我国材料创新设计未来展望
基础材料、基础零部件/元器件、基础工艺、技术基础（简称“四基”）是制造业赖以生存和发展的基础。随着信息技术与制造技术的深度融合，“四基”的发展呈现出高端化、数字化、绿化、标准化的新趋势。攻克一批关键基础材料、核心基础零部件/元器件、先进基础工艺及技术基础，是满足制造业发展的最基本要求。在这“四基”当中，材料是基础中的基础。为了更好地实施《中国制造2025》，要努力发展三大类材料，为中国制造业转型升级切实做好支撑作用：
一、先进基础材料
3d打印未来发展方向先进基础材料是指具有优异性能、量大面广且“一材多用”的新材料，主要包括钢铁、有金属、石化、建材、轻工、纺织等基础材料中的高端材料，对国民经济、国防军工建设起着基础支撑和保障作用。
基础材料产业是实体经济不可或缺的发展基础，我国百余种基础材料产量已达世界第一，但大而不强，面临总体产能过剩、产品结构不合理、高端应用领域尚不能完全实现自给等三大突出
问题，迫切需要发展高性能、差别化、功能化的先进基础材料，推动基础材料产业的转型升级和可持续发展。
二、关键战略材料
关键战略材料主要包括高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及其复合材料、新型能源材料、电子陶瓷和人工晶体、生物医用材料、稀土功能材料、先进半导体材料、新型显示材料等高性能新材料，是实现战略新兴产业创新驱动发展战略的重要物质基础。
关键战略材料，是支撑和保障海洋工程、轨道交通、舰船车辆、核电、航空发动机、航天装备等领域高端应用的关键核心材料，也是实施智能制造、新能源、电动汽车、智能电网、环境治理、医疗卫生、新一代信息技术和国防尖端技术等重大战略需要的关键保障材料。目前，在国民经济需求的百余种关键材料中，约三分之一国内完全空白，约一半性能稳定性较差，部分产品受到国外严密控制，突破受制于人的关键战略材料，具有十分重要的战略意义。
三、前沿新材料
革命性新材料的发明、应用一直引领着全球的技术革新，推动着高新技术制造业的转型升级，同时催生了诸多新兴产业。在发挥前沿新材料引领产业发展方面，我国的自主创新能力严重不足，迫切需要在3D 打印材料、超导材料、智能仿生与超材料、石墨烯等新材料前沿方向加大创新力度，加快布局自主知识产权，抢占发展先机和战略制高点。
四、未来发展建议
通过拟采取的宏观建议与具体措施，展现未来我国材料科学领域在创新设计理念指导下实现材料研究、制造技术和创新设计的一体化发展前景。
1.将材料创新设计作为创新设计的一部分纳入国家创新驱动发展战略
在产品设计阶段，材料是结构形式和功能的载体，是设计的物质基础，没有材料，设计将永远停留在“创意”阶段，无法成为真正的设计。特别是现代社会，新材料的不断涌现，材料制备工艺的不断进步，为创新设计提供了无数新的可能性。同时，不断发展的设计理念对材料产生新的需求，也促进着材料的发展。二者的结合，必然会对产业升级转型，优化能源结构，提升国家安全，加速四化融合，推动“中国制造”向“中国创造”跨越发展起到积极的作用。
创新是引领发展的第一动力，也是驱动制造大国向制造强国迈进的动力源泉，为了更好更快地实现制造强国建设“三步走”战略，有必要将材料创新设计作为创新设计的一部分纳入国家创新驱动发展战略，明确材料在创新设计战略中的任务和目标，强化材料创新和创新设计在《中国制造2025》重塑工业转型发展新引擎的重要地位。
2.构建材料基因创新设计平台
材料基因组的基本理念是通过高通量自动流程计算，探索物质或材料最底层要素（化学元素及其组合，结构单元及其构建）及其协同调控物性的机制或规律，进行高通量集成计算与多层次材料设计，基于高通量计算与实验构建材料设计数据库及信息数据库开展高通量材料组合设计实验。构建材料基因创新设计平台，通过实验技术、计算技术和数据库三大平台之间的写作和共享，从材料的“基本单元”和“组装”入手，探索材料的成分—组织—性能之间的定量关系，最终达到降低新材料研发成本，缩短研发周期的目标。建议结合国家现有材料专项，梳理现有材料，结合先进搜索技术和相关信息挖掘算法，结合云计算环境和云资源管理，建立一个包括材料基础数据、材料使役性能、材料应用规范和标准、材料应用工艺、材料验收条件、材料检验方法、新材料应用案例，国内主要材料研发、生产、检验、应用单位数据在
内的规范而有序的设计材料数据库，以便于设计人员快速、高效地获取所需材料信息、合理选择、资源共享。设计材料数据库将在设计人员、材料研发者、材料生产者、终端用户之间起到互通有无的作用。对于该数据库的建立可以采取“委托建设+资金补助”的方式，选择有条件的单位，授牌并支持部分资金用于数据库建设。而对于已用的数据库，可以设计激励机制，鼓励数据共享。
3.突破材料创新需要的关键技术工艺和装备
人类历史的发展表明，材料是社会发展的物质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑，新材料技术成果的取得与其技术创新方法高度关联。重视对科研方法和技术创新手段的研究，是提高我国新材料产业科学技术水平和自主创新能力的重要基础性工作。建议对在研的国产碳纤维快速热压成型关键技术研究、MDI 副产氯化氢氧化制氯可循环系统集成技术开发及示范等一批支撑计划项目，“863”计划、“973”计划等各类科技计划项目进行配套支持。二是对设计、研发或应用材料关键技术工艺和装备的材料创新团队建设进行重点支持。三是设立国际合作项目，促进企业、高校院所联合国际创新人才协同创新。另外，还设立了专门的资金对获得国内授权的发明专利、实用新型专利，以及涉外授权的发明专利、实用新型专
利和工业品外观设计，进行专利资助。同时，对专利示范企业和专利代理机构也进行资助，促进了技术创新。
4.加强新材料创新人才的培养
设计人员应具备的技能之一就是具备丰富的材料和工艺方面的知识。一直以来，如何使学生正确掌握设计材料的基本知识并能在设计中合理充分运用的材料教学属于设计教育中极为重要的一部分。然而，我国目前设计教育中材料教学的现状，无论从教学方式还是教学设施上都存在不足之处。例如，工业设计专业中的材料与加工课程，偏重于对抽象概念的描述，且教材内容过于陈旧，跟不上新材料新工艺的发展步伐，导致学生在选材和加工工艺方面的知识非常薄弱。时至今日，材料学已经成为工业设计教育的短板，具有创新能力的材料设计人才更是短缺。因此，建议各大学、研究院所等单位，从改革本科生、研究生课程设置入手，强化设计中的材料教学，面向国家战略需求和新产业的革命挑战，不断更新知识体系，创新信息时代下的教学模式，促使学生掌握新材料的性能、加工工艺与应用案例，培育具有创新能力的材料设计人才，与材料研发单位和材料生产单位建立联络机制，让设计专业的学生在实践中亲身参与到材料的选材设计与整体结构设计中去。此外，还需要深化教育改革，尤其
是有关设计和材料学科的工程与职业教育改革，加强设计和材料技术与产业创新创业人才培养。
5.深化新材料和创新设计的融合
受材料、技术和装备的制约，我国工业发展总体水平处在国际制造业产业链的低端，我国制造业的最大特点就是大而不强，产能过剩，发展方式粗放，高端产品滞后，资源能源环境的约束问题日益突出，转型升级的压力巨大。新材料产业是高端装备制造业的支撑和保障，新材料的生产也是制造业的重要组成部分。新能源、节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业的发展往往取决于关键材料的突破。随着基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平的不断提升，重大技术成套装备研发和产业化程度将不断提高，高端制造产品朝着智能化方向发展。
6.建立一批材料创新和创新设计融合的中心
结合地方、企业、高校、科研院所的发展规划，充分调动各方资源，在现有产业园的的基础上，加强区域和行业的协调，从完善创意设计产业链和优化资源配置出发，进行规划和整合，
以园中园的形式共同建设一批囊括材料产业、设计产业以及制造产业在内的材料创新设计融合中心。其任务主要是：①为相关单位提供优秀的载体和空间，特别是设立开放的人际交流空间，为各类人员提供交流、碰撞的平台，建立完善的材料—设计—制造的创新设计产业链条，进一步提升现有园区发展品质，促进相关产业的集聚和快速发展，以充分发挥其以点带面的示范、推广和辐射作用；②选择具有重大战略意义、关系国计民生、市场前景广阔的新材料品种，鼓励材料方、设计方、制造方联合实施应用示范，支持方式可以采取“项目申报+资金补助”的形式，由工信部门、科技部门及发改委组织对项目进行审核，对通过项目审核的项目给予一定的专项经费支持，同时建立支持新产品推广应用的金融综合服务机制。此外，相关部门也可以通过梳理现有的相关政策，形成可操作的激励机制，鼓励设计人员在创新设计过程中优先使用新材料。
7.打造有利于材料创新设计发展的环境
政府应该持续加强对相关基础前沿研发的支持，建设支持设计与材料创新的基础共性技术、技术创新和大数据等支撑服务平台。在注重发展智能制造装备、智能机器人、智能制造系统设计、关键材料创新与服务的同时，必须强化基础。着力创新发展先进传感、IC、智能传动
控制等基础件、基础材料、基础工艺技术，创新发展支持设计制造、运行管理、营销服务和材料技术创新与工程化的基础软件、操作系统、工具和应用软件。此外，政府还应该创造以企业为主体，市场为导向，更加有效的产学研合作，构建更好的设计与材料创新国际交流合作环境和网络。
8.创办设计材料学学术期刊
作为材料数据库的补充，可以创办设计材料学学术期刊，其内容可以包括：最新材料信息的发布，新材料应用案例研究，创新设计的手段、工具、方法，设计领域对于材料的新需求、国家相关政策导向与规划等方面的内容。

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