基礎研究不足、關(guān)鍵技術(shù)未能實(shí)現突破，是復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展停滯不前的根本原因
“我國復合材料在應用與產(chǎn)業(yè)化方面，與國外相比至少落后10年以上。”在日前召開(kāi)的中國國際先進(jìn)復合材料與工藝技術(shù)論壇上，中國工程院院士劉連元表示，國內的復合材料很多產(chǎn)品不過(guò)關(guān)，技術(shù)與性能的穩定性都不達標。
作為國務(wù)院《“十二五”國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》中重點(diǎn)發(fā)展的三大新材料之一，復合材料的產(chǎn)業(yè)化備受矚目。
然而，多位專(zhuān)家在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)表示，復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須以基礎研究的發(fā)展作為先導，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不能完全靠需求牽引來(lái)推動(dòng)。
復合材料產(chǎn)業(yè)：有產(chǎn)能，無(wú)產(chǎn)量
和很多技術(shù)的推廣路線(xiàn)一樣，復合材料最先開(kāi)始應用在航空航天與軍事領(lǐng)域，然后轉向民用領(lǐng)域。
與發(fā)達國家相比，復合材料在我國航空航天與軍事領(lǐng)域的使用量并不高。據悉，發(fā)達國家復合材料在部分軍機上的用量早已超過(guò)50％，而我國軍用戰斗機上的最大用量尚不足10％；在民用方面，美國大型客機波音787上的復合材料用量也超過(guò)了50％，而我國首架擁有自主知識產(chǎn)權的支線(xiàn)客機ARJ21使用的復合材料僅占飛機結構重量的2%。
即便是如此少的用量，我國復合材料產(chǎn)業(yè)仍不能滿(mǎn)足國內需求。
“我國的產(chǎn)能是有了，但產(chǎn)量還不能滿(mǎn)足需求，高品質(zhì)、高性能的纖維還是沒(méi)有過(guò)關(guān)的。”中國工程院院士、中國復合材料學(xué)會(huì )副理事長(cháng)杜善義表示。
基礎研究不足、關(guān)鍵技術(shù)未能實(shí)現突破，是復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展停滯不前的根本原因。“我國基礎研究的水平整體上與國外差距較大，高水平的研究成果鮮有出現，制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”劉連元表示。
“我們需求的牽引往往大于科學(xué)推動(dòng)，科學(xué)還沒(méi)有成熟，技術(shù)度還沒(méi)有達到一定的程度，就著(zhù)急進(jìn)入應用領(lǐng)域，容易引起一系列問(wèn)題。”杜善義表示。
結構效率與可靠性的技術(shù)矛盾
在復合材料研究領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)難題中，材料結構效率與可靠性的矛盾是最難解決的。
“和很多材料一樣，復合材料結構的高效率與高可靠性很難兼顧，是一對矛盾體。”杜善義表示，復合材料的性能分散性和服役環(huán)境的不確定性是制約復合材料及結構工程化應用最大的問(wèn)題，也是復合材料的“軟肋”。
據了解，美國于2011年研制的“獵鷹”級超音速技術(shù)飛行器2號機（HTV-2）試驗失敗，根本原因就是在設計過(guò)程中對飛行環(huán)境載荷和材料使用性能的不穩定性認識不足。
我國從上世紀80年代便開(kāi)展了復合材料項目，后來(lái)由于穩定性差被迫“下馬”。“復合材料的應用之所以停滯不前，就是因為穩定性太差、離散性比較大。”劉連元無(wú)奈地說(shuō)，“這批產(chǎn)品性能達到了，下批又不行了。”
穩定性的控制是復合材料界的世界性難題。英國諾丁漢大學(xué)教授李曙光致力于復合材料在海洋平臺與海底輸油管道中的應用，“一個(gè)海洋平臺的碳纖維用量就相當于20架波音787的用量，海底輸油管道上的用量更大”。然而，由于高昂的費用與可靠性問(wèn)題，復合材料在海洋平臺建設領(lǐng)域仍未能占領(lǐng)“高地”。
解決難題應重返基礎研究
從復合材料的基礎研究入手，根本上解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)難題，這是受訪(fǎng)專(zhuān)家的一致心聲。
“我國復合材料的基礎研究底子薄，產(chǎn)業(yè)發(fā)展有點(diǎn)急于求成。”中科院化學(xué)研究所研究員徐堅認為，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應該重視基礎研究。
杜善義認為，科學(xué)界需要發(fā)展力學(xué)的新理論、新方法，來(lái)提供解決復合材料的離散性和服役條件下的不確定性難題。
基礎研究固有的投入高、風(fēng)險高、研究周期長(cháng)的特點(diǎn)，是造成我國復合材料基礎研究薄弱、缺乏原創(chuàng )性技術(shù)的根本原因。
“政府應該布局復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用政策來(lái)推動(dòng)基礎研究。”劉連元表示，政府對行業(yè)的規劃是制約復合材料產(chǎn)業(yè)化的重要因素，“必須堅持科研、生產(chǎn)和應用的結合不斷線(xiàn)”。
“科學(xué)研究要超前發(fā)展，等需要什么材料做裝備的時(shí)候才開(kāi)始作研究就來(lái)不及了。”杜善義說(shuō)。（見(jiàn)習記者孫愛(ài)民）
