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先进材料:推动技术创新的先导

  • 发布时间:2015-03-31 08:53:32  来源:厦门日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  我国著名的材料学家、两院院士师昌绪指出:“材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是所有科技进步的核心,是高新技术发展和社会现代化的先导,是一个国家科技和工业水平的反映和标志。”新能源、节能环保、新一代信息技术高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业的发展,都离不开新材料的支撑。

  材料是制造业的基础

  材料科学的提出是在20世纪60年代。材料科学是研究材料的组成、结构、工艺、性质和使用性能之间相互关系的学科,为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。对于制造业而言,设计是灵魂,材料是基础,工艺是关键,测试是保证。如果材料不过关,制造出的产品质量也就无法得到保证。历史上每一次重大的新技术的发现和某种新产品的研制成功,都离不开新材料的发现和应用。无论是以往的钢铁——工业革命、硅材料——电子信息产业,还是现代的光电子材料——激光加工产业,都是如此。

  现代社会,材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。

  材料检测的重要性

  材料科学的发展在很大程度上依赖于检测技术的提高。每一种新仪器和测试手段的发明创造,都对当时新材料的出现和发展起到了促进作用。电子显微镜、扫描电镜、高分辨率电镜,其点分辨率在0.2纳米左右,足以观察到原子。检测技术又是控制材料工艺流程和产品质量的主要手段。在设计新设备或新构件时必须选用合适的材料,必须提供与材料性能相关的数据,特别需要提供设备或构件实际服役的性能作为设计的依据。在合成和制备新材料或制定新工艺时,要对材料的性能进行比较、筛选,确定最佳方案。

  在工业生产中,对投产原材料的质量必须进行检查,了解它是不是符合规格,以保证产品的质量。

  材料检测的任务及方法

  材料检测就是按一定标准对材料的组织结构、成分和性能进行表征,为评价材料是否合格和优劣及改善材料性能、研发新材料提供依据。其任务是:(1)对成品或半成品进行检测和测量;(2)有效的检查、监督和控制某个生产过程,保证这些环节都处于最佳状况,以便能够全程掌控、反映这种最佳状况的各种数据。

  在材料成分的检测中,对于金属材料和无机非金属材料,应用较为普遍的方法有原子光谱法、能谱法、波谱法和常规化学法;对于高分子材料的成分分析,则需要借助红外光谱、核磁共振、质谱以及拉曼光谱等仪器的配合。在材料组织结构的检测中,通常以光学显微镜观察其基体组织及形貌,以扫描电镜观察其断口形貌和微区组织形态,以X射线衍射和电子衍射技术鉴定材料的相组成和晶体结构。复合材料是一种或几种材料组分结合而成的多相组合体,它既可以是金属、无机非金属、有机高分子材料各相间的复合,也可以是相互间的复合。因此,对复合材料的结构研究,则主要是对其各组成相间结合状态的研究,其研究方法也是上述各有关方面的综合。

  材料检测技术的新进展

  材料力学性能测试所涉及的领域较广,覆盖了材料学、力学、数学、电学及电子计算机技术等学科。常规力学性能测试是科研、生产中最常用、最基本的试验方法。工业技术和材料科学的发展,使得材料测试与评价技术不断更新,新的测试设备不断出现,测试技术不断提高。电液伺服技术和计算机技术结合可以实现以前人工操作不可能完成的各种复杂试验,把现代材料试验推进到一个新的水平,是当今最先进的实验技术。发达国家均普遍采用了电测电控系统和电子计算机实现力学性能测试的全盘自动化,与腐蚀环境试验技术、复合环境试验技术、高、低温试验技术等相结合成为材料性能检测发展的新方向。

  随着实验设备和技术的飞速发展,人们已经能够用透射电镜和真空扫描遂道显微镜,直接观察到原子的排列,但仅限于二维的平面排列。最近正在研究用X射线激光进行三维的晶格全息照像,这样就能掌握原子的三维排列细节,检测原子的分布、缺陷、电子状态等,掌握每个原子周围的环境,如健角、健长等数据。最近发展的介观层次理论,把宏观、微观更现实地联系起来。另外计算机技术的发展可以对原子层次的理论进行计算,计算结果与实验结果更相近。

  先进材料检测平台

  助推厦门产业发展

  跟上国际发展趋势,建设一流的城市必须有一流的检测,以先进的标准、权威的资质、可靠的设备和检测人员提供的真实数据,为社会提供大数据云计算,提供全数字化的设备推进。目前国内领跑的北上广深四个城市都不约而同地建立了一流的检测平台。厦门市科技局也从2012年开始推进检测平台的建设,由中国船舶重工集团公司第七二五研究所厦门材料研究院承担的厦门市科技创新公共技术服务平台项目“先进材料测试评价中心一期建设”日前建成。该项目旨在建设一个国内领先的材料检测公共服务平台,以满足厦门及海西地区新材料产业链材料、民生材料评价需求,提升厦门高科技产业自主创新能力。

  厦门材料研究院成立于2012年6月,由厦门市政府和中国船舶重工集团第七二五研究所共建。先进材料测试评价中心公共服务平台包括四个部分:通用性能检测、特种性能检测、环境适应性检测、使用过程的失效和过程检测分析。服务项目涵盖海洋工程、LED、微电子、光电、锂电池有色金属材料、钢铁、地质矿物、化学化工、生物医药等领域。中心将通过与企业、科研机构和高校进行各种形式的项目合作,参与企业、科研机构及高校的科研课题研究,以及国家、地方等各级重大科技攻关项目,参与企业的新产品研发,为企业技术攻关和产品研发提供强大的技术支持,促进厦门及海西地区的产业结构升级。(厦门市老科协供稿)

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