1 材料基因组工程及其科学意义

美国制造业的振兴不是传统制造业的复兴，而是新兴制造业的培育，其中建立在材料科学基础上的新材料产业是重点之一。2011年6月24日，美国总统奥巴马宣布了一项超过5亿美元的“先进制造业伙伴关系”（Advanced Manufacturing Partnership，AMP）计划，以期通过政府、高校及企业的合作来强化美国制造业。“材料基因组计划”（Materials Genome Initiative，MGI）是AMP计划中的重要组成部分之一。

“材料基因组工程”与“人类基因组工程”类似，通过高通量的第一性原理计算，结合已知的可靠实验数据，用理论模拟去尝试尽可能多的真实或未知材料，建立其化学组分、晶体和各种物性的数据库，并利用信息学、统计学方法，通过数据挖掘探寻材料结构和性能之间的关系模式，为材料设计师提供更多的信息。“材料基因组计划”旨在通过搜集新材料的数据、代码、计算工具等，构建专门的数据库实现共享，减少材料开发和应用周期，从10-20年减为2-3年。

材料基因组工程拓宽了材料筛选范围，通过集中筛选目标，减少筛选尝试次数，预知材料各项性能，缩短性质优化和测试周期，预先规划回收处理方案，从而加速材料研究的创新。材料基因组工程更接近实际应用，覆盖范围更加广泛，它包括了几乎所有可能的化合物及其物性与产品开发应用，对国民经济发展，提升国家科技竞争力和维护国家安全有着重要的意义。

可以说，材料基因组工程是一个关系到材料行业及整个制造业发展的重大项目。应抓住机遇，迅速行动起来开展中国“材料基因组工程”，并整合协同国内材料计算与模拟领域的优势力量，通力合作，跟上并引领国际材料领域新一轮发展的浪潮。

2 强调战略性原材料的获取

全球范围内对原材料，尤其是“技术金属”的需求正在不断上涨，新技术的进展对相关产业开发中的重要资源的需求也在持续提升。原材料的国际供给受到出口配额的限制，价格也是屡创新高。欧洲议会认为，欧盟需要有一个强大的工业基础，这高度依赖于原材料的充足供给。2011年9月13日，欧洲议会表示，欧洲必须通过保证国外的出口供应、寻找替代资源、提高电子废料的循环利用等措施以防止原材料短缺。这一系列的举动，足以显示欧洲对原材料的重视程度。在资源匮乏的日本，也一样如此。例如2011年6月9日，日本石油天然气金属矿物资源机构向伊藤忠商事株式会社提供10亿日元贷款，用于收购海外锂矿资源。

在稀土方面，除了传统的美国、澳大利亚外，2011年以来，哈萨克斯坦也就开发稀土资源寻求国际合作伙伴。哈原子能工业公司和日本、韩国、德国等国的企业进行合作，重要内容就是从国外引进资金和技术。有研究报告指出，随着替代材料的研发、在中国之外的新开采以及稀土资源的回收利用等方面取得进展，2016年-2017年全球稀土市场会出现供大于求的局面，甚至镧和铈的供应在2013年就会大于需求。

尽管美国、澳大利亚等已经宣布开始恢复开采稀土，但从目前的情况来看，中国稀土仍是他们所觊觎的。各种矿山重启的消息不排除是在“舆论施压”。

3 石墨烯的研究持续升温

石墨烯是当前物理学界与材料科学界最热门的研究主题之一，被认为是形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料。2011年以来，欧盟、韩国、英国相继投入大量资金用于石墨烯的科研以及商业化工作。如欧盟计划在未来十年投入10亿欧元用于石墨烯的研究。先导试验阶段于5月1日启动，2013年正式启动。由于大规模制备技术尚未成熟，以及石墨烯的性质很大程度上受到制备技术的影响，“石墨烯时代”还尚未到来，低成本、大规模、可重复的制备技术将是石墨烯取得突破的关键。

石墨烯的科学研究也取得了大量的进展。例如2011年6月，美国IBM Thomas J. Watson研究中心的Yu-Ming Lin等人在Science上发文宣布，研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路，向开发石墨烯计算机芯片前进了一大步。这块集成电路建立在一块SiC上，并且由一些石墨烯场效应晶体管组成。最新的石墨烯集成电路混频最多可达10 GHz，而且可以承受125℃的高温。这块集成电路还可以运行得更快，未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。

4 材料使役性能受到关注

787客机是波音公司推出的新机型，首架于2011年9月27日交付日本全日空公司，同年10月26日首航执行东京-香港航线。是首次全机身机翼使用碳纤维复合材料代替金属材料制造的客机，复合材料占总重量的50%。10月20日，美国政府问责办公室在官方网站上公布了一份题为《联邦航空局监管复合材料飞机安全性的行动现状》的有关航空安全的调查报告。该报告通过对相关文献的综合分析和专家访谈，提出了与复合材料机身的维修及保养相关的四个安全问题。

可以看到，国际上对复合材料材料安全性的问题非常关注，我国正处于大飞机研发的关键阶段，先进复合材料的研发和应用经验较少，其安全性能的评估方法和标准不足，这方面的工作应当与研发和应用同步展开，充分考虑实际运行时可能出现的故障问题并给出切实可行的解决方案。

5 发达国家重视先进制造业的发展

无论是先进制造业的振兴还是传统制造业的升级，都有助于推动就业和振兴地方经济。在国际金融危机的影响下，美、欧、日等发达国家和地区纷纷凭借在技术、标准、资本等方面的优势，瞄准实体经济的价值链高端，力图在高端装备、资源友好型技术、电子信息等高技术、高附加值产业领域寻求突破，并纷纷推出各种发展战略和计划，促进传统制造业向先进制造业升级转变。

上文已提到，2011年6月24日，美国政府推出了“先进制造业伙伴关系”计划；随后的12月12日，奥巴马宣布设立白宫制造业政策办公室。该办公室隶属于白宫国家经济委员会，并将与联邦政府各部门合作，协调执行制造业计划，并制定制造业政策。办公室负责人由美国商务部长John Bryson和白宫国家经济委员会主任Gene Sperling共同担任，旨在进一步强化先前提出的相关制造业计划，使制造业成为本轮经济复苏的重要推动力，重塑“美国制造”。

2011年10月，英国政府宣布未来六年投入1.7亿英镑建立七大先进制造研究中心（2013年前全部建成），以提升英国制造业竞争力水平。

我国装备制造业的重点领域实现了长足的进步，工程机械行业快速发展，汽车产销量爆发式增长，船舶工业实现大幅跃升，机床行业产品结构明显改善。但与发达国家相比，仍有不小的差距。对于制造业战略性新兴产业而言，不仅依靠政府的扶持力度，更需要强大的资金支持。美国和英国的新动态恰恰显示了政府在推动先进制造业的发展中，资助起到的作用是巨大的。政府直接融资和减税可以给企业以强大的信心；战略性新兴产业特殊的贷款和利率方面的优惠，有望在很大程度上减轻这些产业发展的负担。

6 制造业的“回流潮”

制造业“回流”西方已初步具备了条件：首先，站在美国的角度，奥巴马起初曾全力挽救金融企业，但后来意识到制造业的重要性，对制造业进行了一系列提振，现在这些政策的效用开始慢慢显现，引起了部分制造业企业的回流。其次，从跨国企业的角度看，他们也需要调整战略，平衡市场风险，尤其是311日本大地震带来的影响，而不能把制造业的重心集中在一个地区。再次，从制造业本身看，它的发展趋向于高新技术和制造业相结合的模式，同时相较于中国，美国在人才、技术等方面都要优于中国。

但现在下最终结论为时尚早。尽管是否“回流”还存在争议，但不能否认，有关美国制造企业回流的观点确实在一定程度上揭示了中国相关企业的问题，如原先的劳动力成本“比较优势”逐渐丧失等。中国制造业要学习美国企业的战略布局，同时认清时代形势，跟上全球经济的发展节奏。“中国制造”正面临汇率上扬、出口受阻等不利的外部环境和还贷款压力不断提升、制造业朝“虚拟”方向赚取快钱的内部压力。但更重要的问题是，中国制造业仍以低廉的劳动力成本和牺牲环境为代价进行发展。换个角度说，“中国制造”面临的最主要问题还是产业结构升级。另外，在完善产业链和保持出口市场的稳定方面，也需要着力。

7 传统制造业政策提升

2011年10月25日，印度内阁于批准了国家制造业政策（计划）。该计划从制定到批准历经曲折，最早于2010年3月由印度工商部产业促进司草拟，由于种种原因，印度政府各部门一直无法就草案达成一致。该政策规划包括创建世界级的制造业基础框架，改善目前的社会和机构框架，设立国家投资和制造业区域，在区内所享有的优惠包括：税率减让、较宽松的劳工及环境法规等，以吸引外来投资。此计划预计将增加1亿个工作机会，其目标是在2025年将制造业占GDP的比重从目前16%提升至25%。

金融危机以来，发达国家出台了一系列制造业推动政策和战略，致力于重振制造业，不仅仅为扭转工业衰退、促进国内就业，一定程度上还将未来经济增长的希望寄托于工业振兴计划。这一现象会将持续下去，并不断向其他国家和地区、制造业的各个行业渗透。

2011年，中国制造重镇温州的中小企业陷入经营困境，一方面是由于成本优势弱化，另一方面是由于经营环境恶化，但也反映出制造业的产业升级之难。此时，就需要国家相关部门适时制定切实可行的推动政策和促进手段。我国的制造业较为缺乏产业规划的引导，需要对制造业，尤其是传统制造业的升级展开细节性、系统性的引导。“中国制造”的转型，并不是说要放弃传统的劳动密集型产业，全部去发展高新技术。产业链的各个环节，无论是哪个环节，如果能做到人无我有，人有我精，还是有发展前途的。与西方相比，我国正处于工业化、城镇化过程中期，工业仍有很大投资发展空间。

从技术成熟度、关键性技术突破、市场需求、产业和金融投资、政府政策支持等角度出发，并结合情报研究工作，展望2012年，我们初步认为，在新材料领域，重大工程用结构材料、钢铁、无机非金属材料、高分子及复合材料、有色金属材料、新能源材料、信息功能材料、特种功能材料、生物医用材料、稀土、功能陶瓷材料等领域将在2012年取得新的突破。在先进制造领域，包括航空装备、空间基础设施、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等在内的高端装备制造将取得技术进展。在原材料成本不断上扬的背景下，包括产品回收在内的资源高效循环利用显得更加重要。信息技术等高新技术将与制造业广泛融合，不断促进传统制造业向先进制造业的升级换代转型。

先进制造与新材料领域的发展日新月异，以上的总结仅仅从2011年众多的进展中遴选了部分。囿于编者的学识水平，纰漏错误之处在所难免，恳请广大读者批评指正。