去年9月26日,美国国家研究委员会(NRC)就美国材料科学的现状及面临的问题提出了一份长达279页、题为“90年代的材料科学和工程”的报告。报告呼吁美国政府必须对这一领域的研究给予更多的关注、支持,非此美国将丧失它在这一学科的领先地位,报告特别提及要加强陶瓷、塑料和金属制品等材料的合成、制造。

该研究报告的起草人之一,国际商业机器公司的乔德威利(Praveen Chaudhuri)认为,这份报告不同于以往的政府科学报告s该报告是从商业角度、而非政府角度观察、考虑问题。“我们事先征求了8个大工业部门的见解,这些郁门包括航天航空、汽车制造、生物材料、化学、电子、能源、金属及电讯业。这些企业一致认为,先进的材料是企业得以稳固发展的命脉所在,他们普遍认为,材料的合成、处理是面临的一大难题。”

该报告的另一位起草人,伊利诺斯大学的材料学家J. 伊科诺米(James Economy)举出以下一个例子来说明材料合成、处理方面的能力下降是如何制约生产力的。由Amoco研制的一种液晶聚合物——Xydar可制成强如钢铁的塑料,且其重量只有铝的一半,并可承受350°C的高温。这种材料用于其些汽车发动机部件该是十分理想的,然而,当其熔化时,其液体流向(流向铸模)使其沿铸模表面的分子较其内部分子的走向更为规则。由于这一特点,该种材料表里的热膨胀系数大相径庭,这使得用这种材料制作的工件在冷却、加热时产生应力和断裂。“在加工这种材料时,我们需要有一些全新的概念以利于合理利用这类材料。”伊科诺米认为,“但在这方面,我们的进展太慢。”麻省理工学院的M · 弗莱明(Mereon Fleming)认为,目前在材料合成和处理方面的不足甚至限制了那些传统工业部门一如钢铁业的发展。他认为,美国在材料处理、新技术开发及新技术的实际应用诸方面已经大大落后于其竞争对手,以钢铁工业为例美国人在从连铸到薄板卷板及钢板表面处理等多项加工工艺方面均落后于国外竞争对手。

该报告的主要撰稿者乔德威利认为,美国在材料科学和工程方面的最大问题是未落实这方面的前期研究。尽管这一学科本身相当繁杂且难以限定其世界。一般认为这一学科主要包括四方面的内容,除上述的合成、处理外,还有结构组分、特性及性能。

弗莱明谈到,尽管在某种意义上材料科学可追溯到1.2万年以前(那时已经有人用粘土制作陶器),但其间使用的手段不断在变化着,100年前,人类尚不知从结构和组分角度着手考虑材料的制作,因为那时还不知悉物质的原子结构,原子、分子结构的揭示是材料科学得以迅速发展的一大利器。然而,作为主学科之一的材料科学本身的发展呈极迅猛之势,在我们全力聚神于材料的结构及特性时,我们却未能对材料的合成和处理给予应有的更多的关注。

该项报告开列了一系列旨在加强美国材料科学和工程研究开发实力的建议措施。联邦政府对材料科学的资助从1979年 ~ 1987年下降了11%,其中,民用部分下降了23%。报告认为,这种情况应立即纠正。报告认为,财政支持应优先考虑那些用于材料分析、合成和加工处理的新设备的研制方面。报告要求美国各大学增加材料科学的授课内容,特别要强调材料合成和处理的重要性。鉴于材料科学作为一个学科难成一统的现状,报告建议政府、工业界和大学通力合作,尽可能使其成为一个独立的一统的学科。

[Science,1989年9月29日]