大飛機真的能帶動先進材料的發展嗎？

文/李 輝

引言

2011年下半年，受上海市科委委托，我們對上海的先進材料行業進行了廣泛調研。其中關于大飛機所需材料的調研，得到一個結論：在很長一段時間內，國產碳纖維復合材料將不能滿足大飛機的使用要求，因為碳纖維復合材料占一架大飛機用材總量的至少50%。

而就在幾年前啟動大飛機項目時，我們曾經設定了大飛機用品國產化率達30%的目標。并以此期許，這樣的目標將“對國內的材料、電子、機載設備、加工制造等相關產業提出迫切的升級需求”。“因此，發展大飛機無疑是一個最好的促進我國產業升級的引擎。”但是，目前以及可見的未來內，在材料領域來看，情況似乎并不會如預期般樂觀。

由此引發出了這樣的問題：大飛機能否帶動先進材料的發展？更重要的，先進材料是否可以由產業來帶動？

科技規劃中的“產業發展帶動材料發展”

與“以大飛機帶動材料發展”相似。在上海市的科技規劃中，也處處體現著“以產業帶材料”的思想。

在上海的“十一五”科技發展規劃中，先進材料放在“精品上海”這一與“數字上海”、“生態上海”、“健康上海”、“科學源泉”并列的五大戰略重點中。作為“精品上海”的一部分，有針對材料的說明，如下：

先進材料開發與應用。重點開發不同領域所需的先進材料，克服上海產業提升的材料技術“瓶頸”。聚焦裝備產業升級突破的材料技術；支撐制造業實現信息化、數字化提升的關鍵材料技術；提高制造用材水平的關鍵材料，以及為發展綠色制造所需的材料技術。

條文雖寬泛，但已明顯體現了：發展先進材料，是為了“克服上海產業提升的材料技術瓶頸”。

在上海“十二五”規劃中，先進材料被放置在“先進制造”這一與“基礎研究與應用基礎研究前沿”、“生物醫藥”、“社會發展”、“信息產業與現代服務業”并列的五種重點研究領域的一部分。而且在“先進制造”里面，也只是占了非常小的一部分。

研制超超臨界火電裝備中關鍵部件材料及其控性制造成套技術……為裝備產業的持續發展提供支撐；開展高性能碳纖維及其復合材料、高性能鈦合金以及發動機關鍵材料及制備技術研究，服務于大型客機的研制；開發信息功能材料，為集成電路、新型顯示、物聯網等新興產業發展提供支撐；開發新能源與儲能材料，滿足智能電網、新能源汽車、新能源等產業的發展需求。

條文較為具體，但主題思想仍在于，發展先進材料，是為了“滿足某某產業發展的材料需求”。

無論從“十一五”面面俱到開發不同領域所需的先進材料，到新的“十二五”規劃中的要求集中發展幾種制造業領域的先進材料。“發展某個產業所以需要發展某種材料”、“以產業帶材料”的發展思路都非常明顯。

總而言之，在科技規劃的思路中，材料之所以要發展，是因為其他產業需要。這種思路在國家的科技規劃中也占主導。

現實發展中的“產業發展阻礙材料發展”

在實際發展中，以產業為抓手，未必會帶動材料發展，甚至事與愿違，會阻礙材料發展。

碳纖維復合材料是大飛機最需要的材料。其指標以T300、T700、T800、T1000為序列，指標越高性能越好。T300在民用領域仍廣泛使用，但在高精尖領域已經過時：T1000尚未產業應用。目前大飛機使用的是T800碳纖維復合材料。

我們以T800為例對大飛機的材料使用情況進行分析如下。

首批國產大飛機將于2016年左右制造出品，2011年已經開始材料的定購和使用。

而我們2011年生產T300的能力才剛剛具備，T800有能力制造，但沒有非常成熟的技術。

即便在大飛機立項時，“以產業帶材料”，T800開始研制，那么，在大飛機開始訂購材料時，即2011年，T800也未必有能力研制成功。

退一步，即便大飛機訂購材料時，T800已研發成功，在沒有其他市場試驗的情況下，關乎人命的大飛機也不可能訂購國產碳纖維。

再退一步，經過其他領域幾年時間的使用，國產T800在若干年后經受了考驗，那時，國外很大可能有了更新的材料，比如T1000（其實日本現在已經在實驗室研發成功），大飛機又何必使用在當時已經過時的國產T800呢？

很顯然，從計劃制造到實際制造大飛機的時間里，大飛機的所需材料未必能研制的出來。到最后，可想而知，大飛機所用的碳纖維復合材料，均由國外進口。而我們自己的先進材料，仍會保持落后狀態。

而且，由于大飛機等如此重要的客戶選擇了國外先進材料，從某種程度上支持了對手的發展，相對而言，也阻礙了我們本土材料的發展。

未來發展中的“材料發展阻礙材料發展”

阻礙國產先進材料發展，并不是我們目前“以產業帶材料”的全部后果。

以目前的統計數字來看，一種新材料從實驗室開始研發，到首次投放市場，需要10-20年的時間。如果按照正常的10年的周期來算。這10年中，我們消費了國外現在的先進材料T800。

后果是：

10年之后，國外生產出了更先進的材料——比如T1000。

10年之后，我們的大飛機等重要設備繼續采購國外的T1000。

10年之后，我們生產出了國外現在的“先進”材料T800。

10年之后，我們生產出的T800要投入市場——這將產生新的問題。

由于一種材料的研發成功，往往可以找到相應的市場。在中國廣大的市場需求下，非先進材料依然可以找到市場。所以，十幾年后，如果我們政府支持的材料研發獲得了成功——研制出了“目前的先進材料”，比如T800，那么，屆時這些企業、研發單位處于力保自己研究成果的考慮，將全力促使這些成果的產業化。由于各類工業均與對應材料相配。這意味著，在未來，這些研究成果——“過時的先進材料”——將成為中國工業的采用材料。

所以，“以產業帶材料”在未來，衍生的結果可能是：

一是將有限資源投入在了即將被淘汰的“先進”材料，浪費了未來先進材料的研發資源。

二是即將淘汰的先進材料，將成為我們下一時期的主要工業用材，延誤了工業升級。

三是10年之后看，我們研制出的落后的材料，將占領市場，從而阻礙更新材料的發展。

四是材料能否自主，是制造業能否自主創新的關鍵。

基于以上分析，我們可以說，“以產業帶材料”，不但贏不了現在，甚至有可能輸了未來。

對于先進材料而言，共性和突破性是它的兩大特點。所謂共性，是材料的應用可以為各種類的產業提供原料、裝備、設備基礎。所謂突破性，是一種材料一旦被另一種所取代，那么所有相關的產業都將面臨新的轉型。但是與IT技術不同的是，材料的第一次使用，往往會對原有的制造體系、包括設備、技術體系、標準，產生顛覆性的改變。當然，一種先進材料的商業化過程中往往包含諸多環節，其真正投入市場往往要經歷很長的時間。

對于有著大量先進材料儲備的美國等發達國家來說，他們考慮的問題是，如何將美國最新的材料，應用在制造業中。促進并加速制造業的更新換代。

而中國等發展中國家，這些還在苦苦為研發當下普遍使用的材料而奮斗的國家，將會很快發現，他們即便能夠研發出當下的先進材料，也將隨著美國引領材料的更新換代，而重現陷入下一次的苦苦追趕中。如此，材料將被美國等發達國家牢牢掌握，未來的制造業基礎、甚至國家工業體系的基礎，仍將掌握在美國等發達國家手中。

由于“以產業帶材料”，我們支持發展的材料往往是產業中已經成熟應用的材料。顯然不可能在未來有引領的可能性！更無可能在新一輪的以新材料為基礎的產業中占得有利地位！

結語

在高端材料領域，我們曾經面對兩個難題：一、我們投入很大的精力來追趕研制國外數年前甚至數十年前已經應用的高端材料，由于起步晚、起點低而困難重重；二，領先者儲備著更高端的材料和技術，它們如投入應用，將導致我們再次進入追趕周期。“一代材料、一代產業。”如果按照以往有了產業再追求其材料，往往是背桿趕船，雖拼命追趕，但一直落后。總之，先進材料不能靠——至少不能完全靠——產業帶動。我們必須尋找新的辦法。