日本科技強(qiáng)大不是沒原因的_史上最全的日本材料產(chǎn)學(xué)研大解析

　　新材料是高新技術(shù)的主要組成部分，又是高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，也是提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)能級，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。新材料產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Σξ磥戆l(fā)展有著巨大影響的產(chǎn)業(yè)，當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國家爭奪高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)的種類中，均把新材料產(chǎn)業(yè)放到重要戰(zhàn)略地位來優(yōu)先發(fā)展。日本是新材料生產(chǎn)的主要國家，日本政府高度重視新材料技術(shù)的發(fā)展，把開發(fā)新材料列為國家高新技術(shù)的第二大目標(biāo)。

　　以下就由金戈新材帶您一起來盤點(diǎn)日本新材料產(chǎn)學(xué)研政各界現(xiàn)狀。

　　一.日本新材料政策

　　日本政府發(fā)布的《日本產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)展望2010》的報(bào)告以新成長戰(zhàn)略為指導(dǎo)，將包括高溫超導(dǎo)、納米、功能化學(xué)、碳纖維、IT等新材來技術(shù)在內(nèi)的10大尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)確定為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要戰(zhàn)略領(lǐng)域，就相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)狀和問題、發(fā)展方向進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的行動(dòng)計(jì)劃。

　　1.高溫超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域

　　為確立在未來高溫超導(dǎo)技術(shù)方面的技術(shù)優(yōu)勢，日本需要對現(xiàn)有的技術(shù)開發(fā)體系和社會支撐體系進(jìn)行必要的改革，基于關(guān)聯(lián)企業(yè)建立共同開發(fā)系統(tǒng)，并在關(guān)聯(lián)企業(yè)間實(shí)施管理和安全等方面的相同準(zhǔn)則。在超導(dǎo)電機(jī)開發(fā)方面，需開展超前性的技術(shù)開發(fā)和實(shí)證工作，以挽回在系統(tǒng)化與實(shí)用化等方面的時(shí)間損失，并盡快確立高溫超導(dǎo)線材的供應(yīng)體系；在超導(dǎo)電纜技術(shù)方面，作為實(shí)現(xiàn)高度化智能電網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，將基于示范項(xiàng)目推進(jìn)超導(dǎo)技術(shù)節(jié)能效果的實(shí)證和市場準(zhǔn)入；在管理和安全對策方面，應(yīng)從目前開始著手，研究并建立相關(guān)的安全法規(guī)和管理規(guī)范，并通過上述具體行動(dòng)措施，爭取在超導(dǎo)海上風(fēng)力電機(jī)、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)變壓器，超導(dǎo)智能電網(wǎng)等新能源與低碳電力系統(tǒng)開發(fā)，以及國際標(biāo)準(zhǔn)、知識產(chǎn)權(quán)等關(guān)鍵領(lǐng)域與美國等國一爭高下。

　　2.納米技術(shù)領(lǐng)域

　　在促進(jìn)納米技術(shù)的商業(yè)化方面，為大學(xué)等納米技術(shù)的開發(fā)機(jī)構(gòu)，在產(chǎn)業(yè)化過渡所需的資金等方面提供強(qiáng)有力的支持，特別是對向?qū)嵱没D(zhuǎn)變的應(yīng)用研究給予重點(diǎn)扶持；在納米技術(shù)研發(fā)基地整治方面，通過產(chǎn)學(xué)官結(jié)合的方式，建立世界最高水準(zhǔn)的研發(fā)基地，并為尖端納米技術(shù)的檢測裝置共有化及實(shí)證評價(jià)等提供更好的機(jī)會。在體制方面，一是通過強(qiáng)化日本各部委之間的合作，以及促進(jìn)面向社會的工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的協(xié)作、工業(yè)和商業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的協(xié)作，建立起更加有效的合作研發(fā)機(jī)制；二是建立全國性納米技術(shù)研發(fā)支持體系，通過文部省的納米技術(shù)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)研發(fā)機(jī)構(gòu)與企業(yè)的緊密結(jié)合；三是風(fēng)險(xiǎn)管理體系的整治，設(shè)立納米產(chǎn)品化及事業(yè)化專項(xiàng)支持基金；四是強(qiáng)化經(jīng)營機(jī)制，從人才、技術(shù)、資金等多個(gè)角度予以優(yōu)先支持。力爭通過強(qiáng)化基礎(chǔ)課題研究、技術(shù)保護(hù)及基礎(chǔ)條件支撐等手段，在納米領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對美歐、中國和韓國的技術(shù)趕超。

　　3.碳纖維領(lǐng)域

　　為進(jìn)一步鞏固并強(qiáng)化日本在碳纖維領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢，在有效推進(jìn)原材料開發(fā)制造、產(chǎn)品加工、市場拓展等各環(huán)節(jié)相互配合協(xié)作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高出口能力及相關(guān)技術(shù)開發(fā)是關(guān)鍵，為此，應(yīng)全力推進(jìn)國際評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)的建立，并爭取早日建立相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)化體系。在確保日本原絲領(lǐng)域較高的市場占有率的基礎(chǔ)上，針對15%的半固化片二次構(gòu)造體市場占有率下滑狀況，進(jìn)一步加強(qiáng)歐美等海外市場的爭奪，有效提高復(fù)合材料等加工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)競爭力。

　　4.功能化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域

　　盡管在功能化學(xué)領(lǐng)域日本具有很強(qiáng)的技術(shù)和競爭優(yōu)勢，但隨著服務(wù)業(yè)的相對弱化，能否繼續(xù)發(fā)揮自己的所長也成為懸念，因此，需在繼續(xù)推進(jìn)政府和企業(yè)相關(guān)研發(fā)費(fèi)用高額化的同時(shí)，鼓勵(lì)同一領(lǐng)域的多企業(yè)協(xié)作，以避免重復(fù)投資，在努力改變同一領(lǐng)域多頭研究狀況的基礎(chǔ)上，在液晶等功能性化學(xué)品領(lǐng)域進(jìn)一步鞏固日本的統(tǒng)治地位。

　　5.高性能IT技術(shù)領(lǐng)域

　　為提高日本在高性能IT領(lǐng)域的整體競爭力，必須培育出國際型的企業(yè)，并結(jié)合其在日本世界領(lǐng)先水平的節(jié)能和環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，以促進(jìn)可持續(xù)的IT技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)也應(yīng)吸引國際人才和資金，并確立自身的官民結(jié)合發(fā)展路線。未來在大力推進(jìn)綠色I(xiàn)T，走低碳型IT需求路線的同時(shí)，充分借鑒核心技術(shù)黑箱化及外圍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、公開化的國際商業(yè)經(jīng)營成功模式，促進(jìn)LED照明測光、太陽能電池板和新型蓄電池等領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)的確立，并依托內(nèi)容產(chǎn)業(yè)的龐大市場和技術(shù)優(yōu)勢，加大人才培養(yǎng)力度，以達(dá)到與美國相同的GDP產(chǎn)出比例為目標(biāo)，從技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面提高整體國際競爭力。

　　二.日本新材料產(chǎn)業(yè)狀況

　　1.新材料工業(yè)化現(xiàn)狀

　　日本機(jī)械制造工業(yè)長期保持世界先進(jìn)水平與其發(fā)達(dá)的材料產(chǎn)業(yè)密不可分。近年，隨著中國等新興國家的材料產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，日本迫切感到高端材料的實(shí)用化開發(fā)必須加快步伐。日本機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會2007、2008年發(fā)表的“新材料現(xiàn)狀與工業(yè)化調(diào)查”對先進(jìn)材料技術(shù)的種類、特性、應(yīng)用可能性及工業(yè)化前景等進(jìn)行評估，評估的新材料領(lǐng)域包括：耐高壓、耐腐蝕性、高敏感、超薄、超輕，具備很多金屬特性的金屬玻璃，廣泛用于電子產(chǎn)品的鎂合金，用于水力發(fā)電機(jī)組軸承的樹脂系復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料，用于建筑、橋梁、船舶、汽車的超級鋼鐵材料，新光源材料有機(jī)EL、富勒烯、固體燃料電池材料、高溫超導(dǎo)材料、超耐熱合金、生物能源材料、硅材料、雙層電容器用碳素納米細(xì)孔電極材料等。

　　2.日本新材料優(yōu)勢領(lǐng)域

　　日本的新材料政策是以其工業(yè)政策為導(dǎo)向的，其目標(biāo)是占有世界市場，因此選擇的重點(diǎn)是使市場潛力巨大和高附加值的新材料領(lǐng)域盡快專業(yè)化、工業(yè)化。目前，日本目標(biāo)明確且已保持領(lǐng)先優(yōu)勢的領(lǐng)域有：精細(xì)陶瓷、碳纖維、工程塑料、非晶合金、超級鋼鐵材料、有機(jī)EL材料、鎂合金材料。

　　3.新材料市場占有狀況

　　目前，多數(shù)工業(yè)化國家已針對節(jié)能減排，應(yīng)對氣候變化問題達(dá)成基本共識，并積極推動(dòng)建立減少污染、資源可回收利用的循環(huán)型經(jīng)濟(jì)模式，制定經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展政策措施。形勢的發(fā)展為新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了巨大市場空間。日本的新材料產(chǎn)業(yè)憑借其超前的研發(fā)優(yōu)勢和研發(fā)成果的實(shí)用化開發(fā)力度，在環(huán)境、新能源材料世界市場占有絕對的優(yōu)勢地位，具體如下：鋰電池隔板50%，飛機(jī)、汽車用碳纖維70%，海水淡化逆滲透薄膜50%，高端多層陶瓷電容器用納米級鈦酸鋇80%，300mm太陽能電池半導(dǎo)體電路板70%，有機(jī)EL材料90%，聚乙烯醇膠卷80%，用于燃料電池的氧化鋯60%，用于汽車、電子的合成鎂氧70%。

　　4.產(chǎn)官學(xué)合作體制推動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　1995年日本制定了《科學(xué)技術(shù)基本法》，次年開始實(shí)施為期5年的科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃。為推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立循環(huán)型社會，日本制定了一系列相關(guān)法規(guī)如《環(huán)境基本法》、《循環(huán)型社會形成推進(jìn)基本法》、《資源有效利用促進(jìn)法》、《綠色購入法》等，為新材料的研發(fā)、實(shí)用化起到了積極的推動(dòng)作用。此外，日本的產(chǎn)官學(xué)合作體制即產(chǎn)業(yè)界、政府和學(xué)術(shù)界合作的科技發(fā)展體制在促進(jìn)科研成果產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)揮了重要作用。

　　在日本的產(chǎn)官學(xué)合作體制中，政府處于主導(dǎo)地位，依據(jù)上述法規(guī)，政府和民建成立了一些科技中介機(jī)構(gòu)，在科研成果和企業(yè)間牽線搭橋。獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)和獨(dú)立行政法人新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)，是分別隸屬于文部科學(xué)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的科技中介機(jī)構(gòu)，它們通過公開募集的方式，委托企業(yè)完成各項(xiàng)新技術(shù)開發(fā)，并提供所需的研發(fā)費(fèi)用，研發(fā)成果歸國家所有，參與的企業(yè)享有優(yōu)先使用權(quán)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上述機(jī)構(gòu)每年把上百項(xiàng)重要科研成果成功轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。

　　三.上世紀(jì)八九十年代日本對開發(fā)新材料采取了以下相應(yīng)的對策

　　1.重視新材料的基礎(chǔ)研究

　　日本為了給未來的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步打下基礎(chǔ)，以保證在今后的尖端技術(shù)中發(fā)揮其主導(dǎo)作用，日本認(rèn)識到基礎(chǔ)研究的重要性。所以在1984年的科學(xué)技術(shù)白皮書中大力強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究，尤其是新材料方面的研究。

　　2.新建一批新材料研究所

　　新建了一批新材料研究所，主要是為了進(jìn)入新的階段，著重對電子、新材料、生物工程等方面開展研究活動(dòng)。其中對新材料的研究，日本給予相當(dāng)重視。

　　3.確保發(fā)展新材料所需的人才資源

　　日本認(rèn)識到培養(yǎng)材料科學(xué)家和材料工程師的重要性，也認(rèn)為現(xiàn)有的大學(xué)中許多課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)前培養(yǎng)高級科技人才的需要，必須加以調(diào)整。此外，日本為了發(fā)展新材料所需的資源業(yè)采取以下政策:

　　(1)政府出資儲備，(2)政府對民間企業(yè)的庫存給予資助，(3)與國外資源國建立鞏固關(guān)系;(4)鑒于國際形勢的穩(wěn)定，采取各種渠道輸人資源的政策;(5)加強(qiáng)礦渣的綜合利用和回收有用金屬，(6)開發(fā)錳團(tuán)礦等海洋資源。

　　4.在研究經(jīng)費(fèi)方面給予支持

　　1985年日本政府在新材料方面的研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算金額共計(jì)為7,810百萬日元，占科學(xué)技術(shù)振興費(fèi)的2.04%。日本政府在新材料方面的研究開發(fā)費(fèi)相當(dāng)于大型工業(yè)技術(shù)研究開發(fā)費(fèi)(7,698百萬日元)和海洋開發(fā)經(jīng)費(fèi)(7,984百萬日元)，比太陽能、地?zé)崮?、氫能等新能源的開發(fā)研究費(fèi)3,022百萬日元高50%以上，比電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的研究開發(fā)費(fèi)4,779百萬日元高38.7%。此外，為促進(jìn)新材料的發(fā)展，日本開始采取歐美各國所采取的在稅制上支持的政策。對研究經(jīng)費(fèi)的增加額減稅20%減稅限額最多只能相當(dāng)于所得稅的10%，對新材料試驗(yàn)研究費(fèi)的稅收，若有理由延期繳納，可延至任何時(shí)候償還，對新材料的開發(fā)投資減稅10%，以鼓勵(lì)民間從事新材料的技術(shù)開發(fā)活動(dòng)。

　　5.日本的新材料研究體制采取了新方式

　　日本企業(yè)對新材料的開發(fā)采取產(chǎn)學(xué)結(jié)合或企業(yè)間合作的體制。產(chǎn)學(xué)結(jié)合就是企業(yè)與學(xué)校結(jié)合，1984年大學(xué)和住友電公司就開發(fā)新材料方面進(jìn)行合作研究，成功地開發(fā)出瞬時(shí)合成燒結(jié)精細(xì)陶瓷的方法。在日本這樣的產(chǎn)學(xué)合作事例不勝枚舉。企業(yè)間的合作。新材料廠商是進(jìn)行材料開發(fā)，用戶廠商是進(jìn)行機(jī)器、設(shè)備的開發(fā)。對生產(chǎn)廠商和用戶廠商的關(guān)系是非常密切的。在競爭劇烈的時(shí)代，日本許多企業(yè)認(rèn)識到，為了縮短開發(fā)周期，為了企業(yè)的生存，應(yīng)共同進(jìn)行研究。所以現(xiàn)在許多新材料生產(chǎn)廠商和用戶廠商以對等形式進(jìn)行共同開發(fā)，共同生產(chǎn)。日本認(rèn)為這是尖端技術(shù)時(shí)代的一個(gè)有效的開發(fā)戰(zhàn)略。

　　由此可見，日本對材料這一行業(yè)極為重視，同時(shí)，日本在材料領(lǐng)域的發(fā)展也是越來越進(jìn)步。希望我們國家能夠在材料領(lǐng)域也有如此多的措施，促進(jìn)材料行業(yè)的發(fā)展。

　　四.近年來日本新材料重大科學(xué)進(jìn)展

　　1.開發(fā)出世界上最耐熱的生物塑料、高強(qiáng)度醫(yī)用凝膠和更節(jié)省稀土的磁石制造技術(shù)。

　　2.北陸先端科技大學(xué)院大學(xué)與筑波大學(xué)的研究人員利用轉(zhuǎn)基因大腸菌制造出具有堅(jiān)硬構(gòu)造的桂皮類物質(zhì)，并使用光化學(xué)手段對其進(jìn)行加工，成功制造出世界上最耐熱的生物塑料。該物質(zhì)有望在未來成為汽車和電器零部件中金屬和玻璃的替代品。

　　3.東京大學(xué)的研究人員成功開發(fā)出一種即使放入水中也不會膨脹的高強(qiáng)度醫(yī)用凝膠，這種物質(zhì)未來可用于制造人工軟骨等醫(yī)療器材，并在干細(xì)胞治療中發(fā)揮作用。

　　4.立命館大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種低費(fèi)用的深紫外發(fā)光體，該發(fā)光體使用LED光源，未來作為殺菌處理的新型光源代替目前使用的水銀燈。

　　5.產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的研究人員用沙子的主要成分硅石與酒精進(jìn)行反應(yīng)，成功制出了硅化學(xué)產(chǎn)業(yè)的主要原料四乙氧基硅烷。這種新技術(shù)不但效率高，而且由于是直接合成，也相對簡便，對未來的硅化學(xué)產(chǎn)業(yè)可能產(chǎn)生重大影響。

　　6.九州大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新工藝，通過減少作為觸媒的白金粒子直徑和其在固體表面上的固化密度，大大減少燃料電池中白金的使用量，達(dá)到目前的十分之一。這項(xiàng)成果的出現(xiàn)意味著未來燃料電池的費(fèi)用可能會大大削減。

　　7.物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)的研究人員成功合成一種新的磁石化合物NdFe12Nx，這種新型磁石與目前在混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)馬達(dá)中使用的釹磁石相比，使用的稀土量更少，而且具備更優(yōu)良的磁力特性。

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