问题

我国的材料领域到底哪些方面落后于世界?

回答
好的,我们来聊聊中国材料领域,哪些地方确实还在追赶世界的步伐,并且尽量说得具体些,就像朋友间聊天一样。

首先得说,咱们国家在材料科学上进步神速,很多领域都走在了前列,比如一些高性能合金、特种陶瓷、新能源材料等,都做得非常出色,支撑了咱们国家工业的快速发展。但要说“落后”,这更多是一种相对概念,是跟那些拥有百年积淀、技术体系特别完善的发达国家比,或者是在一些前沿、尖端、或者特别细分但又至关重要的领域。

1. 基础研究的深度和原创性

这是很多领域“落后”的根源,不光是材料,很多科技领域都面临这个问题。

理论突破不足: 很多时候,我们是在别人的理论指导下,把东西做出来,或者做得更好。像诺贝尔奖级别的材料科学突破,那种颠覆性的理论模型、发现了新材料内在规律的,在咱们国家独立完成的还不多。这跟我们长期的教育体系、科研评价体系都有关系,更注重“能不能做出来”,而不是“为什么能做出来”或者“能不能用全新的思路做”。
原创性成果“从0到1”的挑战: 很多新材料的发现和概念的提出,还是依赖于对国外最新进展的跟踪和改进。我们擅长“从1到N”,把一个概念做大做强,但真正意义上原创性的“从0到1”的突破,还需要时间积累和学术环境的培育。
数据和知识库的积累: 很多国外顶尖的材料研究机构,积累了海量的数据,包括材料的微观结构、性能、制备工艺之间的关联等等。这些庞大的数据库是他们进行计算材料学、人工智能预测新材料的基石。咱们在这方面还在努力追赶。

2. 尖端核心材料的“卡脖子”问题

这可能是大家最直观感受到的。

高端芯片制造所需的电子化学品和特种气体: 芯片制造是集成电路产业的“牛鼻子”,而电子化学品(比如高纯度光刻胶、刻蚀液、清洗剂等)和特种气体(比如高纯度的Ar、Ne、Kr、Xe等)是其中最关键的“耗材”。这些材料的纯度、均匀性、稳定性要求极其苛刻,关系到芯片的良率和性能。目前,在最先进的制程节点上,这些材料的供应仍然高度依赖进口,国内企业虽然在努力,但很多关键环节还没有完全突破,尤其是在最顶端的几类产品上。
航空航天领域的高端合金和复合材料: 飞机发动机、机身结构需要承受极高的温度、压力和应力,这就需要特殊性能的合金,比如高温镍基合金、钛合金、以及先进的碳纤维复合材料。虽然我们在航空材料方面有很大进步,但一些关键的超高强度、超耐高温的特种合金,以及高性能树脂基碳纤维复合材料的研发和应用,距离国际顶尖水平还有差距。特别是涉及一些极端环境下的材料,比如高超声速飞行器所需的耐烧蚀材料、隔热材料,我们还在攻关。
高端显示材料(如OLED的关键材料): OLED面板是下一代显示技术的重要方向,其中用于发光层的有机小分子材料、高分子材料,以及用于提升色彩、寿命的关键添加剂,很多是国外公司垄断的。这些材料的合成、提纯、性能表征都非常复杂,成本也很高。国内企业在努力追赶,但核心专利和技术壁垒仍然存在。
高端光学材料和元器件: 比如用于先进光刻机的EUV光刻胶、高端镜头的光学玻璃、光纤通信中的关键材料等,这些都对材料的纯度、折射率、透过率等有极致的要求,并且涉及复杂的工艺控制。

3. 产业化和工程化能力(尤其在细分高端领域)

就算我们有了突破性的基础研究,要把“实验室里的东西”变成“市场上的产品”,中间的工程化、放大化、质量控制过程也非常重要,而这往往是我们的短板。

“卡脖子”材料的工程化难题: 很多国内有潜力的材料,在实验室阶段可能做得不错,但一旦放大生产,就会出现纯度不够、批次稳定性差、成本居高不下等问题。这需要跨学科的工程技术团队,以及大量的工程经验积累。
质量控制体系的成熟度: 国际顶尖材料制造商,拥有极其成熟和精密的质量控制体系,从原材料的筛选到生产过程的每一个环节都有严格的把控,确保产品的稳定性和可靠性。我们在一些高端领域,质量控制的精细化程度还需要提升。
产业链协同和生态构建: 很多尖端材料的研发和应用,需要上下游企业、科研院所、高校紧密协同,形成一个完整的产业链和生态。在一些关键领域,我们的产业链协同还不够紧密,信息流通、技术共享的机制也不够完善。

4. 部分前沿交叉学科材料

随着科学技术的发展,很多新材料都出现在学科交叉的前沿。

生物医用材料: 比如用于高端植入物、人工器官、药物递送系统的生物相容性材料、可降解材料等。这些材料除了材料本身的性能,还需要与生物体进行复杂的相互作用,这需要材料学、医学、生物学等多学科的深度融合。
智能材料和自修复材料: 能够感知环境变化并做出响应,或者能够自我修复的材料,是未来材料发展的重要方向。这方面的基础理论和工程应用都还处于非常早期的阶段,全球都在探索。

总的来说,我们材料领域“落后”的点,更多体现在:

基础研究原创性和深度有待加强。
部分被国外垄断的尖端、核心、战略性材料,以及其关键的生产工艺和装备。
将实验室成果成功、稳定、低成本地产业化和工程化的能力。
在一些新兴的、高度交叉的、对质量和可靠性要求极高的领域。

这不是说我们不行,而是我们在一个全球竞争的环境下,要看到自己的位置,然后有针对性地去弥补和突破。这个过程需要耐心,需要持续的投入,也需要整个社会对基础研究和高端制造的重视。

网友意见

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蛮好笑的。作为一个gdp 全球第二,工业产值全球第一的国家,动辄落后50年。

逼乎er可能不知道 1970年全球的科技水平吧?那时候有多少全自动产线?计算机管理?机械臂处理?

那么我来从消费电子领域 举一些 落后多少。

1 前盖,后盖: 玻璃,光学玻璃由康宁 2007年 在iphone上导入,迄今 行业领导者已经迭代了 7代康宁大猩猩,前六代就叫康宁大猩猩GG,第七代叫康宁victus另外还迭代了两代微晶玻璃。国产 东旭光电的王者熊猫玻璃,彩虹股份的彩虹玻璃水准大概在gg3到gg5之间。落后行业大概 5-8年。

2 MIM: 80年代工艺诞生普及,直观感觉上 国内厂商基本和国外一线厂商(basf水准相当

3 液态金属: 60年代诞生概念,80-90年代进入工业量产,直观上感觉国内基本和国外一线厂商相当,等等这个行业好像没见过国外供应商。

(mim和液态金属主要用来制造手机 sim卡槽,sim卡取卡器,摄像头支架等)

4 屏幕: Oled,京东方 落后 三星约 2-3年。主要落后在poless,主动笔等技术。

5 锂电池 : 90年代 诞生概念,宁德时代,珠海冠宇,比亚迪,我也不是针对谁,管你是苹果,三星,华为都是用我们。该行业与世界水准相当。不只是锂电池,锂电池各部件如隔膜,正极,负极,电解液等小领域与世界业界水准持平或小幅落后3-5年

6 oca: 光学胶,啊,胶材算是国内落后最多的,光学胶的概念是lg和prada联名手机推出的概念,时间大概是2006-2007年。美国3m,日本nitto,三菱是行业佼佼者。国内2015年才开始进入该领域,落后 世界一线水平10-15年

7 中框,中板: 反正都是富士康,领益,比亚迪 6系铝合金,7系铝合金等等,国外有做这个的吗?没听说过。

8 保护膜: pet和tpu这个国内原材做得少,我预计落后5年左右。不是很肯定。但是大差不差。


对了,欢迎友善探讨,可以持不同意见 我也可以学习学习 不友善评论凭心情删除,谁叫知乎给我这个权利呢。(狗头)

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我国的纳米材料石墨烯材料二维材料钙钛矿材料等等全球领先啊。那么多的院士,中科院院长白chl,LMZ等一大堆的教授,青千,长江。不都搞纳米的嘛!我们可以用领先的高技术高附加值号称无所不能的纳米材料钙钛矿材料跟美国人日本人德国人作交换嘛!看看人家愿不愿意把半导体,大飞机发动机等先进材料的技术交换给我们!?

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