新材料产业进入发展加速期(科技视点·走近新质生产力①)(2)

光山新闻网 采集侠 2024-02-26 07:19:07
浏览

  工业和信息化部的数据显示,2023年1至9月,我国新材料产业总产值超过5万亿元,保持两位数增长。截至2023年10月,我国新材料领域建立7个国家制造业创新中心,布局建设了35个新材料重点平台,一批重大关键材料取得突破,涌现出高温超导材料、钙钛矿太阳能电池材料等一批前沿技术;新材料规上企业超过2万家,专精特新“小巨人”企业1972家、制造业单项冠军企业248家,同时培育形成了7个国家先进制造业集群。

  第三代铝锂合金成功在国产大飞机上实现应用,第二代高温超导材料支撑世界首条35千伏公里级高温超导电缆示范工程上网通电运行……新材料的快速发展,正不断推动我国产业结构优化升级。超级钢、电解铝、低环境负荷型水泥、全氟离子膜、聚烯烃催化剂等关键核心技术突破,促进了钢铁、有色金属、建材、石化等产业发展。新材料还为我国航空航天、能源交通、工程建设、资源节约及环境治理等领域提供了不可或缺的物质基础和保障。

  新产业新业态对材料提出更高要求,新技术加速推动新材料突破

  走进北京材料基因工程高精尖创新中心,自动化的材料研发设备正在有序运转。这里正致力于打造面向前沿的共性技术平台,在高效电池材料、光电材料、高熵合金、高温合金、轻量化高强度钢、高强韧铝合金等几类关键材料上开展示范应用。

  以新一代信息技术、新能源、智能制造等为代表的新兴产业快速发展,对材料提出了更高的要求,也加速推动了新材料的创新过程。材料基因工程,就是新一代信息技术与新材料深度融合催生的材料设计新方法。

  “传统的材料研发模式以实验和经验为主,又被称为‘试错式’研究,周期长、效率低。”北京科技大学教授、北京材料基因工程高精尖创新中心副主任张达威介绍,作为当前材料领域公认的颠覆性前沿技术,材料基因工程通过借鉴生物学基因工程技术,结合不同的工艺制备,得到具有特定性能的新材料,大幅缩短了新材料的研发周期。

  以耐蚀材料研发为例,由于材料腐蚀过程机理十分复杂,温度、湿度、应力等环境因素和成分、加工、结构等材料因素都要考虑在内,科学家要在成千上万种缓蚀剂中筛选最合适的材料难度很大。“在计算平台上,我们通过对大量数据的分析,就可以对不同种类、不同尺度的耐蚀材料进行高效筛选和设计,研发效率大幅提升。”张达威说。

  完成材料的筛选后,还需要对材料进行配比测试,得出最佳的比例和浓度,传统的研究方法要做成百上千次物理实验。如今,利用人工智能技术,通过不同的腐蚀预测模型,对材料性能进行仿真测试,就可以快速测到材料在不同环境下的数据。

  张达威说:“通过材料高效计算和高通量实验,可实现新材料的快速筛选和材料数据的快速积累;通过大数据和人工智能技术的应用,可实现材料成本、工艺的全局优化和材料性能的提升。”

  科技创新能够催生新产业、新模式、新动能,是发展新质生产力的核心要素。在新材料领域,物联网、人工智能、高性能计算等技术的飞速发展,以及新型感知技术和自动化技术的应用,推动新材料产业研发进程不断加快。

  中国科学技术信息研究所人工智能发展研究中心副主任李修全认为,基于海量数据和知识的智能算法在制造、科研等领域的应用不断拓展,高水平人机协同有望成为主流的生产和服务方式。

  除了新一代信息技术,近年来,纳米技术、超导技术、3D打印技术等与新材料深度融合,材料科技领域取得了一系列突破性进展。比如,碳纳米管和石墨烯等纳米材料在电子领域的应用,提升了电子设备的性能;受到温度或应力变化时改变形状的记忆合金,广泛用于医疗器械和航空航天领域;“生物基”新材料在推动可持续发展方面大显身手。

  李修全表示,加快发展新质生产力,就要用好新型生产工具和通用技术,掌握更多关键核心技术,赋能新材料等新兴产业发展。

  新材料市场机遇和发展前景良好,要进一步提升原始创新能力、产业基础能力、成果转化效率和技术竞争力