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……為什么我國材料工業(yè)水平仍然落后?讓我們從頭回顧,。
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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(jī)械制造業(yè)外,,大部分地區(qū)基本上是一片空白。
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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。
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中國開始了歷史上前所未有的工業(yè)化進(jìn)程,,在能源,、冶金、機(jī)械,、化學(xué)和國防工業(yè)領(lǐng)域,,陸續(xù)展開了“156項”(實際完成150項)重點工程。
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到1957年底第一個五年計劃結(jié)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。 5 p& v% K6 Y* u: U6 Q
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,。 K/ y9 I" L! A5 g7 r( f+ x
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,。
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美國最頂尖的材料學(xué)家全是中國人 美國湯森路透集團(tuán)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,。
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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)。
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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? $ f( X; v4 ^) L$ Q
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。
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中國制造業(yè)發(fā)展中普遍存在“心臟病” 太重集團(tuán)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(jìn)口,。
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進(jìn)口意大利HAWK霍克高壓柱塞泵
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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(shù)方面卻對中國嚴(yán)密封鎖,�,!� 5 R) V& D9 M9 ?$ @; _
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(guān)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,。
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高壓柱塞泵屬于動力元件,,我國國產(chǎn)大飛機(jī)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(jī),,其高壓柱塞泵就是進(jìn)口美國的產(chǎn)品,。 ' \- Y( \) s2 @) v5 J* ?
我國的坦克、裝甲車等軍工機(jī)械,,絕大多數(shù)使用的是進(jìn)口高壓柱塞泵,。這些進(jìn)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(wù)的牽制,。 . ~5 G4 P9 u" W* u
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(dá)國家出工業(yè)母機(jī)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)。 $ ^9 L# Q o; k8 {1 ~
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(kuò)散到一般問題。對制造業(yè)發(fā)展來說,,這是好事,。
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1 Q' D2 [3 p; i7 t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,。 . }$ L! J- k. C' z
“卡脖子”技術(shù)產(chǎn)品和目前領(lǐng)先甚至壟斷的國家:
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1.高端顯示屏OLED生產(chǎn)設(shè)備真空蒸鍍機(jī)(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。 - K: S$ _3 R, a
2.“液晶屏骨頭”微球(日本)——中國制造技術(shù)先進(jìn),,但國產(chǎn)原材料不純影響微球性能,。 5 l: g) C& x2 K0 L" Q+ f
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。
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4.國產(chǎn)大飛機(jī)用的航空鋼材(美國)——還是材料問題,,超強度鋼純凈度不夠,。
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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(dá)到國際水平,但量產(chǎn)有一致性和成本控制困難,。
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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。 6 V! `( N4 v! f; d4 M; z+ e+ C
7.水下機(jī)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),。
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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(jī)階段,,技術(shù)研究起步,。 ; Z" M- v% `' L1 |0 C$ w; S
9.全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)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。 5 s$ m6 Y' h; u. z* M
10.機(jī)械設(shè)備高端軸承鋼(美國,、瑞典)——中國制軸工藝已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)水平,,還是材料差距。 * h7 M) i, l' T2 I! [
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。 & ^3 U, C% z) O; O4 C8 Q
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。
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13.光刻機(jī)(荷蘭,、日本)光刻機(jī)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(jī)還要頂級光源和極致的機(jī)械精度(3萬個機(jī)械件,200多個傳感器),。 4 p3 x4 p. V2 ?2 P- ~
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(jìn)拿不到訂單。
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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,。
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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)。
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17.自研操作系統(tǒng)(美國)——PC,、智能手機(jī)的操作系統(tǒng)沒有國家能成功挑戰(zhàn)美國,。 - {6 P& b- m% Y( h% c
18.工業(yè)機(jī)器人算法、軟件(日本,、德國,、瑞士)——差距在底層核心算法。 $ C/ ]; O- S6 S7 x5 j& A$ Q
19.自動駕駛汽車必備的激光雷達(dá)(美國)激光雷達(dá)芯片例如發(fā)射器(德國)——國產(chǎn)激光雷達(dá)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。
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20.航空發(fā)動機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)(美歐)民用大涵道比發(fā)動機(jī)(美國、英國)——要長期的工業(yè)實踐和驗證技術(shù)來支持,。
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21.航空發(fā)動機(jī)的短艙(美國,、法國)——安放發(fā)動機(jī)的艙室、復(fù)雜的集成系統(tǒng),,中國處于空白階段,。
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22.為高鐵鋼軌養(yǎng)護(hù)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,。 + \7 {! p, E* w7 Q; Z# A. C6 y3 ^; s
23.高端機(jī)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(jī)床的絲杠、導(dǎo)軌,、伺服電機(jī),、力矩電機(jī)、電主軸,、編碼器等主要功能部件主要依賴于國外產(chǎn)品,。 ! I2 X1 i( r2 {/ F3 b
24.柴油發(fā)動機(jī)“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.
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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,。
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26.重型燃?xì)廨啓C(jī)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),。
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27.高端的手機(jī)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,。
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28.工業(yè)仿生機(jī)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,。 ; W% f, ^8 A# o* q4 \: W6 T2 i1 g
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),。 3 [' I/ X/ \" @
30.高端CT機(jī)探測器(美國,、荷蘭、德國)——探測器制造工藝,、材質(zhì)都是機(jī)密,,醫(yī)學(xué)成像產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被美國專利壁壘限制。 ; \$ C5 d: Y9 F" W/ F8 r
“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,。
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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 ! C0 n9 e' ]5 @0 j
可另一方面,,我國的材料制造業(yè)的地位絕沒有達(dá)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,。 ; o; E3 N3 W' K" N4 S$ q# e
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,。
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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。
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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(jìn)行工業(yè)應(yīng)用,。 & L7 P, x7 ^' _ E4 v' `6 Z
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,。 1 ~9 U( y1 V3 a2 h- j- ^: D
想解決材料行業(yè)領(lǐng)域的這些問題,,必須要有高瞻遠(yuǎn)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(jìn)行把資源向急需研發(fā)也能研發(fā)成功的領(lǐng)域集中,。
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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)彎道超車。
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這么多人才為何不召回,? 這么多中國科學(xué)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?
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據(jù)《環(huán)球時報》稱,,中國近年來正加大力度,,通過經(jīng)濟(jì)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(xué)家歸國,,并稱這種努力已經(jīng)取得了不少回報,。
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美國問題研究專家表示,事實上,,很多華裔科學(xué)家愿意回國,,本身是中國飛速發(fā)展的結(jié)果,中國甚至可以提供比美國還要好的待遇,,而不像當(dāng)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(xué)家自然愿意回國。 : I' K/ j& p! L
其實這種情況不只存在于中國科學(xué)家當(dāng)中,其他國家科學(xué)家也有類似的,。美國現(xiàn)在是人才過剩,,許多科學(xué)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(jī)會,。 . \- ^' Z8 e% {) L+ N V+ F3 o1 U
據(jù)稱,中國力爭吸引回國的科學(xué)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(guān)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(guān)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,。 0 C; i7 L! N [) b. R1 W/ i
有“知情人士”透露到,,這些科學(xué)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(shè)計,,“中國潛艇的巨大噪聲問題有望解決”。 ) j; y- L- L D& r F+ _4 f
同時,,美國政府也已認(rèn)識到人才流失問題,,盡管美國看起來不缺少人才,但他們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。 / G/ C. i" w5 T- [8 E0 f$ P2 X
就像2008年那一次,,在美中國科學(xué)家“數(shù)學(xué)天才”任偉在準(zhǔn)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(guān)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,。
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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(xué)家,,可自己的國家材料工業(yè)水平那么落后呢,? 4 S- i1 R, D* O, O
這是因為這些頂尖的華人科學(xué)家大多選擇了美國國籍并留在美國工作,。科學(xué)不分國籍,,但科學(xué)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(xué)家越來越多,。以上材料科學(xué)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(jī)會也有回國的打算,。
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