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(qiáng),始終是令人痛心的一點。
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。
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(qiáng),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(qiáng),尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵,90%以上依賴進(jìn)口??梢哉f,高壓柱塞泵是鯁在我國裝備制造業(yè)咽喉要道的一根‘刺’。”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,“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(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)。
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。
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(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
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
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(jī)用的航空鋼材(美國)——還是材料問題,超強(qiáng)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(dá)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(qiáng)于研發(fā)設(shè)計,日本強(qiáng)于材料生產(chǎn),中韓是第二梯隊
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)
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
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
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
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(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)
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
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(jī)的操作系統(tǒng)沒有國家能成功挑戰(zhàn)美國
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
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
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
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
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
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
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
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?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)
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
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
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(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
“重科研”“輕應(yīng)用”:
中國材料強(qiáng)與弱的矛盾
在中國材料產(chǎn)業(yè)中,有一強(qiáng)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(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(qiáng)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(jìn)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(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。
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。
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?
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。
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。
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。
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。
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”。
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,但他們死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。
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。越來越多的材料科學(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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