導讀
科學的“圣堂”依然閃耀著光芒,引無數(shù)科技“圣徒”們前仆后繼。高分子材料也依然充滿魅力,功能性膜材料、有機硅、工程塑料、特種橡膠,也無一不充滿著未來想象力。
材料科學實驗室把探索的觸角延伸至全球領(lǐng)域,在世界范圍內(nèi)尋找這些“閃耀”的物質(zhì)所在地。
全球涉足高分子材料科學研究的科研機構(gòu)、高校研究所、頂尖公司研究所共有175所。其中,美國有53家,除了美國以外的主要地區(qū)包括歐洲、韓國、日本、新加坡、南非等有76家,中國有46家,美國是擁有頂尖科研機構(gòu)、高校研究所和公司研究所最多的國家,科研實力全球領(lǐng)先。
美國是科技大國,走在高科技前沿,名副其實。
50個州一共擁有50個科研機構(gòu)和高校研究所,其中,據(jù)統(tǒng)計,在美國涉及高分子材料科學研究的頂尖高校以及科研機構(gòu)共有50所,其中名列前五的分別是麻省理工學院、斯坦福大學、伊利諾伊大學厄巴納香檳分校、西北大學以及加州大學伯克利分校。
此外,波士頓大學聚合物研究中心、普林斯頓大學化學工程部、加州理工學院化學工程與聚合物物理流變學、弗羅利達大學的瓦格納小組、馬薩諸塞大學的阿姆赫斯特高分子研究與教育中心、馬薩諸塞大學塑料工程羅維爾分校、南密西西比大學、康奈爾大學以及新罕布什爾大學也都是集聚高分子材料科學研究精英的“圣堂”。
這些堆砌的名校,是美國能夠站在高分子材料科學研究“之巔”的扎實基礎。
不僅高校研究所林立,美國在專業(yè)科研機構(gòu)方面實力非常雄厚。涉足高分子材料科學研究的美國標準與技術(shù)研究院、NIST化學科學與技術(shù)實驗室以及NIST材料科學與技術(shù)實驗室。
作為權(quán)威科研機構(gòu),美國標準與技術(shù)研究院(NIST),前身為國家標準局(NBS,1901年~1988年),是一家測量標準實驗室,屬于美國商務部的非監(jiān)管機構(gòu)。NIST總部位于馬里蘭州的蓋瑟斯堡,在國內(nèi)約有350個附屬研究中心。
此外,在高分子材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,一批具有創(chuàng)新精神的企業(yè)走在了時代的前沿,這其中包括大名鼎鼎的杜邦公司、尤尼艾克斯公司(UNIAX)、明尼蘇達礦務及制造業(yè)公司(3M)以及光學聚合物研究公司(Optical Polymer Research,Inc.)等。
在領(lǐng)略了其他地區(qū)高分子材料研究所的風采后,我們走進中國大陸地區(qū)高分子研究所和高校實驗室。
大陸研究所方面,中國科學院占據(jù)了絕對的主導地位。第三方研究顯示,中科院材料科學專業(yè)的研究已經(jīng)連續(xù)多年全球領(lǐng)先,現(xiàn)在也是一直走在“路上”。
根據(jù)中科院內(nèi)部人士透露,中科院直屬研究所中涉及物理和化學研究的所幾乎都在做新材料的研發(fā),其中包括中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中科院化學研究所、中科院物理研究所、中科院國家納米科學中心、中科院金屬研究所、上海應用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應用化學研究所、高能物理研究所、半導體研究所、光電研究院、微電子研究所、北京綜合研究中心、工程熱物理研究所、大連化學物理研究所、上海技術(shù)物理研究所、上海有機化學研究所等。
在以上研究所中,高分子材料研究做得最為出色的包括中科院化學研究所、上海應用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應用化學研究所、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所等數(shù)家研究所。如中科院長春應用化學研究所就取得了鎳系順丁橡膠、火箭固體推進劑、稀土萃取分離、高分子熱縮材料等重大科技成果450多項,創(chuàng)造了百余項“中國第一”。
此外,大陸地區(qū)眾多高校的高分子實驗室研究也做的風生水起,包括華北地區(qū)的清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學、大連理工大學、天津大學、北京理工大學等,上海江浙地區(qū)的上海大學、華東理工大學、上海交通大學、浙江大學、同濟大學、南京理工大學、南京大學等,以及其他地區(qū)中國科學技術(shù)大學、華中科技大學、中南大學、西安交通大學、四川大學、西北工業(yè)大學、華南理工大學、東南大學等等。
外,國內(nèi)高分子材料相關(guān)頂尖公司的研發(fā)中心力量同樣不可小覷。如國內(nèi)光學膜領(lǐng)導者康得新就從韓國、日本、美國和臺灣等地區(qū)引進了100多位博士、專家人才,組建了國內(nèi)領(lǐng)先的高分子材料研發(fā)技術(shù)團隊。
高分子材料目前應用廣泛,但其研究也具備一定的技術(shù)和資金上的壁壘,從歐洲、日本、韓國、臺灣等國家和地區(qū)的研究方式來看,存在一定的差異性,但也各有所長,取得不錯的研究成果。
歐洲是高分子材料研究的一個重要區(qū)域,代表性國家有德國、英國和俄羅斯。以德國為例,德國在高分子方面的研究主要集中在國家支持成立的研究機構(gòu)聯(lián)合會里。德國研究氣氛濃厚,既有政府支持的聯(lián)合會,也有企業(yè)資助的協(xié)會。而這些研究機構(gòu)也注重與大學的聯(lián)系,例如馬普高分子所便設立在德國美因茨大學內(nèi)部。
另外,德國企業(yè)本身也同樣重視新技術(shù)的研發(fā)與應用,能夠迅速地將新技術(shù)、新材料應用于大規(guī)模生產(chǎn),朗盛集團、西門子為當中翹楚。
英國同樣擁有眾多頂尖研究所和高校研究院。最早將“黑金”石墨烯從石墨中分離出來便是英國的曼徹斯特大學實驗室。
俄羅斯關(guān)于高分子材料的研究則主要集中在國內(nèi)大型、最前沿的研究機構(gòu)中,比如說航空材料研究所等軍工研究機構(gòu)。
另外,亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風靡全球。
美國實驗室:50所頂尖研究機構(gòu)矗立全球高分子之巔,NIST附屬350個研究所
在美國,涉及高分子材料科學研究名列前五的頂尖高校分別是麻省理工學院、斯坦福大學、伊利諾伊大學厄巴納香檳分校、西北大學以及加州大學伯克利分校。
實際上,對于高分子材料研究、高分子化學科學的重要性,學術(shù)界已達成共識。
早在1972年諾貝爾獎金獲得者、美國高分子科學家P.Flory就曾說過:“高分子化學是一門發(fā)展迅速的科學,它既是一門基礎科學,又是一門應用科學?!备叻肿踊瘜W成為一門獨立的科學將進一步加快高分子材料的發(fā)展。
據(jù)悉,美國國家科學基金會(NSF)2013年材料研究部(DMR)預算投入材料中心建設的經(jīng)費達5120萬,較上年增長15.4%。其中,材料科學和工程研究部中心(MRSECS)是其最主要的投資項目,而高分子材料作為材料家族的新銳,聚焦了最多的關(guān)注。
在美國,高分子專業(yè)具有很強的跨學科性,因此其研究很多時候是跨學科的研究。而設有獨立的高分子專業(yè)的著名高校有阿克倫大學、凱斯西儲大學、里海大學、馬薩諸塞大學阿姆赫斯特校區(qū)、密歇根大學安娜堡分校、卡耐基梅隴大學等。
其中,凱斯西儲大學擁有美國第一個高分子系,全球最領(lǐng)先的高分子專業(yè),主要研究方向為高分子科學研究的合成、結(jié)構(gòu)、加工、性能和使用的聚合物以及以這些大的分子為基礎的合成材料,包括塑料、纖維、橡膠、電影、油漆、膜、粘合劑等。再有,凱斯西儲大學的國家重點實驗室,是由美國國家自然基金會資助,在那里幾乎所有的研究生都可以獲得獎學金支持;密歇根大學大分子科學與工程中心,是全球知名高分子研究組,研究領(lǐng)域非常之廣泛。世界材料科學領(lǐng)域排名前100科學家,密歇根大學擁有3位,處于美國第5的位置;而卡耐基梅隴大學的高分子專業(yè)叫膠體、聚合物和表面專業(yè),博士為化學工程,研究領(lǐng)域非常廣泛。
此外,波士頓大學聚合物研究中心、普林斯頓大學化學工程部、加州理工學院化學工程與聚合物物理流變學、麻省理工學院的科技與聚合物物理研究小組、紐約科技大學的化學與材料科學聚合物研究中心、芝加哥大學的材料中心、弗羅利達大學的瓦格納小組、馬薩諸塞大學的阿姆赫斯特高分子研究與教育中心、馬薩諸塞大學塑料工程羅維爾分校、南密西西比大學、田納西大學諾克斯維爾分校、得克薩斯大學阿靈頓分校、北達科他州立大學聚合物與涂料部、紐約科技大學化學與材料科學聚合物研究中心、明尼蘇達大學、康奈爾大學以及新罕布什爾大學也都是集聚高分子材料科學研究精英的“圣堂”。
其中,據(jù)了解,康奈爾大學當前研究的目的是將智能的自組裝軟高分子材料與功能的固態(tài)材料產(chǎn)生新穎的多功能混合材料。
而馬薩諸塞大學高分子科學與工程阿姆赫斯特部擁有世界最著名的頂級科學家。在過去的一年中,瑞安海沃德除了收到美國化學學會(ACS)的膠體與表面化學部門聯(lián)合利華獎,還收到一個能源部(DOE)早期事業(yè)獎;亞歷克斯獲得海軍研究辦公室年輕調(diào)查員獎;艾爾·克羅斯比被授予一個ESPCI-Michelin獎學金。其在全國和國際被公認的研究和創(chuàng)新活動中,湯姆·羅素2011年被授予馬塞諸斯州大學的考試獎項。最近美國國家科學基金會(NSF)簽訂了一份5年期、價值2000萬美元的贈款用于支持一個國家研究中心,而吉姆·沃特金斯是主導。
實際上,從馬薩諸塞大學高分子科學與工程阿姆赫斯特部設立開始已經(jīng)超過45年,高分子科學與工程部門已經(jīng)超過200名科學家和學生,擁有價值超過2400萬美元的實驗室設備。
1973年,聚合物的研究在馬塞諸斯州大學阿默斯特獲得了重大的推進,建立材料研究實驗室由美國國家科學基金會贊助。這個組織今天成長為一個NSF支持的材料科學與工程研究中心(MRSEC)。MRSEC支持跨學科研究團隊,涵蓋范圍廣泛的聚合物研究領(lǐng)域,包括當前的熱門話題如界面組裝的納米粒子,單分子顯微術(shù)、嵌段共聚物和閃存。
可以說,馬塞諸斯州大學阿默斯特是國家為數(shù)不多的NSF材料科學與工程研究中心之一。
不得不提及的還有阿克倫大學的聚合物科學與工程學院。
據(jù)記者了解,羅伯特·c與高分子科學和聚合物工程學院院長斯蒂芬z·d已經(jīng)被公認為2013年美國物理學會聚合物物理學獎得主,這是在美國和世界各地物理高分子科學領(lǐng)域的最高榮譽。"
一個國家核心的科研團隊除了高等學府的研究所之外,研究機構(gòu)也是一大主力軍。在美國,國家實驗室是國家創(chuàng)新體系的關(guān)鍵組成部分,是國家組織高水平基礎研究,也是競爭戰(zhàn)略高科技研究的核心力量,在創(chuàng)新力量上發(fā)揮“錦上添花”的作用。
作為世界第一科技大國,美國擁有多個高分子材料研究所,其中較為著名的有美國標準與技術(shù)研究院、NIST化學科學與技術(shù)實驗室以及NIST材料科學與技術(shù)實驗室。
作為權(quán)威科研機構(gòu),美國標準與技術(shù)研究院(NIST),前身為國家標準局(NBS,1901年~1988年),是一家測量標準實驗室,屬于美國商務部的非監(jiān)管機構(gòu)。NIST總部位于馬里蘭州的蓋瑟斯堡,在國內(nèi)約有350個附屬研究中心。
目前,NIST共有6個實驗室,分別為工程實驗室、信息科技實驗室、材料測量實驗室、物理測量實驗室、納米科技中心、NIST中子研究中心。NIST科研實力雄厚,全院共有科技及管理人員3000多人(其中有博士學歷的占50%, 碩士占22%,學士占25%),其中有兩位諾貝爾獎獲得者。
研究的目的在于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,在于對經(jīng)濟社會和日常生活的服務功能。
在高分子材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,一批具有創(chuàng)新精神的企業(yè)走在了時代的前沿,這其中包括大名鼎鼎的杜邦公司、尤尼艾克斯公司(UNIAX)、明尼蘇達礦務及制造業(yè)公司(3M)以及光學聚合物研究公司(Optical Polymer Research, Inc.)等。
此外,擁有獨立研發(fā)中心的公司還包括大家所熟悉的蘋果公司,其研發(fā)的iPhone5C最大的創(chuàng)新在于后蓋運用了高分子材料——聚碳酸酯。
化工行業(yè)是誕生材料科學基礎物質(zhì)最重要領(lǐng)域之一。
據(jù)不完全統(tǒng)計,400種新材料重點產(chǎn)品中至少有120種來自化工行業(yè)。作為大型化學公司,美國杜邦公司歷來重視研究開發(fā),自1802年建立以來,已擁有約20項專利和重大發(fā)明。從1804年第一批黑火藥制成投入市場開始,杜邦公司的高分子材料研究就處于世界領(lǐng)先地位。80年代以來,研究開發(fā)重點是與節(jié)能有關(guān)的聚合物材料,2000年杜邦Sorona是杜邦3GT技術(shù)的名稱,在杜邦技術(shù)庫中是最先進的聚合物平臺。
據(jù)調(diào)查,杜邦每年研發(fā)工作的預算高達20億美元。目前,杜邦的研究重點是通過對生物技術(shù)的基礎性和應用研究進一步擴展公司在化學和材料科學領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)平臺,把生物學上的能力嫁接到材料學上,尋找突破性的增長點。
與杜邦公司所采用的多元化戰(zhàn)略不同,專注于一個領(lǐng)域是另一條發(fā)展路徑。
提到輪胎,就耐用性質(zhì)量高的產(chǎn)品而言,大家首先想到的應該是good year——美國固特異輪胎橡膠公司。固特異專注于輪胎的研發(fā),是世界上最大規(guī)模的橡膠生產(chǎn)大王。在高分子材料研發(fā)領(lǐng)域,固特異最新研發(fā)的是高分子聚合物硅膠配方,目的在于使分子黏合更緊密,減少輪胎滾動時內(nèi)部熱量的產(chǎn)生,從而降低滾動阻力,達到更低油耗的效果。
此外,具有濃厚的學術(shù)背景的UNIAX公司走出了一條產(chǎn)學研相結(jié)合的新路子。UNIAX公司是由美國高分子化學家、諾貝爾化學獎獲得者Alan J.Heeger教授聯(lián)合加州大學圣塔芭芭拉分校材料系教授P.Smith于1990年共同創(chuàng)立的,Alan J.Heeger時任該校為他所成立的高分子及有機固體研究所所長。
——德英俄羅斯高分子遍及高校,曼徹斯特大學最早分離“黑金”石墨稀
亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風靡全球。
高分子材料目前應用廣泛,但其研究也具備一定的技術(shù)和資金上的壁壘壁壘,從歐洲、日本、韓國、臺灣等國家和地區(qū)的研究方式來看,存在一定的差異性,但也各有所長,取得不錯的研究成果。
歐洲是高分子材料研究的一個重要區(qū)域,代表性國家有德國、英國和俄羅斯等。以德國為例,德國在高分子方面的研究主要集中在國家支持成立的研究機構(gòu)聯(lián)合會里。德國研究氣氛濃厚,既有政府支持的聯(lián)合會,也有企業(yè)資助的協(xié)會。而這些研究機構(gòu)也注重與大學的聯(lián)系,例如馬普高分子所便設立在德國美因茨大學內(nèi)部。
另外,德國企業(yè)本身也同樣重視新技術(shù)的研發(fā)與應用,能夠迅速地將新技術(shù)、新材料應用于大規(guī)模生產(chǎn),朗盛集團、西門子為當中翹楚。
英國同樣擁有眾多頂尖研究所和高校研究院。最早將“黑金”石墨烯從石墨中分離出來便是英國的曼徹斯特大學實驗室。
俄羅斯關(guān)于高分子材料的研究則主要集中在國內(nèi)大型、最前沿的研究機構(gòu)中,比如說航空材料研究所等軍工研究機構(gòu)。
另外,亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風靡全球。
臺灣地區(qū)的形式略有不同,政府和工業(yè)界資助大學進行研究,而這三方也會定期進行交流,共同促進研究的進展。
馬克斯·普朗克協(xié)會、弗勞恩霍夫協(xié)會兩個協(xié)會并駕齊驅(qū),為德國最高水平的兩大科研機構(gòu),在國際上享有盛譽,普朗克研究所基礎科學方面的造詣頗深,而弗勞恩霍夫協(xié)會更偏重于應用科技的研究。其中馬克斯·普朗克協(xié)會下屬有馬普高分子所。
萊布尼茲聯(lián)合會,一家德國各專業(yè)方向研究機構(gòu)的聯(lián)合會,學會成員包括84家大學外的研究機構(gòu),總部位于德國首都柏林。研究領(lǐng)域涵蓋自然科學、工程科學、環(huán)境科學、經(jīng)濟科學、社會科學、地球科學和人文科學,基礎科學研究與應用相結(jié)合,與高等院校、工業(yè)界及其它國內(nèi)外研究機構(gòu)合作緊密。萊布尼茨學會共有工作人員約13800人,經(jīng)費14億歐元(2011年)。萊布尼茨協(xié)會機構(gòu)分為五個部分,其中數(shù)學、自然科學及工程學部分中,萊布尼茨高分子研究所單獨存在,地址位于德累斯頓。
朗盛集團為德國一家特殊化學品集團,公司的產(chǎn)品主要集中在特殊化學品、基礎化學品、精細化學品、橡膠和塑料等領(lǐng)域。公司為全球最大的合成橡膠生產(chǎn)廠商,總部位于德國勒沃庫森,在全球50多個國家設有生產(chǎn)工廠,核心業(yè)務是開發(fā)、制造并銷售化學品、橡膠、和塑料產(chǎn)品,在橡膠、工程橡膠和橡塑助劑等領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。
目前,朗盛集團在我國青島科大都市科技園設立了德國朗盛集團(青島)研發(fā)中心。研發(fā)中心總投資規(guī)模為1600萬美元,由朗盛工業(yè)橡膠制品業(yè)務部、丁基橡膠業(yè)務部和順丁橡膠業(yè)務部共同運營管理。研發(fā)中心的主要功能是依托其在橡膠材料、工程塑料和橡塑助劑等領(lǐng)域的國際領(lǐng)先技術(shù),與青島科技大學橡塑材料國家重點實驗室進行深層次科技合作,開發(fā)新型高分子材料的制備、加工和應用研究以及新材料新技術(shù)的前期研發(fā)的高級人才。
英國的高分子研究機構(gòu)主要集中在頂尖大學中,如劍橋大學、倫敦帝國學院以及首次從石墨中分離出石墨烯的曼徹斯特大學。
2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實驗中從石墨中把石墨烯分離出來,而證實它可以單獨存在,兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
俄羅斯高分子材料的主要研發(fā)機構(gòu):俄科院合成高分子材料研究所、航空材料研究所、國立高分子化學和技術(shù)研究所、全俄高分子纖維研究所、國家航空技術(shù)研究所以及若干科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。研究資源較為集中。
日本國家材料科學研究院,由日本國家金屬材料研究所與國家無機材料研究所于2001年合并而成立。研究領(lǐng)域包括能源與環(huán)境材料、納米材料和先進的關(guān)鍵技術(shù)三個領(lǐng)域。
日本纖維高分子材料研究所為日本通商產(chǎn)業(yè)省工業(yè)技術(shù)院直屬的國立科研機構(gòu),創(chuàng)建于1918年,位于茨城縣筑波郡,有科研人員107人。初稱絹絲試驗所,設在橫濱市。1937年改為纖維工業(yè)驗所,開始從事人造纖維的研究。1948年隸屬于國立業(yè)技術(shù)院,主要研究合成纖維,同時繼續(xù)研究人造纖維天然纖維。
此外,日本還擁有國家高級產(chǎn)業(yè)科學技術(shù)研究院、日本科學技術(shù)振興機構(gòu)等全國性的專業(yè)高分子材料研究所。
韓國NOAH高分子材料研究所在熱轉(zhuǎn)印領(lǐng)域開發(fā)實力十分雄厚,其技術(shù)成果和產(chǎn)品在歐美等地區(qū)都有銷售,一直是燙金行業(yè)高端技術(shù)的合作伙伴,和德國KURZ、美國皇冠等均有合作關(guān)系,被韓國知識經(jīng)濟部評為韓國第五大知識經(jīng)濟輸出機構(gòu)。
而韓國和日本的企業(yè)也同樣擁有不俗的研究實力,以高分子材料偏光片為例,目前,全球比較知名的廠商有日系廠商日東電子、住友化工和三立子,韓系廠商LG和三星,另外臺系廠商奇美材料、明基材料、力特光也占據(jù)一定的市場份額。
此外,新加坡新加坡國立大學和南洋理工大學的高分子材料研究也在國際范圍內(nèi)享有盛譽。
“國立臺灣大學”高分子科學與工程學研究所于2002設立,主要致力于高分子合成、高分子物理、微結(jié)構(gòu)與特性分析及精密高分子加工等教學與研究,并建立四項重點研究,新穎高分子合成及構(gòu)形精準控制、高分子微結(jié)構(gòu)形態(tài)分析鑒定及理論模擬、高分子/無機混成材料電子光電元件應用、生醫(yī)高分子應用,且達一流研究成果。
臺大研究所執(zhí)行的研究計劃由政府及工業(yè)界資助,研究方向主要為新穎高分子合成方法及其與化學構(gòu)形的精準控制,高分子結(jié)構(gòu)形態(tài)之分析鑒定及理論模擬,高分子/無機混成材料在電子光電元件應用研究,生物高分子在生醫(yī)方面之應用研究。
另外,研究所會不定期與學術(shù)界、工業(yè)界、政府,舉辦關(guān)于高分子材料之基本原理運用領(lǐng)域方面的研討會議及其它相關(guān)訓練課程。
——前46家高分子所涵蓋全部范疇,中科院化學物理所及寧波所備受關(guān)注
毫無疑問,中科院材料科學的研究水平已是世界一流。大學研究室方面,清華大學、上海大學、華東理工大學、上海交通大學等一大批高校的新材料實驗室也做得風生水起
在領(lǐng)略了全球高分子材料頂尖研究所的風采后,本文將把讀者的目光聚焦到中國大陸高分子材料的頂尖研究所和實驗室上。
眾所周知,我國新材料產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展水平仍與發(fā)達國家有較大差距,產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨一些亟待解決的問題,而其中一個重大問題便是新材料的研發(fā)投入少且分散,導致國內(nèi)新材料科研機構(gòu)與國外先進水平之間存在一定的差距。
作為新材料的重要分支之一的先進高分子材料同樣面臨以上尷尬。不過,隨著我國對新材料發(fā)展的日益重視,高分子材料研發(fā)水平與國外的差距在不斷縮小。
中國科學院網(wǎng)站顯示,在中國科學評價研究中心發(fā)布的全球一流大學競爭力的學科排名中,中科院材料科學專業(yè)已有數(shù)年蟬聯(lián)第一。
1949年,伴隨著新中國誕生而成立的中科院,在國內(nèi)科學研究領(lǐng)域的頂尖地位一直不可撼動。在建國初期“兩彈一星”領(lǐng)域如是,在近年的新材料研究領(lǐng)域也如是。
這里匯聚了全國最杰出的科研人才,先后有1100余位科學家當選為中國科學院院士、15位國家最高科技獎獲得者、600位國家重大科技任務的首席科學家或主要帶頭人,800余位國家杰出青年基金獲得者,53個國家自然科學基金創(chuàng)新群體,900余人在重要國際科學組織擔任重要職務。
中科院共擁有12個分院、100多家直屬研究機構(gòu)、100多個國家級重點實驗室和工程中心以及212個野外觀測臺站,全院科研人員達5萬余人。
中科院在材料科學方面的研究不但國內(nèi)領(lǐng)先,在國際范圍內(nèi)也享受很高的聲譽。
在中科院的下屬研究機構(gòu)中,重點研究材料科學、與新材料研究相關(guān)的主要包括中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中科院化學研究所、中科院物理研究所、中科院國家納米科學中心、中科院金屬研究所、上海應用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應用化學研究所等機構(gòu)。
此外,涉及材料科學研究的中科院直屬單位還有高能物理研究所、半導體研究所、光電研究院、微電子研究所、北京綜合研究中心、工程熱物理研究所、大連化學物理研究所、上海技術(shù)物理研究所、上海有機化學研究所等眾多研究單位。
“材料科學的范疇非常大,在中科院的100多家下屬機構(gòu)中,只要是與物理、化學研究相關(guān)的機構(gòu)幾乎都有涉及新材料的研究?!敝锌圃簩幉ú牧霞夹g(shù)與工程研究所韋主任對記者表示,“具體到高分子材料這一塊,除了我們所,上海應用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應用化學研究所等好幾個所的高分子材料研究都做得非常好?!?/span>
據(jù)悉,中科院化學研究所的主要學科方向為高分子科學、物理化學、有機化學、分析化學。該所共獲得國家和省部級成果獎勵290項,目前有中國科學院院士10人、發(fā)展中國家科學院院士4人、國家杰出青年基金獲得者57人、中國科學院“百人計劃”入選者52人,國家自然科學基金委員會創(chuàng)新研究群體7個?;瘜W研究所現(xiàn)有3個國家重點實驗室,8個中國科學院重點實驗室,1個中國科學院先進高分子材料創(chuàng)新工程中心,1個所級實驗室,1個分析測試中心。
中科院長春應用化學研究所是另一個高分子材料研究的重點研究所。該所主要研究方向為高分子化學與物理、無機化學、分析化學、有機化學和物理化學,目前建有高分子物理與化學國家重點實驗室,高分子復合材料工程實驗室(中國科學院高分子復合材料工程化研發(fā)平臺)等高分子材料相關(guān)實驗室,現(xiàn)有中國科學院院士4人、發(fā)展中國家科學院院士3人、博士生導師80多人,建所以來共取得科技成果1200多項,其中包括鎳系順丁橡膠、火箭固體推進劑、稀土萃取分離、高分子熱縮材料等重大科技成果450多項,創(chuàng)造了百余項“中國第一”。
同樣在高分子材料研究中具有重要地位的研究所是中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所。該所下設“高分子與復合材料事業(yè)部”,主要開展通用高分子材料的功能化與高性能化、 環(huán)境友好高分子材料的加工應用技術(shù)及特種樹脂及高性能材料開發(fā)的研究。全所目前在PNAS、Advanced Materials、JACS、Macromolecules等刊物中共發(fā)表論文535篇,其中SCI和EI收錄論文315篇;獲授權(quán)發(fā)明專利27項,申請發(fā)明專利319項,目前已經(jīng)與寧波鎮(zhèn)海國創(chuàng)公司、寧波金雞公司、寧波歐琳集團、德州精密電子有限公司等28個企業(yè)聯(lián)合建立了工程技術(shù)中心。
該所目前已在固體氧化物燃料電池、稀土永磁材料、超臨界綠色發(fā)泡聚丙烯、低成本熱塑性聚酰亞胺、高性能潤滑DLC薄膜材料、新型電流變液材料、碲化鉍基熱電致冷材料、磷酸鐵鋰電池材料等一系列研究已經(jīng)逐步完成從實驗室小試向中試、產(chǎn)業(yè)化階段的轉(zhuǎn)化,正在積極進行市場推廣。
中科院上海硅酸鹽研究所的學科方向是先進無機材料科學與工程,主要研究領(lǐng)域涵蓋了人工晶體、高性能結(jié)構(gòu)與功能陶瓷、復合材料、特種玻璃無機涂層、生物環(huán)境材料、能源材料、復合材料等,其中不少研究都涉及高分子材料。歷年來,該所累計取得科技成果937項,獲得國家、中國科學院、上海市等省部級以上各類科技獎項387項,其中國家發(fā)明獎26項,國家自然科學獎7項,國家科技進步獎13項。歷年來申報專利1451項,批準專利625項。
中科院上海應用物理研究所則側(cè)重應用物理研究,在研(建)重大項目有國家發(fā)展改革委民用非動力核技術(shù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項“輻射改性功能型高分子新材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”、上海光源(SSRF)國家重大科學工程,國家973項目“基于超導加速器SASE自由電子激光的關(guān)鍵物理及技術(shù)問題研究”、“人工納米生物機器構(gòu)筑與生物醫(yī)學應用的基礎研究”等,建所以來共取得科研成果600余項。
除了站在高分子材料研究頂峰的中科院直屬單位,其他頂尖高校的高分子材料研究力量也舉足輕重。國內(nèi)高分子材料研究位居前列的高校實驗室,主要包括華北地區(qū)的清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學、大連理工大學、天津大學、北京理工大學等。
上海江蘇浙江地區(qū)高校高分子材料實驗室同樣雄厚,重點高校包括上海大學、華東理工大學、上海交通大學、浙江大學、同濟大學、南京理工大學、南京大學等。
其他地區(qū)方面,中國科學技術(shù)大學、華中科技大學、中南大學、西安交通大學、四川大學、西北工業(yè)大學、華南理工大學、東南大學等高校的高分子材料實驗室也有占有一席之地。
清華大學材料學院目前擁有先進成形制造教育部重點實驗室、新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室、先進材料教育部重點實驗室、貝氏體鋼研究及推廣中心、材料科學與工程教學實驗室、材料科學與工程研究院中心實驗室、清華-標樂材料樣品精細制備與微結(jié)構(gòu)表征聯(lián)合實驗室、北京電子顯微鏡中心、纖維陶瓷復合材料聯(lián)合研究中心、新能源材料研究所一大批新材料研究重點實驗室。近年來,該學院在Nature、Science等刊物上發(fā)表了大量學術(shù)論文,獲得了多項國家級獎勵。據(jù)ISI統(tǒng)計,本學科近10年發(fā)表的SCI論文數(shù)量和被引用次數(shù)居全球高校前列。
上海大學材料學院擁有中國科學院與工程院院士4名、”長江計劃”特聘教授1名、國家杰出青年科學基金獲得者1名、國家級有突出貢獻的中青年專家2名、上海高校特聘教授(東方學者)2名。該學院下設高分子材料系,研究方向主要是聚合物合成、功能高分子材料、高分子基復合材料及涂料的研究與開發(fā)等。
上海交通大學高分子材料研究包括化學與化工學院以及材料學院,核心力量則在化學與化工學院。該院現(xiàn)有中科院院士2名,長江學者2名。學院下設三系、五所,其中包括高分子科學與工程系和高分子材料研究所,主要科研方向是新型聚合反應,具有光、電、磁、醫(yī)用等各種功能高分子材料。
華東理工大學高分子研究同樣出色,涉及的學院也包括化工學院以及材料科學與工程學院,其中材料科學與工程學院下設高分子材料系,是高分子研究方面的主力。華東理工材料學院還擁有特種功能高分子材料及相關(guān)技術(shù)教育部重點實驗室。
高分子材料涉及的頂尖公司,主要包括康得新、中國石化、佛塑科技、金發(fā)科技、三愛富、津膜科技、盛波光電、三利譜等,這些公司大都擁有自己的研發(fā)團隊和研發(fā)中心。與上述中科院研究所、高校研究所不同的是,這些公司在高分子材料產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面結(jié)合的最好。
以國內(nèi)光學膜高分子材料領(lǐng)軍人物康得新為例。為進一步建立光學膜研發(fā)優(yōu)勢,公司不惜重金從日、韓、臺、歐美引進眾多博士、專家人才。
“我們從韓國、中國臺灣等高分子材料技術(shù)領(lǐng)先地區(qū)聘用了很多專家從事研發(fā)工作,這些大都是全職的;此外還以顧問、項目交流的方式從美國、日本等地區(qū)聘請了一批專家,一起成立了一個近三百人的研發(fā)中心?!笨档眯翪EO徐曙表示,“不過,我們的研發(fā)中心跟那些高校研究所有所不同。我們是以市場需求做針對性產(chǎn)品研發(fā)。當然,我們也做一些儲備性的研發(fā)項目,但具體研發(fā)內(nèi)容涉及商業(yè)機密,我就不便透露了。”
據(jù)悉,以超精密模具加工、光學設計與檢測、真空濺鍍、精密涂布、共擠成型、UV固化成型、材料自主開發(fā)等七大專有技術(shù)組成成型事業(yè)部、涂布事業(yè)部、擠出事業(yè)部、模具事業(yè)部、濺鍍事業(yè)部、樹脂事業(yè)部等六大事業(yè)部,為康得新二億平米項目全面投產(chǎn)提供強有力的人才保障。
文章來源:理財周報
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