从中国高校在材料研发中的作用看材料产业的发展方向

从中国高校在材料研发中的作用看材料产业的发展方向邵立勤科技部高新技术司2004年1月3日浙江台州首届中国高校材料院长论坛暨新材料产学研交流会材料发展的战略地位材料作为社会生存与发展的物质基础，其使用与发展一直是标志人类进步的里程碑。历史上每次产业革命的成功都离不开新材料的开发，它是工业革命的先导，与能源、信息、生物技术构成了现代文明社会的四大支柱。进入21世纪，材料学科对于维护我国的国家安全和国际形象，可持续地发展我国的国民经济，支撑我国国民经济各领域的近、中、长远期科技发展规划，都呈现出比过去任何时期更加突出的现实意义和深远的历史意义。关于高校的作用：高校通过教学和科研促进了自由奔放的最新演讲和交流、形成了多学科交叉的学术环境、培养了大批充满活力的年轻人才，孕育了持续创新的巨大动力。而现代科学技术所引发的重大原始性创新导致生产力的根本变革。05101520253035北京河北内蒙古吉林上海浙江福建山东省湖北省广东省海南四川云南陕西青海新疆学校高校在我国材料产业的发展中起着重要的作用截止2003年7月1日，全国共有普通高等学校1517所2。其中，本科学位的高校为642所，占42％。与材料相关的高校约421所；占本科学位高校的66％（见附件）。材料相关高校在全国的分布情况见图1所示。从图中看出：江苏、北京、辽宁居首位，而海南、西藏、宁夏最少。与材料相关的重点二级学科高校情况粒子物理与原子核物理北京大学、清华大学、中国科学技术大学、兰州大学原子与分子物理清华大学、吉林大学、四川大学等离子体物理大连理工大学、中国科学技术大学凝聚态物理北京大学、清华大学、吉林大学、复旦大学、上海交通大学、南京大学、中国科学技术大学、山东大学、郑州大学、中山大学无机化学北京大学、吉林大学、南京大学、中国科学技术大学有机化学北京大学、南开大学、兰州大学物理化学北京大学、吉林大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学、厦门大学、福州大学高分子化学与物理北京大学南开大学吉林大学复旦大学南京大学中山大学固体力学北京大学、清华大学、北京航空航天大学、中国科学技术大学、西安交通大学、西北工业大学工程力学北京理工大学、大连理工大学、同济大学、上海交通大学、南京航空航天大学、中国矿业大学材料物理与化学清华大学、北京科技大学、河北工业大学、浙江大学、中南大学、西北工业大学、南昌大学材料学清华大学、北京工业大学、北京航空航天大学、北京科技大学、北京化工大学、东北大学、哈尔滨工业大学、同济大学、上海交通大学、东华大学、南京理工大学、山东大学、武汉理工大学、中南大学、华南理工大学、西安交通大学、西北工业大学、四川大学材料加工工程:清华大学、北京科技大学、天津大学、太原理工大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、郑州大学、华中科技大学、华南理工大学、西北工业大学冶金物理化学北京科技大学钢铁冶金北京科技大学、东北大学、上海大学有色金属冶金东北大学、中南大学、昆明理工大学依托在高校建立的与材料相关的国家重点实验室序号实验室名称依托高校1人工微结构和介观物理北京大学2超导北京大学3摩擦学清华大学4新型陶瓷与精细工艺清华大学6新金属材料北京科技大学7吸附分离功能高分子材料南开大学8染料及表面活性剂精细加工合成大连理工大学9三束材料改性大连理工大学复旦大学10轧制技术及连轧自动化东北大学11超硬材料吉林大学12无机合成与制备吉林大学13现代焊接生产技术哈尔滨工业大学14应用表面物理复旦大学15先进光子学材料与器件复旦大学16混凝土材料研究同济大学17金属基复合材料上海交通大学18纤维材料改性东华大学19固体微结构物理南京大学20硅材料浙江大学21晶体材料山东大学22材料复合新技术武汉理工大学23粉末冶金中南大学24光电材料与技术中山大学25高分子材料工程四川大学26金属材料强度西安交通大学27凝固技术西北工业大学28应用有机化学兰州大学29塑性成型模具技术华中科技大学我们对高校材料学院的要求：树立以人为本的科学理念造就开放的科学环境倡导追求真理、宽容失败的科学思想摒弃急功近利、急于求成的浮噪心理深入了解国家对材料发展的要求深入了解材料发展的历史贯通材料发展路线图：科学、技术、产业在材料发展的某些方面形成学院鲜明特色营造创业环境、加快材料技术产业化一、中国材料和相关制造业的概况从整个材料产业的实力看，我国在钢铁、水泥、玻璃、纺织品等传统材料行业的生产能力进入世界前列，生产总量基本满足国内需要，为普通材料世界生产大国。近年来，我国在新材料领域的研发方面取得了长足的进步，中国新材料领域的高技术研究具有相当水准，已有30%多的项目达到了国际先进水平。我国是稀土永磁大国，我国的镁储量、生产量、出口量已占世界第一。以人造金刚石和氮化硼为代表的超硬材料生产量和出口量也已达世界第一。食用植物油皮衣复合肥建筑陶瓷制药机械传声器螺旋藻干粉猪皮染料卫生陶瓷拖拉机送受话器方便面山羊皮聚酯聚合物日用陶瓷集装箱彩电蘑菇罐头羊皮小型制品松香平板玻璃摩托车台式电脑味精猪皮小型制品木糖醇耐火材料自行车显示器酱油三夹板软盘人造金刚石微特电机玻璃真空集热管柠檬酸纤维板光盘高速钢变压器石英晶体元器件甜蜜素一次性木筷焊接材料铁合金电源供应器永磁铁氧体白酒家具地板生铁一次性电池圆柱式镍镉蓄电池啤酒非木纸浆牙膏玻璃保温容器家用电冰箱铝电解电容器浓缩苹果汁自来水笔青霉素成品钢材家用空调扬声器卷烟木杆铅笔土霉素钢电风扇录像机棉纱墨水头孢菌素产品锡微波炉VCD棉布提琴盐酸强力霉素锑电饭锅DVD毛织品吉它链霉素电解铝电烤面包机收音机羊绒钢琴维生素C镁抽油烟机收录机针织品手风琴化学纤维铅食品加工机磁头毛巾口琴合成纤维锌洗衣机手表丝织品玩具涤纶钨吸尘器时钟生丝游戏机腈纶稀土电动剃须刀太阳镜坯绸焦炭粘胶纤维硬质合金电熨斗计算器服装硫酸自行车胎铜盘管电热毯照相机领带合成碱再生胶厨刀太阳能热水器复印机胶鞋碳氨安全套指甲钳灯泡碎纸机塑料鞋明矾塑料地膜单缸柴油机灯具发制品羊轻革电石塑料编织袋电动工具数字程控交换机打火机猪轻革合成氨合成革铸件固定电话机拉链牛重革氮肥水泥工业缝纫机移动电话皮鞋尿素石灰塑料加工机械音响截至2002年底，我国大陆172种产量居世界第一的产品有77个产量居世界第一的材料类产品黑色金属冶炼及压延加工：铁合金、生铁、钢、成品钢材、铸件有色金属冶炼及压延加工：锡、锑、电解铝、镁、铅、锌、钨、稀土、硬质合金、高速钢、厨刀、铝电解电容器、永磁铁氧体非金属矿物制品业：水泥、平板玻璃、石灰、耐火材料、人造金刚石、石英晶体元器件、建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷、化学纤维制造：化学纤维、合成纤维、涤纶、腈纶、粘胶纤维化学原料及化学制品制造业：明矾、电石、染料、松香、木糖醇、硫酸、合成碱、焊接材料、聚酯聚合物、塑料鞋化肥：合成氨、尿素、复合肥纺织业：棉纱、棉布、毛织品、针织品、丝织品、毛巾、羊绒、生丝、坯绸、服装、领带、拉链皮革、毛皮、羽毛（绒）及制品：羊轻革、猪轻革、牛重革、猪皮、山羊皮、皮鞋、皮衣电子及通信设备制造业：软盘、光盘电气：灯泡、灯具橡胶制品业：再生胶、胶鞋、自行车胎、造纸及纸制品业：非木纸浆木材加工及木竹藤棕草制品：三夹板、纤维板、木筷、家具、地板石油加工及炼焦业：焦炭二、2003年863重点课题进展（举例）发展优势资源产业方面稀土功能材料•国际领先水平是最大磁能级50-55兆高奥，日本可批量生产N52系列钕铁硼磁体；•突破了高档钕铁硼磁体的制造技术和表面处理技术，开发出具有国际先进水平的稀土永磁材料系列，使我国可批量生产N50—N53系列钕铁硼磁体，由于磁性能的提高，预计“十五”期间可新增产值10亿元以上;•在国际上首创的稀土：铁为1：12型新结构磁性化合物PrFe12-xVx开始进行中试，对开发我国自主知识产权的新型稀土永磁材料意义重大。稀土功能材料的产业化-24-20-16-12-8-40048121620807060504030201004M,B(kGs)BH(MGOe)H(kOe)-24-20-16-12-8-40048121620807060504030201004M,B(kGs)BH(MGOe)H(kOe)Br=14.4kGsHcj=11.76kOe(BH)max=51.20MGOeBr=14.4kGsHcj=11.76kOe(BH)max=51.20MGOe完成了N50系列高档烧结钕铁硼磁体的批量化生产，开始试制N53系列产品。产品性能N50系列高档烧结钕铁硼磁体•高性能钕铁氮磁粉生产线正在调试气流磨大型气淬烧结炉双分级气流磨200kg熔炼炉.“十五”计划镁合金专项攻关安排国拨经费4100万元，主要任务是培育具有国际竞争力的镁合金新产业。863计划安排国拨经费1150万元，支持耐热、耐腐蚀和变形镁合金新产品技术开发，以实现从镁资源大国、原材料生产大国到先进镁合金及其产品强国的跨越式发展。先进镁合金及其应用研究先进镁合金及其应用研究合金开发样品试制合金生产应用生产先进镁合金及其应用研究•已申请15项发明专利和18项实用新型专利•原材料方面，正在筹建万吨级高品质新型镁合金材料生产基地•装备方面，开发了具有自主知识产权的系列镁合金专用压铸机以及镁合金熔炼系统，国内市场占有率已达到40%•已开发出8类3C产品和汽车、摩托车零部件，并已实现部分装车•采用下沉阴极电解新工艺，成功制备出稀土含量为15-20%、具有自主知识产权的低成本Mg中间合金,为用以开发汽车动力、传动系统所需抗高温蠕变和耐腐蚀镁合金奠定基础。改造、提升传统产业方面500MPa碳素钢先进工业化制造技术•在973的研究基础上，突破钢铁材料强韧化等关键工程化技术，通过合金成分设计和组织细化，将235MPa碳-锰普通钢提高到500MPa碳-锰超级钢，实现线材和板材年产100万吨示范线•在10家大型钢铁企业完成了工业化实验，在一汽、二汽等多家汽车制造企业进行了应用（代替微合金钢用做汽车底盘梁，每吨降低成本200-300元）500MPa碳素钢先进工业化制造技术热带钢－与宝钢合作：•500MPa碳素钢研究，已进行三轮实验室轧制实验；•400MPa级碳素钢批量生产，产量达到3600吨，带钢宽度达到1750mm,用户由一汽本部推广到青岛汽车厂ResearchInlabIndustrytrialOnsiteMassproductionfinalUsers500MPa碳素钢先进工业化制造技术关键能源新材料方面高性能锂离子电池正极材料国际领先水平是可逆容量140mAh/g，550C循环寿命500次研制出实用型LiCoxNiyMn1-x-yO2正极材料，其可逆容量达到165mAh/g，550C循环寿命560次低成本型LixFePO4正极材料，其可逆容量达到110mAh/g，550C循环寿命500次产业：几个中试工厂已经启动，将打破日本等国对我国高容量、高安全性、长寿命正极材料的限制，为我国锂离子电池包括动力电池的产业化打下坚实的基础。关键信息材料和器件方面光电子主题中的氮化镓发光二极管外延片和器件制备突破了产业化关键技术。密集波分复用系统用关键光电子器件•密集波分复用系统是实现高速、大容量、长距离光纤通信系统的最有效的方式，主要包括新型多波长光发送器件、光接收器件、光调制器件、光放大器件和复用/解复用器件等；•围绕战略目标共安排课题14项.其中14xxnm泵浦激光器与喇曼光纤放大器，目前，技术指标已处于国际领先水平；研制了相关具有自主知识产权的功能集成器件(专利产品)，申请中国和美国专利7项。已有5台在长距离光纤通信系统中得到应用，并将为烽火通信承担的国家863项目提供30套喇曼光纤放大器相关技术和产品，以解决其3000公里无中继传输的关键问题。14xxnm泵浦激光器与喇曼光纤放大器C/C+L带喇曼放大器样机与典型放大特性配套无源光器件的专利产品iPBCPBC+Deploarizer集成器件14XXnm光隔离器14XXnm泵浦合波器光纤光栅传感技术产业化研究重大突破攻克了传感型光纤光栅及其系列传感器工业化生产关键技术及工程应用技