论新材料的发展在国家创新体系中的必要性(一)

论新材料的发展在国家创新体系中的必要性(一)
摘要：知识经济是以知识和信息的生产、传播和应用为基础的经济，国家创新体系中的一个重要侧面——新材料，又以其突出的工功能和显著的特点引起了人们的极大关注。

本文试图分别对国家创新体系和新材料这两个全新概念进行较全面的论述，得出新材料的发展在国家创新体系中是不可或缺的结论。

关键词：国家创新体系，新材料
时钟指向2000年，当我国迈向第三步战略目标，世界科学技术正突飞猛进，并迅速地改变着这个世界，根据我国“三步走”发展战略，我国将在二十一世纪中叶达到中国等发达国家水平，这是一个以发达国家参照系的、动态的、开放的目标，而发达国家正向知识经就是迈进基础的经济，实现是我国经济工业化和知识化的协调发展。

知识经济是以知识为基础的经济，这种经济直接依赖于知识力信息的生产、扩散和应用。

现在，经济合作与发展组织（OECD）主要成员国的知识经济已经超过其国内生产总值的50%1]。

二十世纪，知识经济将逐步占据国际经济的主导地位，知识经济对发达国家而言，是社会生产力发展的自然结果；对处于工业化进程听发展中国家，则是机遇与挑战产并存。

为迎接知识经济的挑战，发展中国家在加速工业化的同时，必将大力发展知识密集型制造业和服务业。

其经济发展将经历工业化为主、工业化和知识化并重、知识化为主三个阶段。

在这个过程中，世界是科技的产品的市场生命周期将更短，发展中国通过学习别国技术产品的市场生命周期将更短，发展中国家通过学习别国技术和经验而赶上发达国家的难度将加大，“后发优势”的作用将减弱；一个拥有持续创新能力和大量高素质人力资源的国家，将具备发展知识经济的巨大潜力；一个缺乏科学储备和科学创新能力的国家，不仅将失去国际市场竞争力和国内市场竞争优势，还将失去知识经济带来的机遇。

在知识经济时代，国家的创新能力，包括知识创新和技术创新能力，是决定该国的国际竞争和世界总格局中所处地位的重要因素。

“一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界是先进民族之林”2]。

然而，我国的创新能力与国家需求和国际先进水平相差较大，这一方面与我国科技投入不足和市场机制发育不完善有关，另一方面也与我国现行创新体制及运行机制的不尽合理有关。

深化科技体制改革，建设符合现代经济和科技发展规律的国家创新能力，为二十一世纪我国经济的可持续发展奠定坚实的基础，已成为越来越多人的共识。

国家创新体系是与知识创新和技术创新相关的机构和组织构成的网络系统，其骨干部分是企业（大型企业集团和高技术企业为主），科研机构（包括国立科研机构和地主科研机构等）和高等院校等。

国家创新体系的主要功能是知识创新、技术创新、知识传播和知识应用。

大力促进和广泛进行知识的生产、传播和应用，是国家创新体系的基本任务。

国家创新体系可分为创新系统、技术创新系统、知识传播系统和知识应用系统。

其中，知识创新体系是由与知识的生产、扩散和转移相关的机构的相关的机构和组织构成的网络系统（知识创新是指通过科学研究获得新的基础科学和技术科学知识的过程），其核心部分是国立科研机构（包括国家科研机构和部门科研机构）和教学科研型大学；技术创新的网络系统（技术创新是指学习、革新和创造新技术的过程），其核心部是企业；知识传播系统主要是指高等教育系统和职业培训系统，其主要作用是培养具有较高技能、最新知识和创新能力的人力资源；知识应用系统的主体是社会和企业，其主要功能是知识的技术的实际应用。

知识创新是技术创新的基础和源泉，技术创新是企业发展的根本，知识传播系统培养和输送高素质人才，知识应用促使科学知识和技术知识转变成现实生产力。

国家创新体系的四个子系统各有侧重，相互变更，互相支持构成一个开放的有机整体。

建设我国国家创新体系，不仅要把握国际经济和科技发展趋势，尊循经济和科技发展规律，更要瞄准国家战略目标，适应我国社会主义市场经济发展的需要。

通过建设和完善我国国家创新体系，力争到2010年前后，基本形成适应社会主义市场经济体系和符合科技发展规律
的国家科技运行机构，基本具备能够支撑我国科技与经济可持续发展的国家创新能力，使我国国家经济占国家经济的比例有较大提高，造就一批有国际影响的技术创新企业、国立科研机构和教学科研型大学3]。

在当前科技界，较为统一的认识是六大技术领域要在相当长的时期内成为人们潜心探索的至高点。

它们是生物技术，信息技术，新材料技术，新能源技术，空间技术及海洋技术，其中新材料技术涉及生物医药产业，光电子信息产业，智能机械普，软件普，超导体产业，太阳能产业，空间产业及海洋产业。

新材料的发展，因其涉及的领域广泛而引了世入的共同关注，新材料的类型颇多，主要可分为以下四大部分：
A、结构材料
主要以承受外力为主的一类材料，在化学、物理性能等方面根据使用对象不同也有相应的要求。

趋势是向着更高温度、更高比强度、更高比刚度和耐更苛刻的工作环境的方向发展。

当前，结构材料中发展的重点如下：
a）以铝合金、钛合金、高温合金及其中间化合物为代表的金属材料，具有很强的生命力，尤其在航天航空领域和军事国防领域；
b）工程陶瓷是高温、高比强度材料中最有发展前途的一类材料，是当前材料研究的热点。

主要包Si3N4、SiC、ZrO2、Al2O3及Sialon等。

这类材料的主要特点是：膨胀系数不，抗热震性能好；高温强度好，在1400℃甚至1600℃仍具有较好的强度：耐腐蚀与抗氧化；比重小从而有更市制比强度和比刚度，硬度高，耐磨性好；有丰富的资源4]；
c)工程塑料在高分子材料中所占比重将不断提高。

高分子材料是近几十年来发展最快的材料，每年以高于10%的速度增加。

几年前世界高分子材料所占比例，从体积看已超过了钢铁。

这是因为它有充足而廉价的原料（石油、天然气、煤及其它生物体），制造过程能耗低，建设周期短，投资少，收益大。

更为重要的是有机材料具备优异的性能和良好的成型性。

工程塑料是高分子材料中具有特殊优异性的一部分，它们或强度高，或能导电，或是具有磁性，是当前正在发展的新型材料；
d)复合材料结构材料发展的最重要趋势。

当前研究最多的复合材料的以下几种类型：（1）用高分子纤维或碳纤维强化的树脂基复合材料。

而目前比强度、比刚度最高的纤维就是高分子。

使纤维一体化需要纤维的编织、排列与树脂的粘结，从而成为树脂基复合材料；（2）金属基复合材料。

一般来说，轻金属的模量低，强度也不高，因此采用无机纤维或碳纤维强化是提高金属性能的重要的手段。

金属基复合材料的问题在于强化相和基体相间的相容性，由于模量及膨胀系统的不同而在反复变力或变温条件下发生脱离，在高温下工作的构件也会因强化相的溶解而失效；（3）陶瓷基本复合材料。

陶瓷的最大缺点是脆性问题，复合的目的除了提高强度及工作温度以外，更重要的是利用复合手段提高韧性5]。

（4）碳碳复合材料。

碳在所有材料中的承受温度是最高的，一般在3000℃以上，而且在一定范围内，随工作温度的提高，基强度反而有所增加。

但块状碳材料由于各相异性，在高速加热过程中容易产生炸裂。

因而，采用碳纤维的多向编织而后粘结碳化成为碳碳复合材料，是当前高温复合材料的一部分。

改变材料表面的方法很多，如激光处理、表面合金化、离了注入等，这是涉及至广、种类纷繁、前途广阔的一类材料。