以耐蚀材料研发为例,由于材料腐蚀过程机理十分复杂,温度、湿度、应力等环境因素和成分、加工、结构等材料因素都要考虑在内,科学家要在成千上万种缓蚀剂中筛选最合适的材料难度很大。“在计算平台上,我们通过对大量数据的分析,就可以对不同种类、不同尺度的耐蚀材料进行高效筛选和设计,研发效率大幅提升。”张达威说。
完成材料的筛选后,还需要对材料进行配比测试,得出最佳的比例和浓度,传统的研究方法要做成百上千次物理实验。如今,利用人工智能技术,通过不同的腐蚀预测模型,对材料性能进行仿真测试,就可以快速测到材料在不同环境下的数据。
张达威说:“通过材料高效计算和高通量实验,可实现新材料的快速筛选和材料数据的快速积累;通过大数据和人工智能技术的应用,可实现材料成本、工艺的全局优化和材料性能的提升。”
科技创新能够催生新产业、新模式、新动能,是发展新质生产力的核心要素。在新材料领域,物联网、人工智能、高性能计算等技术的飞速发展,以及新型感知技术和自动化技术的应用,推动新材料产业研发进程不断加快。
中国科学技术信息研究所人工智能发展研究中心副主任李修全认为,基于海量数据和知识的智能算法在制造、科研等领域的应用不断拓展,高水平人机协同有望成为主流的生产和服务方式。
除了新一代信息技术,近年来,纳米技术、超导技术、3D打印技术等与新材料深度融合,材料科技领域取得了一系列突破性进展。比如,碳纳米管和石墨烯等纳米材料在电子领域的应用,提升了电子设备的性能;受到温度或应力变化时改变形状的记忆合金,广泛用于医疗器械和航空航天领域;“生物基”新材料在推动可持续发展方面大显身手。
李修全表示,加快发展新质生产力,就要用好新型生产工具和通用技术,掌握更多关键核心技术,赋能新材料等新兴产业发展。
新材料市场机遇和发展前景良好,要进一步提升原始创新能力、产业基础能力、成果转化效率和技术竞争力
“一代材料,一代技术”,当前,新材料产业的战略地位日益突出。近年来,国家高度重视新材料产业发展,相关部门先后出台了《新材料产业发展指南》《国家新材料生产应用示范平台建设方案》《“十四五”原材料工业发展规划》《原材料工业数字化转型工作方案(2024—2026年)》等一系列政策举措,推动新材料产业持续创新发展。
国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国工程院院士干勇认为,我国新材料产业规模庞大,但在新材料原始创新能力、产业基础能力、成果转化效率和技术竞争力方面有待提升。