■本报记者 许琦敏
“研发速度提高一倍、研发成本降低一半”，美国“材料基因组计划”启动4年已引发了全球材料研发的新一轮竞争。一种新材料的出现，往往会给一个领域甚至整个社会带来划时代的变革。经过多年酝酿，我国国家层面的“材料基因组”战略有望于近期启动。这是记者昨天从中科院上海硅酸盐研究所获得的信息。
最近，上硅所在国内率先成立了“无机材料基因科学创新中心”。中心主任、中国工程院院士江东亮接受本报记者专访时表示，尽快启动国家层面的“材料基因组”战略，将使我国的新材料快速研发到实际应用的周期大大缩短，为我国的新材料研发在世界上争取到领先席位。
新材料研发：变“炒菜式”为“按图索骥”
生命体的基因在DNA里，材料的“基因”是什么？江东亮院士介绍，材料的“基因”可以理解为组成材料的各种元素的基本特性和相应原子、电子结构单元。
材料科学发展到今天，科学家已基本了解了每种元素的特性，通过结构计算和模拟优化，即可预测哪些元素组合之后，得到的材料可能具有优良的性质。
“这引发了新材料研发的革命。”他说，传统材料研发好比炒菜，科学家凭经验与感觉，在实验中尝试着不同配方，做出一个样品，测试一下性能，期待惊喜的出现。因此，以前从研究、发现，到发展成产品，新材料研发周期长达20年之久。但随着全球科技、经济竞争的加剧，各行各业对新材料提出了越来越多的需求，必须加速新材料研发的速度，才能适应经济高速发展的需求。
材料基因科学的研究有望使先进材料从概念到产品的研发时间缩短一半。新方法好比按图索骥：人们需要什么性能的材料，就先对“材料基因”进行计算，看看哪些组合可能做到；接着，用材料芯片对各种组合的配比进行筛选，找出最佳的组合；最后，才制成样品进行实际的测试。
上硅所研究员刘茜介绍，在一块约2.5厘米见方的材料芯片上，可以同时试验1024种不同的材料“配方”，每种材料只需针尖大小的那么点儿。而传统方法一次只能试验3-5种配方，“过去可能要寻找几年的新材料配方，现在只需几个月就能有初步结果”。
“材料基因组”：尚缺国家层面战略引导
新材料研发提速意味着什么？江东亮说，这意味着很多原先的“不可能”变成了“可能”。比如，新的高温合金和复合材料的出现，使制造超音速战机成为可能，如今已有10倍于音速的高超声速飞机诞生，绕地球一圈只需2-3小时。又如，上世纪50年代半导体硅材料的突破，使人类进入了微电子时代；石英光导纤维的制成，促使光通讯时代到来……“新材料的研发与应用是反映一个国家科技竞争能力的主要因素之一。先进材料是我国成为制造业强国战略的物质基础。”中国工程院的一份咨询建议中这样提到。
美国于2011年率先提出了“材料基因组计划”，作为重振美国制造业的基础支撑。迄今为止，美国国防部、能源部等五大部门已先后投入2-3亿美元，建立了多个以国家实验室、高校为中心，大企业参与的区域材料创新中心。“基因计划提出后，哈佛大学就主动提供5万多个材料的数据库共享作为响应。”江东亮说，但国内在这方面差距还非常大，无论数据数量还是质量，都急需发展提高。
1月23日，上海硅酸盐研究所成立了“无机材料基因科学创新中心”。该中心集成上海硅酸盐研究所在计算材料、高通量合成与快速筛选、微结构表征、先进制造以及无机材料数据库方面的优势研究力量，聚焦国家安全急需的、极端环境服役的高性能陶瓷基复合材料，以及能源、环境、生物等新兴领域发展需求的先进无机材料，解决材料设计、快速筛选、智能制造等关键科学问题；基于材料基因组理念，运用计算模拟及高通量筛选平台，系统开展多尺度与多层次的材料设计、制备工艺优化、材料与器件服役行为研究等。该中心还将在此基础上，建立材料数据库，期望在新材料探索和面向重大需求的关键材料集成制造等领域取得创新性成果，加速我国无机材料研究步伐，带动和引领无机新材料的探索与研发。
率先尝试中国版“材料基因组”
早在2011年，中国科学家就召开了香山会议，探讨中国版“材料基因组”计划，随后中国工程院又做了相关调研，并形成了咨询报告。
专家在报告中建议，通过北京、上海等有深厚科研基础的城市率先组建“材料基因中心”，建立高端制造业关键材料所需的科技基础。同时还建议建设国家材料数据库系统及共享机制，实现国家材料科学数据库系统化、标准化、智能化、商业化等。
“无机材料基因科学创新中心”的成立，期望为无机材料的研发提供一个产学研的平台，并期望通过体制机制的创新推进无机材料基因科学的发展。江东亮说，随着越来越多的科学家、企业参与到这个平台中，新材料的研发将会呈现爆发式增长，这将是我国向制造业强国转型的基础。
《文汇报》 （2015-01-28 第9版 教科卫）
文章链接：http://wenhui.news365.com.cn/html/2015-01/28/content_44.htm
