美國最頂尖的材料學(xué)家全是中國人，為什么我國材料工業(yè)水平仍然落后？

遠祥

湯森路透集團發(fā)布了全球頂尖的100位材料學(xué)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(xué)家榜單中，共有15位華人科學(xué)家入選，其中榜單前6位均為華人，美國加州大學(xué)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(xué)家中，來自中科大的有7位，來自大陸其他大學(xué)的有3位，來自臺灣地區(qū)大學(xué)的有2位，而由美國大學(xué)培養(yǎng)出來的有3位(分別為臺灣留學(xué)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”

“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。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’?！碧丶瘓F榆次液壓工業(yè)有限公司副總、高級工程師陳群立說，“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(shù)方面卻對中國嚴(yán)密封鎖。”

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(shù)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(lǐng)域，一大半是材料問題

近年來，中國在科研領(lǐng)域的發(fā)展很快，但中國科技被“卡脖子”的領(lǐng)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(shù)產(chǎn)品和目前領(lǐng)先甚至壟斷的國家：

1、高端顯示屏OLED生產(chǎn)設(shè)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(shè)備
2、“液晶屏骨頭”微球（日本）
——中國制造技術(shù)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(zhì)量不穩(wěn)定、材料不過關(guān)，從實驗室到量產(chǎn)才能突破大尺寸領(lǐng)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(guān)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(shè)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(shè)備和全數(shù)字化控制技術(shù)
8、海底觀測網(wǎng)系統(tǒng)水下連接器（美國、德國）
——事關(guān)國家安全，中國在實驗樣機階段，技術(shù)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(shù)，走出實驗室仍然是材料、工藝因素制約
10、機械設(shè)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(shè)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(zhì)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(shù)，德國祖?zhèn)鞯哪ョR手藝，拋光鏡片上百年技術(shù)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(xué)品例如LCD用光刻膠（日本）
——中國能生產(chǎn)，關(guān)鍵指標(biāo)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(chǔ)科研領(lǐng)域的實驗技術(shù)，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(shù)，2010年誕生的新技術(shù)
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(biāo)準(zhǔn)（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(shù)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(fù)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(xué)徒階段
23、高端機床制造核心技術(shù)例如數(shù)控系統(tǒng)（德國、日本）
——基礎(chǔ)材料科學(xué)、工藝、設(shè)計上的差距；除了控制器，國產(chǎn)機床的絲杠、導(dǎo)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(biāo)上的差距在于材料制造
26、重型燃氣輪機的核心技術(shù)（美國、日本、德國、意大利）
——材料差距例如葉片材料，原因是設(shè)備、工匠、工藝的差距；基礎(chǔ)研究的積累差距：設(shè)計技術(shù)、核心的熱端部件制造技術(shù)
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(dǎo)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(guān)，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(lǐng)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(zhì)都是機密，醫(yī)學(xué)成像產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被美國專利壁壘限制

“重科研”“輕應(yīng)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AM、AFM、AEM、EES、Nano Lett、Acs Nano、Nano Energy、Angew Chem、JACS等世界知名材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊上發(fā)表的文章數(shù)不勝數(shù)。無論是數(shù)量還是質(zhì)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。

（早在2006年我國研究者發(fā)表的材料科學(xué)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(xué)子扎堆的網(wǎng)絡(luò)論壇上，勸退“偽化生”的言論層出不窮，材料學(xué)科就是被勸退的重災(zāi)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(yīng)體量的工業(yè)應(yīng)用。在這樣的情況下，大學(xué)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(yán)峻，學(xué)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(yīng)用”的學(xué)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(yīng)用。

而在國際學(xué)術(shù)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(xué)術(shù)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(lǐng)域的這些問題，必須要有高瞻遠矚的頂層設(shè)計和合理科學(xué)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(yīng)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(lǐng)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(guān)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)  超越。

Cavalier_Ricky

這個，問他們這些人，是最直接，最準(zhǔn)確的答案。

哪些，是這邊做不到的或得不到的條件，而那邊，卻相對輕松很多。

Vincent_Hsu

萬惡的根源都在于一個不好的體制。

韓寒11

從國外進口的材料和國內(nèi)同牌號的材料相比，加工性能有很大的區(qū)別，比如同是不銹鋼304，316，加工后的表面粗糙度都不一樣

crz222

條件，條件，條件

andriycike

留不住人才的原因大家都心知肚明

loveskycc

Vincent_Hsu 發(fā)表于 2018-12-28 12:55
萬惡的根源都在于一個不好的體制。

美國體制很好嗎？我敢說我們這里很多人在美國連目前的日子都過不上，美國是典型的你出生在哪里你一輩子就是在哪里的國家，中國還能給你一點希望，村頭的小李又成了包工頭，讀了985碩士的小張還沒有混社會的小陳掙得多。。。你去美國試試，哎。。。距離產(chǎn)生美，這句話一點不假。。。如果你是人才就去美國吧，這些材料學(xué)家的兒女也會是學(xué)者是牛人，如果不是，還是在第三世界國家混混早日讓兒女考上好大學(xué)，萬一哪天中國階層像歐美一樣固化了想再努力連機會都沒有了。。。

loveskycc

說別人的時候比較容易，比如一說這個問題就是制度不好是環(huán)境不好，大家為什么不借我們論壇中出現(xiàn)的一些聲音先反思自己的老觀念？。。。我合作的兩家電機代工企業(yè)，最輝煌時候做1億多，當(dāng)時利潤超過一半，有問題全靠客戶派人來培訓(xùn)，廠里到目前還是一個電機學(xué)專業(yè)的人都沒有，業(yè)務(wù)量每年萎縮，快20年過去了，從當(dāng)年一億多變成現(xiàn)在2000多萬，十多年前弄了一個管理和技術(shù)團隊老板讓去車間跟著師傅學(xué)電焊去車床磨軸，美其名曰不把每道工藝學(xué)會怎么解決生產(chǎn)問題，最后整個團隊都走了還留下了不肯吃苦眼高手低的名聲，某些人就是太把自己那些低端勞動當(dāng)回事了，太鄙視讀書文化和理論知識了，太片面理解和信仰實踐了，一二三都不懂可能會搞七八九嗎？那邊才說了大學(xué)生不肯腳踏實地要在車間把每道工序?qū)W會，這邊開始憂國憂民說沒有頂尖科學(xué)家了。。。親愛的朋友們，大家放眼望望自己的周圍，來個高學(xué)歷的人是人盡其用還是在接受工廠工人再教育，每次看到這個話題看到一堆人義正詞嚴(yán)的批評，我就覺得太搞笑了，這些頂尖科學(xué)家留在中國，其實和當(dāng)年北大清華的知識分子上山下鄉(xiāng)接受貧下中農(nóng)再教育一樣，毀人不倦啊，四五十年過去了拒絕和殘害知識分子的風(fēng)氣沒有完全改變才是這些大牛不回來的真正原因。當(dāng)然我知道有人肯定要說搞設(shè)計搞科研連車床都不會操怎么設(shè)計，你還沒法反駁，就跟當(dāng)年那些知青下鄉(xiāng)一樣，連地都種不好還能談什么火箭衛(wèi)星，聽上去好像還很有道理的，畢竟種地多腳踏實地多容易連文盲都會，對吧？實際上怎么設(shè)計怎么科研那是他的事，你能明白你就是頂尖科學(xué)家了，所以干好自己的工作不要再對這些人指手畫腳了，朋友們，說不定某位當(dāng)代華羅庚目前正在車間里被一幫連excel都不會的人嘲笑搞分析居然不會磨鉆頭啊~~~

遠祥

|Cavalier_Ricky發(fā)表于 12-28 12:52這個，問他們這些人，是最直接，最準(zhǔn)確的答案。<br>
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哪些，是這邊做不到的或得不到的條件，而那邊，卻相對輕松很多。

大哥說的極是，一把辛酸淚呀

遠祥

|Vincent_Hsu發(fā)表于 12-28 12:55萬惡的根源都在于一個不好的體制。

確實如此，國家不注重咱們機械行業(yè)鴨！