大飞机真的能带动先进材料的发展吗?

引言

2011年下半年，受上海市科委委托，我们对上海的先进材料行业进行了广泛调研。其中关于大飞机所需材料的调研，得到一个结论：在很长一段时间内，国产碳纤维复合材料将不能满足大飞机的使用要求，因为碳纤维复合材料占一架大飞机用材总量的至少50%。

而就在几年前启动大飞机项目时，我们曾经设定了大飞机用品国产化率达30%的目标。并以此期许，这样的目标将“对国内的材料、电子、机载设备、加工制造等相关产业提出迫切的升级需求”。“因此，发展大飞机无疑是一个最好的促进我国产业升级的引擎。”但是，目前以及可见的未来内，在材料领域来看，情况似乎并不会如预期般乐观。

由此引发出了这样的问题：大飞机能否带动先进材料的发展？更重要的，先进材料是否可以由产业来带动？

科技规划中的“产业发展带动材料发展”

与“以大飞机带动材料发展”相似。在上海市的科技规划中，也处处体现着“以产业带材料”的思想。

在上海的“十一五”科技发展规划中，先进材料放在“精品上海”这一与“数字上海”、“生态上海”、“健康上海”、“科学源泉”并列的五大战略重点中。作为“精品上海”的一部分，有针对材料的说明，如下：

先进材料开发与应用。重点开发不同领域所需的先进材料，克服上海产业提升的材料技术“瓶颈”。聚焦装备产业升级突破的材料技术；支撑制造业实现信息化、数字化提升的关键材料技术；提高制造用材水平的关键材料，以及为发展绿色制造所需的材料技术。

条文虽宽泛，但已明显体现了：发展先进材料，是为了“克服上海产业提升的材料技术瓶颈”。

在上海“十二五”规划中，先进材料被放置在“先进制造”这一与“基础研究与应用基础研究前沿”、“生物医药”、“社会发展”、“信息产业与现代服务业”并列的五种重点研究领域的一部分。而且在“先进制造”里面，也只是占了非常小的一部分。

研制超超临界火电装备中关键部件材料及其控性制造成套技术……为装备产业的持续发展提供支撑；开展高性能碳纤维及其复合材料、高性能钛合金以及发动机关键材料及制备技术研究，服务于大型客机的研制；开发信息功能材料，为集成电路、新型显示、物联网等新兴产业发展提供支撑；开发新能源与储能材料，满足智能电网、新能源汽车、新能源等产业的发展需求。

条文较为具体，但主题思想仍在于，发展先进材料，是为了“满足某某产业发展的材料需求”。

无论从“十一五”面面俱到开发不同领域所需的先进材料，到新的“十二五”规划中的要求集中发展几种制造业领域的先进材料。“发展某个产业所以需要发展某种材料”、“以产业带材料”的发展思路都非常明显。

总而言之，在科技规划的思路中，材料之所以要发展，是因为其他产业需要。这种思路在国家的科技规划中也占主导。

现实发展中的“产业发展阻碍材料发展”

在实际发展中，以产业为抓手，未必会带动材料发展，甚至事与愿违，会阻碍材料发展。

碳纤维复合材料是大飞机最需要的材料。其指标以T300、T700、T800、T1000为序列，指标越高性能越好。T300在民用领域仍广泛使用，但在高精尖领域已经过时：T1000尚未产业应用。目前大飞机使用的是T800碳纤维复合材料。

我们以T800为例对大飞机的材料使用情况进行分析如下。

首批国产大飞机将于2016年左右制造出品，2011年已经开始材料的定购和使用。

而我们2011年生产T300的能力才刚刚具备，T800有能力制造，但没有非常成熟的技术。

即便在大飞机立项时，“以产业带材料”，T800开始研制，那么，在大飞机开始订购材料时，即2011年，T800也未必有能力研制成功。

退一步，即便大飞机订购材料时，T800已研发成功，在没有其他市场试验的情况下，关乎人命的大飞机也不可能订购国产碳纤维。

再退一步，经过其他领域几年时间的使用，国产T800在若干年后经受了考验，那时，国外很大可能有了更新的材料，比如T1000（其实日本现在已经在实验室研发成功），大飞机又何必使用在当时已经过时的国产T800呢？

很显然，从计划制造到实际制造大飞机的时间里，大飞机的所需材料未必能研制的出来。到最后，可想而知，大飞机所用的碳纤维复合材料，均由国外进口。而我们自己的先进材料，仍会保持落后状态。

而且，由于大飞机等如此重要的客户选择了国外先进材料，从某种程度上支持了对手的发展，相对而言，也阻碍了我们本土材料的发展。

未来发展中的“材料发展阻碍材料发展”

阻碍国产先进材料发展，并不是我们目前“以产业带材料”的全部后果。

以目前的统计数字来看，一种新材料从实验室开始研发，到首次投放市场，需要10-20年的时间。如果按照正常的10年的周期来算。这10年中，我们消费了国外现在的先进材料T800。

后果是：

10年之后，国外生产出了更先进的材料――比如T1000。

10年之后，我们的大飞机等重要设备继续采购国外的T1000。

10年之后，我们生产出了国外现在的“先进”材料T800。

10年之后，我们生产出的T800要投入市场――这将产生新的问题。

由于一种材料的研发成功，往往可以找到相应的市场。在中国广大的市场需求下，非先进材料依然可以找到市场。所以，十几年后，如果我们政府支持的材料研发获得了成功――研制出了“目前的先进材料”，比如T800，那么，届时这些企业、研发单位处于力保自己研究成果的考虑，将全力促使这些成果的产业化。由于各类工业均与对应材料相配。这意味着，在未来，这些研究成果――“过时的先进材料”――将成为中国工业的采用材料。

所以，“以产业带材料”在未来，衍生的结果可能是：

一是将有限资源投入在了即将被淘汰的“先进”材料，浪费了未来先进材料的研发资源。

二是即将淘汰的先进材料，将成为我们下一时期的主要工业用材，延误了工业升级。

三是10年之后看，我们研制出的落后的材料，将占领市场，从而阻碍更新材料的发展。

四是材料能否自主，是制造业能否自主创新的关键。

基于以上分析，我们可以说，“以产业带材料”，不但赢不了现在，甚至有可能输了未来。

对于先进材料而言，共性和突破性是它的两大特点。所谓共性，是材料的应用可以为各种类的产业提供原料、装备、设备基础。所谓突破性，是一种材料一旦被另一种所取代，那么所有相关的产业都将面临新的转型。但是与IT技术不同的是，材料的第一次使用，往往会对原有的制造体系、包括设备、技术体系、标准，产生颠覆性的改变。当然，一种先进材料的商业化过程中往往包含诸多环节，其真正投入市场往往要经历很长的时间。

对于有着大量先进材料储备的美国等发达国家来说，他们考虑的问题是，如何将美国最新的材料，应用在制造业中。促进并加速制造业的更新换代。

而中国等发展中国家，这些还在苦苦为研发当下普遍使用的材料而奋斗的国家，将会很快发现，他们即便能够研发出当下的先进材料，也将随着美国引领材料的更新换代，而重现陷入下一次的苦苦追赶中。如此，材料将被美国等发达国家牢牢掌握，未来的制造业基础、甚至国家工业体系的基础，仍将掌握在美国等发达国家手中。

由于“以产业带材料”，我们支持发展的材料往往是产业中已经成熟应用的材料。显然不可能在未来有引领的可能性！更无可能在新一轮的以新材料为基础的产业中占得有利地位！

结语

在高端材料领域，我们曾经面对两个难题：一、我们投入很大的精力来追赶研制国外数年前甚至数十年前已经应用的高端材料，由于起步晚、起点低而困难重重；二，领先者储备着更高端的材料和技术，它们如投入应用，将导致我们再次进入追赶周期。“一代材料、一代产业。”如果按照以往有了产业再追求其材料，往往是背杆赶船，虽拼命追赶，但一直落后。总之，先进材料不能靠――至少不能完全靠――产业带动。我们必须寻找新的办法。

（作者单位：上海市科学研究所）