【行業(yè)評述】為什么我國材料工業(yè)水平仍然落后？
2018-12-03 11:34:49
作者：本網(wǎng)整理 來源：http://www.elecfans.com
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事實上，如今的中國，已經(jīng)擁有完整的工業(yè)體系，生產(chǎn)著全球一半的鋼鐵、60%的水泥、25%以上的汽車……可以說是全球最大、最具活力的制造業(yè)中心。然而中國工業(yè)大而不強，始終是令人痛心的一點……
中國工業(yè)起步史
建國初期，中國的貧困世人皆知，飽受了幾十年的軍閥混戰(zhàn)，抗日戰(zhàn)爭及內(nèi)戰(zhàn)，整個華夏大地滿目瘡痍。除了東部和內(nèi)陸中心城市有一點鋼鐵、煤礦、紡織、機械制造業(yè)外，大部分地區(qū)基本上是一片空白。
中國的工業(yè)就是在這樣一個百廢待興的時代艱難起步的，不靠殖民主義、帝國主義和戰(zhàn)爭，而真的是靠著中國人民節(jié)衣縮食積累工業(yè)資金，自力更生，發(fā)憤圖強，一步步實現(xiàn)了中國工業(yè)在廢墟中的崛起。
中國開始了歷史上前所未有的工業(yè)化進程，在能源、冶金、機械、化學和國防工業(yè)領域，陸續(xù)展開了“156項”（實際完成150項）重點工程。
到1957年底第一個五年計劃結束時，“156項工程”已開工135個，其中建成或部分建成投產(chǎn)的68個。
到1959年建國十周年時，我國鋼產(chǎn)量由世界第26位升至第7位；煤、油從第9位升至第3位；發(fā)電量由第25位升至第11位。
正是由于這“156項工程”，中國的工業(yè)化從此開始建立起來，中國也正式開始從一窮二白的農(nóng)業(yè)國邁向工業(yè)國。
美國最頂尖的材料學家全是中國人
美國湯森路透集團發(fā)布了全球頂尖的100位材料學家名人堂榜單。在這份依據(jù)過去10年中所發(fā)表研究論文的引用率而確定的最優(yōu)秀的100名材料學家榜單中，共有15位華人科學家入選，其中榜單前6位均為華人，美國加州大學伯克利分校教授楊培東位居第一。
按本科院校劃分，上榜的15位華人科學家中，來自中科大的有7位，來自大陸其他大學的有3位，來自臺灣地區(qū)大學的有2位，而由美國大學培養(yǎng)出來的有3位（分別為臺灣留學生、自臺灣移民后裔、自香港移民后裔）。
為什么這些來自中國的人才，最后都選擇了留在美國？中國的材料工業(yè)、制造水平何時才能走在世界前列？
事實上，如今的中國，已經(jīng)擁有完整的工業(yè)體系，生產(chǎn)著全球一半的鋼鐵、60%的水泥、25%以上的汽車……可以說是全球最大、最具活力的制造業(yè)中心。然而中國工業(yè)大而不強，始終是令人痛心的一點。
中國制造業(yè)發(fā)展中普遍存在“心臟病”
太重集團榆次液壓工業(yè)有限公司副總、高級工程師陳群立說：“我國液壓工業(yè)的規(guī)模在2017年已經(jīng)成為世界第二，但產(chǎn)業(yè)大而不強，尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵，90%以上依賴進口。
進口意大利HAWK霍克高壓柱塞泵
可以說，高壓柱塞泵是鯁在我國裝備制造業(yè)咽喉要道的一根‘刺’。高性能的柱塞泵，美德日等國外4家龍頭企業(yè)占據(jù)中國市場70%以上份額，在技術方面卻對中國嚴密封鎖。”
高壓柱塞泵是高端液壓裝備的核心元件，被稱作液壓系統(tǒng)的“心臟”。液壓系統(tǒng)是裝備制造業(yè)的關鍵部件之一，一個完整的液壓系統(tǒng)由5個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。
高壓柱塞泵屬于動力元件，我國國產(chǎn)大飛機C919試飛成功的重要功臣之一，中國二重生產(chǎn)的國際最大的8萬噸級模鍛液壓機，其高壓柱塞泵就是進口美國的產(chǎn)品。
我國的坦克、裝甲車等軍工機械，絕大多數(shù)使用的是進口高壓柱塞泵。這些進口的液壓泵，每臺價格都在20萬元以上。而這些液壓泵的更換和維修，都會受到外國公司供貨周期和提供服務的牽制。
其實，這種現(xiàn)象（中國廠商出產(chǎn)品或者商業(yè)模式，少數(shù)發(fā)達國家出工業(yè)母機和支撐技術的現(xiàn)象）是中國制造業(yè)發(fā)展中普遍存在“心臟病”的一個表現(xiàn)。
今年的中興事件，就是一個很好的例子。不過，中興事件發(fā)生后，媒體觀察的視野從部門逐漸看到整體產(chǎn)業(yè)，從個別問題擴散到一般問題。對制造業(yè)發(fā)展來說，這是好事。
中國“卡脖子”的領域 一大半是材料問題
近年來，中國在科研領域的發(fā)展很快，但中國科技被“卡脖子”的領域，一大半都是材料問題，這說明中國材料工業(yè)水平確實還很落后。
“卡脖子”技術產(chǎn)品和目前領先甚至壟斷的國家：
1.高端顯示屏OLED生產(chǎn)設備真空蒸鍍機（日本）——中國平板顯示已經(jīng)做到了全球第一，差距在上游核心生產(chǎn)設備。
2.“液晶屏骨頭”微球（日本）——中國制造技術先進，但國產(chǎn)原材料不純影響微球性能。
3.制造液晶顯示器用到的ITO靶材（日本、韓國）——質量不穩(wěn)定、材料不過關，從實驗室到量產(chǎn)才能突破大尺寸領域。
4.國產(chǎn)大飛機用的航空鋼材（美國）——還是材料問題，超強度鋼純凈度不夠。
5.燃料電池膜電極組件關鍵材料（日本）——中國實驗室成果達到國際水平，但量產(chǎn)有一致性和成本控制困難。
6.新能源車的“心臟”鋰離子電池（美國、日本、韓國）——美國強于研發(fā)設計，日本強于材料生產(chǎn)，中韓是第二梯隊。
7.水下機器人深海油管焊接用的高端焊接電源（北歐）——中國是全球最大焊接電源制造基地，差距在深海水下焊接設備和全數(shù)字化控制技術。
8.海底觀測網(wǎng)系統(tǒng)水下連接器（美國、德國）——事關國家安全，中國在實驗樣機階段，技術研究起步。
9.全斷面隧道掘進機主軸承（德國、瑞典）——中國已掌握直徑3米的主軸承核心技術，走出實驗室仍然是材料、工藝因素制約。
10.機械設備高端軸承鋼（美國、瑞典）——中國制軸工藝已經(jīng)達到先進水平，還是材料差距。
11.航空設計軟件（法國、美國）——中國與國外同時起步，國家需要出臺政策鼓勵國產(chǎn)軟件的開發(fā)和使用。
12.高質量消費級電容和電阻（日本）——短板還是材料，日本的MLCC產(chǎn)品可以做到1000層，中國產(chǎn)品在300層左右。
13.光刻機（荷蘭、日本）光刻機鏡頭（德國）——ASML的鏡片是蔡司技術，德國祖?zhèn)鞯哪ョR手藝，拋光鏡片上百年技術積淀；除了鏡頭，光刻機還要頂級光源和極致的機械精度（3萬個機械件，200多個傳感器）。
14.上游高端電子化學品例如LCD用光刻膠（日本）——中國能生產(chǎn)，關鍵指標不夠先進拿不到訂單。
15.冷凍電鏡用的透射式電鏡（美國、日本）——用于基礎科研領域的實驗技術，中國起步很早，因市場太小連德國蔡司都放棄了。
16.發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥的潛在靶點的利器iCLIP（美國）——同樣是科研實驗技術，2010年誕生的新技術。
17.自研操作系統(tǒng)（美國）——PC、智能手機的操作系統(tǒng)沒有國家能成功挑戰(zhàn)美國。
18.工業(yè)機器人算法、軟件（日本、德國、瑞士）——差距在底層核心算法。
19.自動駕駛汽車必備的激光雷達（美國）激光雷達芯片例如發(fā)射器（德國）——國產(chǎn)激光雷達最高40線，國外可做到64甚至128線，高分辨率芯片生產(chǎn)工藝不成熟。
20.航空發(fā)動機適航標準（美歐）民用大涵道比發(fā)動機（美國、英國）——要長期的工業(yè)實踐和驗證技術來支持。
21.航空發(fā)動機的短艙（美國、法國）——安放發(fā)動機的艙室、復雜的集成系統(tǒng)，中國處于空白階段。
22.為高鐵鋼軌養(yǎng)護整形的仿形銑刀刀盤和刀片（德國、奧地利）——需要一種超硬合金材料，中國尚在學徒階段。
23.高端機床制造核心技術例如數(shù)控系統(tǒng)（德國、日本）——基礎材料科學、工藝、設計上的差距；除了控制器，國產(chǎn)機床的絲杠、導軌、伺服電機、力矩電機、電主軸、編碼器等主要功能部件主要依賴于國外產(chǎn)品。
24.柴油發(fā)動機“心臟”電控柴油高壓共軌系統(tǒng)（德國、美國和日本）——中國可以做，就是差些。
25.高端液壓裝備的核心元件高壓柱塞泵（美國、德國、日本）——性能指標上的差距在于材料制造。
26.重型燃氣輪機的核心技術（美國、日本、德國、意大利）——材料差距例如葉片材料，原因是設備、工匠、工藝的差距；基礎研究的積累差距：設計技術、核心的熱端部件制造技術。
27.高端的手機射頻器件，高端濾波器、振蕩器等射頻元件（美國）——半導體材料差距大，中國研究做得早，量產(chǎn)化還是問題多：材料的一致性、電性能均勻性。
28.工業(yè)仿生機器人觸覺傳感器（日本）——生產(chǎn)工藝，材料純度不過關，產(chǎn)品的一致性比較差；國內(nèi)企業(yè)大多做氣體、溫度等類型傳感器。
29.高速的（≥25Gbps）光芯片和電芯片（美國）——中興通訊被制裁的用于光通訊領域的光模塊，低速的（≤10Gbps）光芯片和電芯片實現(xiàn)了國產(chǎn)。
30.高端CT機探測器（美國、荷蘭、德國）——探測器制造工藝、材質都是機密，醫(yī)學成像產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被美國專利壁壘限制。
“重科研，輕應用”中國材料強與弱的矛盾
在中國材料產(chǎn)業(yè)中，有一強一弱兩個比較矛盾的現(xiàn)象不得不提。一方面我國科研人員近十年來在世界知名材料領域學術期刊上發(fā)表的文章數(shù)不勝數(shù)，無論是數(shù)量還是質量恐怕都令任何一個國家感到汗顏，其中包括美國、日本和德國。
2006年我國研究者發(fā)表的材料科學論文就早已高于美國可另一方面，我國的材料制造業(yè)的地位絕沒有達到傲視群雄的地步。與美國材料制造相比，我們處于總體上的弱勢地位。在傳統(tǒng)金屬材料上，我們與德國和日本這兩個傳統(tǒng)材料強國間也還有一定差距。
同時還有另一個比較滑稽的現(xiàn)象。其實，我國材料工業(yè)目前的水平還比較差，正是需要有志青年大展身手的時候，但在“知乎”等青年學子扎堆的網(wǎng)絡論壇上，勸退“偽化生”的言論層出不窮，材料學科就是被勸退的重災區(qū)之一。
這些乍一看矛盾的現(xiàn)象背后，其實有一個非常合理的解釋。就是我國繁榮的材料研究背后并沒有支撐起相應體量的工業(yè)應用。在這樣的情況下，大學發(fā)表的材料論文和培養(yǎng)的人才越多，就業(yè)的形勢就越嚴峻，學生就業(yè)的待遇也就越差。造成這一現(xiàn)象的直接原因是“重科研”“輕應用”的學科發(fā)展思路。
在多發(fā)論文，發(fā)好論文的指揮棒下，我國科研人員更熱衷于研究新奇材料，摘取這些“低垂的果實”，而這些成果可能幾十年內(nèi)都難以進行工業(yè)應用。
而在國際學術期刊主編的口味影響下，中國材料科研人員熱衷于研究國外的學術熱點。這樣的研究，縱然能做出一些成果，還是不免為他人做了嫁衣裳。
想解決材料行業(yè)領域的這些問題，必須要有高瞻遠矚的頂層設計和合理科學的產(chǎn)業(yè)布局。這樣的布局必須是在中國現(xiàn)階段國情下各行業(yè)聯(lián)合的集約化布局，而且還應該有一定的彈性，可以隨時針對變化的情況進行把資源向急需研發(fā)也能研發(fā)成功的領域集中。
在材料行業(yè)外，我國目前也還有許多工業(yè)部門，甚至是關鍵工業(yè)的材料問題沒有完全解決。同時，作為世界市場競爭中相對弱勢的一方，我們也沒有資金和人才方面的突出優(yōu)勢，未來，我們只有不斷改變優(yōu)化思路才能實現(xiàn)彎道超車。
這么多人才為何不召回？
這么多中國科學家都選擇了美國國籍，我國又采取了哪些努力來召喚這些人才呢？
據(jù)《環(huán)球時報》稱，中國近年來正加大力度，通過經(jīng)濟上的刺激措施、提供良好的發(fā)展前景等方式吸引許多在美從事過國防科研的中國科學家歸國，并稱這種努力已經(jīng)取得了不少回報。
美國問題研究專家表示，事實上，很多華裔科學家愿意回國，本身是中國飛速發(fā)展的結果，中國甚至可以提供比美國還要好的待遇，而不像當年楊振寧的實驗室比中國所有的加一起都要好，這種情況下科學家自然愿意回國。
其實這種情況不只存在于中國科學家當中，其他國家科學家也有類似的。美國現(xiàn)在是人才過剩，許多科學家并不只追求福利待遇，也需要成就感，自然想要回到祖國尋找機會。
據(jù)稱，中國力爭吸引回國的科學家通常是之前供職于與美國核武器項目和其他尖端武器研究相關的實驗室，包括美國原子彈的發(fā)源地的洛斯阿拉莫斯國家實驗室，在美國核武計劃中起關鍵作用的加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、美國航天局及洛克希德？馬丁公司和波音公司等軍火制造商等。
有“知情人士”透露到，這些科學家回國后，參與了超音速武器開發(fā)、激光武器研制以及新型潛艇設計，“中國潛艇的巨大噪聲問題有望解決”。
同時，美國政府也已認識到人才流失問題，盡管美國看起來不缺少人才，但他們死也不想讓人才流入中國。美國雖然不好明面上阻止，但背地里就不好說了。
就像2008年那一次，在美中國科學家“數(shù)學天才”任偉在準備回國時意外死亡，死因不明，美國稱其為自殺身亡，但任偉家屬都知道，其精神向來正常，人際關系也無波折，臨回國時心情很高興，又怎么會突然自殺。所以真正的死因，大家都心知肚明。
眾所周知，我國的材料制造業(yè)與美國相比處于總體上的弱勢地位。在傳統(tǒng)金屬材料上，我國與德國和日本這兩個傳統(tǒng)材料強國間也還有一定差距。為什么中國大陸能培養(yǎng)出全球頂尖的材料學家，可自己的國家材料工業(yè)水平那么落后呢？
這是因為這些頂尖的華人科學家大多選擇了美國國籍并留在美國工作。科學不分國籍，但科學有專屬。近些年，隨著國家對科技的高度重視，回歸祖國的科學家越來越多。以上材料科學大咖已逐步在國內(nèi)合作建立的實驗室或者研發(fā)研究所，有的機會也有回國的打算。
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