互联网+：新材料产业发展的强力引擎.docxVIP

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“互联网+”

新材料产业发展的强力引擎

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王本力张镇李茜

新材料是工业领域实现技术、产品、装备创新的基础和先导，对于传统产业转型升级和新兴产业发展起着至关重要的作用。新材料产业是战略性新兴产业的基础产业。为抢占战略性新兴产业制高点，美欧日等发达国家更是从国家战略高度加快新材料产业的发展步伐。如何在较短的时间实现对先进国家的超常规赶超，成为我国新材料产业发展面临的严重挑战。当前，中国正在转变经济发展模式，“互联网+”和“中国制造2025”为中国新材料产业发展带来挑战与机遇。“互联网+”的本质是变革和创新，“互联网+”与新材料产业的深度融合，将有助于突破新材料产业发展的制约瓶颈，带来新材料研发模式、生产模式、创新模式的深刻变化，推动新材料产业的跨越式发展，为实现“中国制造2025”提供坚实基础和有力支撑。

一、新材料产业发展的制约瓶颈

1.传统研发模式导致新材料升级换代慢

材料研发的本质是探求材料成分-工艺-组织结构-性能-服役行为的内在关联，一般要经过基础研究、应用基础研究、中试研究、系统集成与验证、工业化制造等多个阶段才可能成功实现新材料的市场应用。一直以来，新材料研制多采用“炒菜式”试错法，在现有材料基础理论和经验的基础上，通过大量消耗性实验来反复调整成分和温度、时间、加热/冷却速率以及外场作用等各种工艺参数，实现材料组织结构和性能的调控优化。这种研发模式常常消耗大量的资源、能源、时间和人力，研发成本市场难以接受，甚至有些极端条件的实验更难实现。即使当前的一些计算工具，由于受到各种限制，难以在学术界大规模推广、被工业界广泛认可。此外，新材料从发现到最终应用缺乏全产业链集成，各个研究环节缺少深入合作和数据共享。在传统研发模式下，新材料创新研发效率很低、产业化周期较长，新材料升级换代慢、严重滞后新工业产品的设计步伐。传统的材料研发模式已不适应工业的快速发展需求，日益成为限制技术和工业发展的瓶颈。

2.传统生产方式难以满足新材料市场需求

传统的材料生产是在工厂里通过铸造、锻压、焊接等材料成形技术和车、铣、磨等机械加工方法，将成品制造出来。在这一过程中，受制于设备加工能力和材料多样化，有些材料或零件虽然采用传统方法能够生产制造，但生产投入高、生产周期长、有时材料利用率甚至低于30%，生产过程中消耗了大量的能源资源，成本高昂，产品缺乏市场竞争力。有些个性化或形状复杂产品，生产难度高，采用传统的生产方式甚至不能制造出来。传统的生产方式很难满足任何时间、任意地点、任意领域的生产制造要求，不能适应新材料市场的需求。

3.新材料形势严峻，关键材料自主创新差

新材料是新兴工业的基础，材料创新是各种技术革命的核心。在原始创新上投入大、周期长，我国新材料产业涉足不够；在集成创新上，各种相关数据、资源、研究力量分散，自主知识产权缺失，难以实现集成应用；在引进消化吸收再创新上，长期受发达国家技术封锁。自主创新不足给新材料产业带来了一些问题，如关键材料自给率低、核心技术严重缺乏、核心专利受制于人。有统计显示，我国所需的130种关键材料中有32%完全空白，54%国内虽能供应，但质量一致性较差，仅14%实现了完全自给。我国新材料领域形势严峻，关键新材料的缺乏制约着我国信息、能源、环境、交通、医药、国防等工业领域能力的提升，成为国家安全和社会经济发展的严重威胁。

二、“互联网+”加速新材料产业的发展

1.“互联网+”推动新材料研发模式的变革

云计算、物联网、移动互联网和智能感知终端等现代信息通信技术的迅猛发展，使新材料研发及应用过程中信息资源的无缝衔接、快速处理和高效利用成为可能。“互联网+”正在推动集成化信息平台下的“材料基因工程”建设，对已有的材料研究设备和力量进行有效整合，对材料研究的模式进行全面改革，为新材料的创新提供集成化、网络化、各种数据和资源共享的平台，支持跨领域、跨组织和跨地域的新材料协同创新。基于云计算和移动互联网，集成不同功能和性能的计算材料科学软件，建设材料高通量计算模拟平台；基于云计算和移动互联网，集成通用和专用材料数据库，建设材料高通量数据平台；利用物联网、云计算、移动互联网和智能终端等现代信息技术，实现与现代化材料制备装置和检测设备的深度融合，实现大规模数据的异地、高效、实时传输和集成，智能化的数据处理、存储和利用，建设材料高通量实验检测信息平台。“互联网+”引起材料研发模式质的变革，用高通量并行迭代替代传统试错法中的多次顺序迭代，由“经验指导实验”向“理论预测、实验验证”的材料研究模式转变，带来研究效率的根本转变，实现材料研发的“多、快、好、省”和材料的定制。高通量组合材料研发模式已被广泛应用于功能材料、结构材料以及催化剂材料的研发设计，已被科学界和工业界广泛接受。

2.“互联网+”带来新材料生产方式的革