2004年国家技术发明奖一等奖与材料科学基础研究

2004年度国家科学技术奖励活动已落下帷幕。令人瞩目的材料领域的两项成果“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”和“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”，分获国家技术发明奖一等奖。打破了自国家技术发明奖设立以来一等奖连续6年空缺的局面。此外，在这次奖励大会上，材料领域捷报频传，“若干新型光功能材料的基础研究和应用探索”等10多项材料相关项目获得2004年度国家自然科学奖二等奖，“陶瓷胶态成型新工艺”、“具有抗菌、交货空气及产生负离子的功能材料”等多项材料相关项目获得2004年度国家技术发明奖二等奖，“低碳铁素体/珠光体钢的超细晶强韧与控制技术”项目获得2004年度国家科学技术进步奖一等奖，“若能化系列共聚脂和纤维的研究开发”等多项材料相关项目获得2004年度国家科学技术进步奖二等奖。
　　“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”由西北工业大学张立同院士等主持完成。成果整体技术跻身国际先进行列，材料综合性能达到国际领先水平，从而打破了国际高技术封锁，对国防科技工业和国民经济发展都将发挥重大作用。该项目研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型热结构材料，我国是继法国和美国之后第3个掌握此技术的国家。
　　“高性能炭／炭航空制动材料的制备技术”由中南大学黄伯云院士等完成。涉及高性能炭／炭刹车材料的研究、开发及产业化。以前，炭／炭复合材料航空刹车副只有美、英、法3国能生产，垄断了国际市场，并实行严密的技术封锁。中南大学的科研人员在国际上首次采用新的先进技术及装置实现了炭刹车副的工业化生产，打破了国外高技术封锁，确保实现我国数百架进口大型干线飞机炭／炭刹车材料国产化和国家航空战略安全，在国防上更具重要意义。
　　这两项成果均属于复合材料的制备研究，都经过了从研究方向的选择、新理论的提出，到关键技术的突破、最终能够实际应用的研究历程。在这个过程中国家自然科学基金在研究方向的选择和基础理论的提出等方面起到了一定作用，以耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料的研究为例，张立同院士先后承担了国家“863”、国防预研、国家安全重大基础研究和国家自然科学基金项目等课题研究，解决了航空、航天发展需要的多种陶瓷材料问题。课题组自1989年以来，先后获得10项自然科学基金项目资助。相对于其他项目自然科学基金资助强度并不大，但基金较早、持续的资助，对于张立同院士提出陶瓷基复合材料研究的新方向，发展“具有类似金属断裂行为的连续纤维增韧高温陶瓷基复合材料”的思想具有很重要的意义并使课题组可以在一个方向上进行长期的研究探索，张院士的研究先后十年，可谓“十年磨一剑”。他们坚持理论创新，冲破国际上“纤维性能越高越好”和“复合材料越致密越好”的误区，提出“陶瓷基复合材料新型强韧化理论”，成为“高性能、低成本制备技术”核心发明的理论支撑。同时基金项目的连续支持对于凝聚人才并促使在长期、共同的研究中形成一支有理论基础和科技创新的研究团队发挥了重要作用。
　　材料是进行各项建设、发展基础工业与开发新技术、新产业的支撑和基础，传统材料量大面广，是诸多支柱产业的基础，是资源与能源的消耗大户，是所有工业生产中的主要污染源，是国民经济、人类社会是否可持续发展的决定性因素，必须给予高度重视。新材料是高技术产业的基础和先导，纵观材料科学历史的发展，每一次材料研究的突破，每一次新材料的诞生都为现代高技术产业的形成奠定了基础。信息技术离不开信息功能材料作依托；高比强度、高比刚度的高温材料的不断进步促进了我国现代航空、航天事业的发展。从第一艘宇宙飞船采用以新材料制成的隔热瓦、涂复碳化硅的热解碳／碳复合材料等到高温、高强弦窗玻璃及各种温控涂层普遍用于各种空间飞行器以及“哥伦比亚”号空难，更引起了人们对通用关键材料的关注。实践证明，发展材料，必须深入开发相应的科学与工程的基础研究，不进行基础研究，刻意模仿，充其量只能跟在外国科学技术的后面亦步亦趋，不可能有重大的革新和创造。长期以来，日美两国十分重视材料的合成与制备研究，因而能更迅速地开发新产品、占领新市场。在我国，材料合成与制备的研究常被视为简单的工艺学而忽略其基础研究内涵，重视程度不够，而最新、最先进的技术和关键原料、材料是不可能从国外引进的。只有充分依靠本国的科技力量，通过必要的基础研究，才能自力更生地使新技术、高技术在我国生根、发芽并成长起来。
　　从张立同院士等课题组获奖的例子中，我们可以看到，材料科学的研究成功来源于对于新理论、新技术、新工艺的不断创新和探索，来源于持之以恒的钻研，来自于不浮躁的、脚踏实地的工作作风。正是由于国家长期、大力的支持使得我国的材料研究在国家上占有一席之地，温家宝总理在4月11日中国-印度商务合作大会讲话中指出：“加强高技术领域合作。印度在空间技术、信息技术和海洋技术等方面成就卓著，铁别是软件产业在世界领先。中国在新材料技术、生物技术、信息技术，特别在计算机硬件和通讯等领域具有明显优势。双方在这些方面以及其他高科技领域的合作大有可为”，温总理的讲话肯定了我国新材料的成绩。要想在新材料的研究上取得更大的成绩，就必须保证在材料科学的基础研究上给予长期、稳定的大力支持。（国家自然科学基金委员会工程与材料科学部高瑞平）