“研發速度提高一倍、研發成本降低一半”，美國“材料基因組計劃”啟動4年已引發了全球材料研發的新一輪競爭。一種新材料的出現，往往會給一個領域甚至整個社會帶來劃時代的變革。經過多年醞釀，我國國家層面的“材料基因組”戰略有望于近期啟動。這是記者昨天從中科院上海硅酸鹽研究所獲得的信息。
       最近，上硅所在國內率先成立了“無機材料基因科學創新中心”。中心主任、中國工程院院士江東亮接受本報記者專訪時表示，盡快啟動國家層面的“材料基因組”戰略，將使我國的新材料快速研發到實際應用的周期大大縮短，為我國的新材料研發在世界上爭取到領先席位。

       新材料研發：變“炒菜式”為“按圖索驥”

       生命體的基因在DNA里，材料的“基因”是什么？江東亮院士介紹，材料的“基因”可以理解為組成材料的各種元素的基本特性和相應原子、電子結構單元。
       材料科學發展到今天，科學家已基本了解了每種元素的特性，通過結構計算和模擬優化，即可預測哪些元素組合之后，得到的材料可能具有優良的性質。
       “這引發了新材料研發的革命。”他說，傳統材料研發好比炒菜，科學家憑經驗與感覺，在實驗中嘗試著不同配方，做出一個樣品，測試一下性能，期待驚喜的出現。因此，以前從研究、發現，到發展成產品，新材料研發周期長達20年之久。但隨著全球科技、經濟競爭的加劇，各行各業對新材料提出了越來越多的需求，必須加速新材料研發的速度，才能適應經濟高速發展的需求。
       材料基因科學的研究有望使先進材料從概念到產品的研發時間縮短一半。新方法好比按圖索驥：人們需要什么性能的材料，就先對“材料基因”進行計算，看看哪些組合可能做到；接著，用材料芯片對各種組合的配比進行篩選，找出最佳的組合；最后，才制成樣品進行實際的測試。
       上硅所研究員劉茜介紹，在一塊約2.5厘米見方的材料芯片上，可以同時試驗1024種不同的材料“配方”，每種材料只需針尖大小的那么點兒。而傳統方法一次只能試驗3-5種配方，“過去可能要尋找幾年的新材料配方，現在只需幾個月就能有初步結果”。

       “材料基因組”：尚缺國家層面戰略引導

       新材料研發提速意味著什么？江東亮說，這意味著很多原先的“不可能”變成了“可能”。比如，新的高溫合金和復合材料的出現，使制造超音速戰機成為可能，如今已有10倍于音速的高超聲速飛機誕生，繞地球一圈只需2-3小時。又如，上世紀50年代半導體硅材料的突破，使人類進入了微電子時代；石英光導纖維的制成，促使光通訊時代到來……“新材料的研發與應用是反映一個國家科技競爭能力的主要因素之一。先進材料是我國成為制造業強國戰略的物質基礎。”中國工程院的一份咨詢建議中這樣提到。
       美國于2011年率先提出了“材料基因組計劃”，作為重振美國制造業的基礎支撐。迄今為止，美國國防部、能源部等五大部門已先后投入2-3億美元，建立了多個以國家實驗室、高校為中心，大企業參與的區域材料創新中心。“基因計劃提出后，哈佛大學就主動提供5萬多個材料的數據庫共享作為響應。”江東亮說，但國內在這方面差距還非常大，無論數據數量還是質量，都急需發展提高。
       1月23日，上海硅酸鹽研究所成立了“無機材料基因科學創新中心”。該中心集成上海硅酸鹽研究所在計算材料、高通量合成與快速篩選、微結構表征、先進制造以及無機材料數據庫方面的優勢研究力量，聚焦國家安全急需的、極端環境服役的高性能陶瓷基復合材料，以及能源、環境、生物等新興領域發展需求的先進無機材料，解決材料設計、快速篩選、智能制造等關鍵科學問題；基于材料基因組理念，運用計算模擬及高通量篩選平臺，系統開展多尺度與多層次的材料設計、制備工藝優化、材料與器件服役行為研究等。該中心還將在此基礎上，建立材料數據庫，期望在新材料探索和面向重大需求的關鍵材料集成制造等領域取得創新性成果，加速我國無機材料研究步伐，帶動和引領無機新材料的探索與研發。

       率先嘗試中國版“材料基因組”

       早在2011年，中國科學家就召開了香山會議，探討中國版“材料基因組”計劃，隨后中國工程院又做了相關調研，并形成了咨詢報告。
專家在報告中建議，通過北京、上海等有深厚科研基礎的城市率先組建“材料基因中心”，建立高端制造業關鍵材料所需的科技基礎。同時還建議建設國家材料數據庫系統及共享機制，實現國家材料科學數據庫系統化、標準化、智能化、商業化等。
       “無機材料基因科學創新中心”的成立，期望為無機材料的研發提供一個產學研的平臺，并期望通過體制機制的創新推進無機材料基因科學的發展。江東亮說，隨著越來越多的科學家、企業參與到這個平臺中，新材料的研發將會呈現爆發式增長，這將是我國向制造業強國轉型的基礎。