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只有夕阳的技术,没有夕阳的产业

已有 13693 次阅读 2008-7-24 11:07 |个人分类:科研感想| 科研, 中国, 经济, 传统, 出口

     

        发展中的中国商业和中国科研,多样性中的统一。

         上周六晚(2008719日)收看了CCTV2经济热点面对面节目,议题是中国出口:在结构调整中寻求创新。在座的听众不少是商海中的企业老总或骨干,其中不乏圣元国际集团公司营销总裁吴为桥等,而主讲嘉宾则是国务院发展研究中心对外经济研究部副部长隆国强。主持人和隆副部长在和听众的互动中,逐步展示分析了中国当前经济社会所处的状况。

       面对07年大红大紫的中国股市和08年瞠目结舌的物价飞涨,在国际不稳定性因素增多,政府决策困难的条件下,我们采取了一系列的动作有效地控制了我国经济的健康运行。

           …………(此处略去一万字。)

然而不可避免地,我们还是付出了成长的代价。如节目中指出的,我国目前CPI指数维持在78%水平,如此而言中国就处于通货膨胀状态,而在未来的时段内物价仍有可能持续走高。加之现阶段全球物价走高经济低缓、美元贬值和美国次贷危机,中国不可能独善其身,在调控和保全之中必然会局部性地付出代价。其中一个重要的方面就是出口。

统计结果表明,受国际石油价格和原材料价格上涨,加上美元贬值影响,以及这种情况下越南对外资的一路绿灯和廉价成本,国内不少行业贸易出口量大减。

中国皮都——温州水头镇,全国规模最大的猪皮革加工基地,人口十万,却有皮革生产厂家550多家,生皮产量占全国1/4,一年创造的产值高达40亿元。然而现在大部分企业已经停产或倒闭,仅存的一部分也只能维持微薄利润;做为中国贸易出口晴雨表的广交会,在084月的展会上,一家服装生产商3天过后订单寥寥,而该企业往年会在第3天时获得大量订单;也有生产打火机的企业,因原材料铜的价格连年上涨,最终也未免死掉……生产这些低端加工产品的中小型出口企业,大多都遭受了重创。

Cited from http://www.kitco.cn/

 

经济发达的沿海制造业出现这样的局面,对于很多人尤其是内地人而言是深感震惊的。整个传统加工出口业该何去何从,是一个很现实也很重要的战略导向问题。在这种情况下,不少企业已停产倒闭,这样的产品失去了市场存活的空间,相应的产业似乎也已穷途末路。 

隆副部长的回答很正统:产业结构的调整是必要的,但我们不是去放弃传统低附加值的产业产品而都做高科技含量的电子产品,而应该是调整产品结构提高产品竞争力,改变传统劳动密集型方式,在技术品质上寻求突破性创新,培养坚实品牌,实现自主定价,把价位台上去。一套欧洲生产的服装,可以卖上上千欧元,而我们生产的一套服装仅仅几美元几十美元,我们必然在贸易对话上处于被动局面。

而对我触动最深的是他那句:只有夕阳的技术,没有夕阳的产业!

是,广州味精食品厂,通过老产品、老企业的技改,调整产品结构,成功打入了高档葡萄糖领域; 湖南工业,通过注入先进的科技、先进的工艺、先进的管理方法,使传统产业变为了朝阳产业;对于被认为是夕阳产业的摩托车行业,但也可以通过坚持自主创新,培育自主品牌,瞄准不同的市场层次,从管理和市场开发的技术上挽救萎缩的行业。

好一个“只有夕阳的技术,没有夕阳的产业”! 这一经济学定则,在科研活动中也正活得酣畅淋漓呀!

我们常常谈起传统和创新,时常抱怨所从事的研究方向过于陈旧或已经陷入低谷,举目望去,或是丘陵平原处处皆至几无可摘之果,或是高山深谷无法企及全是制约瓶颈,不说如同鸡肋,但也着实让人提不起什么兴趣。眼看纳米,半导体,非晶,镁合金等红红火火,有如电子产品生产的企业一般,成果文章大丰收,实在是难以安心!

我也来讲讲故事。

故事一:我同学读硕士的时候曾在qq上抱怨说,我搞的课题是不锈钢,这东西太没劲,都研究得很成熟了没什么可研究的了。想一想,也的确,多少年的东西了,多成熟的应用了,能整出啥新东西,文章都难发吧。可是07年美国人通过引入纳米Al2O3研究了抗蠕变奥氏体不锈钢,便将这结果推到上了Science(下图)。我想这令人眼前一亮的恐怕还包含有对深层原因的反思吧。

(奥氏体不锈钢)Creep curves of HTUPS series tested at 750°C and 100 MPa in air. The creep testing of HTUPS 1 and 2 was stopped after 170 hours and 2300 hours, respectively, because of their relatively poor oxidation resistance and concerns about the possible influences of oxidation products on the thin-section specimens used to assess creep-rupture life. Cited from DOI: 10.1126/science.1137711

故事二:对于超导材料的研究,许多研究者在1911197160年间艰辛地从各种金属间化合物中寻找新材料,而超导临界温度Tc只从4.2K提高到20K。按照当时的认识,科学家预测到20世纪末Tc只能达到30K

法国人转而研究金属氧化物体系,于1985年以后发现了以YBaCuO为代表的高温氧化物超导体。这一发现震惊世界,超导的设计和制备获得了突破性的进展。接下来的一段时间里,超导材料基本平静了,超导领域也差不多进入低迷状态。

可是超导并没有穷途末路,2001年日本人惊现了一个古董级的超导材料——MgB2,成果发表在Nature上。据说这是一种很传统的涂料,至少早已存放在实验室的试剂瓶里了,难道他就信手拈来?

CoO2引入Na离子后形成的钠钴氧化物是很好的热电材料,可是2002年日本人引入水分子之后就成了又一个超导材料,其中形成了水分子超导层。这事也发表在Nature上(下图),号称是只需沾水就能超导的材料,真是开眼界了,他怎么就能想到给氧化物加水,即便想到了又如何实现,难道真是不小心弄湿了样品偶得之?文章里的制备工艺似乎并非那样简单,在根本不知道是否能行的情况下,他是怎么摸索出文章中那复杂的工艺的呢?在国内我们会这样去做吗??难道他大和民族就比我华夏子孙脑子里多进化出一根神经?今年日本人又把大家轰动了一下下,第一个铁基高温超导材料LaOFeAs出现了。磁性与超导向来不共戴天,如今同居了!

不能不说,超导材料的发展正体现了技术观念上的重大变革,才带来了新材料的重大突破,其研究历程也在阐释着在技术进步之中超导产业的不断升级。

   

Structural views of Na0.7CoO2 (left) and NaxCoO2·yH2O (right), where Na and H2O sites are partially occupied. Cited from DOI10.1038/nature01450

 

故事三:高熵合金近几年在大陆活跃起来了。高熵合金 (high-entropy alloys),又叫多主元固溶体合金,被定义为含513元的主元素,在这里面不象传统合金体系一样存在单个的主元,各元素不存在主次之分。合金元素以等摩尔比或非等摩尔比配比,或附加微量元素改性,如NiCoFeCrSiAlTiMoTiVFeNiZrCoCrPdCuCo0.5Ni1.2CrAlFe1.5,或CuCo0.5Ni1.2CrAlFe1.5B0.1C0.15

我们一般以为合金组元越多组织就越复杂,会不可控制和分析,因大量的金属间化合物的存在而使材质脆化,缺乏应用性,但高熵化后合金却表现出意外的规律,金属间化合物全部消失而只形成BCCFCC相固溶体或非晶体!(下图)

Cited from: http://www.nanoedu.ndhu.edu.tw/92forum/111501.pdf

 

此外,高熵合金还呈现出到高温热稳定性、耐蚀性、高强度、高硬度、高抗氧化性质、优异的磁电性能等性能。

这是由台湾清华大学叶均蔚教授于1995年提出的合金设计理念,并由台湾多家大学和工研院相继研究开发,十年来已经取得了一系列的成果。大陆方面先后有吉林大学、清华大学和北科大等单位跟踪研究,其中在机理探索方面个人认为北科大的张勇教授最近取得了有价值的。而高熵化这个理念也许将对氧化物体系、金属间化合物体系产生可能的影响,据说已有人做了效果不错的尝试。

我们知道,在传统合金领域内,大概只有30多种合金体系,在成分上已接近成熟和饱和,传统合金观念已很难再创造新的合金体系。而利用高熵化这一新的设计理念,可使合金体系由传统的低中熵扩展到了高熵体系为金属材料开创了一个极具发展潜力的新兴材料门类。同时,这对材料学科的发展也是一个重要补充,相信高熵合金在不久的将来会被写进材料专业教材中去。这是一个材料设计思想的飞跃。

高熵合金的应用,Cited from: 高熵合金的發展概況

 

可是我们能看出来,高熵化这一方法本身并不复杂,就是多种不同元素的混合,我们的设备也能很容易地熔炼出来,但这一实践的出现却使我们很是耳目一新!为什么?我们从本科开始接受专业教育时就被告知金属材料有哪些常见合金体系,就开始转而进行二元以及三元的相图学习,总是给人就这么多合金-就是这么合成的-三元合金的相图体系都还远不完善-再多组元就无法研究了的印象,材料学知识体系很博大的,似乎没人能掌握通透,因此至于更多组元的合金则很少有人去想并实践它们的规律了。这,就是我们大概的思维空间?

我们不去探究高熵合金的提出者当时具有什么样的心迹,但我们不得不说我们的思维空间的确被定势或局域了!要不这么简单的问题怎么会给我们带来别样的结果并直到95年才有人去实践呢??似乎这还不仅仅是中国人一部分人的问题。定势的历史越久远就越容易成为后来人迷信的缘由,但它终究不能到永远!于是就终止在了95年。但区区一种合金化就被冷落了多少年,这是不是在昭示着我们的确缺乏扩展态的思维呢?我在有色院读硕的时候,我们中心主任曾说过:做科研既要会低头卖力,也要会抬头看路,不能太死板了!我们是到要把思维搞活的时候了。

其实故事还有很多,蓝光GaN的长出、超塑性陶瓷的出现、磁控形状记忆合金的发现,都在证明着传统行业中不断爆发出新鲜的东西,往往是纯技术上的改进和思想观念上的转变,让我们叹息那卧在角落里的兔子花落他家之余,也深深地惊叹,原来还能这样啊!其实倒不如我们直接说,原来我的思想这么局域啊!其实,科研也是艺术,要在苦思冥想之中循规蹈矩之中去听听音乐登登香山看看电影做做调研,不正是非谐振动才带来了物理世界里的丰富多彩嘛!永远不要给产业判死刑,不要急于去转做高科技含量的电子产品,尤其是在某些关键的沉默期段!放弃了,就把机会让给了别人。

创造发明这项社会实践本身具有极强的规律性,我们科研人员,应该承认并了解它,即使你认为它是神创的也好。

在左图(Cited from:材料创造发明学)中,图aαβγ分别对应着发明创造的性能突破,其中γ点后全新性能的技术出现。b图发明数量的两个峰值对应着a图中的αγ点,这说明体系在过渡到大规模应用时(α点)和接近寿命期时(γ)发明数量在增大。这反映出技术大规模应用必须有足够的发明为之扫除技术障碍,也反映了人们努力通过技术改进来延长技术寿命。

c表明,新技术诞生的前提是高水平种子的发明,其数量一般不大,紧接着是一些完善性发明,其水平是逐渐降低的。到了α点,又出现了些高水平的发明,性能得到改进。至此,技术具备了大规模应用的条件,开始快速发展。这以后的发明水平又开始不断下降,包括γ点处的大量发明,都是低水平的。直到出现另一组高水平的种子发明,全新的技术开始出现。

d表明,种子发明往往都是负效益的,只有进入大规模应用的时候,才能获得正收益,尽管发明水平不高。越过β点后,虽然发明的水平是不断在降低的,但每一个发明都发挥着重大作用。这是由于大规模的生产中小改进也能换来大效益。同时,由于要求水平不高,技改容易实施,所以改进型发明就被列为发明的重点。许多国家和企业鼓励小发明和合理性建议,原因就在于此。这就是技术成长和发明创造之间的关系过程,它直接说明了产业的发展是在技术的不断更替中被推动的。同时,在每一个技术自身的完善过程,都是由若干次重大的提升。

往往是进入传统级别的产业(产品、设备、器件、材料),距离重大革新最接近。熟能生巧是最好的印证,在一片大好的形势下人们才来得及也总会去考虑一直被忽略的或看起来蹊跷性的尝试。此时,也正是思想被释放,新颖的灵感火花降临的时候,这正是创新的时刻即将来临了。

这个时期坚守下来的人都在思考,但这绝不是信手拈来捡贝壳,因为这个时候新突破却往往被思维定势掩盖着,数年来的深入研究或承前接受,往往使我们的思维在不自觉中高度局域或视野局限。研究思路是必要的,连续化的思路在分析问题时也是极其重要的,但连续化的思路往往是排他的。只有在思维变换或学科交叉时才能率先爆发。

从体系相变理论可知,学科交叉地带,由于多类支撑学科的已存,较低能量下即可界面形核,孕育着的大量发现会闪亮登场。而这,似乎这又让人想到了生命遗传学中的杂种优势!光子晶体的出现又何尝不是一个鲜活的案例。借助于晶体的周期性概念,将介电物质在空间周期性排列形成人工结构,来控制和选择光子流的通过,创造了人工设计的光子半导体新材料,并相应地建立了光子能带理论,开创了凝聚态物理与光学新交叉学科。这就是光学和晶体物理学在各自发展得比较成熟之时产生的杂交宠儿!如今,光子晶体已被Science选为十大热点领域之一,每年的文章以70%递增。

所以,当一个产业进入低迷期和过成熟期一段时间后,是可喜的,我们心里应该高兴并警惕着,新的种子正在萌动,坚定不移并思维活跃您就是下一个暴发户。只是,我们所要采用的新技术都包括什么,我想它应该由纯粹意义上的技术、新的思维、新的管理方法、新的开发背景等所构成的软科学体系,他们共同推进了传统成熟产业的突破性进展。

皮革服装也罢,摩托车玩具厂也好,还是中国科研中体现的传统研究,柴米油盐总要用,市场总是存在的,行业也就不会消亡,关键是技术和思维。难道总能令人惊叹的日本,他们就是已建立了这种就要在传统产品里通过技术方法的变换来求创新的意识?难道我们还不能从中嗅出点什么气息?商业也好,科研也罢,是什么保证中国制造和中国科研尽快在适宜的时候步入高级水准和活力逼人的殿堂?

也许我们更应该审视我们的局限视野和惯用思维了,坚守的阵地该在信息化时代里烂漫成量子化思想的鸟巢!不论仰望天空,还是鸟瞰大地,从您所站立的任何一个平台,都能看到有一种启示,在那辽阔的背景图上醒目地嵌着:

只有夕阳的技术,没有夕阳的产业!

 

 



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