導(dǎo)讀
科學(xué)的“圣堂”依然閃耀著光芒,引無數(shù)科技“圣徒”們前仆后繼。高分子材料也依然充滿魅力,功能性膜材料、有機(jī)硅、工程塑料、特種橡膠,也無一不充滿著未來想象力。
材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室把探索的觸角延伸至全球領(lǐng)域,在世界范圍內(nèi)尋找這些“閃耀”的物質(zhì)所在地。
全球涉足高分子材料科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)、高校研究所、頂尖公司研究所共有175所。其中,美國有53家,除了美國以外的主要地區(qū)包括歐洲、韓國、日本、新加坡、南非等有76家,中國有46家,美國是擁有頂尖科研機(jī)構(gòu)、高校研究所和公司研究所最多的國家,科研實(shí)力全球領(lǐng)先。
美國是科技大國,走在高科技前沿,名副其實(shí)。
50個(gè)州一共擁有50個(gè)科研機(jī)構(gòu)和高校研究所,其中,據(jù)統(tǒng)計(jì),在美國涉及高分子材料科學(xué)研究的頂尖高校以及科研機(jī)構(gòu)共有50所,其中名列前五的分別是麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校、西北大學(xué)以及加州大學(xué)伯克利分校。
此外,波士頓大學(xué)聚合物研究中心、普林斯頓大學(xué)化學(xué)工程部、加州理工學(xué)院化學(xué)工程與聚合物物理流變學(xué)、弗羅利達(dá)大學(xué)的瓦格納小組、馬薩諸塞大學(xué)的阿姆赫斯特高分子研究與教育中心、馬薩諸塞大學(xué)塑料工程羅維爾分校、南密西西比大學(xué)、康奈爾大學(xué)以及新罕布什爾大學(xué)也都是集聚高分子材料科學(xué)研究精英的“圣堂”。
這些堆砌的名校,是美國能夠站在高分子材料科學(xué)研究“之巔”的扎實(shí)基礎(chǔ)。
不僅高校研究所林立,美國在專業(yè)科研機(jī)構(gòu)方面實(shí)力非常雄厚。涉足高分子材料科學(xué)研究的美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、NIST化學(xué)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室以及NIST材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。
作為權(quán)威科研機(jī)構(gòu),美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST),前身為國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS,1901年~1988年),是一家測量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室,屬于美國商務(wù)部的非監(jiān)管機(jī)構(gòu)。NIST總部位于馬里蘭州的蓋瑟斯堡,在國內(nèi)約有350個(gè)附屬研究中心。
此外,在高分子材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,一批具有創(chuàng)新精神的企業(yè)走在了時(shí)代的前沿,這其中包括大名鼎鼎的杜邦公司、尤尼艾克斯公司(UNIAX)、明尼蘇達(dá)礦務(wù)及制造業(yè)公司(3M)以及光學(xué)聚合物研究公司(Optical Polymer Research,Inc.)等。
在領(lǐng)略了其他地區(qū)高分子材料研究所的風(fēng)采后,我們走進(jìn)中國大陸地區(qū)高分子研究所和高校實(shí)驗(yàn)室。
大陸研究所方面,中國科學(xué)院占據(jù)了絕對的主導(dǎo)地位。第三方研究顯示,中科院材料科學(xué)專業(yè)的研究已經(jīng)連續(xù)多年全球領(lǐng)先,現(xiàn)在也是一直走在“路上”。
根據(jù)中科院內(nèi)部人士透露,中科院直屬研究所中涉及物理和化學(xué)研究的所幾乎都在做新材料的研發(fā),其中包括中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中科院化學(xué)研究所、中科院物理研究所、中科院國家納米科學(xué)中心、中科院金屬研究所、上海應(yīng)用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所、高能物理研究所、半導(dǎo)體研究所、光電研究院、微電子研究所、北京綜合研究中心、工程熱物理研究所、大連化學(xué)物理研究所、上海技術(shù)物理研究所、上海有機(jī)化學(xué)研究所等。
在以上研究所中,高分子材料研究做得最為出色的包括中科院化學(xué)研究所、上海應(yīng)用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所等數(shù)家研究所。如中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所就取得了鎳系順丁橡膠、火箭固體推進(jìn)劑、稀土萃取分離、高分子熱縮材料等重大科技成果450多項(xiàng),創(chuàng)造了百余項(xiàng)“中國第一”。
此外,大陸地區(qū)眾多高校的高分子實(shí)驗(yàn)室研究也做的風(fēng)生水起,包括華北地區(qū)的清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、北京理工大學(xué)等,上海江浙地區(qū)的上海大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京大學(xué)等,以及其他地區(qū)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、華中科技大學(xué)、中南大學(xué)、西安交通大學(xué)、四川大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、東南大學(xué)等等。
外,國內(nèi)高分子材料相關(guān)頂尖公司的研發(fā)中心力量同樣不可小覷。如國內(nèi)光學(xué)膜領(lǐng)導(dǎo)者康得新就從韓國、日本、美國和臺灣等地區(qū)引進(jìn)了100多位博士、專家人才,組建了國內(nèi)領(lǐng)先的高分子材料研發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。
高分子材料目前應(yīng)用廣泛,但其研究也具備一定的技術(shù)和資金上的壁壘,從歐洲、日本、韓國、臺灣等國家和地區(qū)的研究方式來看,存在一定的差異性,但也各有所長,取得不錯(cuò)的研究成果。
歐洲是高分子材料研究的一個(gè)重要區(qū)域,代表性國家有德國、英國和俄羅斯。以德國為例,德國在高分子方面的研究主要集中在國家支持成立的研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會里。德國研究氣氛濃厚,既有政府支持的聯(lián)合會,也有企業(yè)資助的協(xié)會。而這些研究機(jī)構(gòu)也注重與大學(xué)的聯(lián)系,例如馬普高分子所便設(shè)立在德國美因茨大學(xué)內(nèi)部。
另外,德國企業(yè)本身也同樣重視新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,能夠迅速地將新技術(shù)、新材料應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn),朗盛集團(tuán)、西門子為當(dāng)中翹楚。
英國同樣擁有眾多頂尖研究所和高校研究院。最早將“黑金”石墨烯從石墨中分離出來便是英國的曼徹斯特大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
俄羅斯關(guān)于高分子材料的研究則主要集中在國內(nèi)大型、最前沿的研究機(jī)構(gòu)中,比如說航空材料研究所等軍工研究機(jī)構(gòu)。
另外,亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機(jī)構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風(fēng)靡全球。
美國實(shí)驗(yàn)室:50所頂尖研究機(jī)構(gòu)矗立全球高分子之巔,NIST附屬350個(gè)研究所
在美國,涉及高分子材料科學(xué)研究名列前五的頂尖高校分別是麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校、西北大學(xué)以及加州大學(xué)伯克利分校。
實(shí)際上,對于高分子材料研究、高分子化學(xué)科學(xué)的重要性,學(xué)術(shù)界已達(dá)成共識。
早在1972年諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者、美國高分子科學(xué)家P.Flory就曾說過:“高分子化學(xué)是一門發(fā)展迅速的科學(xué),它既是一門基礎(chǔ)科學(xué),又是一門應(yīng)用科學(xué)。”高分子化學(xué)成為一門獨(dú)立的科學(xué)將進(jìn)一步加快高分子材料的發(fā)展。
據(jù)悉,美國國家科學(xué)基金會(NSF)2013年材料研究部(DMR)預(yù)算投入材料中心建設(shè)的經(jīng)費(fèi)達(dá)5120萬,較上年增長15.4%。其中,材料科學(xué)和工程研究部中心(MRSECS)是其最主要的投資項(xiàng)目,而高分子材料作為材料家族的新銳,聚焦了最多的關(guān)注。
在美國,高分子專業(yè)具有很強(qiáng)的跨學(xué)科性,因此其研究很多時(shí)候是跨學(xué)科的研究。而設(shè)有獨(dú)立的高分子專業(yè)的著名高校有阿克倫大學(xué)、凱斯西儲大學(xué)、里海大學(xué)、馬薩諸塞大學(xué)阿姆赫斯特校區(qū)、密歇根大學(xué)安娜堡分校、卡耐基梅隴大學(xué)等。
其中,凱斯西儲大學(xué)擁有美國第一個(gè)高分子系,全球最領(lǐng)先的高分子專業(yè),主要研究方向?yàn)楦叻肿涌茖W(xué)研究的合成、結(jié)構(gòu)、加工、性能和使用的聚合物以及以這些大的分子為基礎(chǔ)的合成材料,包括塑料、纖維、橡膠、電影、油漆、膜、粘合劑等。再有,凱斯西儲大學(xué)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,是由美國國家自然基金會資助,在那里幾乎所有的研究生都可以獲得獎(jiǎng)學(xué)金支持;密歇根大學(xué)大分子科學(xué)與工程中心,是全球知名高分子研究組,研究領(lǐng)域非常之廣泛。世界材料科學(xué)領(lǐng)域排名前100科學(xué)家,密歇根大學(xué)擁有3位,處于美國第5的位置;而卡耐基梅隴大學(xué)的高分子專業(yè)叫膠體、聚合物和表面專業(yè),博士為化學(xué)工程,研究領(lǐng)域非常廣泛。
此外,波士頓大學(xué)聚合物研究中心、普林斯頓大學(xué)化學(xué)工程部、加州理工學(xué)院化學(xué)工程與聚合物物理流變學(xué)、麻省理工學(xué)院的科技與聚合物物理研究小組、紐約科技大學(xué)的化學(xué)與材料科學(xué)聚合物研究中心、芝加哥大學(xué)的材料中心、弗羅利達(dá)大學(xué)的瓦格納小組、馬薩諸塞大學(xué)的阿姆赫斯特高分子研究與教育中心、馬薩諸塞大學(xué)塑料工程羅維爾分校、南密西西比大學(xué)、田納西大學(xué)諾克斯維爾分校、得克薩斯大學(xué)阿靈頓分校、北達(dá)科他州立大學(xué)聚合物與涂料部、紐約科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)聚合物研究中心、明尼蘇達(dá)大學(xué)、康奈爾大學(xué)以及新罕布什爾大學(xué)也都是集聚高分子材料科學(xué)研究精英的“圣堂”。
其中,據(jù)了解,康奈爾大學(xué)當(dāng)前研究的目的是將智能的自組裝軟高分子材料與功能的固態(tài)材料產(chǎn)生新穎的多功能混合材料。
而馬薩諸塞大學(xué)高分子科學(xué)與工程阿姆赫斯特部擁有世界最著名的頂級科學(xué)家。在過去的一年中,瑞安海沃德除了收到美國化學(xué)學(xué)會(ACS)的膠體與表面化學(xué)部門聯(lián)合利華獎(jiǎng),還收到一個(gè)能源部(DOE)早期事業(yè)獎(jiǎng);亞歷克斯獲得海軍研究辦公室年輕調(diào)查員獎(jiǎng);艾爾·克羅斯比被授予一個(gè)ESPCI-Michelin獎(jiǎng)學(xué)金。其在全國和國際被公認(rèn)的研究和創(chuàng)新活動(dòng)中,湯姆·羅素2011年被授予馬塞諸斯州大學(xué)的考試獎(jiǎng)項(xiàng)。最近美國國家科學(xué)基金會(NSF)簽訂了一份5年期、價(jià)值2000萬美元的贈款用于支持一個(gè)國家研究中心,而吉姆·沃特金斯是主導(dǎo)。
實(shí)際上,從馬薩諸塞大學(xué)高分子科學(xué)與工程阿姆赫斯特部設(shè)立開始已經(jīng)超過45年,高分子科學(xué)與工程部門已經(jīng)超過200名科學(xué)家和學(xué)生,擁有價(jià)值超過2400萬美元的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。
1973年,聚合物的研究在馬塞諸斯州大學(xué)阿默斯特獲得了重大的推進(jìn),建立材料研究實(shí)驗(yàn)室由美國國家科學(xué)基金會贊助。這個(gè)組織今天成長為一個(gè)NSF支持的材料科學(xué)與工程研究中心(MRSEC)。MRSEC支持跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì),涵蓋范圍廣泛的聚合物研究領(lǐng)域,包括當(dāng)前的熱門話題如界面組裝的納米粒子,單分子顯微術(shù)、嵌段共聚物和閃存。
可以說,馬塞諸斯州大學(xué)阿默斯特是國家為數(shù)不多的NSF材料科學(xué)與工程研究中心之一。
不得不提及的還有阿克倫大學(xué)的聚合物科學(xué)與工程學(xué)院。
據(jù)記者了解,羅伯特·c與高分子科學(xué)和聚合物工程學(xué)院院長斯蒂芬z·d已經(jīng)被公認(rèn)為2013年美國物理學(xué)會聚合物物理學(xué)獎(jiǎng)得主,這是在美國和世界各地物理高分子科學(xué)領(lǐng)域的最高榮譽(yù)。"
一個(gè)國家核心的科研團(tuán)隊(duì)除了高等學(xué)府的研究所之外,研究機(jī)構(gòu)也是一大主力軍。在美國,國家實(shí)驗(yàn)室是國家創(chuàng)新體系的關(guān)鍵組成部分,是國家組織高水平基礎(chǔ)研究,也是競爭戰(zhàn)略高科技研究的核心力量,在創(chuàng)新力量上發(fā)揮“錦上添花”的作用。
作為世界第一科技大國,美國擁有多個(gè)高分子材料研究所,其中較為著名的有美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院、NIST化學(xué)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室以及NIST材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。
作為權(quán)威科研機(jī)構(gòu),美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST),前身為國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS,1901年~1988年),是一家測量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室,屬于美國商務(wù)部的非監(jiān)管機(jī)構(gòu)。NIST總部位于馬里蘭州的蓋瑟斯堡,在國內(nèi)約有350個(gè)附屬研究中心。
目前,NIST共有6個(gè)實(shí)驗(yàn)室,分別為工程實(shí)驗(yàn)室、信息科技實(shí)驗(yàn)室、材料測量實(shí)驗(yàn)室、物理測量實(shí)驗(yàn)室、納米科技中心、NIST中子研究中心。NIST科研實(shí)力雄厚,全院共有科技及管理人員3000多人(其中有博士學(xué)歷的占50%, 碩士占22%,學(xué)士占25%),其中有兩位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。
研究的目的在于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,在于對經(jīng)濟(jì)社會和日常生活的服務(wù)功能。
在高分子材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,一批具有創(chuàng)新精神的企業(yè)走在了時(shí)代的前沿,這其中包括大名鼎鼎的杜邦公司、尤尼艾克斯公司(UNIAX)、明尼蘇達(dá)礦務(wù)及制造業(yè)公司(3M)以及光學(xué)聚合物研究公司(Optical Polymer Research, Inc.)等。
此外,擁有獨(dú)立研發(fā)中心的公司還包括大家所熟悉的蘋果公司,其研發(fā)的iPhone5C最大的創(chuàng)新在于后蓋運(yùn)用了高分子材料——聚碳酸酯。
化工行業(yè)是誕生材料科學(xué)基礎(chǔ)物質(zhì)最重要領(lǐng)域之一。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),400種新材料重點(diǎn)產(chǎn)品中至少有120種來自化工行業(yè)。作為大型化學(xué)公司,美國杜邦公司歷來重視研究開發(fā),自1802年建立以來,已擁有約20項(xiàng)專利和重大發(fā)明。從1804年第一批黑火藥制成投入市場開始,杜邦公司的高分子材料研究就處于世界領(lǐng)先地位。80年代以來,研究開發(fā)重點(diǎn)是與節(jié)能有關(guān)的聚合物材料,2000年杜邦Sorona是杜邦3GT技術(shù)的名稱,在杜邦技術(shù)庫中是最先進(jìn)的聚合物平臺。
據(jù)調(diào)查,杜邦每年研發(fā)工作的預(yù)算高達(dá)20億美元。目前,杜邦的研究重點(diǎn)是通過對生物技術(shù)的基礎(chǔ)性和應(yīng)用研究進(jìn)一步擴(kuò)展公司在化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)平臺,把生物學(xué)上的能力嫁接到材料學(xué)上,尋找突破性的增長點(diǎn)。
與杜邦公司所采用的多元化戰(zhàn)略不同,專注于一個(gè)領(lǐng)域是另一條發(fā)展路徑。
提到輪胎,就耐用性質(zhì)量高的產(chǎn)品而言,大家首先想到的應(yīng)該是good year——美國固特異輪胎橡膠公司。固特異專注于輪胎的研發(fā),是世界上最大規(guī)模的橡膠生產(chǎn)大王。在高分子材料研發(fā)領(lǐng)域,固特異最新研發(fā)的是高分子聚合物硅膠配方,目的在于使分子黏合更緊密,減少輪胎滾動(dòng)時(shí)內(nèi)部熱量的產(chǎn)生,從而降低滾動(dòng)阻力,達(dá)到更低油耗的效果。
此外,具有濃厚的學(xué)術(shù)背景的UNIAX公司走出了一條產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的新路子。UNIAX公司是由美國高分子化學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者Alan J.Heeger教授聯(lián)合加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校材料系教授P.Smith于1990年共同創(chuàng)立的,Alan J.Heeger時(shí)任該校為他所成立的高分子及有機(jī)固體研究所所長。
——德英俄羅斯高分子遍及高校,曼徹斯特大學(xué)最早分離“黑金”石墨稀
亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機(jī)構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風(fēng)靡全球。
高分子材料目前應(yīng)用廣泛,但其研究也具備一定的技術(shù)和資金上的壁壘壁壘,從歐洲、日本、韓國、臺灣等國家和地區(qū)的研究方式來看,存在一定的差異性,但也各有所長,取得不錯(cuò)的研究成果。
歐洲是高分子材料研究的一個(gè)重要區(qū)域,代表性國家有德國、英國和俄羅斯等。以德國為例,德國在高分子方面的研究主要集中在國家支持成立的研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會里。德國研究氣氛濃厚,既有政府支持的聯(lián)合會,也有企業(yè)資助的協(xié)會。而這些研究機(jī)構(gòu)也注重與大學(xué)的聯(lián)系,例如馬普高分子所便設(shè)立在德國美因茨大學(xué)內(nèi)部。
另外,德國企業(yè)本身也同樣重視新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,能夠迅速地將新技術(shù)、新材料應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn),朗盛集團(tuán)、西門子為當(dāng)中翹楚。
英國同樣擁有眾多頂尖研究所和高校研究院。最早將“黑金”石墨烯從石墨中分離出來便是英國的曼徹斯特大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
俄羅斯關(guān)于高分子材料的研究則主要集中在國內(nèi)大型、最前沿的研究機(jī)構(gòu)中,比如說航空材料研究所等軍工研究機(jī)構(gòu)。
另外,亞洲日本、韓國也是多集中在全國性的研究機(jī)構(gòu)內(nèi),起到整合資源的作用。而這些國家的企業(yè)也是高分子材料研究的前沿,索尼、LG、三星等產(chǎn)品風(fēng)靡全球。
臺灣地區(qū)的形式略有不同,政府和工業(yè)界資助大學(xué)進(jìn)行研究,而這三方也會定期進(jìn)行交流,共同促進(jìn)研究的進(jìn)展。
馬克斯·普朗克協(xié)會、弗勞恩霍夫協(xié)會兩個(gè)協(xié)會并駕齊驅(qū),為德國最高水平的兩大科研機(jī)構(gòu),在國際上享有盛譽(yù),普朗克研究所基礎(chǔ)科學(xué)方面的造詣?lì)H深,而弗勞恩霍夫協(xié)會更偏重于應(yīng)用科技的研究。其中馬克斯·普朗克協(xié)會下屬有馬普高分子所。
萊布尼茲聯(lián)合會,一家德國各專業(yè)方向研究機(jī)構(gòu)的聯(lián)合會,學(xué)會成員包括84家大學(xué)外的研究機(jī)構(gòu),總部位于德國首都柏林。研究領(lǐng)域涵蓋自然科學(xué)、工程科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)、社會科學(xué)、地球科學(xué)和人文科學(xué),基礎(chǔ)科學(xué)研究與應(yīng)用相結(jié)合,與高等院校、工業(yè)界及其它國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)合作緊密。萊布尼茨學(xué)會共有工作人員約13800人,經(jīng)費(fèi)14億歐元(2011年)。萊布尼茨協(xié)會機(jī)構(gòu)分為五個(gè)部分,其中數(shù)學(xué)、自然科學(xué)及工程學(xué)部分中,萊布尼茨高分子研究所單獨(dú)存在,地址位于德累斯頓。
朗盛集團(tuán)為德國一家特殊化學(xué)品集團(tuán),公司的產(chǎn)品主要集中在特殊化學(xué)品、基礎(chǔ)化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品、橡膠和塑料等領(lǐng)域。公司為全球最大的合成橡膠生產(chǎn)廠商,總部位于德國勒沃庫森,在全球50多個(gè)國家設(shè)有生產(chǎn)工廠,核心業(yè)務(wù)是開發(fā)、制造并銷售化學(xué)品、橡膠、和塑料產(chǎn)品,在橡膠、工程橡膠和橡塑助劑等領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。
目前,朗盛集團(tuán)在我國青島科大都市科技園設(shè)立了德國朗盛集團(tuán)(青島)研發(fā)中心。研發(fā)中心總投資規(guī)模為1600萬美元,由朗盛工業(yè)橡膠制品業(yè)務(wù)部、丁基橡膠業(yè)務(wù)部和順丁橡膠業(yè)務(wù)部共同運(yùn)營管理。研發(fā)中心的主要功能是依托其在橡膠材料、工程塑料和橡塑助劑等領(lǐng)域的國際領(lǐng)先技術(shù),與青島科技大學(xué)橡塑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行深層次科技合作,開發(fā)新型高分子材料的制備、加工和應(yīng)用研究以及新材料新技術(shù)的前期研發(fā)的高級人才。
英國的高分子研究機(jī)構(gòu)主要集中在頂尖大學(xué)中,如劍橋大學(xué)、倫敦帝國學(xué)院以及首次從石墨中分離出石墨烯的曼徹斯特大學(xué)。
2004年,英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中把石墨烯分離出來,而證實(shí)它可以單獨(dú)存在,兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
俄羅斯高分子材料的主要研發(fā)機(jī)構(gòu):俄科院合成高分子材料研究所、航空材料研究所、國立高分子化學(xué)和技術(shù)研究所、全俄高分子纖維研究所、國家航空技術(shù)研究所以及若干科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。研究資源較為集中。
日本國家材料科學(xué)研究院,由日本國家金屬材料研究所與國家無機(jī)材料研究所于2001年合并而成立。研究領(lǐng)域包括能源與環(huán)境材料、納米材料和先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)三個(gè)領(lǐng)域。
日本纖維高分子材料研究所為日本通商產(chǎn)業(yè)省工業(yè)技術(shù)院直屬的國立科研機(jī)構(gòu),創(chuàng)建于1918年,位于茨城縣筑波郡,有科研人員107人。初稱絹絲試驗(yàn)所,設(shè)在橫濱市。1937年改為纖維工業(yè)驗(yàn)所,開始從事人造纖維的研究。1948年隸屬于國立業(yè)技術(shù)院,主要研究合成纖維,同時(shí)繼續(xù)研究人造纖維天然纖維。
此外,日本還擁有國家高級產(chǎn)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)等全國性的專業(yè)高分子材料研究所。
韓國NOAH高分子材料研究所在熱轉(zhuǎn)印領(lǐng)域開發(fā)實(shí)力十分雄厚,其技術(shù)成果和產(chǎn)品在歐美等地區(qū)都有銷售,一直是燙金行業(yè)高端技術(shù)的合作伙伴,和德國KURZ、美國皇冠等均有合作關(guān)系,被韓國知識經(jīng)濟(jì)部評為韓國第五大知識經(jīng)濟(jì)輸出機(jī)構(gòu)。
而韓國和日本的企業(yè)也同樣擁有不俗的研究實(shí)力,以高分子材料偏光片為例,目前,全球比較知名的廠商有日系廠商日東電子、住友化工和三立子,韓系廠商LG和三星,另外臺系廠商奇美材料、明基材料、力特光也占據(jù)一定的市場份額。
此外,新加坡新加坡國立大學(xué)和南洋理工大學(xué)的高分子材料研究也在國際范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。
“國立臺灣大學(xué)”高分子科學(xué)與工程學(xué)研究所于2002設(shè)立,主要致力于高分子合成、高分子物理、微結(jié)構(gòu)與特性分析及精密高分子加工等教學(xué)與研究,并建立四項(xiàng)重點(diǎn)研究,新穎高分子合成及構(gòu)形精準(zhǔn)控制、高分子微結(jié)構(gòu)形態(tài)分析鑒定及理論模擬、高分子/無機(jī)混成材料電子光電元件應(yīng)用、生醫(yī)高分子應(yīng)用,且達(dá)一流研究成果。
臺大研究所執(zhí)行的研究計(jì)劃由政府及工業(yè)界資助,研究方向主要為新穎高分子合成方法及其與化學(xué)構(gòu)形的精準(zhǔn)控制,高分子結(jié)構(gòu)形態(tài)之分析鑒定及理論模擬,高分子/無機(jī)混成材料在電子光電元件應(yīng)用研究,生物高分子在生醫(yī)方面之應(yīng)用研究。
另外,研究所會不定期與學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、政府,舉辦關(guān)于高分子材料之基本原理運(yùn)用領(lǐng)域方面的研討會議及其它相關(guān)訓(xùn)練課程。
——前46家高分子所涵蓋全部范疇,中科院化學(xué)物理所及寧波所備受關(guān)注
毫無疑問,中科院材料科學(xué)的研究水平已是世界一流。大學(xué)研究室方面,清華大學(xué)、上海大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海交通大學(xué)等一大批高校的新材料實(shí)驗(yàn)室也做得風(fēng)生水起
在領(lǐng)略了全球高分子材料頂尖研究所的風(fēng)采后,本文將把讀者的目光聚焦到中國大陸高分子材料的頂尖研究所和實(shí)驗(yàn)室上。
眾所周知,我國新材料產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展水平仍與發(fā)達(dá)國家有較大差距,產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨一些亟待解決的問題,而其中一個(gè)重大問題便是新材料的研發(fā)投入少且分散,導(dǎo)致國內(nèi)新材料科研機(jī)構(gòu)與國外先進(jìn)水平之間存在一定的差距。
作為新材料的重要分支之一的先進(jìn)高分子材料同樣面臨以上尷尬。不過,隨著我國對新材料發(fā)展的日益重視,高分子材料研發(fā)水平與國外的差距在不斷縮小。
中國科學(xué)院網(wǎng)站顯示,在中國科學(xué)評價(jià)研究中心發(fā)布的全球一流大學(xué)競爭力的學(xué)科排名中,中科院材料科學(xué)專業(yè)已有數(shù)年蟬聯(lián)第一。
1949年,伴隨著新中國誕生而成立的中科院,在國內(nèi)科學(xué)研究領(lǐng)域的頂尖地位一直不可撼動(dòng)。在建國初期“兩彈一星”領(lǐng)域如是,在近年的新材料研究領(lǐng)域也如是。
這里匯聚了全國最杰出的科研人才,先后有1100余位科學(xué)家當(dāng)選為中國科學(xué)院院士、15位國家最高科技獎(jiǎng)獲得者、600位國家重大科技任務(wù)的首席科學(xué)家或主要帶頭人,800余位國家杰出青年基金獲得者,53個(gè)國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體,900余人在重要國際科學(xué)組織擔(dān)任重要職務(wù)。
中科院共擁有12個(gè)分院、100多家直屬研究機(jī)構(gòu)、100多個(gè)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心以及212個(gè)野外觀測臺站,全院科研人員達(dá)5萬余人。
中科院在材料科學(xué)方面的研究不但國內(nèi)領(lǐng)先,在國際范圍內(nèi)也享受很高的聲譽(yù)。
在中科院的下屬研究機(jī)構(gòu)中,重點(diǎn)研究材料科學(xué)、與新材料研究相關(guān)的主要包括中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中科院化學(xué)研究所、中科院物理研究所、中科院國家納米科學(xué)中心、中科院金屬研究所、上海應(yīng)用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)。
此外,涉及材料科學(xué)研究的中科院直屬單位還有高能物理研究所、半導(dǎo)體研究所、光電研究院、微電子研究所、北京綜合研究中心、工程熱物理研究所、大連化學(xué)物理研究所、上海技術(shù)物理研究所、上海有機(jī)化學(xué)研究所等眾多研究單位。
“材料科學(xué)的范疇非常大,在中科院的100多家下屬機(jī)構(gòu)中,只要是與物理、化學(xué)研究相關(guān)的機(jī)構(gòu)幾乎都有涉及新材料的研究。”中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所韋主任對記者表示,“具體到高分子材料這一塊,除了我們所,上海應(yīng)用物理研究所、上海硅酸鹽研究所、長春應(yīng)用化學(xué)研究所等好幾個(gè)所的高分子材料研究都做得非常好。”
據(jù)悉,中科院化學(xué)研究所的主要學(xué)科方向?yàn)楦叻肿涌茖W(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)。該所共獲得國家和省部級成果獎(jiǎng)勵(lì)290項(xiàng),目前有中國科學(xué)院院士10人、發(fā)展中國家科學(xué)院院士4人、國家杰出青年基金獲得者57人、中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”入選者52人,國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體7個(gè)。化學(xué)研究所現(xiàn)有3個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,8個(gè)中國科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,1個(gè)中國科學(xué)院先進(jìn)高分子材料創(chuàng)新工程中心,1個(gè)所級實(shí)驗(yàn)室,1個(gè)分析測試中心。
中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所是另一個(gè)高分子材料研究的重點(diǎn)研究所。該所主要研究方向?yàn)楦叻肿踊瘜W(xué)與物理、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué),目前建有高分子物理與化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,高分子復(fù)合材料工程實(shí)驗(yàn)室(中國科學(xué)院高分子復(fù)合材料工程化研發(fā)平臺)等高分子材料相關(guān)實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)有中國科學(xué)院院士4人、發(fā)展中國家科學(xué)院院士3人、博士生導(dǎo)師80多人,建所以來共取得科技成果1200多項(xiàng),其中包括鎳系順丁橡膠、火箭固體推進(jìn)劑、稀土萃取分離、高分子熱縮材料等重大科技成果450多項(xiàng),創(chuàng)造了百余項(xiàng)“中國第一”。
同樣在高分子材料研究中具有重要地位的研究所是中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所。該所下設(shè)“高分子與復(fù)合材料事業(yè)部”,主要開展通用高分子材料的功能化與高性能化、 環(huán)境友好高分子材料的加工應(yīng)用技術(shù)及特種樹脂及高性能材料開發(fā)的研究。全所目前在PNAS、Advanced Materials、JACS、Macromolecules等刊物中共發(fā)表論文535篇,其中SCI和EI收錄論文315篇;獲授權(quán)發(fā)明專利27項(xiàng),申請發(fā)明專利319項(xiàng),目前已經(jīng)與寧波鎮(zhèn)海國創(chuàng)公司、寧波金雞公司、寧波歐琳集團(tuán)、德州精密電子有限公司等28個(gè)企業(yè)聯(lián)合建立了工程技術(shù)中心。
該所目前已在固體氧化物燃料電池、稀土永磁材料、超臨界綠色發(fā)泡聚丙烯、低成本熱塑性聚酰亞胺、高性能潤滑DLC薄膜材料、新型電流變液材料、碲化鉍基熱電致冷材料、磷酸鐵鋰電池材料等一系列研究已經(jīng)逐步完成從實(shí)驗(yàn)室小試向中試、產(chǎn)業(yè)化階段的轉(zhuǎn)化,正在積極進(jìn)行市場推廣。
中科院上海硅酸鹽研究所的學(xué)科方向是先進(jìn)無機(jī)材料科學(xué)與工程,主要研究領(lǐng)域涵蓋了人工晶體、高性能結(jié)構(gòu)與功能陶瓷、復(fù)合材料、特種玻璃無機(jī)涂層、生物環(huán)境材料、能源材料、復(fù)合材料等,其中不少研究都涉及高分子材料。歷年來,該所累計(jì)取得科技成果937項(xiàng),獲得國家、中國科學(xué)院、上海市等省部級以上各類科技獎(jiǎng)項(xiàng)387項(xiàng),其中國家發(fā)明獎(jiǎng)26項(xiàng),國家自然科學(xué)獎(jiǎng)7項(xiàng),國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)13項(xiàng)。歷年來申報(bào)專利1451項(xiàng),批準(zhǔn)專利625項(xiàng)。
中科院上海應(yīng)用物理研究所則側(cè)重應(yīng)用物理研究,在研(建)重大項(xiàng)目有國家發(fā)展改革委民用非動(dòng)力核技術(shù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)“輻射改性功能型高分子新材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”、上海光源(SSRF)國家重大科學(xué)工程,國家973項(xiàng)目“基于超導(dǎo)加速器SASE自由電子激光的關(guān)鍵物理及技術(shù)問題研究”、“人工納米生物機(jī)器構(gòu)筑與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”等,建所以來共取得科研成果600余項(xiàng)。
除了站在高分子材料研究頂峰的中科院直屬單位,其他頂尖高校的高分子材料研究力量也舉足輕重。國內(nèi)高分子材料研究位居前列的高校實(shí)驗(yàn)室,主要包括華北地區(qū)的清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、大連理工大學(xué)、天津大學(xué)、北京理工大學(xué)等。
上海江蘇浙江地區(qū)高校高分子材料實(shí)驗(yàn)室同樣雄厚,重點(diǎn)高校包括上海大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京大學(xué)等。
其他地區(qū)方面,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、華中科技大學(xué)、中南大學(xué)、西安交通大學(xué)、四川大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、東南大學(xué)等高校的高分子材料實(shí)驗(yàn)室也有占有一席之地。
清華大學(xué)材料學(xué)院目前擁有先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、貝氏體鋼研究及推廣中心、材料科學(xué)與工程教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)與工程研究院中心實(shí)驗(yàn)室、清華-標(biāo)樂材料樣品精細(xì)制備與微結(jié)構(gòu)表征聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、北京電子顯微鏡中心、纖維陶瓷復(fù)合材料聯(lián)合研究中心、新能源材料研究所一大批新材料研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。近年來,該學(xué)院在Nature、Science等刊物上發(fā)表了大量學(xué)術(shù)論文,獲得了多項(xiàng)國家級獎(jiǎng)勵(lì)。據(jù)ISI統(tǒng)計(jì),本學(xué)科近10年發(fā)表的SCI論文數(shù)量和被引用次數(shù)居全球高校前列。
上海大學(xué)材料學(xué)院擁有中國科學(xué)院與工程院院士4名、”長江計(jì)劃”特聘教授1名、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者1名、國家級有突出貢獻(xiàn)的中青年專家2名、上海高校特聘教授(東方學(xué)者)2名。該學(xué)院下設(shè)高分子材料系,研究方向主要是聚合物合成、功能高分子材料、高分子基復(fù)合材料及涂料的研究與開發(fā)等。
上海交通大學(xué)高分子材料研究包括化學(xué)與化工學(xué)院以及材料學(xué)院,核心力量則在化學(xué)與化工學(xué)院。該院現(xiàn)有中科院院士2名,長江學(xué)者2名。學(xué)院下設(shè)三系、五所,其中包括高分子科學(xué)與工程系和高分子材料研究所,主要科研方向是新型聚合反應(yīng),具有光、電、磁、醫(yī)用等各種功能高分子材料。
華東理工大學(xué)高分子研究同樣出色,涉及的學(xué)院也包括化工學(xué)院以及材料科學(xué)與工程學(xué)院,其中材料科學(xué)與工程學(xué)院下設(shè)高分子材料系,是高分子研究方面的主力。華東理工材料學(xué)院還擁有特種功能高分子材料及相關(guān)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
高分子材料涉及的頂尖公司,主要包括康得新、中國石化、佛塑科技、金發(fā)科技、三愛富、津膜科技、盛波光電、三利譜等,這些公司大都擁有自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和研發(fā)中心。與上述中科院研究所、高校研究所不同的是,這些公司在高分子材料產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面結(jié)合的最好。
以國內(nèi)光學(xué)膜高分子材料領(lǐng)軍人物康得新為例。為進(jìn)一步建立光學(xué)膜研發(fā)優(yōu)勢,公司不惜重金從日、韓、臺、歐美引進(jìn)眾多博士、專家人才。
“我們從韓國、中國臺灣等高分子材料技術(shù)領(lǐng)先地區(qū)聘用了很多專家從事研發(fā)工作,這些大都是全職的;此外還以顧問、項(xiàng)目交流的方式從美國、日本等地區(qū)聘請了一批專家,一起成立了一個(gè)近三百人的研發(fā)中心。”康得新CEO徐曙表示,“不過,我們的研發(fā)中心跟那些高校研究所有所不同。我們是以市場需求做針對性產(chǎn)品研發(fā)。當(dāng)然,我們也做一些儲備性的研發(fā)項(xiàng)目,但具體研發(fā)內(nèi)容涉及商業(yè)機(jī)密,我就不便透露了。”
據(jù)悉,以超精密模具加工、光學(xué)設(shè)計(jì)與檢測、真空濺鍍、精密涂布、共擠成型、UV固化成型、材料自主開發(fā)等七大專有技術(shù)組成成型事業(yè)部、涂布事業(yè)部、擠出事業(yè)部、模具事業(yè)部、濺鍍事業(yè)部、樹脂事業(yè)部等六大事業(yè)部,為康得新二億平米項(xiàng)目全面投產(chǎn)提供強(qiáng)有力的人才保障。
文章來源:理財(cái)周報(bào)
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