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材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范

TermsandDefinitionsforMaterialsandNanotechnologyMetrology

编制说明

材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范

编制工作组

2024年09月

材料与纳米技术计量名词术语定义技术规范

编制说明

一、目的和意义

材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科学。

材料计量是关于材料及生产过程测量及其应用的学科，是在材料研发、生产制造体系内研究计量单位统一和量值准确可靠的活动。材料计量一方面研究化学组成、结构形貌及热/电/光/磁/力等特性参数的材料特定参数测量原理、测量设备、测量方法（包括样品前处理）以及数据处理和不确定度评定，发展材料计量标准和标准物质，通过国际比对使测量结果国际等效；另一方面研究材料生产制造中的过程控制，包括生产制造工艺流程中各种参数三维布控和测量。通过准确测量结果建立材料数据库，开展材料设计、建模和仿真工作；通过有效材料方法提供材料结构-性能一体化分析解决方案。

材料计量有一个核心和两个目的。一个核心就是以量值准确为核心，而两个目的是确保量值国际等效支撑国际贸易的目的和支持国内产业质量保证和提升的目的。确保一个核心的途径是研究测量参数相关计量标准和标准物质，并建立有效测量方法。实现量值国际等效的途径是在国际计量组织内主导或参加国际比对，使比对结果在有效区间从而达到国际等效。实现材料计量的国内产业质量保证和提升的目的通过校准规范和计量标准、标准物质开展校准服务；通过准确测量结果建立材料数据库；通过有效材料方法提供材料结构-性能一体化分析解决方案；甚至开展材料设计、建模和仿真工作，为材料高效研发和成果转化提供技术支持，最终打造材料产业国家质量基础，完成因此服务社会及产业发展和国家重大研发计划的公益责任。因此材料计量是一个产业需求引导发展的量值传递扁平化的计量门类。

材料计量是科学计量和应用与工业计量的结合。美国标准与技术研究院（NIST）于1901年设立之初给出其使命之一：测量物理常数和材料属性，并获国会采纳。国际计量局（BIPM）材料计量研究可追溯至19世纪90年代开展的铁镍合金结构与其热学和机械性能的研究，并于1920年获得诺贝尔奖。

1982年发达国家G7集团政府在法国凡尔赛签订协议成立先进材料与标准化凡尔赛组织（简称VAMAS），宗旨是通过国际比对项目合作，为新材料测量/检验结果的一致性提供规范、标准等技术基础，支撑国际贸易。VAMAS建立了材料特性量测量结果一致性的比对平台，主要参与方为各国国家计量院，是材料应用与工业计量的一个有力国际组织。中国政府于2013年正式加入VAMAS。2004年在国际计量委员会（CIPM）物质量咨询委员会（CCQM）框架下发起成立表面与微/纳分析工作组（SAWG），其工作职责主要包括：开展表面化学计量国际关键比对、评估国家计量院表面化学计量基标准的校准与测量能力（CMCs），开展国际合作、提升国家计量院的表面化学测量溯源能力等，是开展材料科学中化学计量技术方向的又一国际组织。2012年亚太计量规划组织（APMP）设立材料计量技术委员会（TCMM），开展相关材料计量比对。

德国提出的第四次工业革命（工业4.0）和美国先进制造业伙伴计划（AMP2.0）都对材料计量有重点的描述和支持。2013年4月，德国在汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0的概念，即以“智能制造、智能生产”为核心，以互联为手段，以计量测试为重要的核心技术体系。

美国正在执行的先进制造计划AMP2.0的子计划-材料基因组计划由美国标准与技术研究院（NIST）承担，提供了未来材料计量在创新领域应用的一个很好案例。明确提出制造业中的先进传感、先进控制和平台系统，虚拟化、信息化和数字制造以及先进材料三个制造技术优先领域，主要内容为建立标准的基础设施、建立准确测量方法、建立参考数据库和材料设计建模和仿真。

中国政府对材料发展非常重视。2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，构建“一二三四五五十”的总体结构，其中新材料是其中十个重点领域之一。基于新材料的发展及其对国计民生的重要支撑作用，2017年1月23日，工信部、发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》已正式印发，提出到2020年，关键战略材料综合保障能力超过70%，新材料创新能力不断提高，产业体系初步完善，并明