我國(guó)未來(lái)科技發(fā)展藍(lán)圖——先進(jìn)材料科技

未來(lái)國(guó)家的建設(shè)離不開(kāi)先進(jìn)的材料，他們是構(gòu)建工業(yè)體系的骨骼。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)材料的需求是廣泛而迫切的。國(guó)內(nèi)支柱產(chǎn)業(yè)及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)新材料的需求不斷增加，應(yīng)對(duì)能源問(wèn)題和挑戰(zhàn)需要開(kāi)發(fā)能源裝備用結(jié)構(gòu)材料和能源儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)換材料，改善環(huán)境實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展對(duì)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(shù)以及材料的循環(huán)使用和回收利用技術(shù)，人口健康對(duì)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(shù)用新材料，對(duì)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(duì)新材料提出更高更苛刻要求。   
在未來(lái)時(shí)期內(nèi)，對(duì)先進(jìn)材料需求總體上將呈現(xiàn)如下幾個(gè)重要趨勢(shì)：對(duì)材料數(shù)量和種類(lèi)的需求在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)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(duì)能源材料、生物材料、環(huán)境材料的需求越來(lái)越迫切；在追求更高性能的同時(shí)，往往要求材料具有多種功能；更少依賴資源能源，減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞。  

目前我國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍具有較大的差距，沒(méi)有形成比較完整相對(duì)獨(dú)立的符合國(guó)情的材料體系。我國(guó)已經(jīng)是材料大國(guó)，特別是傳統(tǒng)材料生產(chǎn)能力提高很快，大多基礎(chǔ)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(shù)脂、玻璃仍需要大量進(jìn)口。我國(guó)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(jí)換代等問(wèn)題。新材料跟蹤仿制多，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)尤其是具有原創(chuàng)性的成果少。

材料科學(xué)與工程是關(guān)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(guān)系及其應(yīng)用的學(xué)科。材料科學(xué)與工程發(fā)展至今天，其主要的趨勢(shì)表現(xiàn)在：納米材料及納米結(jié)構(gòu)的研究開(kāi)發(fā)被部署為材料科學(xué)研究戰(zhàn)略的首位；與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)相關(guān)的材料技術(shù)得到迅速發(fā)展，并日益受到重視；通過(guò)不同材料之間的復(fù)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(cè)定、超精細(xì)組裝加工的新原理新技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)材料科學(xué)開(kāi)拓性發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ挥?jì)算材料學(xué)受到高度重視。  

當(dāng)前，人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(guān)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(duì)資源和能源的依賴，減少對(duì)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(shù)是材料領(lǐng)域最具廣泛性、緊迫性和前瞻性的重大命題，是影響我國(guó)未來(lái)發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的重大科技問(wèn)題。目前和未來(lái)，圍繞材料全壽命成本及其控制技術(shù)，其核心科技問(wèn)題是：（1）材料使役行為的預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)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(cè)技術(shù)。

至2050年前后，我國(guó)將建成材料科學(xué)技術(shù)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(yīng)用的引導(dǎo)因素；基礎(chǔ)研究和新工藝新設(shè)備研發(fā)能力國(guó)際領(lǐng)先；實(shí)現(xiàn)由材料大國(guó)向材料強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，先進(jìn)材料發(fā)展能夠全面滿足高新技術(shù)、可再生能源、生命與健康、環(huán)境保護(hù)的需求，支撐并引領(lǐng)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，未來(lái)材料科學(xué)與技術(shù)的重要突破可能表現(xiàn)在：a）計(jì)算材料學(xué)的發(fā)展，使材料組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系得到系統(tǒng)準(zhǔn)確的理解，從而使性能預(yù)測(cè)和材料設(shè)計(jì)成為可能，進(jìn)而精確設(shè)計(jì)并控制材料制備過(guò)程；b）在傳統(tǒng)材料不斷性能升級(jí)的同時(shí)，各種新材料逐步研究成熟并獲得應(yīng)用，如新型能源信息生物材料、納米材料、仿生材料等；c）實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化，進(jìn)而發(fā)展出智能材料技術(shù)和高智能多級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料；d）高品質(zhì)原材料的制備實(shí)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(shù)；e）材料近終形連續(xù)加工技術(shù)、材料器件一體化技術(shù)、智能可控加工技術(shù)得以廣泛實(shí)施；f）服役條件包括極端條件下材料性能演化規(guī)律和機(jī)理得到清晰認(rèn)識(shí)，材料和結(jié)構(gòu)器件的失效過(guò)程能被準(zhǔn)確評(píng)估預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)材料壽命周期全過(guò)程評(píng)估，材料損傷能被監(jiān)測(cè)與修復(fù)；g）隨著科學(xué)技術(shù)的全面進(jìn)步，可以實(shí)現(xiàn)材料實(shí)時(shí)原位宏量的分析測(cè)試與表征；h）材料數(shù)據(jù)積累不斷豐富并系統(tǒng)全面，設(shè)計(jì)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(guó)特色的材料體系。

先進(jìn)材料科技的發(fā)展將大大帶動(dòng)我國(guó)未來(lái)工業(yè)的發(fā)展，我們要牢牢把握科技藍(lán)圖的規(guī)劃，做出自己的未來(lái)戰(zhàn)略。

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