師昌緒：國強民富材料先行

　　材料的發展推動了人類社會的進步，同時，人類生產生活的需求也成為材料不斷發展的動力。材料是什么?它如何影響人類社會的發展?實現強國夢和中華民族的偉大復興，材料科學與技術將發揮怎樣的作用?兩院院士師昌緒多年來一直致力于材料科學研究與工程應用。不久前，在中國科技館，這位年逾九十的國家最高科學技術獎得主以“材料與社會”為主題，為公眾作了一次生動的科普報告。

　　材料的歷史

　　在生活中，材料無處不在，小到衣食住行，大到國家高新技術的發展。

　　既然材料如此重要，何為材料?材料是用來制造有用的構件、器件、裝備的物質。材料與物質的區別在于材料強調應用——有用的物質才叫材料。

　　過去只有“金屬學”、“陶瓷學”等名詞，沒有“材料科學”。20世紀60年代，前蘇聯人造地球衛星發射成功后，美國政府及科技界為之震驚，并認識到先進材料對于高技術發展的重要性，于是在一些大學相繼成立了十幾個材料科學研究中心，從此“材料科學”這一名詞開始被人們廣泛使用。

　　材料的進步標志著人類社會的發展歷程。100萬年以前，原始人以石頭作為工具，處于“舊石器時代”。 1萬年以前，人類對石器進行加工，使之成為器皿和精致的工具，從而進入到“新石器時代”。公元前5000年，人類進入“青銅器時代”。公元前1200年，人類開始使用鑄鐵，步入“鐵器時代”。18世紀鋼鐵的出現催生了蒸汽機、輪船、火車、鐵路等，成為產業革命的重要內容和物質基礎。在此后的兩三個世紀內，鋼鐵仍是材料的主角之一，因其資源豐富、用途廣泛、性能優越、價格低廉且性價比高。

　　20世紀中葉，半導體材料的應用和發展使人類社會進入到信息時代。現在，我們的生活已經離不開計算機和網絡。與此同時，以人工合成高分子材料和陶瓷材料為主的新材料又出現了，這同樣具有劃時代意義。

　　傳統材料產業亟待解決的問題

　　長期以來，以鋼鐵、有色金屬、塑料等為代表的傳統材料為促進我國經濟快速發展做出了很大貢獻。由于量大面廣，價格低廉，性價比高，傳統材料至今仍顯現出旺盛的生命力，但依然存在不少問題，例如對資源依賴性強、能耗高、污染嚴重等。

　　具體來講，我國傳統材料產業亟待解決以下幾個問題：一是改進生產流程，降低能耗，減少污染，大力發展循環經濟，重視生態設計。實踐證明：利用廢鋼1噸，可節約鐵礦1.3噸，降低能耗50%，減排二氧化碳1.4噸。

　　二是合理利用礦產資源，特別是做好國內復雜礦的綜合利用。目前我國對復雜礦的利用率很差。例如，白云鄂博鐵礦中含有豐富的稀土資源，占全國總儲量的90%以上、世界已探明總儲量的5/6，有“世界稀土寶庫”之稱，但目前利用率還不到10%。

　　三是建立安全保障機制，扭轉材料生產嚴重依賴資源進口的現況。我國礦產資源大量依賴國外進口，根據2012年的數據統計，作為不銹鋼主要原料的鉻幾乎全部依賴進口，而戰略資源銅精礦的進口率也達60%—70%。

　　四是發展傳統材料不應該無節制，還需要把握國際、國內需求及產能變化趨勢，要統籌發展，避免重復建設;此外，發展鋼、有色金屬、水泥、塑料等材料應有一個合理比例，需要深入評估對經濟發展和生態環境的影響。

　　立足國內研發新材料

　　新材料是發展高新產業的基礎。例如，航空航天技術對材料的依賴度就很高，素有“一代材料、一代飛機”的說法。戰斗機每減重15%，跑道可縮短15%，航程增加20%，載荷增加30%。

　　目前我國關鍵新材料的自給率只有14%，大部分依靠進口，這種狀況必須改變。以發展滯后的生物材料為例，在我國，大型醫療機械大多從國外進口，不是GE便是西門子。究其原因，一方面是國家對此重視不夠、投資少;另一方面是國人的心理作用，盲目相信洋品牌。1997年，我國成立了“中國生物材料委員會”，雖然在學術水平上比較有影響，但在生物材料產業化方面卻沒有多少收獲。今后，我國的醫療器械生產應該盡快立足國內，發展成為支柱型產業;材料、藥物研發目前已有一定基礎，應加速從實驗室走向產業化。

　　中華民族要實現強國夢，要改善人民生活、增強國家實力，就必須重視新材料的研發、產業化與應用。作為科學研究與工程技術相結合的產物，材料從成分設計到形成產業，是一個漫長的過程，需要相關人員團結合作，協同創新。目前國內的現狀是“各部門各管一段”，科技部門與產業部門之間的協作不夠，研究成果大多停留在書面上，沒有轉化成實際可用的材料。看來，如何把科技部門的研究成果轉換成材料進而形成產業，是我們必須加強的環節。