今天，我們來(lái)聊一下材料科學(xué)的事情。

我們常說(shuō)“材料科學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科”，但是這個(gè)“基礎(chǔ)”到底意味著什么，有不少人恐怕還不能深刻地感受到。

眾所周知，我們現(xiàn)在的生活是由各種各樣的科學(xué)技術(shù)所支撐起來(lái)的。自來(lái)水、交流電、互聯(lián)網(wǎng)、汽車、高鐵、飛機(jī)......而如果我們?nèi)ゼ?xì)分這些技術(shù)發(fā)明，則會(huì)發(fā)現(xiàn)它們也別有洞天。層層剖析下來(lái)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些“基礎(chǔ)”的東西——比如基本原理，比如材料。沒(méi)有特種合金制成的電纜，就沒(méi)有超遠(yuǎn)距離的輸電，也就沒(méi)法建立一個(gè)龐大的全國(guó)電網(wǎng)。沒(méi)有特種鋼材，就沒(méi)法制造航空母艦，也就沒(méi)有一支強(qiáng)大的海軍。

所以，如果一個(gè)國(guó)家由于種種原因無(wú)法掌握某種材料，那么這個(gè)國(guó)家也就很難掌握這個(gè)材料衍生出來(lái)的相關(guān)技術(shù)，除非這個(gè)國(guó)家可以找到替代的辦法。

01基礎(chǔ)科學(xué)與尖端科學(xué)

很多人都說(shuō)中國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)不行，尤其是材料學(xué)。說(shuō)的沒(méi)錯(cuò)，甚至說(shuō)這話的人都未必是公知，愛國(guó)者也這么說(shuō)。但是很多人說(shuō)這話的時(shí)候都沒(méi)有說(shuō)清楚一個(gè)事，就是為什么中國(guó)的材料學(xué)不行，和國(guó)外的差距又到底在哪？

大家首先要注意到一個(gè)有趣的事情，即便是公知也只會(huì)反復(fù)說(shuō)中國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)不行，從來(lái)不會(huì)說(shuō)中國(guó)的尖端科學(xué)不行。尖端科學(xué)哪怕從名字看也是明顯高于基礎(chǔ)科學(xué)的，為什么被反復(fù)強(qiáng)調(diào)不行的卻是中國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)？

因?yàn)榧舛丝茖W(xué)這東西全球平等，哪怕是非洲的尖端科學(xué)都不比美國(guó)弱，沒(méi)有任何國(guó)家能在尖端科學(xué)上拉開差距。造成這種詭異現(xiàn)象的，是尖端科學(xué)的特殊性。

什么叫尖端科學(xué)？牛頓三大力學(xué)，愛因斯坦相對(duì)論這種能夠指引人類發(fā)展方向的知識(shí)才配叫尖端科學(xué)，其價(jià)值無(wú)以倫比的大，你研發(fā)個(gè)超合金是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不配和這些知識(shí)相提并論的。但這些尖端科學(xué)的知識(shí)都是，且必然會(huì)是免費(fèi)發(fā)表，人人都可以隨意獲取和復(fù)制這些知識(shí)。因?yàn)樗羞@些尖端科學(xué)的發(fā)明者在學(xué)習(xí)研究階段都需要閱讀大量的論文，其成長(zhǎng)階段也需要發(fā)表大量的論文。最關(guān)鍵的一點(diǎn)，他的尖端科學(xué)理論剛出來(lái)的時(shí)候必然會(huì)遭受普遍質(zhì)疑，因?yàn)槠涮魬?zhàn)了原有的科學(xué)大廈。

以愛因斯坦為例，相對(duì)論確實(shí)價(jià)值無(wú)法衡量，但沒(méi)有任何國(guó)家可以把相對(duì)論據(jù)為己有。因?yàn)闆](méi)有任何國(guó)家可以評(píng)估相對(duì)論的價(jià)值，甚至都無(wú)法判定這東西到底是真理還是專門騙人的謊言。

別說(shuō)國(guó)家判定不了，全球那么多科學(xué)家合力判定，爭(zhēng)吵了幾十年，等到大家普遍認(rèn)可相對(duì)論并不是騙人的鬼話時(shí)，愛因斯坦都已經(jīng)去世了。換句話說(shuō)如果當(dāng)年愛因斯坦把相對(duì)論當(dāng)成珍寶，拒絕發(fā)表，那世上就不會(huì)出現(xiàn)偉大的愛因斯坦，而愛因斯坦拿著相對(duì)論這東西也搞不出任何有價(jià)值的落地技術(shù)，留手里就是廢紙一張。所以對(duì)于愛因斯坦而言最有價(jià)值的選擇就是把相對(duì)論免費(fèi)發(fā)表出來(lái)，供全世界的人類評(píng)估和學(xué)習(xí)。

實(shí)際上所有的尖端科學(xué)都是如此，都是免費(fèi)發(fā)表，而人類對(duì)其中被確定為偉大理論的科學(xué)家給與的回報(bào)就是將其名留青史。能被史書記載的總統(tǒng)很少，但牛頓和愛因斯坦哪怕千年后都會(huì)被人類銘記。

中國(guó)人只要積極翻譯論文和寫論文，尖端科學(xué)就不可能落后。但基礎(chǔ)科學(xué)這東西就不一樣了。

基礎(chǔ)科學(xué)比尖端科學(xué)弱的多，每一個(gè)尖端科學(xué)都是天才的專屬，只有天才方可涉足這個(gè)領(lǐng)域，想要做出一點(diǎn)點(diǎn)突破成果都需要天才中的天才方可實(shí)現(xiàn)。但基礎(chǔ)科學(xué)這東西是依據(jù)尖端科學(xué)為指引而進(jìn)行的一個(gè)落地工作，不需要天才，一群普通人才就可以把這份工作做的很好。

你可以理解為尖端科學(xué)是愛因斯坦那個(gè)圈子的人在干，最低門檻也得是個(gè)教授，而且大部分教授都沒(méi)有跨越最低門檻的資格。但基礎(chǔ)科學(xué)，大學(xué)生就能干，教授就能當(dāng)領(lǐng)頭人了。

理論上說(shuō)，這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)該中國(guó)最強(qiáng)，因?yàn)橹袊?guó)大學(xué)生最多。但實(shí)際上，中國(guó)長(zhǎng)期飽受批評(píng)的就是基礎(chǔ)科學(xué)。因?yàn)橹袊?guó)最強(qiáng)，指的是發(fā)展速度最強(qiáng)，而基礎(chǔ)科學(xué)講的不是發(fā)展速度，是積累程度。

以材料學(xué)為例，怎么提升中國(guó)材料學(xué)的水平？是靠幾個(gè)天才拿著紙筆在那里頭腦風(fēng)暴，苦思冥想嗎？

當(dāng)然不是，中國(guó)想要發(fā)展材料學(xué)可不能靠這個(gè)。材料學(xué)想進(jìn)步就要靠天文數(shù)字的工作去挨個(gè)嘗試，挨個(gè)試錯(cuò)。搞材料的科技工作者，他們的工作就是把不斷的改變成分配比，不斷的改變處理?xiàng)l件，把燒制出來(lái)的成品測(cè)一下各項(xiàng)性能，然后記錄下來(lái)，再然后就是把東西丟倉(cāng)庫(kù)里備用，順便看一下自然時(shí)效強(qiáng)化的程度。誰(shuí)手里攢的東西多，誰(shuí)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)多，誰(shuí)就牛逼，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)需要直接從數(shù)據(jù)庫(kù)里拉出自己想要的材料。

光學(xué)領(lǐng)域里，有一種材料叫做“KBBF晶體”，全稱叫氟代硼鈹酸鉀晶體，是已知唯一一種可以直接倍頻產(chǎn)生深紫外激光的非線性光學(xué)晶體——簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只有通過(guò)它，才能將普通的激光轉(zhuǎn)化為176nm深紫外波長(zhǎng)的激光，從而制造出用于科研、生產(chǎn)和國(guó)防的各種深紫外固體激光器。

▲ 陳創(chuàng)天院士和KBBF晶體

1995年，我國(guó)率先制成了這種晶體。2009年了，我國(guó)開始對(duì)外實(shí)施技術(shù)禁運(yùn)。美國(guó)人直到2016年才打破了我們的封鎖。但那時(shí)，我們?cè)缇陀辛烁冗M(jìn)的第二代晶體了。

沒(méi)有KBBF，就很難再點(diǎn)開剩下的科技樹——這，就是材料的基礎(chǔ)地位。

如今的世界，各種新的技術(shù)與發(fā)明層出不窮，相應(yīng)的材料科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展自然也是飛速。十四五規(guī)劃中，半導(dǎo)體、軍工、稀土、光伏......這些計(jì)劃重點(diǎn)發(fā)展行業(yè)無(wú)一不要求更先進(jìn)的新材料。

在高科技產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮作用的各種新型材料，成為了各國(guó)追逐的對(duì)象。可以這么說(shuō)：如果中國(guó)搞不出新材料，那么我們就有可能落后，就有可能坐等別人來(lái)掐喉嚨、卡脖子。

02材料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局

目前，全球新材料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不算有利。

在新材料領(lǐng)域，只有兩個(gè)梯隊(duì)。

第一梯隊(duì)，成員是美國(guó)、日本，以及德國(guó)、法國(guó)等歐洲國(guó)家。這些國(guó)家的科研基礎(chǔ)極其深厚，甚至在冷戰(zhàn)時(shí)期就已經(jīng)開始進(jìn)行新材料的研究了。

第二梯隊(duì)，成員則是中國(guó)、俄羅斯和韓國(guó)。目前仍然處于“跟跑+追趕”的狀態(tài)，盡管第二梯隊(duì)在某些領(lǐng)域有非常領(lǐng)先的成果，但整體來(lái)看，不論是先進(jìn)程度還是研究覆蓋面都不如第一梯隊(duì)的玩家。

不得不承認(rèn)，在先進(jìn)材料領(lǐng)域，中國(guó)還有很大的差距。材料科學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科，“彎道超車”的戰(zhàn)術(shù)在這種情況下是走不通的。

顯然，美國(guó)、日本、歐盟已經(jīng)掌握的材料技術(shù)的種類要比第二梯隊(duì)的中國(guó)和韓國(guó)更多，覆蓋的領(lǐng)域也更廣闊。

從類型來(lái)看，我們已經(jīng)可以很清楚地認(rèn)定一批將在未來(lái)發(fā)揮重要作用的“新材料”了。由上圖就可以看出，各個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體基本上都在先進(jìn)金屬、半導(dǎo)體材料、碳纖維、石墨烯等領(lǐng)域進(jìn)行布局。

未來(lái)的科技，就建立在這些材料的基礎(chǔ)之上。中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)如果可以在這些材料上取得進(jìn)展，那么我們也就獲得了更多點(diǎn)亮這些科技樹的機(jī)會(huì)。

除了種類數(shù)量上的差距，同一個(gè)種類下，我們與世界先進(jìn)水平之間的差距也不容樂(lè)觀。

以鋰電池材料為例，相關(guān)的材料可以分為四類：正極材料、負(fù)極材料、電解液材料和隔膜材料。更先進(jìn)的材料，意味著更大的能量密度，同等重量的電池能夠給車輛、設(shè)備提供更多的電力。這對(duì)于提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力有極其重要的意義。鋰電池的四種材料，我們都能夠進(jìn)行獨(dú)立自主的研發(fā)和制造，但存在的問(wèn)題是——國(guó)產(chǎn)材料總是落后一代。

類似的問(wèn)題，在碳纖維材料的中外對(duì)比上同樣存在：相同產(chǎn)量下，國(guó)產(chǎn)材料的性能不如日本東麗的產(chǎn)品，相同性能下，國(guó)產(chǎn)材料的產(chǎn)量又不夠。目前，這個(gè)行業(yè)仍然是一個(gè)由歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家所掌控的行業(yè)：來(lái)自日本、美國(guó)、德國(guó)的6家企業(yè)，占了全球70%的碳纖維產(chǎn)能；另外有5家日本、美國(guó)企業(yè)占了全球12寸晶圓90%以上的產(chǎn)能；日本還有三家企業(yè)占了全球液晶背光源發(fā)光材料90%以上的產(chǎn)能。

綜合來(lái)看，我國(guó)在國(guó)際材料市場(chǎng)上的地位還不算高——我們才剛剛解決了“有無(wú)”的問(wèn)題，距離“先進(jìn)”還有一定的距離。

之所以我們會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域如此落后，我認(rèn)為主要因?yàn)橹袊?guó)材料產(chǎn)業(yè)的歷史實(shí)在是太短了。直到新中國(guó)建立，中國(guó)才算是真正開始研究材料產(chǎn)業(yè)。然而彼時(shí)，歐美已經(jīng)開始琢磨碳纖維和硅片了。

發(fā)展歷程短，就意味著我們沒(méi)有歐美產(chǎn)業(yè)那么多的時(shí)間。在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，歐美企業(yè)可以從容地進(jìn)行研究，可以不斷試錯(cuò)，可以從失敗中吸取教訓(xùn)來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)和技術(shù)。但作為追趕者，中國(guó)沒(méi)有這個(gè)條件——我們必須加快速度，我們沒(méi)工夫試錯(cuò)，我們也沒(méi)時(shí)間去慢條斯理地對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)范。

正因如此，中國(guó)的材料產(chǎn)業(yè)始終在解決“有無(wú)”的問(wèn)題，對(duì)于性能、應(yīng)用、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、管理、計(jì)量等問(wèn)題很少進(jìn)行周密詳細(xì)的安排。相應(yīng)地，國(guó)內(nèi)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也存在類似低水平重復(fù)建設(shè)、低端產(chǎn)品過(guò)剩、高端產(chǎn)品稀缺的問(wèn)題仍舊比較突出。

根據(jù)2018年工信部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的介紹：中國(guó)目前仍然有32%的關(guān)鍵材料處于空白，52%需要進(jìn)口。一直以來(lái)，說(shuō)好的“材料先行”的策略都沒(méi)有得到良好落實(shí)。中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和安全，不容樂(lè)觀。

03材料產(chǎn)業(yè)的迷局

什么階段加入什么材料，加入多少材料，用什么工藝處理，出來(lái)的東西可能差距非常大，你需要的那個(gè)東西就是大海撈針的去挨個(gè)試，絕對(duì)不存在一步到位這種事。

這里面的技術(shù)差距有多令人無(wú)語(yǔ)？

很多時(shí)候99%的步驟都相同，就一個(gè)細(xì)微末節(jié)的地方不一樣，結(jié)果出來(lái)的東西性能就完全不一樣。

實(shí)際上世界上幾乎所有的基礎(chǔ)科學(xué)都是窗戶紙，只要告知沒(méi)有看不懂學(xué)不會(huì)的，甚至普通大學(xué)生都能看懂學(xué)會(huì)，而且會(huì)狂拍大腿，原來(lái)是這樣啊，我怎么就沒(méi)想到呢。

尖端科學(xué)理解起來(lái)可能很困難，只有頂級(jí)人才能看懂，但基礎(chǔ)科學(xué)不需要，這東西一點(diǎn)都不難。難的是，你不知道那層窗戶紙?jiān)谀摹?/strong>

所以實(shí)際上基礎(chǔ)科學(xué)就是一個(gè)砸錢的問(wèn)題，是要你肯不斷的試錯(cuò)，只要你不斷的做實(shí)驗(yàn)，你就肯定可以突破，無(wú)非就是時(shí)間長(zhǎng)短，花錢多寡的問(wèn)題。只要你肯花五年十年嘗試不同的工藝配方，只要你肯投入天文數(shù)字的資源去不斷做實(shí)驗(yàn)，你一定可以發(fā)現(xiàn)光學(xué)玻璃需要不斷攪拌溶液這一手法。問(wèn)題的關(guān)鍵在于你有沒(méi)有那么多錢做實(shí)驗(yàn)，舍不舍得投入。

美國(guó)對(duì)于盟國(guó)是執(zhí)行技術(shù)共享政策的，但對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，一直在封鎖從未停止過(guò)。假定我們決定研究美國(guó)一個(gè)10年前發(fā)明的技術(shù)，預(yù)估需要投入1億的資源，耗費(fèi)3年時(shí)間。如果是美國(guó)的盟國(guó)做這個(gè)事，可能只需要花費(fèi)5000萬(wàn)元直接購(gòu)買技術(shù)就行了，因?yàn)橐驗(yàn)橐呀?jīng)擁有這項(xiàng)技術(shù)的公司轉(zhuǎn)售這項(xiàng)技術(shù)屬于無(wú)成本的凈收益，屬于憑空獲取一筆巨額收入。

很多新技術(shù)可能需要過(guò)幾年才愿意賣，但很多老技術(shù)愿意賣的公司不計(jì)其數(shù)。如果能開放技術(shù)買賣，中美貿(mào)易逆差甚至可以一夜逆轉(zhuǎn)，美國(guó)大量的技術(shù)賣給中國(guó)，瞬間把中國(guó)外匯掏空都有可能。

賣中國(guó)技術(shù)，屬于互利雙贏的結(jié)局。但美國(guó)不愿意賣技術(shù)，寧愿讓你投1個(gè)億去研發(fā)做重復(fù)性的浪費(fèi)工作也不愿意收5000萬(wàn)把技術(shù)給你。因?yàn)槊绹?guó)考慮的是遏制中國(guó)的發(fā)展速度，而不單純的只考慮自己的收益和互利雙贏的問(wèn)題。

如果同意出售技術(shù)，那中國(guó)原本1個(gè)億的研發(fā)經(jīng)費(fèi)買完這項(xiàng)技術(shù)后還剩5000萬(wàn)，還能再買個(gè)技術(shù)，這會(huì)導(dǎo)致中國(guó)的技術(shù)發(fā)展速度直接翻倍。而拒絕出售技術(shù)，中國(guó)就只能拿出1個(gè)億的資源大量的做重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)遲滯中國(guó)技術(shù)發(fā)展的目的，給美國(guó)贏取寶貴的戰(zhàn)略喘息時(shí)間。所以這實(shí)際上就是一個(gè)錢的問(wèn)題，美國(guó)希望通過(guò)技術(shù)禁售的手段來(lái)大量浪費(fèi)中國(guó)的資源。

中國(guó)的錢是有限的，資源是有限的，而需要追趕的并不是美國(guó)，而是美國(guó)及其盟友的一整個(gè)西方體系。追平和整個(gè)西方世界所有國(guó)家的技術(shù)差距需要投入的資源是海量的，但這依然只是錢的問(wèn)題。只要中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度足夠快，只要中國(guó)能拿出越來(lái)越多的錢搞研究，這些基礎(chǔ)科學(xué)是一定可以追上的。

2020年，太鋼集團(tuán)又研發(fā)出了0.015毫米規(guī)格的手撕鋼，突破了世界紀(jì)錄

那這項(xiàng)技術(shù)的核心奧秘在哪呢？在于軋輥的排列組合，不同的排列組合能軋出的厚度都不一樣，至于具體的組合這個(gè)當(dāng)然不能說(shuō)，很值錢的。

20根軋輥的排列組合有上萬(wàn)種，其中只有一種組合是正確的，其余全錯(cuò)，你慢慢去試吧。就是投錢的問(wèn)題，但首先你得有錢可投。很多時(shí)候中國(guó)的某項(xiàng)材料是否能夠突破，完全取決于有沒(méi)有市場(chǎng)需求，只要市場(chǎng)需求大，利潤(rùn)高，就一定可以突破。

碳纖維材料，90年代全世界最頂級(jí)的原材料，西方對(duì)中國(guó)嚴(yán)格保密。航天、軍工、賽車等高端領(lǐng)域都需要碳纖維，美國(guó)隱形B2飛機(jī)的機(jī)身上50%的材料都是碳纖維，這東西曾經(jīng)是世界級(jí)的頂級(jí)材料。結(jié)果中國(guó)短時(shí)間內(nèi)就突破了碳纖維技術(shù)。

我們之所以突破的那么快，是因?yàn)橹袊?guó)有一家造魚竿的企業(yè)，叫光威集團(tuán)。

所以材料學(xué)其實(shí)是個(gè)積累的過(guò)程，雖然就一張窗戶紙，但只要你不投入資源去試那別人就可以壟斷很久很久。對(duì)中國(guó)而言，只要肯砸錢，就沒(méi)有突破不了的基礎(chǔ)科學(xué)，其他的如醫(yī)學(xué)等一系列的基礎(chǔ)科學(xué)，基本都是靠砸錢試錯(cuò)堆起來(lái)的。

只要砸錢就行，看似難度不大，但其實(shí)難度很大。就好像豪宅一樣，砸錢就能買，然后你的錢呢？所以中國(guó)最先突破的材料學(xué)都是那些有市場(chǎng)需求，能賺錢的領(lǐng)域，其他不賺錢的細(xì)分小領(lǐng)域就很難突破，除非國(guó)家虧錢搞這個(gè)事。

十年前中國(guó)的公知把日本的筆尖鋼夸上了天，把一個(gè)市場(chǎng)問(wèn)題活生生的吹成了政治問(wèn)題，導(dǎo)致中國(guó)太鋼接到了政治任務(wù)，虧錢也要把筆尖鋼給我弄出來(lái)。然后就弄出來(lái)了，然后整個(gè)日本原本靠筆尖鋼技術(shù)活的很滋潤(rùn)的細(xì)分小公司就全倒閉了，太鋼也虧了一筆技術(shù)研發(fā)費(fèi)，公知臉也被打腫了，三輸，輸麻了。

當(dāng)然，換來(lái)了民族自信心，算綜合賬我們并不虧。在材料領(lǐng)域中國(guó)的發(fā)展速度非常的快，產(chǎn)值增速驚人，而且特別喜歡研發(fā)新技術(shù)新材料，越頂級(jí)的技術(shù)中國(guó)越喜歡研發(fā)。

因?yàn)樵谧钚伦铐敿?jí)的材料競(jìng)爭(zhēng)力，中國(guó)和西方的起步是平等的，大家都沒(méi)有積累，看似高精尖，但實(shí)際上中國(guó)反而優(yōu)勢(shì)最大，因?yàn)槲覀儼l(fā)展速度快，能快歐美一步，先發(fā)優(yōu)勢(shì)能讓我們吃光新材料的市場(chǎng)，反而那些老舊的技術(shù)中國(guó)很難突破，因?yàn)橥读搜邪l(fā)費(fèi)也不賺錢，越老舊的技術(shù)中國(guó)反而越難突破。

看到這里，你應(yīng)該對(duì)中國(guó)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)到底在哪都非常清楚了，也明白了為什么會(huì)如此。那么只要我們保持在最新材料里的研發(fā)優(yōu)勢(shì)，不在最新材料行業(yè)里落伍，只要拖個(gè)二三十年的時(shí)間，老舊技術(shù)就會(huì)自然淘汰。屆時(shí)，中國(guó)就可以實(shí)現(xiàn)全面反超，以一國(guó)之力挑戰(zhàn)歐美幾十國(guó)的技術(shù)綜合體并非沒(méi)有可能性。因?yàn)檫@確實(shí)就是一個(gè)只要靠砸錢和不斷試錯(cuò)就能突破的行業(yè)。

等我們的基礎(chǔ)科學(xué)全面突破后，那些免費(fèi)供應(yīng)全人類的尖端科學(xué)，其人才也會(huì)大批量的誕生在中國(guó)，因?yàn)楸举|(zhì)上尖端科學(xué)的人才是靠國(guó)力來(lái)孕育的，只有強(qiáng)大的國(guó)力才能孕育出愛因斯坦牛頓這種級(jí)別的人才。屆時(shí)，人類燈塔的名號(hào)，也歸我們了。

默默發(fā)展，默默賺錢，其他的真的只是時(shí)間問(wèn)題，所謂的技術(shù)優(yōu)勢(shì)全是窗戶紙，砸一筆錢就能捅破一層窗戶紙。

人大代表、格力電器董事長(zhǎng)董明珠曾在兩會(huì)上提到了“材料問(wèn)題”。在董明珠看來(lái)，材料問(wèn)題是急需解決的“卡脖子問(wèn)題”，最大的癥結(jié)就是投入了沒(méi)回報(bào)。其實(shí)，這并不是中國(guó)材料行業(yè)的問(wèn)題。企業(yè)投入和未來(lái)回報(bào)不確定性的矛盾，可能是全世界材料企業(yè)都發(fā)愁的事情。

1952年，就職于美國(guó)康寧玻璃公司的工程師Donald Stookey在對(duì)公司的一種玻璃樣品進(jìn)行熱處理，本應(yīng)被設(shè)定在600度的爐子，不知為何溫度升高到了900度。

▲ Donald Stookey 博士

本以為在這樣的高溫之下，玻璃會(huì)融化成為一灘液體，但Stookey打開爐膛后才發(fā)現(xiàn)，這塊玻璃樣本不僅沒(méi)有融化，反而變成了一種奶白色的固體物質(zhì)。令人驚訝的是，這種奶白色的固體物質(zhì)似乎異常堅(jiān)硬，即便是從高處墜落到地面也不會(huì)破裂。

在此基礎(chǔ)上，康寧公司研制出了Pyroceram微晶玻璃，這種玻璃的硬度堪比坦克裝甲，但密度卻比鋁還要低，在高溫和極寒之下，性質(zhì)都始終穩(wěn)定。一度被美軍用在洲際彈道導(dǎo)彈彈頭上。

在微晶玻璃研制成功后，康寧公司又成立了一個(gè)名為“Projetc Muscle”（肌肉計(jì)劃）的項(xiàng)目組，并研制出了一種性能非常優(yōu)秀的Chemcor玻璃。在那個(gè)年代，這種高性能玻璃最大的用途就是作為汽車擋風(fēng)玻璃。

▲ Pyroceram 陶瓷玻璃

然而，盡管Chemcor玻璃性能優(yōu)越，但價(jià)格昂貴，銷量始終半死不活。無(wú)奈之下，在1971年，康寧公司封存了Chemcor玻璃的相關(guān)技術(shù)，解散了項(xiàng)目組。

直到三十四年之后，Chemcor終于迎來(lái)了屬于它的時(shí)代。

2005年，摩托羅拉發(fā)布了V3手機(jī)，開了玻璃屏幕取代塑料屏幕的先河。2006年，康寧公司決定重啟Chemcor玻璃。2007年，喬布斯撥通了康寧公司CEO威克斯的電話——蘋果希望康寧公司能夠提供一款足夠耐刮擦的玻璃。

▲ 當(dāng)年的V3手機(jī)，土豪的象征

于是，在沉寂了整整三十六年之后，Chemcor玻璃再度被啟用。在經(jīng)過(guò)一系列升級(jí)之后，基于Chemcor的“大猩猩”玻璃正式實(shí)現(xiàn)了商用——在隨后的十幾年中，康寧公司僅從“大猩猩”玻璃上就賺了超過(guò)十億美元。康寧公司也成為了市場(chǎng)上舉足輕重的屏幕玻璃供應(yīng)商。

這或許就是材料科學(xué)的宿命吧：一個(gè)傾注了無(wú)數(shù)智慧、資金、汗水的技術(shù)，或許在三十年之后才會(huì)被市場(chǎng)認(rèn)可。而當(dāng)年研究這項(xiàng)技術(shù)的工程師，也許已經(jīng)從風(fēng)華正茂的青年，變成了滿頭白發(fā)的老人。

如今，中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)整體上處于高速發(fā)展階段，各行業(yè)的更新速度都很快，這必然會(huì)帶動(dòng)材料行業(yè)的發(fā)展。某種意義上來(lái)說(shuō)，只有高科技材料的需求增長(zhǎng)，高科技材料企業(yè)才有出頭之日。

04中國(guó)材料企業(yè)如何突破

材料科學(xué)的技術(shù)突破的確沒(méi)有“彎道”可以“超車”，但材料企業(yè)在經(jīng)營(yíng)策略上卻可能會(huì)遇到很多“彎道超車”的機(jī)會(huì)。中國(guó)材料企業(yè)目前處于追趕的地位，技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)并不明顯，在高端市場(chǎng)上顯得有些競(jìng)爭(zhēng)無(wú)力。

今天，世界上的三大碳纖維生產(chǎn)商是日本的東麗、帝人、三菱，三家廠商生產(chǎn)的碳纖維占了全球50%的比重。但在碳纖維產(chǎn)業(yè)剛剛起步的時(shí)候，玩家反而是來(lái)自歐美的大型跨國(guó)企業(yè)。

人們很早就認(rèn)識(shí)到了碳纖維優(yōu)良性能在軍事上的用途，歐美企業(yè)也自然直截了當(dāng)?shù)孛闇?zhǔn)了軍工市場(chǎng)。但問(wèn)題是，當(dāng)時(shí)的武器并不需要用碳纖維這樣優(yōu)秀的材料——鈦合金、鋁合金已經(jīng)足夠了。因此，歐美廠商在碳纖維領(lǐng)域的推進(jìn)困難重重。

日本碳纖維廠商的切入角度是看上去平平無(wú)奇的體育休閑用品——東麗碳纖維最早的用途是在釣魚竿、高爾夫球棍上。一根魚竿、一根球棒所需要的碳纖維數(shù)量并不多，但這些產(chǎn)品的產(chǎn)量常常數(shù)以十萬(wàn)計(jì)，總體的需求量非常可觀。

在市場(chǎng)尚未成熟的時(shí)候，生存可能才是第一要?jiǎng)?wù)。日本企業(yè)在消費(fèi)品市場(chǎng)上賺到了維持企業(yè)生存的資本，靜靜地等待時(shí)機(jī)。隨著技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)、市場(chǎng)越來(lái)越成熟，日本企業(yè)開始挺進(jìn)航空航天市場(chǎng)——1990年，東麗的產(chǎn)品成為了波音777型客機(jī)尾翼的一次材料，終于切入了高端領(lǐng)域。此時(shí)，距離東麗制造碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)去了20年。

大國(guó)重器、軍國(guó)利器，當(dāng)然需要最尖端的材料。但對(duì)市場(chǎng)上絕大多數(shù)企業(yè)而言，僅僅服務(wù)于“大國(guó)重器”并不能保證企業(yè)的生存。在市場(chǎng)上，注定只有少數(shù)企業(yè)才能成為“大國(guó)重器”的供應(yīng)商。

對(duì)處于追趕地位的中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，技術(shù)和市場(chǎng)都要追趕。如果短時(shí)間內(nèi)追不上技術(shù)，那么就需要在市場(chǎng)上獲得足夠的進(jìn)步，哪怕只是低端的市場(chǎng)。

因此，中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)的突破點(diǎn)其實(shí)并不在材料產(chǎn)業(yè)本身，而在材料企業(yè)的下游——生產(chǎn)高端產(chǎn)品的下游企業(yè)，給企業(yè)提供高端產(chǎn)品的需求，推動(dòng)技術(shù)發(fā)展；生產(chǎn)低端產(chǎn)品的下游企業(yè)，給企業(yè)帶來(lái)簡(jiǎn)單持續(xù)的利潤(rùn)，帶來(lái)存活下去的資本。

中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)最需要解決的問(wèn)題其實(shí)并不是某個(gè)技術(shù)難題，而是“產(chǎn)學(xué)研”三者之間的松散聯(lián)系。

▲ 專利數(shù) = 研發(fā)量

從技術(shù)研發(fā)上來(lái)看，從2016年開始，中國(guó)新材料的專利就已經(jīng)超越美國(guó)和歐洲了，僅次于日本。但直到現(xiàn)在，中國(guó)材料企業(yè)的市場(chǎng)地位仍然不強(qiáng)——雖然我們手中掌握了大量的專利，雖然世界頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊里的材料學(xué)論文有一多半都是中國(guó)人寫的，但我們很難將實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校里的研究結(jié)果轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)品。

表 截至2014年7月全球碳纖維相關(guān)專利數(shù)量排名

甚至更糟的是——不少科研人員以“論文”為導(dǎo)向，什么熱門就研究什么，成為了無(wú)情的論文生產(chǎn)機(jī)器，但而一線生產(chǎn)中所需要的工藝、技術(shù)突破，由于不屬于熱點(diǎn)課題，往往連校招生都招不到。

下游產(chǎn)業(yè)對(duì)上游產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用我們都知道，但很少有產(chǎn)業(yè)像材料行業(yè)這么需要下游的支持。好在，我們一直在追趕世界最尖端的技術(shù)，現(xiàn)在也終于意識(shí)到了這些關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)替代的重要性。

表 2030年我國(guó)對(duì)部分新材料的需求體量與目前自主供應(yīng)能力缺口巨大

▲我們材料缺口非常嚴(yán)重

表 2011-2019我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值復(fù)合增長(zhǎng)速度達(dá)21.2%

▲ 中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很快

有需求，才能有發(fā)展。最近幾年，中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值增速非常喜人——達(dá)到了每年平均21.2%。中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值，占了全球產(chǎn)值的近四分之一，這都是中國(guó)材料產(chǎn)業(yè)逐漸走向正軌的標(biāo)志。

基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖，中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)能不能在如今這個(gè)風(fēng)雨交加的時(shí)期挺住，就看中國(guó)的新材料了。今天，中國(guó)已經(jīng)達(dá)到世界一流水準(zhǔn)的材料主要還是各種鋼鐵和建筑材料——船用鋼、機(jī)械裝備用鋼、工程建筑材料......而這些材料的背后，無(wú)一不是中國(guó)已經(jīng)做大做強(qiáng)的企業(yè)。

作為一個(gè)仍然處于發(fā)展階段的國(guó)家，我們不能總是寄希望于彎道超車。因?yàn)楹芏囝I(lǐng)域是根本不存在彎道的。努力然后等待，才是唯一的出路。不要問(wèn)中國(guó)材料什么時(shí)候可以做大做強(qiáng)。當(dāng)中國(guó)材料企業(yè)的客戶更多來(lái)自于半導(dǎo)體、航空航天、軍工等高端產(chǎn)業(yè)的時(shí)候，中國(guó)材料的春天就來(lái)了。