餘鵬鯤：材料學論文遠超美日德，為何中國材料工業水平還不行
【文/ 科工力量專欄作者 餘鵬鯤】
5月28日，科技日報頭版刊發了對太重集團榆次液壓工業有限公司副總陳羣立的採訪。在採訪中陳羣立提出“我國液壓工業的規模在2017年已經成為世界第二，但產業大而不強”，並指出我國液壓設備的“心臟”高壓柱塞泵多數還依賴進口的現實。隨後的採訪中，他又圍繞着高壓柱塞泵開發的難點及國內產品與國外的差距發表了看法。
由於太重集團是國內裝備製造業巨頭，是國內高鐵、大飛機內多種重要裝備的主要供應商。在中美貿易爭端日趨表面化的大背景下，此番評論立刻引起了不少網友的關注。
筆者認為陳羣立提出的現象並不特別，其實就是製造業發展中普遍存在“心臟病”的一個表現。即中國廠商出產品或者商業模式，少數發達國家出工業母機和支撐技術的現象。中美貿易爭端還處於早期時，輿論更多聚焦於基礎軟硬件等“高大上”的部分，而忽視了芯片等半導體產業其實也是製造業的一種。
中國半導體產業的許多問題也是整體中國製造業面臨的問題，只是説深淺程度有所不同罷了。因為半導體產業的地位更加重要，與日常生活的距離更近，所以引發的討論也就更大一些。中興事件發生後，媒體觀察的視野從部門逐漸看到整體產業，從個別問題擴散到一般問題。對製造業發展來説，這是好事。
中國製造2025為什麼既關注航空航天、信息技術、高端機牀，又關注新材料、農機裝備、電力和船舶，就是看到傳統重工業在發展經濟中的基礎性地位。
（中國製造2025計劃的實現需要所有制造業門類普遍的騰飛）
中國現階段為什麼造不出高壓柱塞泵？
不僅僅是高壓柱塞泵，其實只要是中國為什麼現階段還造不出XXXX之類的問題，粗略的回答都是一樣的。不能造，要麼是因為工藝不過關，要麼是因為基材不合格，當然也可能兼而有之。對半導體制造來説，工藝不過關是主要原因；對傳統製造業，基材的因素更加重要一些。
不過這兩個因素其實都可以歸結為材料的問題，工藝是從基材到產品的材料加工環節，而基材是上游供應商的材料加工成果。工藝問題主要存在於本單位內，而基材的問題來自於產業鏈上游。總之，不能造是因為相關的材料技術不能達到要求。
（國產高壓柱塞泵的外觀已經和國外區別不大了，但壽命還只有一半左右）
此處所説的能造，指的不是絕對的能不能造的問題，而是説能不能保質保量、價格合理、安全可靠把全壽命週期平均成本較低的產品生產出來。也就是説，能不能造出可以與國外產品在第三國市場公平競爭的產品。從這個角度上説，中國現階段確實還不能造出高壓柱塞泵。
根據文章中對國產高壓柱塞泵問題的具體描述，我們不難發現其實這都是國內傳統材料發展中的老大難問題。“殼體輕則會出現‘冒汗’現象，重則泄漏”是因為鑄件的疲勞破壞強度較低；“故障率高”是因為鑄件不密實，氣孔多；“泵的容積效率低下”是上述多種原因共同構成的。
國產高壓柱塞泵之所以與國外的產品只是形似而不是神似，按陳羣立副總的觀點就在於鑄件工藝還比較一般。這樣的高壓柱塞泵“工作可靠性、使用壽命、變量機構控制功能和動靜態性能指標上都有較大差距”。總而言之，是個材料製造的問題。
中國材料強與弱的矛盾問題？
説到我們國家產業發展中材料這一弱勢，有兩個比較矛盾的現象不得不提。一方面我國科研人員近十年來在AM、AFM、AEM、EES、Nano Lett、Acs Nano、Nano Energy、Angew Chem、JACS等世界知名材料領域學術期刊上發表的文章數不勝數。無論是數量還是質量恐怕都令任何一個國家感到汗顏，其中包括美國、日本和德國。
根據全球最大、覆蓋學科最多的綜合性學術信息資源平台ISI Web of Science（類似於我國的知網）統計，2015年中中國研究者每發表十篇高水平英文論文中就有一篇來自於材料科學領域。事實上，即使是06年，中國作者發表的材料科學領域論文數量就已經大大超過了美國。而06年-15年間，這一數字又增長了將近兩倍。
（早在2006年我國研究者發表的材料科學論文就早已高於美國）
可另一方面，我國的材料製造業的地位絕沒有達到傲視羣雄的地步。與美國材料製造相比，我們處於總體上的弱勢地位。在傳統金屬材料上，我們與德國和日本這兩個傳統材料強國間也還有一定差距。
同時還有另一個比較滑稽的現象。一方面我國材料工業目前的水平還比較差，正是需要有志青年大展身手的時候；另一方面到知乎等青年學子扎堆的網絡論壇上一看，勸退“偽化生”的回答層出不窮，而材料學科就是被勸退的重災區。
這些乍一看矛盾的現象背後，其實有一個非常合理的解釋。就是我國繁榮的材料研究背後並沒有支撐起相應體量的工業應用。在這樣的情況下，大學發表的材料論文和培養的人才越多，就業的形勢就越嚴峻，學生就業的待遇也就越差。
造成這一現象的直接原因是“重科研”“輕應用”的學科發展思路。在多發論文，發好論文的指揮棒下，我國科研人員更熱衷於研究新奇材料，摘取這些“低垂的果實”，而這些成果可能幾十年內都難以進行工業應用。而在國際學術期刊主編的口味影響下，中國材料科研人員熱心於研究國外的學術熱點。這樣的研究縱然能做出一些成果，還是不免為他人做了嫁衣裳。
相反研究傳統的國內急需的材料問題，不僅很難發表高質量的英文論文，而且投入的科研經費甚至還更多。
現階段中國部分產業部門為什麼解決不了材料問題？
這些矛盾背後更深層次的原因是產業佈局的問題。
過去中國的材料科學家也有不少在工業生產領域成功實現規模化應用的研究。這些案例，無一例外的都與中國的實際情況結合的非常緊密。中國建築材料科學研究院在上世紀70年代自主研究發明了硫鋁酸鹽水泥，這是一種高強快硬而且耐磨的水泥新品種，而且生產過程比較節能。現在已經在冬季施工、路面施工和臨海工程施工上得到了廣泛應用，曾獲得國家科技進步二等獎。
雖然當時我國學術界比較充分地公開了相關研究成果，但直到今天為止我國依然是該種水泥主要的生產地。原因就在於該種水泥滿足了我國多種行業的實際需求，面向國內廣闊的市場，並利用國內豐富的水泥生產線降低了成本。
筆者認為所謂的結合國內實際情況應該是既考慮產業需求，又考慮生產能力的問題。十分注重節約資源，但也要發揮我國的資源優勢，而不是針對先發國家的優勢“見子打子”的去趕超。這方面，我們有許多慘痛的教訓。
2010年前後，我國媒體密集報道了我國稀土資源被賤賣的情況。根據2011年人民日報披露的數據，“1990年至2005年，中國稀土出口量增長了近10倍，但價格卻下降了50%。”由於供應了全世界稀土需要量的80-90%，我國的稀土資源正急劇萎縮，“上世紀70年代之前，中國稀土儲量佔世界儲量超過90%；1996年則下降到43%。而據美國國家地質調查局最新統計，2009年中國稀土儲量佔世界比重已下降到31%”（而如今已不足23%——筆者注）。
面對這一嚴峻情況，相關部門採取了許多對策。主要是限制稀土原料的出口，同時加快稀土精加工的研發。這些政策取得了一些成果，不過沒有完全改變不利局勢。
2014月3月27日，美國、歐盟、日本起訴中國稀土、鎢、鉬出口限制，世貿組織最終裁定中國敗訴。除了國際壓力，針對稀土資源的私挖亂採和走私出口也屢禁不止，一些地方偷採甚至已經造成了嚴重的環境問題。
（湖南某處造成附近水庫重金屬污染的稀土偷採現場，偷採者已受刑事處罰）
而稀土亂象其實只是材料產業佈局不合理的一個縮影。短時間內，我國在很多領域還很難追上國際先進水平，其中就包括稀土精加工。而很多稀土礦由民營企業負責開採，還有很多稀土礦就分佈在地表，這就意味着很難對稀土資源進行有效的管理。研發的技術用不上，而其他領域又沒有對應的稀土產品用，最後只能是珍稀礦產以白菜價大量出口。
而在這樣的情況下，相關的研究所還是很少願意花大力氣研究稀土材料在傳統工業中的應用。誠然，寶貴的稀土資源最好應該使用在高精尖的領域，做出世界領先的產品從而出口賺錢。現實卻是，短時間內我國稀土精加工領域還發展不起來，而稀土原料的價格已經不比傳統材料增強劑昂貴多少了。
而良好的產業佈局就是不僅要有志於與西方發達國家在相同產品上拼刺刀，更要隨時結合好市場需要，開發出有利於提高中國現階段企業競爭能力的新產品和“土”產品。
解決部分行業領域材料問題必須要有高瞻遠矚的頂層設計和合理科學的產業佈局。這樣的佈局必須是在中國現階段國情下各行業聯合的集約化的佈局，而且還應該有一定的彈性，可以隨時針對變化的情況進行把資源向急需研發也能研發成功的領域集中。
我國目前還有許多工業部門甚至是關鍵工業的材料問題還沒有完全解決，同時作為世界市場競爭中相對弱勢的一方也沒有資金和人才的突出優勢，面對這些困難，只有不斷改變優化思路才能實現彎道超車。
習近平總書記2014年在中央經濟工作會議上的講話時強調“技術是難點，但更難的是對市場需求的理解，這是一個需要探索和試錯的過程。”在市場競爭中如何不斷地從市場的角度總結國情，如何制定合理的政策以解決我國部分行業的材料問題依然值得繼續深思。
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