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材料工程师与材料科学家玩材料的不同之处

已有 4505 次阅读 2014-11-24 19:52 |系统分类:观点评述

这是我访谈了数位材料工程师的看法,归纳出的材料工程师与材料科学家玩材料的不同之处。科学网中科学家很多,可以指点指点哪些地方说得不妥的地方。


大家知道,材料人网科技新闻栏目专注报道全球材料科学技术最新进展。在这一篇篇新闻中,我们可以看到创造出这些新材料的科学家们描绘出一个个美好的应用前景。事实也的确如此,如果这些新材料能够得到应用,进入市场,相信我们的身边很多事随之而改变吧。


等等,这只是科学家们的设想而已!要想实现,还得经历一年,两年,N年,或者Forever。为什么?这就要跟材料科学家和材料工程师两者不同的玩法说起了。

从一开始,材料科学家和材料工程师就是带着不同的目的出发的。材料科学要求创新,探索未知材料世界、拓宽人类对材料的认识,关注材料的结构、功能以及内在机理。而材料工程要求实现,要将实验室中的新材料转变成社会接受的产品,更多的关注材料生产工艺。

那么,注重创新的材料科学,首先向国家申请资金,然后开展实验,最终以学术论文的形式对外发表研究成果。如此,材料科学对新材料的制备成本,具体应用需求等等方面都不会太关注。而材料工程的资金来源于企业,它的任务是要将材料转化成市场所能介绍的产品,讲求的是经济利益。决定材料工程工作的是市场的认可。所以,实验室中的新材料要想走入市场,还需要经过经过小试、中试生产,工艺分析完善改进,并进行市场调研定位、产品等级定位,经过客户反馈,再进入产业化生产,并完善工艺,最终投放市场。

材料科研是在人为制造的理想环境下,小规模制备,追求纯净原料和严格配比,精密控制整个实验过程。而工厂生产的原料纯度、操作条件难以达到实验室水平,再加上大规模物料影响、复杂的生产环境,以及设备运转、腐蚀等等,做出来的新材料的性能与实验室可能会有很大的差距。极有可能,实验条件下的性能优越的新材料,在工业条件下就很平庸。就像同一个菜谱,高档酒店厨师精雕细琢烧出来的一碟菜,和学校食堂师傅大锅大勺炒出来的一盆菜,前者或许美味绝伦,后者仅能果腹。

往往,材料工程师的主要工作就是解决新材料的性能在实验室和工业生产中存在的差距,寻求工艺使材料的质量达到设计要求。

另外,材料科研对材料制备的成功率也没什么要求。对于材料科研,数次数十次失败才得到一个好样品那是家常便饭。只要有耐心,有经费,总还可以继续下去。只要有一个好样品,前面的工作就没有白费,就可以继续进行下面的表征、分析工作,最后发表文章,从而功成名就。

举一个很著名的例子,英国科学家用胶带硬生生地将石墨撕成一个原子层得到“万能材料”——石墨烯。怎么样?看起来石墨烯的制备方法和使用的工具非常简单。就是,慢一点。据介绍,这种方法稍有不慎就把样品弄坏,所以他们整整撕坏几百个后,撕了一年才得到一丁点石墨烯。就是这一点点石墨烯,让他们成为全球炙手可热的科学家,并获得诺贝尔奖。人们当然不会指责两位科学家采用如此效率低下的办法得到石墨烯,反而会称赞他们坚持信念的品质。但工厂老板不会舍得让材料工程师这么个干法,而采用化学气相沉积、化学氧化还原法等可能实现规模化的办法,而且放弃石墨做原料而改用甲烷或者乙炔。

在工厂,产品成功率是一个非常重要,甚至产品生死的因素。工程师序列里还专门设置了监控、改善产品成功率的良率工程师。

此外,工程师对新材料制备还有很多其他考虑。例如制备过程中是否会有污染源。这个在实验室可以得到很好控制,或者可以忽略,而工业化生产可能会比较头疼。制备的新材料的原料是否容易获得?对于实验室小规模实验,原料稀有并不算的什么大事。而对于工厂,如果原料稀有,有可能会造成原料供应比较困难,造成生产停顿。

材料科学家的工作固然重要,但要真正让成果走出纸面,走向市场,材料工程师的工作更为重要,难度更大。在当下,我国材料科研学术文章位列全球第一,高影响因子文章也占据一席之地。但材料工程制造,却更多地停留在低端过剩,高端进口的尴尬境地上,也的确令人扼腕。


原文地址:http://www.cailiaoren.com/article-2447-1.html




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