張昕嬙，趙蕓蕓，王海龍

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院規(guī)劃研究所，北京，100846）

研發(fā)新模式促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展
——以寧波英飛邁公司為例

張昕嬙，趙蕓蕓，王海龍

（中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院規(guī)劃研究所，北京，100846）

新材料產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，為制造業(yè)和實體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的材料研發(fā)模式，周期長，難度大，且材料性能上與期望值有差距，而開發(fā)一種新的研發(fā)模式非常必要。本論文通過對寧波英飛邁材料科技有限公司進(jìn)行分析，介紹一種新材料的研發(fā)新模式，分析企業(yè)在引進(jìn)海外人才、自主研發(fā)、構(gòu)建材料基因大數(shù)據(jù)等方面的成功經(jīng)驗，并提出重視應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺提質(zhì)增效、重視核心技術(shù)人才的引進(jìn)與培養(yǎng)、鼓勵技術(shù)和方法創(chuàng)新等啟示和借鑒1. 本文原稿寫成于2016年6月，發(fā)表于中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院內(nèi)部刊物《工業(yè)和信息化研究》2016年第4期“企業(yè)研究”，本文有修改。。

新材料；材料基因組；新模式；寧波英飛邁

工業(yè)經(jīng)濟(jì)論壇 URL： http//www.iereview.com.cn DOI： 10.11970/j.issn.2095-7866.2016.05.006

引言

材料技術(shù)的突破往往帶來革命性的變革，新材料的發(fā)展甚至可以引起一場新的工業(yè)化革命。新材料產(chǎn)業(yè)被譽(yù)為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”，為制造業(yè)和實體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)［1］。

與傳統(tǒng)材料相比，新材料產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)高度密集，研究與開發(fā)投入高，產(chǎn)品附加值高，生產(chǎn)與市場的國際性強(qiáng)，以及應(yīng)用范圍廣，發(fā)展前景好等特點，其研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個國家經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展、科技進(jìn)步和國防實力的重要標(biāo)志。世界各國十分重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國也不例外，在2015年發(fā)布的“中國制造2025”中，新材料產(chǎn)業(yè)被列為大力發(fā)展的十大重點領(lǐng)域之一。

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，新材料產(chǎn)業(yè)最核心的部分在于關(guān)鍵技術(shù)，而自主研發(fā)是掌握關(guān)鍵技術(shù)的核心。我國是材料大國，包括鋼材料、高分子材料等，十幾年來始終處在世界第一的地位，但是大而不強(qiáng)，很多尖端新材料受制于國外。2016年3月中旬，工信部、國家發(fā)改委、科技部、財政部聯(lián)合出臺了《關(guān)于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出發(fā)展先進(jìn)基礎(chǔ)材料，對一批關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、積極開發(fā)前沿材料，并對新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸提出具體解決措施。

目前，對新材料研發(fā)現(xiàn)狀的相關(guān)研究有很多，主要針對區(qū)域的新材料發(fā)展情況進(jìn)行分析，系統(tǒng)研究新材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)［2］、產(chǎn)業(yè)區(qū)域分布情況［3-4］、產(chǎn)業(yè)集聚程度［5］、產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域選擇的依據(jù)［6］等問題，并對區(qū)域今后的發(fā)展方向做了剖析。此外，也有一些針對具體行業(yè)的研發(fā)分析［7-8］。對具體行業(yè)的新材料研發(fā)現(xiàn)狀提出問題，并對未來的工作提出建議。但是，對新材料的研發(fā)新模式的相關(guān)研究較少。作為技術(shù)創(chuàng)新的先導(dǎo)，新材料的研發(fā)程度對于其他高新科技領(lǐng)域的發(fā)展和突破有所制約。而在新材料研發(fā)過程中，因為完全沒有任何經(jīng)驗可借鑒，想要成功制備符合期望值的新材料很困難，研發(fā)周期相對較長。因此，開發(fā)一種新的研發(fā)模式非常重要。

本論文通過對寧波英飛邁材料科技有限公司（下稱英飛邁）進(jìn)行分析，介紹一種新材料的研發(fā)新模式，并總結(jié)該企業(yè)的成功案例，提出幾點啟示。

一、英飛邁公司材料研發(fā)模式分析

（一）企業(yè)概況

自上個世紀(jì)八十年代起，技術(shù)的革新和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越依賴新材料的進(jìn)步。目前，從新材料的最初發(fā)現(xiàn)到最終工業(yè)化應(yīng)用一般需要10～20年的時間。為了幫助加快新材料的研發(fā)效率，科研人員發(fā)明了“材料基因工程”方法，就是將元素周期表中的元素特性、結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計，并把這些參數(shù)統(tǒng)一到一個大數(shù)據(jù)平臺中，可以對新材料性能加以預(yù)測。

英飛邁于2013年落戶寧波新材料科技城，從事材料基因工程儀器裝備研發(fā)、設(shè)計、制造、銷售，高通量材料研發(fā)服務(wù)，以及新材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。是國際領(lǐng)先，國內(nèi)首家開展材料基因工程服務(wù)的高科技企業(yè)，可以準(zhǔn)確快速地幫助獲得符合要求的新材料。大大縮短新材料研發(fā)周期，為中國新材料產(chǎn)業(yè)建立新篇章起到極大的幫助。企業(yè)創(chuàng)始人項曉東博士及其團(tuán)隊在1995年在美國勞倫斯-伯克利國家實驗室研究出“組合材料芯片技術(shù)”，能夠通過組合合成，在一塊很小的芯片上實現(xiàn)多達(dá)百萬次的材料制備實驗，從中挑選出高性能的成分組合。這項技術(shù)當(dāng)年被評為當(dāng)年十大科技進(jìn)步之一，這也成為世界上第一個實現(xiàn)新材料基因研究商業(yè)化的項目。出于發(fā)展中國新材料產(chǎn)業(yè)的雄心壯志，項曉東博士拒絕了美國多家風(fēng)投公司的投資，而是將技術(shù)帶到中國，希望能夠推廣中國本土的材料基因組計劃。在走訪國內(nèi)多個新材料科技城之后，2013年，項曉東與寧波材料所達(dá)成合作意向。為了幫助項目落戶寧波，寧波市政府、寧波高新區(qū)管委會和寧波新材料科技城也給予了許多政策和資金支持。在寧波各單位的鼎力相助下，英飛邁很快在寧波新材料科技城成立，并獲得了寧波一家公司1200萬元的風(fēng)險投資。

自成立以來，英飛邁始終與國內(nèi)外材料行業(yè)保持著廣泛密切的合作，以先進(jìn)的研發(fā)理念與優(yōu)越的技術(shù)資源，為電子信息、新能源、汽車、生物醫(yī)藥、航空航天等高端制造領(lǐng)域提供創(chuàng)新源頭技術(shù)支持，使其快速發(fā)展，縮小與國際先進(jìn)水平的差異，并推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。以英飛邁為支點，寧波市啟動成立國際材料基因工程研究院，進(jìn)一步提升寧波在新材料產(chǎn)業(yè)的競爭力。

（二）企業(yè)發(fā)展優(yōu)勢和特點

英飛邁主要業(yè)務(wù)包括材料基因工程所需的高通量制備設(shè)備及表征設(shè)備的制造銷售，材料基因大數(shù)據(jù)服務(wù)，新材料研發(fā)服務(wù)等。短短幾年來，企業(yè)發(fā)展迅速，聯(lián)合國際材料基因工程研究院，開發(fā)高通量組合材料制備表征儀器及相應(yīng)軟件，率先形成材料基因組技術(shù)應(yīng)用示范公司。企業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢和特點有以下幾點：

（1）積極引進(jìn)世界頂級技術(shù)人才，提升行業(yè)地位。英飛邁抓住中美兩國實施材料基因組計劃的有利契機(jī)，打造了一支以哈佛大學(xué)博士和千人計劃專家領(lǐng)銜的材料基因組技術(shù)專家團(tuán)隊，匯聚了一批在高通量組合材料和材料基因工程領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位的科學(xué)家，并與哈佛大學(xué)、北卡大學(xué)教堂山分校、斯坦福大學(xué)、加州理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、中國科學(xué)院、電子科技大學(xué)、中國科技大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、硅谷Intermolecular公司、Intematix公司等國內(nèi)外多家著名高校和行業(yè)領(lǐng)先單位建立了廣泛而緊密的合作關(guān)系。奠定了堅實的、引領(lǐng)國內(nèi)外材料基因工程技術(shù)及材料創(chuàng)新趨勢的人才基礎(chǔ)。

此外，英飛邁與寧波國際材料基因工程研究院合作，由公司創(chuàng)始人項曉東博士擔(dān)任研究院院長，以材料基因項目的技術(shù)研發(fā)、企業(yè)服務(wù)和項目孵化為主要方向，力圖通過聚集高素質(zhì)人才、先進(jìn)技術(shù)，建成中國第一個國家級材料基因工程大科學(xué)研究平臺、國際一流的新材料應(yīng)用技術(shù)研發(fā)基地。

（2）自主研制材料工程儀器裝備填補(bǔ)行業(yè)空白。我國在科學(xué)儀器裝備領(lǐng)域一直處于基礎(chǔ)較為薄弱、技術(shù)自主可控度低的劣勢，在高通量材料儀器裝備領(lǐng)域更是基本處于空白。英飛邁針對不同材料體系、不同表征需求展開了較為全面、系統(tǒng)的材料基因工程儀器裝備自主研發(fā)和生產(chǎn)，目前，企業(yè)擁有十多種高通量組合材料制備與表征儀器設(shè)備，涵蓋薄膜、粉體、液體、塊材等多種形態(tài)材料的高通量制備和表征。

在這些設(shè)備中，值得注意的是英飛邁的核心戰(zhàn)略產(chǎn)品——高通量離子束濺射組合材料芯片制備系統(tǒng)。該系統(tǒng)為公司自主研發(fā)，針對組合材料芯片高純度、高精度、高致密度和高樣品密度等嚴(yán)苛要求，可實現(xiàn)多種復(fù)雜材料的組合材料芯片連續(xù)全自動化制備。設(shè)備可實現(xiàn)靶材更換、基片更換、掩模移動和濺射過程的全自動計算機(jī)精確控制；具有專用儲靶槍，無需在實驗過程中打開腔體更換靶材，保證實驗連續(xù)性，防止材料污染；能夠精確控制薄膜厚度；每個基片上可以制備高達(dá)108個樣品。

企業(yè)擁有的其他高通量合成制備設(shè)備包括高通量磁控濺射組合材料芯片制備系統(tǒng)、高通量組合材料噴射打印制備系統(tǒng)、高通量超聲霧化噴涂組合材料制備系統(tǒng)等，可對各種結(jié)構(gòu)材料、功能材料進(jìn)行研究，涉及行業(yè)包括航空航天、能源動力、汽車工業(yè)、制藥、燃料電池、石化煉制、電力傳輸、相控雷達(dá)、醫(yī)療、電池、計算機(jī)等數(shù)十種領(lǐng)域。這些高通量制備設(shè)備即使與國際科學(xué)儀器巨頭相比也處于行業(yè)領(lǐng)先水平，大大提高了材料研發(fā)的效率和組合材料樣品的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性。

組合材料芯片的表征是組合材料芯片技術(shù)的另一個關(guān)鍵過程，傳統(tǒng)檢測技術(shù)較難滿足高密度材料芯片空間高分辨率的表征要求。英飛邁的高通量表征設(shè)備包括衰逝微波掃描探針顯微鏡等十一種設(shè)備，充分融合了機(jī)械、電子、材料、計算機(jī)編程、軟件計算等多方面技術(shù)，實現(xiàn)了快速、高靈敏度、全自動的高通量表征功能，可進(jìn)行成分、結(jié)構(gòu)、光、電、磁、熱、力、電化學(xué)等多方面的高通量材料表征和性能測試。

（3）構(gòu)建材料基因大數(shù)據(jù)為企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)。材料基因工程是以市場與應(yīng)用為導(dǎo)向的材料研發(fā)新理念，根本上是要通過多學(xué)科融合實現(xiàn)高通量材料設(shè)計與實驗，其實質(zhì)在于“加速”。通過英飛邁的核心技術(shù)——高通量材料芯片，能夠在較小面積的基片上，以任意元素為基本單元，組合集成并且快速表征包含10-108種成分、結(jié)構(gòu)、物相等參數(shù)的材料樣品庫。

企業(yè)打造材料制備與加工、微觀結(jié)構(gòu)分析、性能測試、物理模擬系統(tǒng)以及高性能計算模擬等五個公共平臺進(jìn)行高通量實驗，建立材料基因數(shù)據(jù)庫。高通量實驗包括實驗設(shè)計、表征采集匯總、數(shù)據(jù)庫收集輸出三部分。制備高通量材料芯片首先要進(jìn)行芯片設(shè)計，以現(xiàn)有的理化知識和已經(jīng)掌握的科學(xué)規(guī)律為主導(dǎo)，根據(jù)所要解決的問題，設(shè)計出涵蓋范圍盡可能寬的材料芯片。而設(shè)計好的芯片需要通過專門的技術(shù)平臺轉(zhuǎn)化為樣品，即物理實現(xiàn)。此后，對高通量材料芯片進(jìn)行成分、力學(xué)等性能表征，可以從材料芯片的樣品庫中發(fā)現(xiàn)具有較好性能的材料組分，即“目標(biāo)材料”。圍繞目標(biāo)材料，在較小范圍內(nèi)設(shè)計更精細(xì)的材料芯片，對其組分、結(jié)構(gòu)、工藝等條件進(jìn)行微調(diào)和優(yōu)化，最終得到符合條件的新材料。

材料基因工程大數(shù)據(jù)服務(wù)可為材料模擬計算提供海量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使材料數(shù)據(jù)庫得到充實；同時，高通量實驗可為材料模擬計算的結(jié)果提供實驗驗證，使計算模型得到優(yōu)化、修正。大數(shù)據(jù)服務(wù)所帶來的實驗通量的大幅提高使得研究效率發(fā)生根本轉(zhuǎn)變，通常需數(shù)年完成的三元相圖（結(jié)構(gòu)及物理特性）可在幾天內(nèi)完成，以量變引起質(zhì)變，實現(xiàn)材料搜索的“多、快、好、省”，為需要研發(fā)新材料的企業(yè)節(jié)省了大量人力物力，帶動新材料技術(shù)突破及相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。材料基因工程大數(shù)據(jù)服務(wù)流程如圖1所示。

圖1　材料基因工程大數(shù)據(jù)服務(wù)流程

二、啟示

材料基因工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，符合國家戰(zhàn)略需求，是全世界材料科技工業(yè)領(lǐng)域的革命性技術(shù)。英飛邁的加入將加速寧波新材料研發(fā)的進(jìn)度，為寧波新材料產(chǎn)業(yè)基地及新材料科技城的建設(shè)起到帶頭與表率的作用。對于英飛邁的成功經(jīng)驗，對于其他企業(yè)有以下幾點借鑒：

（一） 應(yīng)重視應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺提質(zhì)增效

當(dāng)前，信息技術(shù)已滲透到了工業(yè)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，工業(yè)企業(yè)所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富。企業(yè)應(yīng)該重視收集大數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫平臺，將工業(yè)大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用。對于需要了解的問題，可以實現(xiàn)隨時查取調(diào)用，從而提高效率。對于具有一定實力的企業(yè)，特別是在行業(yè)領(lǐng)域?qū)儆诠歉尚推髽I(yè)，鼓勵建設(shè)屬于自身行業(yè)的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，為企業(yè)和行業(yè)服務(wù)。而中小企業(yè)，特別是并不具有自身構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的企業(yè)，可以購買和利用行業(yè)數(shù)據(jù)庫，獲得相關(guān)服務(wù)，進(jìn)而為企業(yè)的發(fā)展帶來提升。

（二）重視核心技術(shù)人才的引進(jìn)與培養(yǎng)

企業(yè)的發(fā)展離不開掌握核心技術(shù)的高端人才。一是積極引進(jìn)行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人才，加快人才的引進(jìn)力度。二是加快自身技術(shù)人才的培養(yǎng)，通過高校、企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)等模式，加快技術(shù)人才水平的提升。三是提供良好的工作環(huán)境留住人才，完善激勵機(jī)制和培養(yǎng)機(jī)制。

（三）鼓勵技術(shù)和方法創(chuàng)新

創(chuàng)新是制造業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動力。鼓勵企業(yè)創(chuàng)新，并不拘泥于技術(shù)本身，凡是能夠提高制造業(yè)效率的革新和變革都是創(chuàng)新。除了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品更新外，引入新的管理方式、開拓新市場等都屬于創(chuàng)新范疇，要拓展創(chuàng)新方法。英飛邁就是通過方法的創(chuàng)新來建設(shè)材料基因庫，形成企業(yè)核心產(chǎn)品，企業(yè)和行業(yè)發(fā)展可以積極借鑒，引入生產(chǎn)、管理模式創(chuàng)新。

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［7］肖邦國，霍咚梅.日本、韓國鋼鐵新材料研發(fā)情況對我國的啟示［J］.山東冶金，2014，（3）：1-4.

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New Model of Invention to Improve Advanced Material Industry：A Case Study of Ningbo Infinite Material Technology Ltd.

Xinqiang Zhang， Yunyun Zhao， Hailong Wang
（Institute of Planning， China Center for Information Industry Development， Beijing， 100846， China）

The advanced material industry is one of the strategic emerging industries， which lays the basis for the manufacturing industry and the real economy. During the process of research on a new kind of materials， it is very difficult to successfully find a material that meets all the expectations， due to there is not enough experience to learn. Therefore， it is important to find a new model of research and invention. This paper introduced a new model of invention on advanced materials， by a case study of Ningbo Infinite Material Technology Ltd.. The successful experiences of the company were analyzed on the induction of overseas of talents， independent of research and development， as well as the structure of material data. Finally， some revelation and reference were given， including developing the industries data platform，attaching great importance on talents with technology， encouraging innovations of technology andmethods.

Advanced materials； Materials Genome Initiative （MGI）； New Model； Ningbo Infinite Material Technology Ltd.

T-19

A

2095-7866 （2016） 05-524-06

張昕嬙（1986-），女，北京市人，材料科學(xué)與工程博士，研究方向是產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、新材料產(chǎn)業(yè)。

趙蕓蕓（1984-），女，陜西省寶雞市人，人文地理學(xué)碩士，研究方向是工業(yè)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等。

王海龍（1984-），男，河北保定人，經(jīng)濟(jì)學(xué)博士，研究方向是產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、城市化。