我國未來科技發(fā)展藍圖——先進材料科技

未來國家的建設離不開先進的材料，他們是構(gòu)建工業(yè)體系的骨骼。

經(jīng)濟社會發(fā)展對材料的需求是廣泛而迫切的。國內(nèi)支柱產(chǎn)業(yè)及高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展對新材料的需求不斷增加，應對能源問題和挑戰(zhàn)需要開發(fā)能源裝備用結(jié)構(gòu)材料和能源儲存及轉(zhuǎn)換材料，改善環(huán)境實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展對環(huán)境友好材料和環(huán)境治理材料不斷提出新要求，在自然資源不斷枯竭的情況下需要發(fā)展新型材料和制備加工技術以及材料的循環(huán)使用和回收利用技術，人口健康對生物醫(yī)用材料的需求包括醫(yī)療器械材料、人體植入材料、藥物控釋材料和早期診斷技術用新材料，對信息功能材料的需求也趨于多樣化和高性能化，航空航天等重大工程和高性能武器裝備對新材料提出更高更苛刻要求。   
在未來時期內(nèi)，對先進材料需求總體上將呈現(xiàn)如下幾個重要趨勢：對材料數(shù)量和種類的需求在相當長時間內(nèi)將持續(xù)增加；將更加重視材料的質(zhì)量、可靠性和成本；對能源材料、生物材料、環(huán)境材料的需求越來越迫切；在追求更高性能的同時，往往要求材料具有多種功能；更少依賴資源能源，減少對環(huán)境的污染和破壞。  

目前我國材料生產(chǎn)與科研的整體水平還不高，尚不能完全滿足我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求，同發(fā)達國家相比仍具有較大的差距，沒有形成比較完整相對獨立的符合國情的材料體系。我國已經(jīng)是材料大國，特別是傳統(tǒng)材料生產(chǎn)能力提高很快，大多基礎原材料的產(chǎn)量已經(jīng)是世界首位，但許多高品質(zhì)原材料如鋼鐵、鋁、銅、水泥、橡膠、樹脂、玻璃仍需要大量進口。我國傳統(tǒng)材料目前都面臨提高品質(zhì)、降低成本、降低能耗和升級換代等問題。新材料跟蹤仿制多，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)尤其是具有原創(chuàng)性的成果少。

材料科學與工程是關于材料成分、制備與加工、組織結(jié)構(gòu)、性能及材料使役行為之間相互關系及其應用的學科。材料科學與工程發(fā)展至今天，其主要的趨勢表現(xiàn)在：納米材料及納米結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)被部署為材料科學研究戰(zhàn)略的首位；與信息技術、生物技術、能源技術相關的材料技術得到迅速發(fā)展，并日益受到重視；通過不同材料之間的復合化或集成化優(yōu)化材料性能或探索高性能新材料體系的研究層出不窮；材料深層次的微結(jié)構(gòu)表征測定、超精細組裝加工的新原理新技術已經(jīng)成為推動材料科學開拓性發(fā)展的重要動力；計算材料學受到高度重視。  

當前，人類經(jīng)濟社會發(fā)展面臨能源、資源、環(huán)境等重大挑戰(zhàn)，材料研究和使用必須充分關注其全壽命成本，即既要使材料易于制造和加工，要使材料具有更好的性能，又要減少對資源和能源的依賴，減少對環(huán)境的污染和破壞。因此材料的全壽命成本及其控制技術是材料領域最具廣泛性、緊迫性和前瞻性的重大命題，是影響我國未來發(fā)展和現(xiàn)代化進程的重大科技問題。目前和未來，圍繞材料全壽命成本及其控制技術，其核心科技問題是：（1）材料使役行為的預測、設計與控制；（2）材料高效循環(huán)利用；（3）材料結(jié)構(gòu)功能一體化；（4）材料結(jié)構(gòu)與性能分析檢測技術。

至2050年前后，我國將建成材料科學技術的完整創(chuàng)新體系，材料全壽命成本將成為材料研發(fā)和應用的引導因素；基礎研究和新工藝新設備研發(fā)能力國際領先；實現(xiàn)由材料大國向材料強國的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，先進材料發(fā)展能夠全面滿足高新技術、可再生能源、生命與健康、環(huán)境保護的需求，支撐并引領人類經(jīng)濟社會發(fā)展。

為實現(xiàn)上述目標，未來材料科學與技術的重要突破可能表現(xiàn)在：a）計算材料學的發(fā)展，使材料組織結(jié)構(gòu)與性能的關系得到系統(tǒng)準確的理解，從而使性能預測和材料設計成為可能，進而精確設計并控制材料制備過程；b）在傳統(tǒng)材料不斷性能升級的同時，各種新材料逐步研究成熟并獲得應用，如新型能源信息生物材料、納米材料、仿生材料等；c）實現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化，進而發(fā)展出智能材料技術和高智能多級結(jié)構(gòu)復合材料；d）高品質(zhì)原材料的制備實現(xiàn)高效節(jié)能，廣泛采用材料綠色制備和低成本高效循環(huán)再利用技術；e）材料近終形連續(xù)加工技術、材料器件一體化技術、智能可控加工技術得以廣泛實施；f）服役條件包括極端條件下材料性能演化規(guī)律和機理得到清晰認識，材料和結(jié)構(gòu)器件的失效過程能被準確評估預測，實現(xiàn)材料壽命周期全過程評估，材料損傷能被監(jiān)測與修復；g）隨著科學技術的全面進步，可以實現(xiàn)材料實時原位宏量的分析測試與表征；h）材料數(shù)據(jù)積累不斷豐富并系統(tǒng)全面，設計制造和材料選擇綜合考慮全壽命成本，形成完善的具有我國特色的材料體系。

先進材料科技的發(fā)展將大大帶動我國未來工業(yè)的發(fā)展，我們要牢牢把握科技藍圖的規(guī)劃，做出自己的未來戰(zhàn)略。

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