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未来，就在此刻
第五届中国—南亚博览会已于昨日闭幕，本届博览会透露出的巨大信息量依然在发酵之中——在科技快速迭代的当下，我们对未来生活既有憧憬，也有焦虑，我们会被机器取代吗？我们能够在技术的超速发展中继续保有竞争力吗？每个人都希望跟紧时代变化的步伐，不成为被时代淘汰的那一个……
怎样才能读懂未来？今年南博会首设新材料馆（4号馆），其中各种有趣的展示和隐藏其后的巨大能量，或许能让我们更好地理解未来：人类世界由信息社会转型为智能社会已是必然趋势，这是一种工业和信息产业发展高度融合的新的社会形态，是在物联网、云计算、大数据等基础上开启的高度拟人化的人工智能时代，而这一社会形态，需要以电子信息材料、新能源材料、特种功能材料等新材料作为支撑。
科技应用的速度虽然极为快速，找到恰如其分的应用契合点依旧是我们紧跟时代，进行创新和比拼的关键——这是记者在今年南博会首设的新材料馆中获得的一点感悟。
不仅变废为宝 还能创造较高经济价值
从手机、iPad到提款机，我们身边越来越多的现代设备唯一的操作方式就是在触摸屏上以手指划划这个，敲敲那个——随着触摸屏变得无处不在，制造触摸屏的材料也在不断发展变化。
“这种金属叫铟，是一种稀有金属，质地非常软，具有较强的延展性，用途很多，比如制造半导体、电光源、低熔点合金等等。”在4号展馆，记者在一家环保企业展位上，看到一块块银白并略带淡蓝光泽的铟金属长方体，红河州鑫联环保公司工程师白如斌介绍了这种稀有金属的基本性能——而记者拿在手里的手机，其电容触摸屏就包括由透明导电材料氧化铟锡制成的微导线网：当手指碰触屏幕时，在电荷向手指转移的那个点上，电容发生了微小变化，屏幕控制芯片中的软件会探测到电容发生变化的位置，从而确定手指位置，使得我们手上细小的收放动作获得操作反应。
由于氧化铟锡材质透明，又具有导电性，被大量使用在手机和其他电子产品的触摸屏制造上，也使得稀有金属铟的需求量扩大，“对铟、锡等金属的提取，传统方法是使用原矿，而我们是使用固体废弃物，比如钢铁厂的烟尘、灰烬。这些烟尘里面含有低品位的稀有金属，我们先搜集，再使其富集，用萃取的方法再提取出来。”白如斌对于自家企业变废为宝的能力颇为骄傲，“以稀有金属为主打产品，年产值大约有13亿元。每年为钢铁厂治理固体废弃物达200万吨，仅铟的产量是40吨/年。2016年，我们企业上了股市新三板，今年想要上主板。”
在一些污染企业必要进行的环保治理中发现价值，将原本要被堆放的固体废弃物转变为附加值极高的新原料，是像鑫联环保公司这样的技术型企业在原材料提供商之间激烈的竞争中占据优势的独特路径，“在国内，和昆钢、邯郸钢铁厂等企业都有合作；在国外，和泰国企业有稳定合作，正在开拓北美市场。”
“我们甚至在钢铁冶炼产生的废弃粉尘里提取了碘，这是一种非金属成分，去年产量达到40吨。像铷、铯等稀有金属，我们也是全球第一家发现。所以，原本被只能堆放的废弃物，是可以产生很大的经济价值的，并且这样的治理对环境保护具有积极作用。”白如斌补充。
同样在环保治理中获得了高附加值产品的还有云锡集团企业旗下一家污染治理公司，“有色金属的冶炼会附带产生砷，我们通过治理砷污染，获得新的、附加值很高的产品，比如选矿药剂、工业防霉剂、液晶屏幕的生产原材料等。像工业防霉剂用于船舶外壳的防腐漆中，可以防止海洋生物侵蚀，出口美国。”红河砷业有限公司总工程师张洪介绍，该公司仅砷类精细化产品的年产值高达两三亿元。
工业时代新名词 改变人类生活的微观层面
氮化镓、液态金属、石墨烯……在本届南博会上，给记者留下深刻印象的还有许多陌生的新名词。这些听起来稀奇古怪的新材料究竟和我们的日常生活有何联系？
“5G通信基站、5G手机，都将使用到这些由氮化镓制成的芯片和微波功率放大模块。”凝慧电子科技有限公司是今年将在滇中新区正式投产的一家高科技企业，总经理助理文君为我们详细介绍了这种最新的合成材料，“氮化镓已经是第三代合成新材料，运用范围很广，比如通讯领域的基站、雷达、手机，新能源汽车的充电桩，高铁里的发动机模块等都会使用。”“它的特点是具有更强大的承载力，使器件性能得以很大提升，比如充电效率和发射功率都变得更高、更快、更安全。”
类似氮化镓的合成材料，是近10年来出现的新型人工纳米结构材料，具有天然材料不具备的特殊性质，而这些性质主要来自人工干预的特殊结构，“看起来是透明的，其实是根据需要一层一层‘长’起来的，通过多组分材料在不同层次上混合、协同、耦合来获得新性能。”据文君介绍，与氮化镓相类似的许多新型合成材料都是根据现代工业发展的需求，通过人工手段制造出来的，具有奇异的力、热、声、光学性能，并且这些新材料为我们的信息通联、出行交通提供更加便捷的成长空间。
另一种与你我日常生活紧密相关的新材料叫石墨烯，“应用范围极广泛。我们用它来制作新能源汽车电池、路灯散热器、防腐涂料等。”上海碳源汇谷新材料科技公司的陈韵吉介绍，由于石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、新能源和生物医学和药物传递等方面都具有很好的应用前景，被认为是一种革命性材料。由于石墨烯较难剥离出单层结构，成功分离出石墨烯的英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，获得了2010年的诺贝尔物理学奖。“就是利用它性能的不同方面，来制作不同的产品。”陈韵吉说。
以新能源汽车为例，如何实现电池储电量大、短时快速充电，是每家电动汽车企业都需要突破的技术瓶颈，“石墨烯基锂离子电池可实现短时充电，从原来的几个小时缩短到几分钟，而且装有石墨烯电池的新能源汽车在零下20摄氏度的低温环境下也能正常充电。石墨烯的导电性超乎想象。”陈韵吉说。
由于石墨烯这种碳原子排列组成的蜂巢状物质只有单个原子的厚度，基本透明，又具备良好的导电性，研究人员认为，它可被用来制造像报纸那样能叠卷的弹性屏幕。也就是说，未来手机的可卷曲触摸屏革命，很可能由石墨烯带来。
对于我们这些行外人来说，神奇的新材料虽然听起来陌生，却是智能时代社会生活得以流畅进行的物质保证。
发挥“乘数效应” 新机遇落脚滇中新区
“去年以来，我们在昆明卖出的电动汽车已有6000多辆。以我个人的经验来说，在城市使用电动汽车代步还是非常好的，每公里才花7分钱；用油，每公里至少要7角钱。相比之下，新能源汽车省钱又环保。”记者在南博会制造业馆看到，北汽新能源汽车的销售人员赵健斌正向来看展、逛会的市民介绍新能源汽车的使用优势，这家企业也是落户滇中新区汽车产业园内的重要项目之一。
我们在前面提到，由石墨烯等新材料制作的高性能锂电池为电力汽车大规模生产提供了突破技术瓶颈的微观基础——这些由新材料、新能源等技术革命带来的工业进阶，促使很多企业加紧设计转型发展的新路径。嵩明杨林经开区一家从事机械制造的企业负责人在与记者进行交流中，充分表达了适应时代变化、结合已有产品开发新应用场景的转变之路，“我们原来是生产铸件的传统企业，现在开始推出新产品：“一方面，提升技术，生产采用高压共轨技术的柴油发动机，让油品燃烧更充分，使大型机械获取的动力更充分；另一方面，我们也正在开发电动和混合动力技术，把电动机和内燃机两种动力来源融合使用，减少燃料消耗，降低污染排放。”云内动力集团公司工程师唐清权介绍，“还要考虑如何调控和平衡成本，让消费者更省钱。”
目前，全世界大多数汽车制造商都在努力提升自家汽车电力系统的电压，以使混合动力汽车更为经济。世界最大汽车零部件制造企业之一、总部位于美国密歇根州的德尔福公司认为，轻混合动力可使二氧化碳排放量减少15%-20%。到2025年，全世界每10辆售出汽车中就有一辆是48伏电压的轻混合动力车——这或许就是，从传统铸件企业转型为新动力提供者的滇中新区的企业家们对时代前景的预估和努力。
不仅是“云内动力”在杨林的子公司这样千万元年产值的中小企业加速转型升级，就连国企昆钢集团也在积极谋划更大生存空间，“昆钢近几年研发了多金属复合材料，用于化工防腐、食品机械、饮用水输送等方面。”“像这种不锈钢复合管，就是目前质量好、价格合宜的饮用水输送管道，用碳钢和食品级不锈钢相复合，既保证强度，又保证洁净度和耐腐蚀性，用来替代传统的铸铁管和塑料管，以避免自来水在输送过程中的二次污染。”据昆钢新型复合材料开发公司副总樊剑介绍，目前由新型金属复合材料制成的饮用水输送管已经推广到广东、北京等省市，“广东用得比较多，单个市政项目就是120公里的设计量。昆明目前用了10公里，安宁也用了10公里。”
樊剑说，中国制造理应提升技术含量，而钢铁是工程技术中最重要、用量最大的金属材料，复合型钢材在钢材总产量中的比例将大幅增长，“需要找到合适的下游企业来使用。”
过去，新技术从实验室到应用于生产、生活至少需要10年时间；如今，科技应用速度极大地加快——谁能快速为新科技找到应用场景和大规模推广使用的市场，谁就会成为经济发展的领头羊。作为引入了新材料和新能源等重要技术企业的滇中新区，如何交叉使用这些具有潜力的良性资源，让大数据、市政规划、人工智能、产业链构建等要素充分融合、互相激发，发扬科技型企业带来的“乘数效应”，或许是我们下一步要努力的方向。
机器人通过“眼睛”观察，准确向茶杯倒水。 昆钢钛合金展品
什么是新材料？
新材料是指新近发展的或正在研发的性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
新材料按组分，有金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料4大类。按材料性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐射等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电磁、声、光、热等效应，以实现某种功能，如半导体材料，磁性材料，光敏材料，热敏材料，隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。
像超纯硅、砷化镓这类新材料的研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒钟几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；而航空发动机材料的工作温度每提高摄氏100度，推力可增大24%。
21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。
这些国家非常重视新材料发展
日本十分重视新材料科技的基础和先导作用，在半导体材料、电子材料、电子元器件、碳纤维及特种钢等领域，在全球具有举足轻重的地位。日本材料科技战略目标是保持产品的国际竞争力，注重实用性，考虑环境、资源与能源的协调发展问题，重点开发资源与环境协调性的材料以及减轻环境污染且有利于再生利用的材料，使市场潜力巨大和高附加值的新材料领域尽快专业化、产业化。明确定位的几个重点领域包括：精细陶瓷、碳纤维、工程塑料和非晶合金等。
韩国为力争在短期内成为世界新材料科技产业强国，规划建立了产业竞争必需的材料及制造技术清单：包括下一代高密度存储材料、生态材料、生物材料、自组装的纳米材料技术、未来碳材料技术、高性能结构材料、用于人工感觉系统的智能卫星传感器、利用分子工程的仿生化学加工方法、控制生物功能的材料等。
俄罗斯矿产资源十分丰富，煤、石油、天然气、泥炭、铁、锰、铜、铅、锌、镍、钴、钒、钛、铬储量均居世界前列，有着发展新材料的资源优势。俄罗斯的战略是一方面力求继续保持某些材料领域在世界上的领先地位，如航空航天、能源、化工等；另一方面大力发展对促进国民经济发展和提高国防实力有重要影响的材料，如电子信息、通信设施、计算机产业等所用的关键新材料。
据《中国新材料产业发展报告（2016）》
本报记者 马逢萃/文 周凡/图
编辑整合/版面设计 陈熙
审核 唐薇
