中国材料科学的发展篇1
关键词：纳米材料；纳米安全性；科学发展
一、纳米技术与纳米材料简介
纳米（nano）本是一个长度单位，1纳米为10-9米，即十亿分之一米。大部分原子和分子的尺寸约为0.1-100nm，当很多宏观物质的尺度降低到纳米量级时会表现出很多与我们平时所观察到的不同的现象，所以研究材料在0.1-100nm尺度范围内的性质和应用就形成了当前非常热门的纳米科学与技术。
90年代末，纳米技术在我国也有着快速发展。纳米科技与以往的科技领域有所不同，它涉及物理学、化学、生物学和电子学等科学技术领域，并引发核派生了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学和纳米材料学等诸多新领域。其中纳米材料学是研究纳米材料的设计、制备、性能和应用的一门纳米应用科学[1]。如纳米尺度的结构材料能在不改变物质化学成分的情况下，通过调节器纳米尺寸的大小来控制材料的基本性质，如熔点、磁性、强度和颜色等。纳米材料是纳米科技的基础，只有提高纳米材料的性能才能实现需要的功能。所以，纳米材料在整个纳米产业中占有很大的市场份额。
二、纳米材料的健康效应
1、正面效应：纳米医学
纳米材料已经或正在走进我们生活的诸多方面，如生物医学领域的纳米制药和疾病监测的方面。因为纳米材料尺度小、活性强，用纳米材料制成的药物可以准确的杀死病变细胞不会对健康细胞产生影响，这是常规药物所不能实现的。纳米生物芯片技术将传统的生物样品检测实验室集成到一个芯片上来，大大增强了检测速度和精度。
纳米材料技术与生物技术结合为生物医学领域带来了全新的视野，纳米材料也医药学方面和生物芯片方面取得了显著的成绩。随着纳米材料在生物医学领域更为广泛的应用，疾病诊断、临床治疗等将会变得更有效率，治疗费用也会随着纳米技术的不断成熟又逐步降低，从而我们的生命健康保障将会得到很大提高。
2、负面效应：纳米毒理学
尽管纳米材料在生物医学领域产生的革命性的变化，但是纳米材料的安全性问题同时也非常值得我们关注。任何一门技术都具有双面性，即有有利的一面也会存在有害的一面，纳米材料也不例外。
对纳米材料安全性的研究工作最早的是英国牛津大学和蒙特利尔大学的科学家在1997年发现防晒霜中的tio2和Zno纳米颗粒会破坏皮肤细胞的Dna。直到2003年3月，美国化学会年会上的有关纳米颗粒对生物可能存在危害的报告才引起了世界对纳米材料安全性的广泛关注。纽约罗切斯特大学的研究者让大鼠在含有粒径为20 nm 的聚四氟乙烯（特氟龙）颗粒的空气中生活15分钟，大多数实验大鼠在随后4小时内死亡；而另一组生活在含120 nm特氟龙颗粒的空气中的大鼠，则安然无恙[3]。
三、纳米材料负面效应的解决方法
1、各国政府的对策和行动
20世纪末才发展起来的纳米科技正在逐步完善，已经应用于关系国家安全和国民经济的许多重要领域。21世纪是科技迅速发展的时代，纳米材料已经应用在众多国防和军事领域，如美国B-2隐形轰炸机的表面涂层材料，新型的特种兵作战服。而且，纳米材料作为其他行业的基础，为传统的制造业带来了新的生机，纳米材料有着巨大的市场前景。纳米材料标准化方面引起了纳米研究大国的激烈竞争，纳米材料的安全性问题正是竞争的交点。为了率先占领纳米科技的未来市场制定纳米材料标准，纳米材料的安全性问题更显得非常重要。
2、结合我国国情的策略
我国的纳米材料科技研究起步较早，与国际领先水平差距不大。纳米材料在化妆品、涂料、纺织业、汽车工业和半导体产业都有着很好的市场前景。就我国纳米材料市场来看，其主要产品为金属纳米颗粒材料、纳米氧化物、纳米碳化物和半导体纳米材料，如银、铜和铁等纳米颗粒材料，纳米氧化锌，碳纳米管和纳米钛酸钡等。2007年出版了纳米毒理学领域第一本专著《nanotoxicology》。此外，北京大学化学生物学系、北京大学医学部、中国科学院武汉分院、中国医学科学院、中国科学院化学所、军事医学科学院等也都成立的纳米材料安全性方面的实验室开展研究工作。白春礼院士在第243次香山科学会议上指出："任何技术都是有两面性的，纳米技术也可能同样是把双刃剑。正确的态度是吸取20世纪科学技术发展的经验和教训，以科学发展观为指导，在发展纳米技术的同时，同步开展其安全性的研究，使纳米技术有可能成为第一个在其可能产生负面效应之前就已经过认真研究，引起广泛重视，并最终能安全造福人类的新技术"[3]。
四、科学发展营造绿色纳米世界
纳米材料研究和产业的发展要符合科学发展观的内容，要坚持以人为本，全面发展和可持续性发展。纳米材料安全性的题不仅关系到产业的发展和国家的利益，更关系到人民群众的生命健康。新兴的纳米材料科技要为人民所用，而不是要危害人民的健康。纳米材料产业的发展必将成为我国经济的新的增长点，也会带动制造业、国防产业等领域的发展。健康、绿色的纳米材料是纳米材料科学发展的最基本前提。坚持纳米材料的科学发展观，促进纳米材料、人与社会的和谐发展，实现经济发展、科技发展和人口、资源、环境的协调发展[9]。
当前，传统行业里的"中国制成"已经在世界范围内站住脚，但是在当前世界的利润分配中，制造环节的利润越来越低而且产生巨大的资源消耗和环境破坏，取而代之的是研发和服务环节的利润所占比例越来越大，这就是著名的"微笑曲线"。
我国著名科学家钱学森曾说："纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命[1]。"纳米材料的安全性问题是困扰纳米科技进一步走进人生生活的关键，只有解决好纳米技术也人类发展的关系，营造一个绿色纳米科技发展环境，人类才能真正的享受到纳米科技的福音。
参考文献：
[1]徐云龙，赵崇军，钱秀珍.纳米材料科学概论[m].上海：华东理工大学出版社，2008：21.
[2]贾宝贤，李文卓.微纳米科学技术导论[m].北京：化学工业出版社，2007：3.
[3]赵宇亮，赵峰，叶昶.纳米尺度物质的生物环境效应与纳米安全性[J].中国基础科学科学前沿，2005：19-23.
[4]赵宇亮，白春礼.纳米安全性：纳米材料的安全效应[J].世界科学技术，2005，（4）.
[5]汪冰，丰伟悦，赵宇亮，邢更妹，柴之芳.纳米材料生物效应及其毒理学研究进展[J].中国科学，2005，（1）.
[6]Y.Song， X.Li， X. Du.exposure to namoparticles is related to pleural effusion， pulmonary fibrosis and granuloma[J].eur Respir，2009，34：559-567.
[7]Service R F.nanomaterials show signs of toxicity[J].Science，2003，300，（11）：243.
[8]张立德.我国纳米材料研究的现状[J].中国粉体技术，2001，（5）.
中国材料科学的发展篇2
关键词：材料力学；国内外；新材料
材料力学，也就是研究构成工程器件物质内部受力情况的一门学科。其研究特点是将宏观的问题放到微观世界去解决，从而搭建解决材料变形、扭转等一系列问题。首先，力学知识最先起源于人类对自然现象的观察和生产劳动过程中的经验积累。而材料力学的起源如果要追溯则应追溯到古代房屋建筑上去。在古中国的宫殿建筑中，由于那是皇权的象征，所以材料的选用在符合审美的需求的基础上最重要的是要使材料在预定年限内不会出现断裂。只是很可惜，在古中国没有形成一套完整的系统。而在西方世界的意大利，意大利科学家为了解决建筑船舶和水闸所需要的梁的尺寸问题，进行了一系列实验，并于1638年提出梁的强度计算公式。但是受到材料力学的发展限制，他所得到的答案并不完全正确。后来英国科学家胡克发表了重要的胡克定律，这才奠定了材料力学的基础。自从18世纪起，材料力学才开始沿着科学的方向发展。
一、材料力学在国内外的发展
新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料。它主要包括电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料；表面技术与涂层和薄膜材料；复合材料；智能材料；新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。新材料产业包括新材料及其相关产品和技术装备。与传统材料相比，新材料产业技术高度密集、更新换代快、研究与开发投入高、保密性强、产品的附加值高、生产与市场具有强烈的国际性、产品的质量与特定性能在市场中具有决定作用。新材料的应用范围非常广泛，发展前景十分广阔，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。
二、在国内外的发展
综观全世界，新材料产业已经渗透到国民经济、国防建设和社会生活的各个领域，支撑着一大批高新技术产业的发展，对国民经济的发展具有举足轻重的作用，成为各个国家抢占未来经济发展制高点的重要领域。主要发达国家都十分重视新材料产业投入和发展。
1.美国政府在1991至1995年的《国家关键技术报告》中就将材料科学与技术列为重要的研究领域。自1996年以后，该计划的制定方式有所变化，由DaRpa（国防高级研究计划局）提出年度修改方案交国会审议，近年有关材料的立项列入到《国防领域的研究、开发、实验及评估计划》中的61101e子项（国防研究科学，该子项包括信息科学、电子科学和材料科学三大领域）和62712e（材料与电子技术，该子项包括材料加工技术、微电子器件技术、低温电子器件技术和军用医疗与损伤技术四个领域）中，主要预算合计为15亿美元左右。在新材料的单项方面，美国2000年制定的国家纳米技术计划被列为第一优先科技发展计划。
2.德国自1994年就启动了跨世纪部级新材料研究计划，实施周期为1994―2003年。该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面确保德国的国际领先地位；进入21世纪后，德国在9大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以确保资源和环境；德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。3、日本一直十分重视材料技术的发展，把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标，认为新材料技术是推动21世纪创新和社会繁荣的主导力量。在日本新的5年“科学技术基本计划”，重点发展的材料技术包括：分析和控制微粒、分子、原子、电子等微观结构技术；高纯化和功能组合技术；功能性结构材料技术；使材料具有特殊功能的表面处理技术；应用计算机设计和制造材料的技术等。
二、新材料的应用和成就
1.促进了一批新材料产业的形成和发展，初步形成了完整的新材料体系一是在电子信息材料领域形成了直径200毫米（8英寸）硅单晶抛光片、纯镓和高纯镓、水平砷化镓晶片等半导体材料产业，以及新型超长余辉发光材料和制品、氮化镓基高度发光材料与发光器件、彩色终端显示用荧光粉、纳米级掺稀土基因――氧化硅玻璃复合光放大功能材料、偏光片彩色感光材料等显示发光材料产业；二是在电池和电池材料方面形成了包括锂离子电池、方型锂离子电池、锂离子电池极板材料、锂离子电池用六氟磷酸锂、镍氢动力电池正极新材料、动力电池储能材料等在内的完整产业链；三是在稀土永磁材料的研究开发与应用上，发明了在国际上处于领先水平的钕铁氮新型永磁材料；四是在稀土提取及相关产品方面形成了我国的特色产业，如高纯稀土金属铈、钍、高纯氧化铕、重稀土金属、稀土复合氧化物燃烧催化剂等；五是在新型高分子材料方面形成了改性mC尼龙管材和管件、特种工程塑料聚醚酮树脂、光盘级聚碳酸酯、特性氨纶纤维、高分子功能材料热缩细管与母排保护套管等产品系列。
中国材料科学的发展篇3
纳米科技和纳米材料是20世纪80年代刚刚诞生并正在崛起的高新技术,它是研究包括从亚微米、纳米到团簇尺寸(从几个原子到几百个原子以上尺寸)之间的物质组成体系的运动相互作用以及可能的实际应用中的科学技术问题,研究内容还涉及现代科技的广阔领域。世界各国都对纳米技术给予了极大关注,美国、日本、德国等发达国家,都将纳米技术和纳米材料作为研究开发的热点课题,并得到政府的资金支持。随着科技发展进步,人类对纳米科技的研究日益广泛深入,纳米技术也已开始得到了较大范围的应用,并越来越深入地影响和改变着人们的生产、生活及思想,而对经济、政治及社会的影响则更多地体现在各国间对纳米科技及其应用的激烈竞争上。具有特异功能的各种纳米材料越来越多,由纳米材料制备的功能性产品也不断地被开发出来,开始形成一个新型的纳米功能性产品的产业领域。在众多的纳米材料中,一些高性能的纳米陶瓷粉体材料,也就是广义上的无机非金属纳米材料的开发应用最为广泛和活跃,并已在多种产业和实际产品中得到应用,出现了高性能多功能性纳米产品,从而使得许多传统产业正在发生一场新的技术革命。随着纳米技术和纳米材料进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,并对人类社会的发展和进步产生深远地影响。
纳米是一个长度单位,1纳米等于十亿分之一米,20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。20世纪90年代起,各国科学家纷纷投入一场“纳米大战”,在0.10―100纳米尺度的空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性。
中国科学界不甘人后,1993年中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字,标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地,并居于国际科技前沿。研究材料学的专家学者也不甘人后,纷纷把眼光瞄准了“纳米”这一新技术领域,使得纳米科技和纳米技术取得了迅速地发展。随着纳米材料和纳米技术进入更多的传统产业和传统产品中,纳米科技将会给整个社会带来更大的经济和社会效益,对人类社会进步产生深远的影响,同时发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。战略性新兴产业是新型科技和新型产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向,使战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新、提高原始创新能力和关键核心技术创新能力,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新,紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇,更加注重自主创新能力,加快科技成果向现实生产力转化,加快科技体制改革,加快建设宏大的创新型科技人才队伍,谋求经济增长与发展主动权,形成长期竞争优势,为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。
太原高科公司及企业技术中心简介
太原高科耐火材料有限公司于1989年由高树森董事长基于创新耐火材料,服务产业经济的梦想而发起创立。在成立之初,这只是一家简易的小型耐火材料厂,经过几年的艰苦奋斗,企业取得了初步的发展。1992年经山西省高新技术委员会认定、国家太原高新技术开发区管委会批准,成立了太原高科耐火材料有限公司(简称太原高科)。公司建立了耐火材料生产厂和专门的耐火材料技术研究中心,并被山西省科技厅确立为山西省耐火材料工程技术中心,成为耐火材料行业唯一的部级高新技术企业。并承担山西省高端重点行业用耐火材料的技术研究与开发工作。先后研究开发出多种耐火材料高新技术产品,及时将研究成果转化为生产力,大大促进了企业的发展,同时为技术研究和自主创新提供了雄厚的资金支持,形成了生产与科研相互促进的良好局面。公司与国内多所高等院校、科研机构在产品开发、技术交流等领域建立长期的合作关系,使公司在新产品技术性能、使用性能、技术储备等方面不断创新,形成了产学研联盟,具备研究、开发、生产高技术特种耐火材料能力,形成了自主研发、自主创新和自我实现产业化的良性循环。经过20年的发展,在实现了公司的管理升级和稳步、持续、快速发展的同时,确立了以“以科研为依托,市场为导向”的科技兴企的发展战略。
目前,太原高科已通过iSo9001-2000国际质量体系认证和iSo14001:2004环境管理体系认证,被山西省科委确定为“山西省科技先导型企业”、太原市科技局授予“太原市科技创新示范单位”、太原高新区授予“十佳技术创新项目企业”及“质量管理先进企业”、山西省认定为企业技术中心。最近,中国耐火材料行业协会授予太原高科耐火材料有限公司、山西省耐火材料工程技术研究中心“行业纳米材料产业化示范基地”的称号。
实践证明,坚持科学发展观,坚持走自主研发和自主创新的道路是太原高科发展的根本。通过多年的努力,太原高科公司已走出了自主研发、自主创新、自主生产科研成果的路子,由“中国制造”变为“中国创造”,而且实际效益十分突出,在这次金融危机的冲击下,该企业也受到一定程度的影响,但在高董事长的带领下克服重重困难,企业产值利润仍得到了较大增长,并且由于纳米科技、纳米材料开发成功和应用,企业潜在产值利润发展空间十分广阔。这同时也从一个侧面说明,我国科技体制改革中建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系,并将其作为全面推进国家创新体系建设的突破口,只有以企业为主体才能坚持技术创新的市场导向,有效整合产学研的力量,确实增强国家竞争力,以企业为主体的创新机制,对科研成果迅速转化为生产力具有重要的推动作用。
纳米耐火材料研究成果概述
耐火材料是钢铁、有色金属、建材、石化、能源、环保、电子、国防等基础工业领域重要的基础材料,是高温工业热工设备不可缺少的重要支撑材料,与钢铁等高温工业的技术发展相互依存互为促进。为了开发21世纪新一代耐火材料,迫切需要运用尖端的纳米技术和纳米材料开发后续的纳米耐火材料。随着科学技术进步的日益加快和对纳米技术广泛深入的研究,作为高新技术,纳米技术得到了迅速发展和广泛应用,并且越来越深入地影响和改变着人们的生产、生活及思想,而对经济、政治及社会的影响则更多地体现在各国间对纳米技术及应用的激烈竞争上。耐火材料作为高温工业,特别是钢铁工业服务的基础材料,它一直伴随着高温技术和材料科学的进步而发展。如何应用尖端的纳米技术和纳米材料来改变耐火材料的组织结构,特别是微观显微结构,全面提高耐火材料的各项性能指标,更好地满足钢铁等高温工业发展及使用需求,一直是广大耐火材料工作者所关注的热点问题。因此,高科公司和技术中心研究人员在高树森董事长的带领下,对纳米技术、纳米材料及其在耐火材料领域中应用开展了长期的、多方面的探索与尝试,并且在此工作基础上还进行了专题研究和自主创新工作;结果表明,采用纳米技术制备的纳米陶瓷粉体材料所具有的功能特性,在纳米耐火材料领域中应用都能够充分地显示出来且得以确认;采用纳米技术和纳米材料制成的纳米耐火材料产品,在钢铁工业新技术(如炼钢二次精炼)中使用,也显示出令人振奋的使用结果。
近年来,我们对纳米技术和纳米材料进行了深入研究和自主创新,自2008年至今,在将近两年的时间里,共申报了六项纳米耐火材料发明专利项目,涉及耐火材料的主要品种,前五项发明专利均已公布,并经有关部门严格筛选后评定,被列为年度国家重点发明专利项目,并纳入国家发明专利实施转化项目中,还被国家知识产权局出版社编入发明人年鉴中;前两项发明专利获第九届香港国际发明博览会金奖,又获第十二届中国北京国际科技产业博览会第三届中国自主创新杰出贡献奖。2010年这些纳米发明专利在第十三届中国北京国际科技产业博览会上又获“中国自主创新杰出贡献奖”,并在“中国高新企业发展国际论坛”上做了《关于发展纳米科技和纳米耐火材料自主创新及其产业化》的重要报告。六项纳米发明专利项目分别是:
纳米耐火材料发明专利之一
纳米复合氧化物陶瓷结合铝―尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101397212a)
纳米耐火材料发明专利之二
纳米al2o3薄膜包裹的碳―铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法(公布号:101417884a)
纳米耐火材料发明专利之三
纳米al2o3、mgo复合陶瓷结合尖晶石―镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101544505a)
纳米耐火材料发明专利之四
纳米al2o3、mgo薄膜包裹的碳―尖晶石镁质耐火浇注料及其制备方法(公布号:101555153a)
纳米耐火材料发明专利之五
纳米al2o3、SiC薄膜包裹碳的al2o3-ma-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法(公布号:2101767999a)
纳米耐火材料发明专利之六
纳米Sio2、Cao复合陶瓷结合硅质耐火浇注料及其制备方法(申请号:201010165554.9)
纳米耐火材料系列发明专利的公布,是纳米技术和纳米材料在耐火材料领域中成功应用的重要标志,也是纳米技术和纳米材料在传统产业中自主研发、自主创新的重要发展方向,对钢铁等高温工业的发展和高新技术的应用,作出了重要贡献。同时,发展纳米科技是转变经济发展方式,实现可持续发展的关键。具有战略性的纳米新兴产业是新兴科技、新兴产业的深度融合,代表着科技创新的方向,也代表产业发展的方向。使纳米战略性新兴产业尽早成为国民经济的先导产业和支柱产业,要大力推动自主创新,着力突破制约经济社会发展的关键技术问题。加快推进自主创新,紧紧抓住新一轮世界科技革命带来的战略机遇,更加注重创新,加快自主创新能力,加快科技成果向现实生产力转化,加强科技体制改革,加快建设宏大的创新型科技人才队伍,谋求经济增长与发展主动权,形成长期竞争优势,为加快经济发展方式转变提供强有力的科技支撑。太原高科纳米耐火材料的研究及其发明专利成果,大大推动了我国纳米技术、纳米材料的进步与发展,为耐火材料的发展开辟了一片新天地,也为开发更长寿、更节能、无污染功能化的新型绿色耐火材料带来了发展空间。为了进一步深入发展纳米技术在耐火材料领域中的应用研究,使纳米技术在耐火材料领域中得到更广泛的应用,太原高科将研究开发更多更实用的纳米耐火材料发明专利成果,以满足钢铁等高温工业发展需求,也为钢铁等高温工业技术的实施与发展提供了最佳服务。
发展“绿色耐材”节能减排
耐火材料是高温工业的重要基础材料。在全球大力发展低碳经济形势下,实现高温工业的“绿色化”与耐火材料工业自身的“绿色化”不无关系。绿色耐火材料战略是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。我国在耐火材料总产量和品种数量上是当之无愧的世界第一。但就“绿色度”而言,差距却甚大,表现在诸如:炼钢耐火材料的平均比消耗高出国际先进水平1倍以上,高性能、长寿命产品比例少,质量稳定性欠佳,技术附加值不高,能耗高,存在环保和公害问题,某些原料资源短缺等。
我们研究开发的新型纳米耐火浇注料及其整体浇注技术,大幅度提高浇注的整体炉衬的使用寿命,节省资源,且节能环保,生产成本相对较低,经济适应性强,无粉尘,无排放有害气体,特别是无纳米粉体的污染,是真正的绿色耐火材料,适应循环经济发展要求,具有显著的经济效益和社会效益,已达到国际先进水平。该系列项目的大力推广也将为我国丰富的耐火矿产资源在现代耐火材料应用中提供广阔的发展前景,将资源变为产品,推动市场效益,可带动资源产业的更快发展。
建立纳米耐材产业化示范基地
我国钢铁产量巨大,2009年钢产量达5.7亿吨,位居世界首位,约占世界总产钢量的47%以上,钢铁生产的高速增长是伴随着流程优化与结构调整来实现的,其重要的就是对加快推进生态文明建设是从清洁生产总体高度上,加快科技创新与进步,继续将纳米技术纳入到耐火材料尖端技术之中,进行深入的研究开发和自主创新,并实施产业化,对钢铁等高温工业发展、高新技术的采用与实施、节能减排、提高质量、创新品种都将发挥非常重要的作用。
纳米科技和纳米材料是21世纪最有发展前景的高新技术,它对国家经济发展、经济转型、传统经济改造、自主创新等均具有重要意义。然而,纳米科技和纳米材料只有在生产实际应用中才能体现出自身的重大价值。国外多个国家都对纳米产品的产业化给予特别关注,并且作为纳米科技发展水平的重要标志。纳米材料制备技术由实验室转移到工厂生产势在必行,在纳米技术产业化过程中存在多方面制约纳米发展的瓶颈问题。为了解决纳米耐火材料产业化中出现的各种瓶颈问题,我们开展长期的专项研究并取得了较好的效果,这就为纳米耐火材料产业化铺平了道路,为加快推进产业结构调整,完善现代产业体系,加快推进传统产业技术改造,加快发展纳米战略新兴产业,全面提升产业技术水平和国际竞争力,都具有重大意义。
为此,建立纳米耐火材料产业化示范基地,对当前和今后耐火材料工业和钢铁等高温工业的发展是非常有意义的,而且也是十分紧迫和刻不容缓的。此外,国际间纳米技术和纳米材料的竞争更多体现在工业生产的纳米产品上,太原高科对纳米科技和纳米耐火材料的研究开发和自主创新作了长期的艰苦努力,并取得多项发明专利成果,并且对纳米科技和纳米耐火材料继续开展深入研究和产业化基地建设将会取得更多、更大进展,为我国纳米科技发展作出贡献。产业化示范基地建立后,太原高科将运用多项高新技术,谋求与尖端的纳米技术整合,加速纳米耐火材料的理论与实际应用研究,为耐火材料行业的纳米化发展创造条件和奠定基础,完成开发成果后,可积极推进开发和创新成果的产业化,及时服务于钢铁等高温工业生产中,使纳米技术及早地显现出经济效益和社会效益,为科技发展和进步作贡献,努力把21世纪纳米尖端耐火材料的开发与生产做好、做成功;为国家高温工业的发展继续作研发与服务;加快传统工业的改造,促进我国经济的平稳、快速发展。■
中国材料科学的发展篇4
研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。
1研究形状和趋势
纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。
纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米Cu的决体材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒为7urn的pd，屈服应力比粗晶pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望，纳米金属间化合物FqsaJZCr室成果的转化，到目前为止，已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业，睦次鹦米氧化硅。氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。
2国际动态和发展战略斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系，10－”bit／s尺寸的密度已达109bit／s，美国商家已组织有关人员迅速转化，预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。
最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。为了使中国科学院在世纪之交乃至下一世纪在纳米材料和技术研究在国际上占有一席之地，在国际市场上占有一份额，从前瞻性、战略性、基础性来考虑应该成立中国科学院纳米材料和技术研究中心，建议北方成立一个以物质科学中心为基础的研究中心（包括金属研究所），在南方建立一个以合肥地区中国科学院固体物理所和中国科技大学为基础的研究中心，主要任务是以基础研究为主，做好基础研究与应用研究的衔接和成果的转化。3国内研究进展
我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头，地方政府和部分企业家的介人，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。
目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学烹北大学、西安交通大学、天津大学。青岛化工学院、华东师范大学＼华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到3mmX3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3～40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是唯一维纳米丝和纳米电缆：应用溶胶一凝胶与碳热还原相结合的新方法，首次合成了碳化或（taC）纳米丝外包覆绝缘体SioZ和taC纳米丝外包覆石墨的纳米电缆，以及以S江纳米丝为芯的纳米电缆，当前在国际上仅少数研究组能合成这种材料。该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后，许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶；发现了非水溶剂热合成技术，首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬（Crn）、磷化钻（CoZp）和硫化锑（Sb。S。）纳米微晶，在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石；在高压釜中用中温（70℃）催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉，在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金?从四氯化碳（CC14）制成金刚石”～文，予以高度评价。
中国材料科学的发展篇5
[关键词]无机非金属材料应用发展
中图分类号：tB321文献标识码：a文章编号：1009-914X（2017）04-0111-01
随着我国经济的不断的发展，各个领域对于能源的需求量不断地增大，无机非金属材料在各个行业的发展中的重要作用越来越凸显，无机非金属材料的良好的发展将对于我国经济发展有着非常重要的作用，所以要加快无机非金属材料的研究开发，为我国国民经济的发展做保障。
一、无机非金属材料行业的特点
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
（1）在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类？材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
（2）无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，通常把它们分为普通的和先进的无机非金属材料两大类。
普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。
特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高匮趸物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。
（3）传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料；耐火材料与高温技术，尤其与钢铁工业的发展关系密切；各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大，用途广。其他产品，如搪瓷、磨料（碳化硅）、铸石（辉绿岩）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母等）也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
二、无机非金属材料行业存在的问题。
（1）基础研究和关键技术落后。我国无机非金属材料产品等级低。在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。中国的无机非金属新材料是从试制起步的，发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制，加之中国长期以来对基础研究重视不够，投入较少，无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。
（2）材料性能低、品种少、生产质量不稳定。虽然中国已基本建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系，但材料的品种尚不齐全，一些重要工程的关键配套材料还需进口。产品性能低、质量差的问题仍然存在，而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重。
（3）制备技术落后，资源利用率低。我国无机非金属新材料工业，不但制备技术落后，而且生产能力低，生产效率低，直接影响高科技产品质量、成本、能耗等三个方面。在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，往往未能充分利用资源，从而造成了极大的浪费。
（4）技术装备落后。我国企业现有生产线单线生产规模小，落后工艺大量存在。在建筑材料的生产过程中，需要消耗大量的能源。中国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后，造成研制周期长、新产品发展困难，预研成果不能及时进入工程化研究，即便生产也会出现成品率低、规模小，经济效率差等问题。
三、无机非金属材料的未来发展趋势。
近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是新型无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。
（1）生态与环保意识加强，建立科学的评价体系，实现可持续发展。
西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前，许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践，推广建筑节能技术材料，使用可循环材料等，改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念，并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比，我国还存在很大的差距，特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督，使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验，国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。
（2）向着节能、降耗的方向发展。
传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户，在世界能源口益短缺的今天，如何生产节能、降耗，以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。
（3）单线生产能力向大型化发展。
尤论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。
（4）向着智能化方向发展。
建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。
（5）向着复合化、多功能化方向发展。
中国材料科学的发展篇6
关键词：建筑材料；科学发展观；节约型社会；循环经济；废弃物资源化；科学技术
我国人均资源贫乏，生态环境脆弱。建筑材料业以生产传统建筑材料居多，我国的经济增长方式至今尚未从根本上转变，在很大程度上仍是依赖资源、能源的高消耗来实现。我国资源、能源的不足和建筑材料的高消耗之间的矛盾突出，如果继续沿用粗放型的经济增长方式，资源将难以为继，环境将不堪重负。温家宝总理最近指出，建设节约型社会，要以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，认真落实科学发展观，走新型工业化道路，坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针，以节约使用资源和提高资源利用率为核心，以节能、节水、节材、节地、资源综合利用和发展循环经济为重点，以改革开放和科学技术进步为动力，推动体制创新、技术创新和管理创新。胡锦涛总书记更进一步强调，全面做好节约能源、资源工作，促进可持续的生产方式和消费模式，建立资源节约型国民经济体系和资源节约型社会。因此，在新的形势下，建筑材料业必须走科学技术含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源得到充分发挥的新型工业化道路。同时，建筑材料业也还应为发展循环经济和废弃物资源化利用及改善人类生态环境作出更大的贡献。
一、建筑材料业发展面临的关键问题
建设节约型社会，发展循环经济必然要求建筑材料业朝着节约能源、资源的方向发展。国务院21号文件布置建设节约型社会重点工作时明确指出：建筑材料工业是我国第三大耗能行业。2005年10月27日，国家发改委、环保总局等六部委下发循环经济试点的通知，建筑材料被列为国家循环经济首批试点的七大重点行业。建筑材料业主要不足在于，能源、资源消耗很大，经济增长方式尚未从根本上转变，资源、能源的有限和建筑材料消耗量巨大之间的矛盾已成为建筑材料业必须面临和解决的关键问题。
我国是一个资源相对不足的国家，耕地、淡水、森林、石油、天然气等资源的人均占有量贫乏，与世界平均水平相差较大。建筑材料业是一个能耗高、矿产资源消耗很大的行业，在我国，主要建筑材料产品水泥、平板玻璃、陶瓷砖、卫生陶瓷洁具等对能源的消耗均高于世界平均水平，目前，我国每年建成的房屋面积高达16亿～20亿㎡，但新建建筑中95％以上仍属于高耗能建筑[1，2].在我国，建筑材料的能源、资源需求与拥有，它们之间的矛盾在建设节约型社会，发展循环经济中显得尤为突出。解决这一矛盾，最根本的还是依赖于科学技术的发展。除了必须树立科学的发展观以外，只有通过科学技术的进步，才能从根本上解决这个矛盾。现有建筑材料业和建筑业的落后，虽已成为社会发展的瓶颈，但这也为我们的发展提供了很好的契机。
二、科学技术是建筑材料业发展的内驱动力
科学技术是生产力，科学技术的进步是促进资源节约和废弃物循环利用的有效手段，建筑材料业朝着节约能源、资源的方向发展，必须依靠科学技术的发展。
首先，先进的生产工艺，需要科学技术支撑。探索先进的建筑材料生产工艺，改进传统的产业，尽快淘汰高耗能，高污染的落后的生产工艺，是节约能源、资源的有效途径。以水泥生产为例，如果将新型干法预分解技术加以推广，使新型干法产量由2004年的占全国总量的33％，在2010年达到70％，就可以实现节煤1200万t，回收粉尘800万t，节约燃气30％。如在干法生产线基础上再安装配置余热发电装置，更可大大降低能耗[1].
中国材料科学的发展篇7
在《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，新材料产业被定性为“国民经济的先导产业”。从新材料产业与其他产业联系来看，新材料产业既是传统产业转型升级的有效途径，也是战略性新兴产业发展的基础核心。新材料产业已被提升到我国战略性新兴产业体系的显著位置，而我国新材料产业发展战略也基本确立：要以发挥我国在纳米、超导、稀土等材料科学技术研究方面的优势为基础，以满足国家重大工程建设和产业结构升级为目标，巩固学科研究优势，大力发展新材料制备技术和装备，大力推进新型材料产业化，大力推进大宗高端材料规模化生产应用。因此，未来我国新材料产业拥有广阔的成长空间，而科技资源和创新能力是新时期新材料产业发展的决定性因素。
北京地区发展新材料产业的最显著优势正是科研技术实力雄厚。北京新材料产业技术人才和产业装备水平均居全国领先地位。北京新材料科研领域的科技创新能力一直排名全国第一，材料科学相关著名科研机构和高校云集于此，在电子信息、磁性材料及器件、新型半导体、人工晶体、超导、纳米材料与技术、生物医用、节能环保、新能源等新材料领域具有全球一流的科研实力，材料科学科研成果层出不穷。
此外，环渤海经济一体化将拓展新材料产业发展空间。依托北京战略资源，充分利用环渤海地区的生产资源，实现战略资源和生产资源在同一企业的集中配置，拓展了新材料产业的发展空间。并且，“中关村国家自主创新示范区”的建设将提升北京新材料产业创新能力。示范区的优惠扶持政策将创造良好的新材料产业创新环境，助力企业研发能力提升，推进新材料产业产学研用创新体系的建设。最后，北京下游产业快速发展将为新材料产业带来更大的需求空间，带动了新材料产业不断优化，尤其是航空航天、交通运输、电子电气、建筑建材、医疗器械、国防军工等行业的发展对材料的性能和品种提出了更高的需求。
中国材料科学的发展篇8
此举,对江苏省半导体照明产业来说,令人振奋;对科技部正在“十城万盏”万盏工程来说,同样提振人心。
回顾“十城万盏”工程实施一周年的历程,我国的半导体相关科研院所、检测机构做出了许多可圈可点的贡献。仅以上海为例,上海拥有同济大学与照明艺术研究中心、复旦大学光源与照明工程系、复旦大学材料科学系、上海光机所、上海技术物理研究所、上海光学仪器研究所、国家光学仪器质检中心等科研院所、检测机构。
近年,上海已在绿色照明光源领域取得多项技术突破,在半导体照明材料的制备、工艺、器件的研究和应用等方面开展了许多富有成效的研究,并已取得了一些具有国际先进水平和自主知识产权的关键技术,为产业化应用奠定了坚实的基础。2009年,上海市LeD产业实现产值100亿元,其中,上海市的科研院所、检测中心功不可没。
同样,各试点城市取得的成绩,军功章上也有科研院所及检测机构的“一半”。但面对成绩,科研院所及检测机构真的可以高枕无忧了吗?
虽然时间过去了两年,但提及“337”事件、提及那位令人发怵的“美国老太太”,半导体照明产业从业者们依然如鲠在喉。
目前,我国的半导体照明研发中,依然存在诸多需要反思的问题。众所周知,作为一个科技含量较高的产业,要想实现半导体产业的利润最大化,掌握其核心技术,是必然的选择。
然而,反观我国半导体产业现实,半导体照明行业的核心专利中绝大部分都被日亚、丰田合成、科锐等国外LeD企业所垄断。我国LeD企业所申请的专利主要集中于,保护范围较小。目前除南昌晶能光电外,其余芯片企业的技术或多或少都涉及一些专利侵权。据了解,目前我国LeD封装所用的两类荧光粉YaG:Ce和YaG:tb的专利也分别为日亚、欧司朗所掌控。
因此,加强拥有核心自主知识产权的各种材料的研究,对相关科研院所来说,迫在眉睫。
从长远来看,如果无法打破国际LeD巨头的技术垄断,则那位令人发怵的“美国老太太”导演的LeD行业“337”事件,将会一次次地重演。
2010年1月11日,总理在国家科学技术奖励大会上发表了重要讲话。温总理在讲话中强调:“要紧密跟踪世界经济科技发展趋势,大力发展战略性新兴产业。在新能源、新材料和高端制造、信息网络、生命科学、空天海洋地球科学等领域,推动共性关键技术攻关,加快科研成果向现实生产力转化,逐步使战略性新兴产业成为可持续发展的主导力量。”
科学技术是第一生产力!
我们相信,相关科研院所、检测机构定能不负重望,在未来的“十城万盏”工程推进中,担负起半导体照明核心技术研发的重任,力争打破国际LeD巨头的技术垄断,促进我国的LeD产业健康发展。
北京大学宽禁带半导体研究中心
北京大学宽禁带半导体研究中心,是国内宽禁带半导体的主要研究基地之一。
物理学院Ⅲ族氮化物半导体研究组1993年起在国内最早开展了moCVD生长Gan基材料与蓝光LeD的研究工作,成功地研制出Gan基蓝光、绿光和白光LeD,掌握了拥有自主知识产权的Gan基LeD制备关键技术,在上海依靠自己的技术建立了北大蓝光公司并成86计划产业化基地。中心在半导体照明用大功率白光LeD研制和Gan基脊型LeD研制上又取得了重大突破。
北京工业大学北京光电子技术实验室
国家有色金属复合材料工程技术研究中心
北京工业大学北京光电子技术实验室国家有色金属复合材料工程技术研究中心,是部级工程中心。中心主要从事颗粒增强复合材料、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、先进雾化技术等研究开发工作。
主要研究方向包括:颗粒增强金属基复合材料制备技术、有色金属半固态加工技术、喷射成形技术、激光快速成形技术、快速凝固气雾化技术、超声雾化技术、快冷铸带技术、金属纳米制备技术等。
“九五”以来,产业建设取得较快的发展,建成了具有一定规模的Smt焊粉和粉末触媒2条生产线,形成了焊粉、焊料、喷涂粉末、触媒等具有特色的高技术产品。
清华大学电子工程系集成电子学国家重点实验室
清华大学集成光电子实验室是国内从事光电子材料与器件及其在光纤通信与网络中的应用技术的主要研究基地,在许多重要的研究领域取得了突出成果。
实验室重点研究基于半导体光电子材料、低维纳米结构材料和石英光纤的各种新型光电子器件以及集成器件,研究上述器件在光纤通信系统与网络、信息处理与平板显示系统中的应用技术,及其未来高速、宽带光纤通讯与网络技术。
自1999年10月起,实验室开始Gan基蓝绿光LeD研究,在Gan基LeD材料的moVCD外延生长、器件制备、管芯封装以及系统应用技术的研究等方面积累了丰富的经验。
中国电子科技集团公司第四十五研究所
中国电子科技集团公司第四十五研究所是国内从事电子专用设备技术、整机系统和应用工艺研究开发与生产制造的专业化科研生产单位,传承50年半导体专用设备研发经验,在微电子学、精密光学、计算机应用、自动控制、精密机械、液压、气动及系统工程等诸多技术应用方面居国内领先地位。
目前,研究所已形成以iC关键工艺设备“光刻机”为龙头,晶圆加工设备、芯片封装设备及电子元件设备等门类齐全,系列配套的产品。由我所研制的材料加工、光刻、清洗、中测、划片、键合设备在国内处于技术领先地位并已具备规模生产能力。
中科院物理研究所
中国科学院物理研究所是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构。研究方向以凝聚态物理为主,包括凝聚态物理、光物理、原子分子物理、等离子体物理、软物质物理、凝聚态理论和计算物理等。
近年来,物理所新型化合物材料实验室利用moCVD设备,进行超高亮度Gan基光二极管关键技术研发,具有完善的研发和测试设备。近年出色地完成了多项国家计划、973计划、科学院创新计划等项目。目前正致力于提高LeD材料发光效率、深紫外材料、非极性材料、单芯片白光材料等领域的研究。
中科院半导体照明研发中心
中国科学院半导体照明研发中心经几年的基本建设,已经成为半导体照明科学技术的创新中心及我国半导体照明产业可持续发展的技术辐射中心和产业服务平台。中心在半导体照明核心,技术方面取得了重大突破,形成了一系列成果和知识产权。
中心在半导体照明重大设备、材料生长、器件工艺、重大应用等方面与国内外相关研发机构建立了良好的关系。通过技术辐射,增强了国内外相关企业的竞争力,促进产业整体水平的提高,有力地推进了半导体照明用LeD的发展和应用。
中国电子科技集团第四十六研究所
中国电子科技集团公司第四十六研究所始建于1958年,是国内最早从事半导体材料和光纤材料技术研究开发与生产的专业科研单位之一。
经过四十多年的发展壮大,我所目前已形成三大专业科研领域,主要涉及半导体电子功能材料、特种光纤材料的研究开发和电子材料检测,并承担一定的生产任务。该所质量检测中心是信息产业部专用电子材料质量检测中心,主要承担对电子材料的检测、检测技术改进等任务,将建成部级电子信息材料的检测中心。
中国电子科技集团公司第十三研究试验中心
中国电子科技集团第十三研究所试验中心国家半导体器件质量监督检验中心和信息产业部半导体器件产品质量监督检验中心,是国家首批规划的100个部级中心之一。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验、仲裁试验、创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位、ieC/tC47的归口单位及国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制定、修订及标准的验证工作。
吉林大学
有机白光器件(woLeD)是下一代节能照明型技术之一,woLeD具有以下特点:是一种面光源,实用于高性能照明设备的制备:进一步发展的柔性woLeD在民用与国防照明方面应用前景更为广阔;工艺简单、有益环保、原料丰富、与无机LeD有互补性。吉林大学在有机白光材料与器件方面取得了一系列有意义的研究成果。
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(简称“长春光机所”)以知识创新和高技术创新为主线,从事基础研究、应用基础研究、工程技术研究和高新技术产业化的多学科综合性基地型研究所。
该所在以王大珩院士、徐叙院士为代表的一批科学家的带领下,在发光学、应用光学、光学工程和精密机械与仪器等领域先后取得了1700多项科研成果,研制出了中国第一台红宝石激光器、第一台大型经纬仪等十多项“中国第一”,被誉为“中国光学的摇篮”。
中国科学院长春应用化学研究所
经不懈努力,中国科学院长春应用化学研究所现已发展成为集基础研究、应用研究和高技术创新研究及产业化于一体的综合性化学研究所,成为我国化学界的重要力量和创新基地。
在“光电功能高分子与塑料电子学”方向,研究所以发展光电功能高分子的可控合成、微加工攻器件组装涉及的关键科学问题为核心,围绕平板显示、照明光源、光通信组件等应用目标,以“分子工程―凝聚态调控―微加工方法―器件工程”研究链条为主线,在高分子设计与合成、高分子薄膜生长与调控、微加工方法学、器件工程等方面开展具有重大科学目标导向的基础研究。
同济大学
同济大学是教育部直属重点大学,是首批被国务院批准成立研究生院的高校之一,并被列入国家财政立项资助的"211工程"和国家教育振兴行动计划与地方重点共建的高水平大学行列。
“九五”以来,同济大学围绕信息、生物、新材料、能源、汽车制造、机电一体化、环保等高新术领域,取得了一大批高新技术重大科研成果。
同济大学正在承担着近百项“863”项目及国家攻关项目,一大批高新技术和科研技术实现了产业化,取得了巨大的社会效益和经济效益。
中国科学院上海光学精密机械研究所
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中科院上海光机所)现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。
上海光机所重点学科领域为:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。
经多年的努力,上海光机所在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面进入了国际先进水平。
江苏省光电信息功能材料重点实验室
江苏省光电信息功能材料重点实验室以南京大学微电子学与固体电子学国家重点学科为主干学科,部分覆盖理论物理国家重点学科、光学与光电子学和有机化学两个博士学科点。部分覆盖的研究机构有南京大学金属有机化合物(mo)源工程研究开发中心,南京大学光通信系统与网络工程研究中心。交叉与支撑研究机构有南京大学固体微结构国家重点实验室、现代分析中心、固体物理研究所等。
实验室的建设目标是:成为一个开放的、具有国际竞争力的新型光电信息功能材料研究和开发中心,一个材料、电子、物理和化学学科交叉的高素质信息功能材料人才培养基地
杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室
杭州师范学院有机硅化学及材料技术实验室,从1991年开始从事有机硅化学及材料技术的研究与开发,是教育部系统最早为国防军工配套的民口研制单位之一、中国氟硅材料工业协会(硅)理事单位、中国材料网副理事长单位,现为杭州市、浙江省和教育部重点实验室。
可进行有机硅及硅酮塑料等有机材料的研制、开发,也可以进行由原材料到产品的性能检测及结构和性能关系分析等工作。还建立了“863”项目转化基地,实现了产业化技术开发批量生产,为用户提供有机硅材料、制件、产品技术。
中国计量学院信息工程学院
信息工程学院早在1985就初具雏形,其中无线电计量与测试是学校最早的专业之一。2000年8月,信息工程学院由原信息工程系与计算机科学与技术系组成而建,现主要从事电子信息与通信技术、计算机技术和生物医学工程等领域的教学和研究工作。
学院设有3个学科性研究所:电子信息与通信研究所、计算机应用技术研究所和计算机软件研究所。
厦门大学
厦门大学半导体物理学科曾经创造过许多国内第一,包括全国第一台晶体管收音机,第一个Gap红色、绿色、黄色的平面LeD,第一台平板示波器等,在半导体材料和器件研发,尤其在具有光电子功能的半导体研究方面,拥有雄厚的研究力量。
曾经在晶体管收音机、平面LeD、平版显示器、ZnS场致发光、LeD测量、半导体材料设计等研究方面取得了重大成果,为国家半导体科学的发展作出了重要的贡献。在有光电子功能的半导体研究上,形成了Vi族、Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅳ族材料和器件门类齐全的研究力量。
山东大学晶体材料国家重点实验室
晶体材料国家重点实验室是我国首批建设的重点实验室之一,主要致力于应用基础研究。
目前,晶体材料国家重点实验室已发展成由材料学、凝聚态物理两个部级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地以及上、中、下游紧密衔接的科技成果辐射基地。
国家重点实验室建立以来,先后有Lap、Ktp、双掺杂tGS、KnSBn、Ktn、ndpp、nYaB、Lt、DKDp、KDp、mHBa、Bn等晶体材料的创新性研究工作受到了国际同行的广泛关注。
武汉光电国家实验室微光机电系统研究部
武汉光电国家实验室,是科技部于2003年11月批准筹建的五个国家实验室之一。
武汉光电国家实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,也是“武汉.中国光谷”的创新研究基地。在光电子研究方面,实验室着眼于解决国家光电子产业发展中的重大关键技术问题,为推动武汉国家光电子产业基地的建设和发展提供原创性、实用性科研成果;为推动民族光电子产业进一步发展,提升我国光电子产业国际竞争力提供强有力的科学和技术支撑。
华南理工大学高分子光电材料与器件研究所
华南理工大学材料科学与工程学院高分子光电材料及器件研究所(简称光电所)在高分子发光材料及器件、高分子光伏材料及器件及高分子场发射材料及器件三个国际前沿领域展开特色研究。
目前承担的科研任务以部级项目为主,包括科技部提出的国家高技术重大研究计划项目(863),国家重大基础研究项目(973)和国家基金委重大研究项目等,光电所是973首席科学家单位。此外,还有教育部、广东省、广州市重大或专项项目。
国家半导体器件质量监督检验中心
国家半导体器件质量监督检验中心筹建于1986年,为国家首批规划的100个部级中心之一,1990年通过原国家技术监督局审查认可和国家计量认证,并授权开展工作,成为对半导体器件产品进行检测工作的第三方中立机构。
中心曾多次承担以高频、超高频低噪声晶体管和微波晶体管为主的半导体分立器件的生产许可证确认试验,仲裁试验,创优试验和鉴定试验。同时还是全国半导体标准委员会主任单位,ieC/tC47的归口单位,国际标准化工作网秘书单位,曾多次承担或参与国家标准和专业标准的制订、修订及标准的验证工作。
中心可按照GB、GJB、SJ、ieC、miL标准对半导体器件、集成电路、微波组件、小整机、微型计算机、印制电路板等进行测试、筛选、Dpa试验、老化试验以及鉴定检验和质量一致性检验。
国家电光源质量监督检验中心(北京)
国家电光源质量监督检验中心(北京)是国家质量技术监督局授权的部级照明电器专业检测中心,具有独立的法人资格。中心下设办公室、光源检验室、电器附件检验室、灯具及灯头灯座检验室和寿命检验室。中心于1995年通过中国实验室国家认可委员会的认可(按iSo导则25),并在2002年按iSo/ieC17025标准变更了质量体系。
检测中心的主要业务是对照明电器产品进行产品安全认证、节能认证、验货检验、委托检验,以及承担国家、北京市相关部门下达的照明产品质量抽查、新产品技术鉴定、产品质量仲裁等检验任务。是中国电光源行业中专业水平最高、技术能力最强、经验最丰富、设备设施最齐全的专业检测中心之一。
国家电光源质量监督检验中心(上海)
国家电光源质量监督检验中心(上海)于1992年成立,行政上隶属于上海市质量监督检验技术研究院。中心是专门从事电光源等照明设备的检测机构,授权检测能力共79项184个标准。国家电光源质量监督检验中心(上海)是经中国合格评定国家认可委员会认可的实验室、国家认证认可监督管理委员会指定CCC认证检测机构。
国家电光源质量监督检验中心(上海)可对LeD模块用直流或交流电子控制装置等附件、固体发光光源(LeD发光二极管、oLeD有机发光材料、eL平面可弯曲发光材料)等光源产品进行安全、性能和节能指标的检测,同时能提供照明产品的emC检测服务。
国家通用电子元器件质量监督检验中心
国家通用电子元器件质量监督检验中心(信息产业部电子第五研究所元器件检测中心)是中国第一批获得国际/国家认可和授权、专业从事电子元器件检测、鉴定和评价的非盈利性第三方检验机构,是按照iSo/ieC17025建立的文件化质量管理体系的部级实验室。目前,试验室已在上海、并将在深圳、北京设立办事处。
中心依托信息产业部电子第五研究所在电子元器件测试、试验、评价等领域的专业技术优势,采用国际一流设备,与国内外著名专业技术机构合作,计划建设成具有年测10亿片封装集成电路和30万片集成电路裸片测试能力的中国最大的集成电路综合测试基地。
国家半导体照明产品质量监督检验中心(筹)/江苏省工矿及民用灯具产品质量监督检验中心
中国材料科学的发展篇9
[关键词]协同创新民航特色材料学科
一、“协同创新”对行业特色院校创新体系发展的重要意义
2011年4月24日，总书记在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话中提出，全面提升高等教育质量，必须大力提升人才培养水平、增强科学研究能力、服务经济社会发展、推进文化传承创新，特别强调高校在积极提升“原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力”的同时积极推动“协同创新”。
“协同创新”是在原有“分散式”创新体制的基础上提出的一种新的创新机制，是以大学、企业、研究机构为核心要素，以政府金融机构、中介组织、创新平台、非营利性组织等为辅助要素的多元主体协同互动的网络创新模式。它可以通过知识创造主体和技术创新主体间的深入合作和资源整合，产生系统叠加的非线性效用。它有效汇聚了创新资源和要素，通过突破创新主体间的壁垒，充分释放了彼此间“人才、资本、信息、技术”等创新要素的活力[1]。
“协同创新”思想的提出为我国行业特色院校创新体系的发展指明了方向。在建国之初，为了满足各行各业的发展，组建了一批与“航空、航天、”、“海洋”、“石油”、“林业”、“化工”等国计民生行业相关的特色大学，这些业特色大学成为了行业技术创新的重要支撑，在“产、学、研协同创新”方面取得了一定的成绩。即使如此，国内行业特色院校依然存在科技与经济“两张皮”现象，科技成果转化率不足25%，远低于美、日、德、英等发达国家的50%[2]。行业院校距离成为“行业产业共性技术的研发基地和区域创新发展的引领阵地”的目标要求还有很大差距。这主要是因为行业特色高等院校、科研院所和行业企业科研机构等长期以来各自成体系，研究工作分散重复，效率不高。具体来说，高校和科研机构拥有丰富的人力资源，但资金缺乏且研究项目空泛，往往与产业需求相脱节;行业企业有明确的科研需求和充沛的资金供应，但缺乏质量高、规模大的研究团队。这种分散、封闭、低效的科技创新模式已成为我国建设创新型国家的障碍。因此，开展协同创新，既是顺应世界科技发展趋势的要求、提高国家创新能力的重大举措，也是建设高水平行业特色型大学的现实需要。2006年以后，我国陆续启动“十六个国家科技重大专项”，行业特色院校、科研院所、行业企业之间的“协同创新”显得更为重要和紧迫。特别是2008年，作为工业桂冠的“航空工业”启动了“大飞机专项”，旨在2016年研制出单通道、150座级别的商用客运飞机。大飞机研制过程中的工程技术创新是一项复杂的系统工程，涉及多个技术领域，相互之间联系紧密。同时技术创新主体之间需要跨组织协同合作，协调界面多，具有典型的组织协同性[3]。以波音飞机的研制为例，大型飞机的部件有上万个，科研小组不计其数，分布在波音公司、霍尼韦尔公司、达索公司、加州理工大学、斯坦福大学、普渡大学等生产、教学和科研单位，正是这些科研小组之间充分沟通、通力合作，才使得波音飞机的研发周期为短短的5年时间。空客飞机的研制也是如此，科研机构和生产机构遍布欧洲4个国家，在各方协同创新、共同努力之下，使得大型客机的研发周期也为5年左右。2008年，我国启动“国产大飞机”研制，参研单位包括中航工业各个研究所，中铝、宝钢、宝钛等大型企业，当然也包含各个航空特色高等院校[4]。这种大型科研项目需要各个研究要素之间的“协同创新”，发挥高校、科研院所的人力资源优势和企业的经济资源优势，共同推进大型项目的研究进展。同时通过民机大型项目各个研究要素之间的“协同创新”，也可以提升航空特色院校的学科建设水平，更好的为航空工业输送人才，从而形成了“合作――创新――提高――再创新”的良性循环。
二、“大飞机”专项背景下材料学领域“协同创新”的重要性
根据创新的领域不同，“协同创新”分为面向科学前沿、面向文化传承、面向行业产业和面向区域发展四种类型。其中面向行业产业的协同创新，是以工程技术学科为主体，以培育战略新兴产业和改造传统产业为重点，通过高校与高校、科研院所，特别是与大型骨干企业的强强联合，针对支撑我国行业产业发展的核心共性技术进行深层次的研发和转移。
在“大飞机”专项启动以后，航空特色院校中“材料学科”――这一传统学科的发展方向和创新模式成为了专家、学者讨论的焦点。飞机性能的改进进程大部分是靠材料的改进推动的，材料的先进性决定了飞机的先进性。例如以波音747飞机为代表的第一代民用航空飞机的主体材料为铝合金和钢材;以波音777为代表的第二代客运飞机中钛合金得到了广泛应用;以波音787为代表的新型飞机中，复合材料的用量提升到了50%，燃油经济性提升20%，所以业界一直存在着“一代材料、一代飞机”这样的说法。师昌绪院士一再强调“发展大飞机，材料要先行”这一理念[5]。这是因为航空材料的研制与发展需要一个相当长的周期，要有很强的前瞻性，靠盲目仿制永远满足不了国产大飞机的需求，因此需要及早着手适用于大飞机的新型材料的创新与研制。师先生同时指出“目前大飞机领域内的材料研制并没有先行”，究其原因还是在创新过程中存在很多壁垒，各个研制单位都在部门分割的思想下互相牵制，没有形成创新的合力。一方面航空材料创新所需周期长、资金量大，主体行业企业不愿对科研院校进行大量投入;另一方面科研院校的研究方向没有很好地贴近行业需求，使得科研成果的转化率远低于发达国家的水平。师先生一针见血地指出了目前大飞机领域材料研制存在的问题，而要解决这一问题，使材料研制处于“先行”的位置，就必须在“协同创新”思想指导下对航空特色院校的材料学科的创新模式进行改革，增加校校之间、校企之间的合作，对大飞机材料方面的研制进行顶层设计，明确重点研制那些类型材料、先研制哪些材料、主要解决哪些问题。主体行业企业提出研究任务，高校、科研院所提供智力支持，在共同的研究平台上推进大飞机的材料研制工作。只有在打破各个创新要素壁垒，释放各要素活力，形成创新合力的基础上，才能真正实现师先生提出的“发展大飞机，材料要先行”的理念。
三、航空材料学领域协同创新的现状
在某一学科领域进行协同创新，这一模式多年前在科技发达国家就已经得到了重视。例如美国硅谷就是以半导体材料和能源材料为主要研究对象，依托斯坦福大学、伯克利大学和加州理工大学等高校，以苹果、英特尔、思科、朗讯等公司为基础，形成的产、学、研一体的“协同创新网络”[6]。除此之外，在美国的西雅图、法国的图卢兹等地区都依托“大飞机”项目形成了规模化的协同创新聚集群。2011年我国教育部制定了“高等学校创新能力提升计划”（简称“2011计划”），自2012年启动实施，四年为一个周期，旨在建立一批“协同创新中心”，大力推进高校与科研院所、行业企业、地方政府以及国外科研机构的深度合作，探索适应于不同需求的协同创新模式，营造有利于协同创新的环境和氛围[7]。在教育部“2011计划”的推动下国内高校依托特色学科逐渐建立了涵盖量子物理、化学化工、生物医药、航空航天、轨道交通、新型材料、纳米科技等各领域的部级“协同创新中心”，与此同时部分高校自主挂牌了一批“协同创新中心”，国内协同创新的局面已经形成。在部级的“协同创新中心”中，与航空材料相关的创新中心备受关注。例如“有色金属先进结构材料与制造协同创新中心”以中南大学为主导单位，联合北京航空航天大学、中国铝业公司、中国商飞上海飞机设计研究院等，围绕有色金属先进结构材料与制造关键科学和共性技术问题，开展科学研究、人才培养、战略研究、成果转化等协作。在协同创新中心的平台上，高校和企业之间打破了以往壁垒，签订保密协议，有了共同的研究目标，推动了大飞机铝合金、钛合金和高温合金方面的创新速度和应用进程。除了部级的协同创新中心以外，高校自主挂牌的“协同创新中心”中也出现了一批与材料学科相关的创新中心。例如郑州航空工业管理学院与中航工业609所共建“航空材料协同创新中心”，该中心主要开展航空金属与非金属材料、航空制造与装备、电子技术与信息处理等方面的研究，双方共享科研资源和科研成果、共同开展预研项目和技改项目研究、共同开展相关的研究平台建设、共同推动学术交流、共同开展相关专业的人才培养。东华大学与上海交通大学、中国商用飞机有限责任公司等联合建设“民用航空复合材料协同创新中心”，围绕“人才、学科、科研”三个方面，在复合材料关键原材料、复合材料结构制造与检测、复合材料设计与表征等方向进行协同创新。另外，由西北工业大学牵头，联合哈尔滨工业大学、中南大学、北京航空航天大学，同时联合中国航天科技集团公司、中国航天科工集团公司、中国航空工业集团公司、中国商用飞机有限责任公司正在筹建“航空航天关键材料技术协同创新中心”，确定在极端热环境材料技术、强韧轻质结构材料技术、特种功能材料技术和材料设计与评价方法三个方面进行协同创新工作。与航空材料相关的部级和校级“协同创新中心”的建立，表明了材料学科在航空制造领域内具有很高的重要性，企业需要高校为其提供材料学方面的创新支持，而高校也需要与企业联合，提升自身的科研水平和学科建设能力。
四、民航特色院校材料学领域“协同创新”的几点举措
2008年“大飞机”专项的启动以及教育部“2011年计划”的实施为民航特色院校的创新能力、学科水平的提高提供了契机。民航特色院校应该紧紧抓住本行业高速发展的黄金时期，围绕行业重大需求，大力推进高校与高校、高校与企业之间的“协同创新”，努力提升自身的学科水平和创新能力，诸如“材料学科”等建设投入大、创新周期长、影响广泛的学科更应该优先进行“协同创新”。民航特色院校材料学领域的“协同创新”，应该注意以下几点：
1.选准“创新点”
发展国产“大飞机”，航空材料领域需要的创新点还有很多，例如发动机领域需要高温性能更好的合金材料、热障涂层材料，机身为了减重需要先进复合材料、轻合金材料，起落架为了保证强度需要屈服强度更高的超高强钢等等。每个院校在对“创新点”的选择上要兼顾自身的学科特色，不要盲目跟风，而是要注意“差异性创新”。另外一方面，材料学科的创新活动往往需要价值昂贵的硬件设备进行支持，并且需要大规模的资金投入，因此高校在选择“创新点”时需要有比较深厚的学科基础和相关领域的科研活动的经验，避免“低水平创新”。
2.注意“联动性”
进行材料学科的“协同创新”，要注意与行业需求紧密结合，可以定期组织高校老师到民航企业中进行交流，也可以定期邀请企业技术人员到高校中进行讲座。企业需要高校的科研力量帮助其进行复杂、系统的技术攻关，而高校更需要企业技术人员将生动、丰富的一线知识带到课堂中来。高校除了需要和企业之间进行联动以外，也需要同具有类似学科的高校和研究所间进行联动。除了要打破校、企之间的壁垒，也需要打破学校、研究机构之间的壁垒，建立开放式的交流平台，让硬件资源共享，让人才在创新要素之间自由流动。只有建立具有“联动性”的创新机制，才能激发各方的活力，使得创新具有实用性和高效性。
3.提高“带动性”
进行“协同创新”，要注意创新工作对学科建设、人才培养工作的“带动性”。材料学科的人才培养包含理论教学和实践教学两部分内容。传统的人才培养模式中，理论教学一般在学校集中授课，由于理论知识难度大，授课老师缺少工程经验，学生会感到枯燥乏味;实践教学包含认识实习、生产实习等环节，由于资金投入不足和企业不愿意接待等诸多难题，实践环节基本上以“参观”为主，学生受益很少。实施“协同创新”以后，可以借助协同创新平台为学生提供不同方向的科研题目，学生可以根据个人爱好加入不同的科研兴趣小组。如果学生在科研中遇到实际问题，可以及时到企业中得到技术人员的信息和技术支持，从而逐渐提高学生解决实际问题的能力。让“协同创新”这一个“点”，带动学科建设这一个“面”。“协同创新”特色学科培养的学生到企业就业后，又能更好地提高的企业的创新能力。从而高校和企业两个创新要素通过“协同创新”这一纽带联系在一起，形成人才培养和科技创新方面的良性循环。
4.做好“产权保护”
民用航空产品的市场是充分竞争的市场，航空材料方面的创新往往会提高民用航空产品的竞争性，因此世界各国都非常重视对航空材料创新方面的产权保护。建立“协同创新”体系是为了鼓励交流与合作，但同时也要注意对创新要素各方权益的保护，更要做好创新成果的知识产权保护。“协同创新”是为了使合作各方的利益获得提升，绝不能使以一方获利而其他方利益受损。为此，在建立“协同创新组织”时可以要求各方签署保密协议，同时规定各方在创新成果中获得的经济效益比例，明确各方在创新活动中的权利和义务。
5.推动“学科交叉”
民用航空产品往往是多学科知识的结晶，因此民航特色院校在专业设置上涉及面也非常广泛。具有民航特色的学科之间的创新活动有很强的依赖关系。例如民用航空复合材料方面的创新，需要了解材料的受力环境、电磁环境、辐照环境，需要得到力学、光学、电磁学、化学等其他学科相关知识的支持。随着民用航空器产品复杂程度逐渐提高，仅仅依靠单一学科的力量进行创新愈发困难。因此“协同创新”在确立主体学科领域的基础上，还要积极推动“学科交叉”。在教学方面，打破学科之间的壁垒，相关性比较强的教学课程可以作为开放性课程，鼓励不同学科领域的学生和老师互相旁听课程。在科研方面，鼓励不同学科领域的学生或教师组成联合科研小组，针对协同创新平台中提出的问题进行联合技术攻关。
五、结束语
材料学科的理论体系和工程实际结合非常紧密，其学科发展的特色要求我们必须进行“协同创新”。“发展大飞机，材料要先行”，国产大飞机重大工程背景下，材料学科的协同创新显得尤为重要和急迫。民航特色院校应该抓住行业高速发展的时机，努力建设“产学研协同”的创新平台，优化材料学科等工程性学科的人才培养模式，提升科研创新活动的目的性和有效性，促进教育、科技、经济之间的紧密结合。
[参考文献]
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[2]甄红线，贾俊艳.产学研协同创新的科学内涵与实现路径[J].金融教学与研究，2013（148）：35～41.
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[6]黄迪生.数字化协同与大飞机工程[J].中国制造业信息化，2008（9）：13～15.
中国材料科学的发展篇10
关键词：课程建设；创新型人才
一、课程建设在创新型人才培养体系中的作用与意义
1，创新型人才培养的基础是课程建设
教学以课程为起点，课程居于教学的核心，是教学活动中内容和过程的统一。课程是把教育思想、观念、宗旨等转变为具体教育实践的中介，没有这个中介，一切教育目的、思想、观念、宗旨等都不可能得到落实。因此，要实现创新教育目标，优化课程体系应是首当其冲。
许多教育教学研究成果表明，创新人才的培养使命最终要靠创新课程体系来完成，创新课程体系是实现创新人才培养的终归途径。创新课程体系不能单靠某种因素构成，而要包括课程的新观念、新内容、新机制和新方法等。华中科技大学承担的新世纪高等教育教学改革工程项目项目组通过对国内外高校的人才培养进行调研、分析，得出结论：课程体系是开展创新教育的保证，工程实践是创新的基础，开展各项创新活动是培养创新人才的有力措施。
2，课程建设可以有效促进专业发展
科学、合理的课程体系可以有效促进专业建设与发展。以郑州大学国家精品课程“材料科学基础”为例，通过课程改革，综合了金属材料、高分子材料、无机非金属材料、材料加工等专业基础知识，构筑材料科学与工程学院新的基础平台课程体系。改革实践教学环节，增设八类“材料科学与工程基础实验”，实现了材料科学与工程大类专业人才培养新模式。突出“宽口径、厚基础、高素质、强能力”的创新教育理念，促进了专业建设与发展，使材料科学与工程大专业逐步成为郑州大学的特色专业。
在2007年4月召开的教育部高等学校高分子材料与工程专业教学指导分委员会工作年会上，与会专家结合高分子材料专业建设、专业规范、专业评估等工作，重点进行了课程建设研讨。围绕创新型人才培养模式，结合已有的课程改革成果，通过认真讨论，计划由郑州大学作为召集单位，针对高分子材料与工程专业本科生教学过程中存在的问题，以“高分子材料成型加工”课程建设为切入点，提出具体的课程建设规划，探讨课程建设对创新型人才培养的作用与意义，并探讨该课程对高分子材料成型加工新专业建设的推动作用。
二、课程建设基本思路与内容
结合学院本科教育发展目标，根据学科专业的发展趋势、社会对人才的要求和学院的具体情况，材料科学与工程学院确定了“以教学为中心，学科专业建设为龙头，队伍建设、实验室建设和科学研究为主体，全面提升学院的整体实力和水平，努力建设成为培养工程应用创新型人才”的总体目标，突出“高分子材料成型加工”课程建设的基本思路为：强化基础，注重实践，突出创新。具体包括：
1，拓展课程专业理论知识与技术方法
在原有课程体系的基础上，结合现代教育特点，借鉴国际化教育方法与先进的教学体系，在课程建设过程中，具体通过三项措施优化课程知识体系：
(1)拓展专业知识。主要包括：在新的课程体系中融入“高分子材料科学基础”、“高分子材料成型原理”、“成型机械”、“成型模具”等相关课程知识，组成新的课程基础平台，突出新课程体系的基础性、全面性、系统性。
(2)增加技术方法课程内容。主要包括：在材料加工知识领域增加“高分子材料制品开发设计”、“生产质量管理”、“工厂车间设计”以及最新的数字化制造技术等知识，全面拓展各类高分子材料(有机材料)的成型与加工新技术、新工艺、新方法，保持课程中材料成型加工技术与方法的新颖性、先进性、前沿性。
(3)注重学科交叉。主要包括：在课程体系中不仅涉及高分子材料与工程专业的相关知识，更要综合交叉材料科学基础、材料加工学、机械工程学和生产管理学为一体的新型教学平台，注重课程建设的综合性、交叉性、适应性。
2，强化实践教学环节
在高等教育中，实验教学是全面实现人才培养目标的一个重要环节。它具有直观性、实践性和探索性的特点，同时具有传授知识、培养能力以及思想品德教育的作用，是提高学生实践能力和科学素质的重要手段，是培养合格人才用其他教学环节不可代替的重要环节。“面向21世纪教育振兴行动计划”中进一步强调指出要加强对学生的素质教育，培养创新精神和实践能力。这些对于理工科学生而言更为重要，尤其是材料科学与工程这样一些实验性很强的学科，很多新知识、新技术、新材料都是从实验过程中产生的。
但长期以来实践教学处于理论教学的从属地位，在培养学生实践能力和创新精神中发挥的作用远远不够。问题在于教育观念上的落后，对实验教学的重要性认识不够，投入的经费不足，实验室仪器设备缺乏，以至于有的教学实验往往开成演示实验，严重影响了学生实践能力的提高。近年来，国家对高等教育投资力度逐步加大，在实验室建设上也投入了大量的人力、物力和财力，实验室建设取得了长足的进步。但随着经济的发展，社会对人才的要求不断提高，实验室的建设仍难以满足人才培养的需要，实践教学环节仍然比较薄弱，本科毕业生的实践能力、总体设计能力不够理想。因此，在新的课程体系中，围绕创新型人才培养，在注重基础理论、交叉学科、前沿领域等基础知识的同时，要进一步强化实践教学环节。
(1)在注重各类基础实验教学体系的同时，进一步加强综合性、设计性、创新型实验。在专业平台的基础上，加强学生基本概念、基本理论、基本方法、基本技能的培养。通过三类学院平台基础性实验、两类专业方向综合性实验、一类开放性实验，并结合“郑州大学材料科学与工程创新基地班”建设，设立3～4个创新型实验。重点培养材料先进加工与自动控制相关的专业实验技能，拓展专业知识面，全面培养学生的专业基本技能和基础理论应用能力。
(2)增加实践环节，加大实验教学、实习、综合设计等教学内容。实行“3+1”培养模式，增加毕业设计论文时间，即在学生第七学期下半学期开始进入毕业设计(论文)环节。
3，教材建设
结合实际应用范例编写教材。既注重高分子材料科学与工程的基础知识与基础理论、基本加工原理、成型加工工艺、成型加工设备等，又介绍最先进的高分子材料成型加工的新技术和新方法。教材内容多样化，既注重不同材料成型加工的共性，又兼顾不同材料成型加工的特色。
4，实训教学
主要包括应用实践载体建设和创新实践载体建设。其中，充分利用区域与学科优势，加强产学研联合，设
立产学研联合体实验室，为学生提供必要的社会实践场所，保障实习、实践教学效果，培养学生的工程应用能力。
郑州大学材料科学与工程学院位于郑州市高新技术开发区，区内有许多家材料类相关的高新技术企业，涉及高分子材料成型加工的企业有十几家，通过应用实践载体建设，以高新技术企业为依托，建立产学研联合体实验室，作为学生实训教学基地，培养学生的实际应用能力。
郑州大学材料科学与工程学科拥有材料加工工程国家重点学科、橡塑模具国家工程技术研究中心、材料成型过程与模具教育部重点实验室等，实验设备先进，从事的科研项目包括国家自然科学基金重大项目、国家“863计划”、“973计划”项目等，研究领域涉及许多前沿性课题。因此，充分利用这些学科优势，以学科前沿实验室为依托，作为本科生创新实践载体，从而培养学生的科学前沿意识和科技创新能力。
5，教学改革与教学研究
新的课程体系需要不断完善，从而保证教学效果和学生培养质量。因此，在课程建设过程中，需要注重教学研究与教学改革，不断丰富教学内容，完善教学手段，提高教学效果。
教学改革主要围绕以下几个方面来进行：
(1)进一步完善多媒体课件，使教学内容丰富、直观、科学、系统。
(2)建设网络课程。以“高分子材料成型加工”课程为平台，围绕精品课程建设要求，积极推进网络课程建设，即将所有课程资源上网，与国内相关高校进行课程互动建设，实现异地课程同步建设、同步交流、共同发展。
(3)建设虚拟实验室。对于当前材料成型的新方法，往往通过教材无法及时介绍。因此，通过虚拟实验室，介绍最前沿、最先进的成型方式及作用过程，保证课程内容的前沿性、先进性。
(4)开展第二课堂实践教学。通过吸收低年级本科生提前进入实验室，参与第二课堂实践教学活动，开设各类课外创新实验，鼓励学生参与各类科技活动，积极参与大学生“挑战杯”等各类课外创新活动竞赛。
(5)完善双语教学，培养学生英语应用能力。探索有效的双语教学方式，提高教学效果。
(6)课程建设国际化。课程建设国际化是中国大学教育与国际接轨的基础，对于引进国外优质教育资源，借鉴国外有益的教学和管理经验，培养国家经济建设急需的专业人才，增加中国教育供给的多样化和选择性，发挥着积极的作用。因此，通过与国外相关高校加强交流，共同探讨课程建设体系，选用原版教材，使学生了解国际前沿信息，促进课程国际化建设，培养国际化专业人才。
教学研究的内容主要包括以下几个方面：
一是课程体系中涉及的高分子材料模具设计、加工过程模拟等软件的研制开发及应用推广等的教学研究。
二是课程体系中涉及的新型高分子材料成型加工机械设备的改进、设计、研制与应用等的教学研究。
三是课程体系中涉及的高分子材料成型加t新技术、新工艺、新方法探索等的教学研究。
四是课程建设过程中各类教学实践与改革的教学研究。
通过教学研究，从而掌握新课程体系建设的基本规律，提出相关建设理论，指导其他工科类相关课程建设，全面提高各工科类本科生的培养质量。
6，教学团队建设