一方面是国家对此重视不够、投资少;另一方面是国人的心理作用,盲目相信洋品牌。1997年,我国成立了“中国生物材料委员会”,虽然在学术水平上比较有影响,但在生物材料产业化方面却没有多少收获。今后,我国的医疗器械生产应该尽快立足国内,发展成为支柱型产业;材料、药物研发目前已有一定基础,应加速从实验室走向产业化。

  中华民族要实现强国梦,要改善人民生活、增强国家实力,就必须重视新材料的研发、产业化与应用。作为科学研究与工程技术相结合的产物,材料从成分设计到形成产业,是一个漫长的过程,需要相关人员团结合作,协同创新。目前国内的现状是“各部门各管一段”,科技部门与产业部门之间的协作不够,研究成果大多停留在书面上,没有转化成实际可用的材料。看来,如何把科技部门的研究成果转换成材料进而形成产业,是我们必须加强的环节。


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