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材料基因工程引领我国材料科技创新

作为战略性新兴产业和制造强国战略的重点发展领域,新材料是整个制造业转型升级的重要支撑,也是新工业革命的物质基础。

围绕丰富和发展材料基因组工程理念和方法、推动材料科技成果向现实生产力转化,11月23日至25日,在云南昆明举行的中国工程院国际工程科技战略高端论坛——第三届材料基因工程高层论坛上,材料领域30多位院士,150多位国内外知名的新材料领域专家学者,近千名科研人员、企业代表齐聚滇池之滨,聚焦当前材料领域发展的重点、热点、难点,分享学术思想,交流学术成果。

11月23日至25日,中国工程院国际工程科技战略高端论坛——第三届材料基因工程高层论坛在云南昆明举行。 赵汉斌 摄

据悉,我国目前已形成了全球门类最全、品种与产量规模第一的材料产业体系,材料产业产值约占我国GDP的23%,2018年新材料产值3.9万亿元。但在新材料方面,创新能力不足、创新质量不高、迭代经验欠缺的问题仍然十分突出。

“针对信息显示、运载工具、能源动力、高档数控机床和机器人等几大领域的347种关键材料的调查分析发现,被国外禁运和实施出口管制的材料达到61种,依赖进口156种。”科技部高新技术发展及产业化司副司长曹国英说,在我国处于优势的一些行业和企业也一样,以高铁为例,轮、轴、轴承等走行部件90%依赖进口;在5G技术方面,射频器件和数字电路新品等基础材料及关键器件依赖美、日等国。我国集成电路制造业所需的八大类器材中,12英寸硅片、光刻胶、氟聚酰亚胺胶等近千种关键材料大量依赖进口,高端引线框架、接插件材料也依赖进口。而且,发达国家已在抢占未来制高点的新材料上加大创新力度,潜在新的短板将逐渐显现,创新力不足、抢占制高点难,以及资源保护和利用能力不强,严重制约可持续发展。材料基因工程的实施,可有效地解决新材料发展的瓶颈问题,促成材料科学技术的革命性发展。

在第三届材料基因工程高层论坛上展出的部分液态金属产品。 赵汉斌 摄

材料基因工程是材料科技领域的颠覆性前沿技术,它的基本理念是创新材料研发模式,采用“理性设计-高效实验-大数据技术”相互融合、协同创新的方法,取代传统的试错法,加速新材料的发展;通过突破高通量计算方法、高通量实验方法、材料大数据等关键技术,建设材料基因工程创新平台,实现新材料研发周期缩短一半、研发成本降低一半的目的。

我国材料基因工程领军人物、中国工程院院士干勇介绍,我国已启动的五大科技平台中,处于首位的就是材料基因组的研发平台。目前,我国“3+1”综合性国家科学中心创新体系已在布局,在北京怀柔的材料基因组平台,正力争在新型高温超导体和金属氢的发展、非常规超导机理、量子计算物理机制、新型量子材料的复杂相变、物性的超快调控和晶格振动实时成像等重大科学问题取得新的突破,并在清洁能源、特种功能、高温合金和高强轻质复合材料等关键新材料技术上取得突破;在上海,超强超短激光实验装置,暗物质与中微子、实验室天体物理、拓扑超导量子计算三大实验平台正式开建;在深圳,已经初步建成“云脑”“靶场”“云网”三大科学装置;在合肥,同步辐射光源、稳态强磁场等大学技装置正为新材料的研发发挥越来越重要的作用。此外,以云南稀贵金属材料基因组为代表的各种材料基础平台陆续立项,非常喜人;上海交通大学首倡起草的“材料基因工程数据通则”首部团体标准成功发布;一些专业软件公司基于材料基因组技术,开始为行业提供大数据、技术计算、人工智能协同创新服务,我国数字化研发体系正在形成,从基础工程到应用,形成了完整的生态链。

“未来几年是我国制造业转型升级和高质量发展的关键时期,制造强国建设为新材料产业提供了广阔的市场空间,也对新材料研发速度、研发成本、质量、性能等提出了更高的要求。”工业和信息化部原材料司副司长常国武建议,我国发展材料基因工程,还需要进一步加速新材料研发产业化和应用的衔接,充分利用国家新材料测试评价平台、新材料生产应用示范平台和新材料资源共享平台,促进数据信息设施共用共享,同时进一步营造良好人才成长环境,加快培养一批国际化复合型人才。

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