美國最頂尖的材料學家全是中國人，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位材料學家名人堂榜單。

在這份依據過去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名材料學家榜單中，共有15位華人科學家入選，其中榜單前6位均為華人，美國加州大學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位華人科學家中，來自中科大的有7位，來自大陸其他大學的有3位，來自臺灣地區(qū)大學的有2位，而由美國大學培養(yǎng)出來的有3位(分別為臺灣留學生、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，已經擁有完整的工業(yè)體系，生產著全球一半的鋼鐵、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年已經成為世界第二，但產業(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’。”太重集團榆次液壓工業(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)占據中國市場70%以上份額，在技術方面卻對中國嚴密封鎖。”

其實，這種現(xiàn)象（中國廠商出產品或者商業(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”的領域，一大半是材料問題

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

1、高端顯示屏OLED生產設備真空蒸鍍機（日本）
——中國平板顯示已經做到了全球第一，差距在上游核心生產設備
2、“液晶屏骨頭”微球（日本）
——中國制造技術先進，但國產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）
——質量不穩(wěn)定、材料不過關，從實驗室到量產才能突破大尺寸領域
4、國產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鍵材料（日本）
——中國實驗室成果達到國際水平，但量產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)設計，日本強于材料生產，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備和全數(shù)字化控制技術
8、海底觀測網系統(tǒng)水下連接器（美國、德國）
——事關國家安全，中國在實驗樣機階段，技術研究起步
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，走出實驗室仍然是材料、工藝因素制約
10、機械設備高端軸承鋼（美國、瑞典）
——中國制軸工藝已經達到先進水平，還是材料差距
11、航空設計軟件（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軟件的開發(fā)和使用
12、高質量消費級電容和電阻（日本）
——短板還是材料，日本的MLCC產品可以做到1000層，中國產品在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，德國祖?zhèn)鞯哪ョR手藝，拋光鏡片上百年技術積淀；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、上游高端電子化學品例如LCD用光刻膠（日本）
——中國能生產，關鍵指標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）
——用于基礎科研領域的實驗技術，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，2010年誕生的新技術
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，高分辨率芯片生產工藝不成熟
20、航空發(fā)動機適航標準（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，中國尚在學徒階段
23、高端機床制造核心技術例如數(shù)控系統(tǒng)（德國、日本）
——基礎材料科學、工藝、設計上的差距；除了控制器，國產機床的絲杠、導軌、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）
——性能指標上的差距在于材料制造
26、重型燃氣輪機的核心技術（美國、日本、德國、意大利）
——材料差距例如葉片材料，原因是設備、工匠、工藝的差距；基礎研究的積累差距：設計技術、核心的熱端部件制造技術
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）
——半導體材料差距大，中國研究做得早，量產化還是問題多：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）
——生產工藝，材料純度不過關，產品的一致性比較差；國內企業(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域的光模塊，低速的（≤10Gbps）光芯片和電芯片實現(xiàn)了國產
30、高端CT機探測器（美國、荷蘭、德國）
——探測器制造工藝、材質都是機密，醫(yī)學成像產業(yè)已經被美國專利壁壘限制

“重科研”“輕應用”：中國材料強與弱的矛盾

在中國材料產業(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等世界知名材料領域學術期刊上發(fā)表的文章數(shù)不勝數(shù)。無論是數(shù)量還是質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”等青年學子扎堆的網絡論壇上，勸退“偽化生”的言論層出不窮，材料學科就是被勸退的重災區(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體量的工業(yè)應用。在這樣的情況下，大學發(fā)表的材料論文和培養(yǎng)的人才越多，就業(yè)的形勢就越嚴峻，學生就業(yè)的待遇也就越差。

造成這一現(xiàn)象的直接原因是“重科研”“輕應用”的學科發(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都難以進行工業(yè)應用。

而在國際學術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術熱點。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)領域的這些問題，必須要有高瞻遠矚的頂層設計和合理科學的產業(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，這些材料學家的兒女也會是學者是牛人，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，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，當時利潤超過一半，有問題全靠客戶派人來培訓，廠里到目前還是一個電機學專業(yè)的人都沒有，業(yè)務量每年萎縮，快20年過去了，從當年一億多變成現(xiàn)在2000多萬，十多年前弄了一個管理和技術團隊老板讓去車間跟著師傅學電焊去車床磨軸，美其名曰不把每道工藝學會怎么解決生產問題，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？那邊才說了大學生不肯腳踏實地要在車間把每道工序學會，這邊開始憂國憂民說沒有頂尖科學家了。。。親愛的朋友們，大家放眼望望自己的周圍，來個高學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的批評，我就覺得太搞笑了，這些頂尖科學家留在中國，其實和當年北大清華的知識分子上山下鄉(xiāng)接受貧下中農再教育一樣，毀人不倦啊，四五十年過去了拒絕和殘害知識分子的風氣沒有完全改變才是這些大牛不回來的真正原因。當然我知道有人肯定要說搞設計搞科研連車床都不會操怎么設計，你還沒法反駁，就跟當年那些知青下鄉(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？實際上怎么設計怎么科研那是他的事，你能明白你就是頂尖科學家了，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！