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  大纤¾l´æ˜¯åŸÞZºŽææ–™ã€ä¿¡æ¯ã€æœºç”üc€ç”Ÿç‰©ã€èƒ½æºç­‰å­¦ç§‘领域的技术突破与交叉融合åQŒä»¥â€œæ™ºèƒ½ï¼Œ­‘…能åQŒç»¿è‰œy€äؓ特征åQŒå…·æœ‰å¤šåŠŸèƒ½ã€å¤š¾l“构、多¾l„分ç‰ÒŽ€§ï¼Œå¯¹ä¼—多äñ”业集¾Ÿ¤è“v到高渗透性、颠覆性、革命性提升效果的æ–îC¸€ä»£çº¤¾lß_¼ˆè§ã€Šå¤§¾U¤ç»´äº§ä¸šæŠ€æœ¯å‘展白皮书》,2018òq?月)ã€?/span>

  目前åQŒä¸€ä¸ªä»¥å…ˆè¿›¾U¤ç»´ææ–™ä¸ºåŸº¼‹€åQŒå…·å¤‡å¤š¾l„分、多¾l“构和多功能特点åQŒèƒ½å¤Ÿæ„ŸçŸ¥ã€è®¡½Ž—、储能、通信、执行的新型æ™ø™ƒ½¾U¤ç»´å®¶æ—å·²ç»å¼€å§‹å‡ºçŽ°åƈ走向市场åQŒå¤æ—¦ã€æµ™å¤§ã€ä¸œåŽç­‰é«˜æ ¡å’Œç ”½I¶æœºæž„均有类似技术和产品研发åQŒç”šè‡Ïxœ‰äººå·²¾læ³¨å†Œå…¬å¸è¿›è¡Œå°è§„模刉™€ ã€‚比如,中科院苏州纳¾cÏx‰€æŽæ¸…文团队正在研发基于碳¾U³ç±³½Ž¡çš„高性能¾U³ç±³¾U¤ç»´åQŒè‡´åŠ›äºŽä½¿ç”¨æ–°çš„具备­‘…çñ”性能的纤¾l´å“¿Uå–代被日本垄断的碳¾U¤ç»´ã€‚另外,香港理工大学陶肖明团队正开发基于纤¾l´çš„æ™ø™ƒ½å¯ç©¿æˆ´æŠ€æœ¯ï¼Œè‡´åŠ›äºŽé€šè¿‡¾U¤ç»´è§£å†³å‘电、传感和通信问题åQŒä¸‹ä¸€ä»£å¯½I¿æˆ´è®‘Ö¤‡ž®†åœ¨é«˜æ€§èƒ½¾l‡ç‰©é‡Œé¢é›†æˆ˜q™äº›åŠŸèƒ½åQŒä»Žè€Œå®žçŽîC»Žå¤–挂到内嵌再到内生的跨越ã€?/span>

大纤¾lß_¼š

跨领域、跨学科的交叉融合特æ€?/span>

  大纤¾l´å…·æœ‰ä¸Žç”Ÿä¿±æ¥çš„跨领域、跨学科的交叉特性。其理论基础和技术èµ\¾U¿ä¹Ÿå‘ˆçŽ°ç™¾èŠ±é½æ”¾çš„勃勃生机。如在结构优化理论指å¯ég¸‹åQŒå‘展基于光¾U¤çš„多材料、多¾l“构的多功能æ™ø™ƒ½¾U¤ç»´åQ›åœ¨¾U³ç±³ç†è®ºæŒ‡å¯¼ä¸‹ï¼Œå‘展åŸÞZºŽ¼„³çº³¾c³ç®¡ã€çŸ³å¢¨çƒ¯çš„高功能¾U¤ç»´åQ›åœ¨é«˜åˆ†å­è®¾è®¡ç†è®ºæŒ‡å¯ég¸‹åQŒä»Žåˆ†å­¾l“构上开发超高性能¾U¤ç»´åQ›åœ¨åˆæˆç”Ÿç‰©å­¦ç†è®ºæŒ‡å¯ég¸‹åQŒé€šè¿‡è½¬åŸºå› æŠ€æœ¯åˆ›é€ é«˜æ€§èƒ½ç”Ÿç‰©¾U¤ç»´½{‰ã€?/span>

  跨领域、跨学科的交叉融合将诞生许多完全崭新的纤¾l´å“¿Uï¼Œå…¶ä¸­æœ‰ç›¸å½“大比例的纤¾l´å“¿Uæœ‰ç€å·¨å¤§çš„商业ä­hå€û|¼Œ¾l™ä¸‹æ¸¸è®¸å¤šäñ”业带来深åˆÈš„影响åQŒåƈ从根本上改变˜q™äº›äº§ä¸šçš„生态,从而诞生一个庞大的新兴产业集群。我们把大纤¾l´ç›¸å…ÏxŠ€æœ¯ã€äñ”品和围绕下游丰富应用所形成的新产业集群叫作大纤¾l´äñ”业ã€?/span>

  ˜q‘年来,大纤¾l´äñ”业发展势头初玎ͼŒè·¨é¢†åŸŸã€è·¨å­¦ç§‘的新型智能纤¾l´å®¶æ—æ­£åœ¨ä¸æ–­â€œå¢žå‘˜â€ä¸­ã€‚MITåQˆç¾Žå›½éº»çœç†å·¥å­¦é™¢ï¼‰é™ˆåˆšæ•™æŽˆå¼€å‘的高导热率¾U¤ç»´é¢ è¦†äº†ä¼ ¾lŸé«˜åˆ†å­ææ–™¾lçƒ­ç†è®ºåQŒé€šè¿‡æ‹‰äŽ×重构åQŒä‹É¾U¤ç»´ä¸­èšåˆç‰©é“¾æœ‰åºæŽ’列,获得了具有“理想”单晶结构和高导热率的纤¾lß_¼›æ–¯å¦¼›å¤§å­¦çš„教授从功能需求出发,åŸÞZºŽç‰©ç†åŽŸç†ç ”发出由¼‹…纳¾c³çº¿ç”‰|± è´Ÿæžã€çº³¾c³é«˜åˆ†å­¾U¤ç»´åˆ¶ä½œçš„PM2.5˜q‡æ×o膜和¾U³ç±³å¤šå­”聚乙烯布料;长胜¾Uºç»‡¿U‘技发展åQˆä¸Š‹¹øP¼‰æœ‰é™å…¬å¸é‡†ç”¨å†¯‚{印技术精¼‹®å®šé‡ä»¥åîC»£æŸ“,颠覆了几千年来大量ä‹É用稀释染液的印染工艺åQŒå®žçŽ°åŸºæœ¬æ— æ°´è€—、无排放印染åQŒè€Œä¸”可直接在¾l‡ç‰©ä¸Šå°æŸ“高¾_‘Ö¯†åŠŸèƒ½¾U¿æ¡å’Œå›¾æ¡ˆï¼Œæˆäؓ发展æ™ø™ƒ½åŒ–电子织物äñ”业化的åã^台çñ”技术ã€?/span>

  同时åQŒå¤§¾U¤ç»´æŠ€æœ¯çªç ´äº†åŽŸæœ‰æŠ€æœ¯çš„刉™€ ç“¶é¢ˆã€‚几十年来,蜘蛛丝用传统化学合成理论和方法一直无法制造出来。如今,应用生物合成理论åQŒé€šè¿‡èœ˜è››åŸºå› è°ƒæŽ§å®¶èš•å’Œç»†èŒçš„蛋白质分子,高性能的蜘蛛丝已经实现量äñ”。这被认为是自尼龙问世以来最重要的çh¾l‡ææ–™è¿›æ­¥ã€?/span>

  相比钢材、塑料等传统材料åQŒå¤§¾U¤ç»´åœ¨æŸ”韧性、轻量化、多功能、高性能、绿色化和智能化½{‰æ–¹é¢æœ‰æ˜Žæ˜¾çš„差异化优势。在汽èžR和飞机制造等高性能钢材的传¾lŸä¼˜åŠ¿åº”用领域,ä¸ø™¾¾åˆ°æ›´é«˜çš„柔韧性、轻量化和高能效åQŒçº¤¾l´å¤åˆææ–™æ‰€å æ¯”例已­‘Šæ¥­‘Šé«˜ã€?018òq´åº•åQŒæœ‰åª’体报道了一个智能碳¾U¤ç»´æ±½èžR车èín的实例,既实现èžRíw«è½»é‡åŒ–åQŒåˆèƒ½æ ¹æ®é£Žé˜Õd˜å½¢ã€‚碳¾U¤ç»´è½¦èínç”?D技术(完全省掉了裁剪、冲压、焊接等金属加工工序åQ‰å¤åˆåˆ¶æˆï¼Œòq¶åœ¨¾l‡ç‰©ä¸­æ؜合了å…ähœ‰å¤ªé˜³èƒ½å‘电功能的¾U¤ç»´åQŒå¯å–代部分甉|± åQŒå¤šåŠŸèƒ½¼„³çº¤¾l´çš„采用使整车性ä­h比大大提高。这是很典型的大¾U¤ç»´éƒ¨åˆ†å–代传统材料的应用案例ã€?/span>

  实际上,历次工业革命都离不开对äh和äh造系¾lŸå…³¾pȝš„重新定义åQŒå›´¾l•â€œä»¥äºÞZؓ本”展开。众所周知åQŒähä½?0%以上的组¾l‡ç”±¾U¤ç»´æž„成。拥有生物相å®ÒŽ€§çš„¾l¿è‰²¾U¤ç»´å åŠ äº†æ™ºèƒ½å’Œå¤šåŠŸèƒ½è¦ç´ ä¹‹åŽï¼Œæ‰€å½¢æˆçš„新一代智能可½I¿æˆ´¾pȝ»Ÿæˆ–äh体植入式¾pȝ»ŸåQŒå¯ä»¥ä»¥æœ€å®‰å…¨ã€æœ€è½ÖM¾¿ã€æœ€æœ‰æ•ˆçš„方式采集äh体数据、监‹¹‹äh体健店÷€æ–½åŠ æœ‰æ•ˆåª„响åƈ帮助人提升健康和˜qåŠ¨æ°´åã^。基于所采集的数据åŞ成的“数字äh”,ž®†æˆä¸ÞZh工智能社会里最重要的资产之一。只有到了这个阶ŒDµï¼Œ½C¾ä¼šæ•°å­—化才真正实现åQŒè€Œå¤§¾U¤ç»´ž®†æˆä¸ÞZh体世界、实体物理世界和虚拟信息世界之间最佳的桥梁ã€?/span>

¾~–材刉™€ ï¼š

从原子到­‘…ç³»¾lŸçš„多层‹Æ¡åˆ›æ–°åˆ¶é€ æŠ€æœ?/span>

  ¾ŸŽå›½ç‰©ç†å­¦å®¶è´ÒŽ›¼æå‡º˜q‡ä¸€ä¸ªè‘—名的问题åQšâ€œå‡å¦‚原子能够按照我们设想的方式来排列,那么材料ž®†æœ‰æ€Žæ ·çš„性质åQŸâ€è¿™ä¸ªé—®é¢˜å¯½Cºé«˜åˆ†å­¿U‘学家们要走å‡ÞZ¼ ¾lŸé«˜åˆ†å­çš„范ç•ß_¼Œž®†å¯æŽ§çš„分子不均一性及其相关的¾_„¡¡®¾l“构引入合成高分子,拓展合成高分子的基本¾l“æž„åQŒå®žçŽ°æ›´ä¸ºç²¾å¯†çš„功能化。在¾ŸŽå›½å·¥ç¨‹é™¢ç¨‹æ­£èé_院士½{‰äh撰写的《巨型分子:化学、物理学和生物科学的交汇》一文中提出“From structure to functionåQˆä»Ž¾l“构到功能)”的观点åQŒæ½Cºæˆ‘们要从结构思考发展到关于功能性的考量。比如,¾U±å¸ƒ˜q‡åŽ»åªæ˜¯ç”¨äºŽåŒ…扎伤口åQŒä½†ç”¨å¤§¾U¤ç»´æ¥å¼€å‘çš„æ™ø™ƒ½¾U±å¸ƒé™¤äº†åŒ…扎伤口之外˜q˜æœ‰æ¶ˆç‚Žã€æ²»ç–—功能,òq¶å¯ä¸Žè¿œ½E‹åŒ»ç–—ç³»¾lŸè¿žæŽ¥ï¼Œåœ¨çº¿ç›‘测病äh情况ã€?/span>

  上述两位¿U‘学家的思想启示我们åQŒåœ¨ç‰©ç†å±‚次上,关于大纤¾l´çš„讨论¾lä¸åº”仅仅着çœégºŽ¾U¤ç»´å’Œç»‡ç‰©è¿™æ ïLš„中观层面åQŒè¿˜åº”该向微观进发,下探到分子和原子的基本层‹Æ¡ï¼ŒåŒæ—¶å‘宏观扩展,上升到器件和¾pȝ»Ÿã€ç”šè‡Œ™¶…¾pȝ»ŸåQˆç³»¾lŸä¹‹¾pȝ»ŸåQ‰çš„层次。因此,大纤¾l´çš„物理层次包括7层,分别是:原子—分子(链)—纤¾l´â€”织物—器件—系¾lŸâ€”超¾pȝ»Ÿã€?/span>

  ˜q‡åŽ»åQŒæˆ‘们较多从¾U¤ç»´çš„结构特点和彼此之间的联¾l“å…³¾pÕd‡ºå‘指向具体功能。现在,我们则从需求出发,¼‹®å®šåŠŸèƒ½æ€§ï¼Œå†æ¥è®¾è®¡¾U¤ç»´¾l“æž„åQŒå¿…要时可以多组分、多¾l“构融合获取所需要的功能ã€?/span>

  大纤¾l´å…¼å…ähæ–™æŠ€æœ¯é©å‘½ä¸Žåˆ‰™€ æŠ€æœ¯é©å‘½çš„双重意义。其充分利用现有的çh¾l‡å’Œå…¶ä»–先进刉™€ æŠ€æœ¯ï¼Œòq¶ä¸æ–­å‘展出新的刉™€ æŠ€æœ¯ï¼Œåœ¨ä»ŽåŽŸå­åˆ°è¶…¾pȝ»Ÿçš„各个层面进行制造活动。如在原子和分子层面的基因编辑技术或生物合成技术,杂化和各¾c»èšåˆç‰©åˆ†å­åˆæˆæŠ€æœ¯ï¼ˆ¾U¤ç»´å’ŒåŸºè´¨ç”¨èšåˆç‰©ã€ç¢³¾U¤ç»´å‰ä½“、陶ç“ïLº¤¾l´ã€çº¤¾l´ç´ å’Œç”Ÿç‰©é«˜èšç‰©½{‰ï¼‰åQ›åœ¨¾U¤ç»´å’Œçº±¾U¿å±‚面,有湿式或òq²å¼¾UºæŠ€æœ¯ã€ç†”融çh技术、双¾l„分¾UºæŠ€æœ¯ã€éž¾l‡é€ æŠ€æœ¯ã€çŸ­¾U¤ç»´æŠ€æœ¯å’Œ¾_‘Ö¯†åïL»•æŠ€æœ¯ç­‰åQ›åœ¨¾l‡ç‰©å’Œç»“构层面,有间隔技术、编¾l‡ã€ç¼–带、机¾l‡ã€é’ˆ¾l‡ã€ç¼–¾l‡è¿žæŽ¥ã€ç»„¾l‡å·¥½E‹ã€è†œæŠ€æœ¯ã€ç¼–¾l‡æŒ¤æ‹‰ã€ç»“构卷¾l•æŠ€æœ¯ç­‰åQ›åœ¨åŠŸèƒ½åŒ–和器äšg层面åQŒæœ‰æº¶èƒ¶-凝胶技术、染整技术、数字印åˆähŠ€æœ¯ã€çº³¾cÏxŠ€æœ¯ã€ç‰©ç†å’ŒåŒ–å­¦æ–ÒŽ³•ã€æ¶‚层、电子元仉™›†æˆã€ä¼ æ„Ÿå’Œæ‰§è¡Œç‰ÒŽ€§çš„开发等åQ›åœ¨æ™ø™ƒ½¾pȝ»Ÿå’Œè¶…¾pȝ»Ÿå±‚面åQŒæœ‰å»ºæ¨¡ä»¿çœŸã€è™šæ‹ŸåŒ–、自动化与机器ähã€?D打印åQˆå¢žæåˆ¶é€ ï¼‰ã€æ•°å­—化、智能化、绿色和可持¾l­åˆ¶é€ æŠ€æœ¯ç­‰ã€?/span>

  此外åQŒå¤§¾U¤ç»´å¯ÒŽ²¿è¢­äº†å‡ åƒòq´çš„¾Uºç»‡åŠå…¶åˆ‰™€ å·¥è‰ºå…·æœ‰é¢ è¦†æ€§æ„ä¹‰ï¼Œå¦‚多材料æ™ø™ƒ½¾U¤ç»´å¯ç”¨¾Uºçº±æ‰‹æ®µåˆ‰™€ ï¼Œå¤šåŠŸèƒ½ç»‡ç‰©å¯ç”¨ç»‡é€ å’Œå°åˆ·æ‰‹æ®µåˆ‰™€ ï¼Œé«˜æ€§èƒ½¾l‡ç‰©å¯ä»¥ç”¨å¤åˆå’Œæ··åˆæ‰‹æ®µåˆ‰™€ ã€?/span>

  大纤¾l´æ‰€å¯¹åº”的制造工艺技术体¾p»ï¼Œå®¹çº³äº†çh¾l‡å·¥½E‹å¸¸è§çš„½{‰æåˆ‰™€ æ–¹æ³•ã€å¸¸è§„材料加工所用的减材刉™€ æ–¹æ³•ã€ä»¥3D打印和机器ähä¸ÞZ»£è¡¨çš„增材刉™€ æˆ–数字建造方法。另外,˜q˜æœ‰è®¸å¤šéžå¸¸è§„的创新的制造工艺和æ–ÒŽ³•æœ‰å¾…我们˜q›ä¸€æ­¥ç ”½I¶å’Œå¼€å‘ã€?/span>

  可以è¯ß_¼ŒåŸÞZºŽå¤§çº¤¾l´çš„从原子到­‘…ç³»¾lŸçš„新制造技术体¾pÀLžå¤§åœ°ä¸°å¯Œäº†åˆ¶é€ æ‰‹ŒDµï¼Œæœ‰æœ›æˆäؓ¾l§ä»¥æœºåºŠä¸ÞZ»£è¡¨çš„减材刉™€ å’Œä»?D打印ä¸ÞZ»£è¡¨çš„增材刉™€ ä¹‹åŽçš„åQŒåˆä¸€¾cÀLœ‰ç€é‡è¦æ„ä¹‰å’Œæžé«˜ä­h值的刉™€ æ¨¡å¼ã€‚大¾U¤ç»´äº§ä¸šå·¥ä½œ¾l„的专家们首‹Æ¡åˆ›æ–°åœ°¿UîC¹‹ä¸ºâ€œç¼–材制造”ã€?˜q™ä¸ªâ€œç¼–”字åQŒæ—¢åæ˜ äº†ä¼ ¾lŸæ„ä¹‰ä¸Šçš„纤¾l´å’Œ¾UÞqº¿å±‚面上的¾Uºåˆ¶å’Œç¼–¾l‡ï¼Œåˆåæ˜ äº†åœ¨åˆ†å­ç”šè‡›_ŽŸå­å±‚面的¾~–辑和剪裁;既反映了在织物和器äšg层面上的集成和结构化åQŒåˆåæ˜ äº†åœ¨¾pȝ»Ÿå’Œè¶…¾pȝ»Ÿå±‚面上的多维数字化编½E‹ï¼Œèµ‹äºˆå¯¹è±¡è‡ªåŠ¨åŒ–å’Œæ™ø™ƒ½åŒ–的属性ã€?/span>

  与大¾U¤ç»´ç›¸å…³çš„以¾~–材刉™€ å‘½åçš„新制造技术体¾p»ï¼Œä¸ä»…æ¶ëŠ›–了常规的½{‰æåˆ‰™€ ã€å‡æåˆ¶é€ å’Œæ–°å…´çš„数字化增材刉™€ æŠ€æœ¯ï¼Œè€Œä¸”包含了大量创新的ž®–端的制造工艺和技术。所谓“一代材料、一代工艺、一代装备”,对编材制造工艺技术的研究和掌握,以及相应研发、制造、测试和验证装备的开发,是大¾U¤ç»´æœ€¾lˆèµ°å‘äñ”业应用的必由之èµ\åQŒåŒæ—¶ä¹Ÿæ˜¯ä¸€ç‰‡æ–°çš„制造业“蓝‹¹·â€ã€?/span>

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åQˆè´£ä»È¼–辑:shuåQ?
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