早晨，太陽初升時(shí)窗簾就會(huì)自動(dòng)拉開;當(dāng)你迷糊轉(zhuǎn)醒時(shí)按一下床頭的按鈕，灶上的牛奶開始自動(dòng)加熱，煮沸后鳴音示意并自動(dòng)點(diǎn)開鍋蓋……隨著智能時(shí)代的到來，這些曾在科幻電影中出現(xiàn)的場(chǎng)景，正在一步步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

　　智能時(shí)代的進(jìn)步，離不開智能材料的研發(fā)和應(yīng)用。智能材料指的是一種能感知外部刺激和內(nèi)部狀態(tài)變化，判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。上世紀(jì)80年代末90年代初智能材料的概念提出，歷經(jīng)了20多年的發(fā)展，隨著硬件設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)，各式各樣的新型智能材料交疊更換。進(jìn)入新世紀(jì)，以功能材料為基礎(chǔ)的智能材料受到了世界科技強(qiáng)國(guó)的重視。智能材料發(fā)跡于航空航天領(lǐng)域，現(xiàn)已發(fā)展至服飾藝術(shù)、醫(yī)療器械、土木工程等各個(gè)領(lǐng)域。國(guó)家“人才”專家、南京航空航天大學(xué)智能材料與結(jié)構(gòu)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任裘進(jìn)浩認(rèn)為，智能材料憑借著主動(dòng)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和自我修復(fù)以及能源轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)在智能時(shí)代大放異彩。

　　功能≠智能，為智能材料正名

　　自然界具有生命力的生物很多，生物都可以收集外界信息傳遞到自身并做出反應(yīng)。科技發(fā)展到今天，冰冷的材料也開始具有“生命”，這種材料可以根據(jù)信息的傳遞作出生物反應(yīng)，這就是在傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)后出現(xiàn)的第四代材料——智能材料。

　　但目前大眾對(duì)智能材料的認(rèn)知存在著一定程度的誤解，往往將智能材料局限在“材料”這一概念中。其實(shí)智能材料是一個(gè)系統(tǒng)性的產(chǎn)物，可以理解成為“結(jié)構(gòu)+傳感器+制動(dòng)器+芯片”集成新型系統(tǒng)，形象說來，可以將智能材料比喻成為人的身體，那么傳感器就是神經(jīng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)是骨骼，驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于肌肉，而芯片則相當(dāng)于大腦。傳統(tǒng)上被稱為智能材料的譬如壓電材料、形狀記憶合金等，其實(shí)只是具備功能轉(zhuǎn)換、刺激響應(yīng)的功能型材料，僅僅依靠材料實(shí)現(xiàn)主動(dòng)處理信息的智能并非真正意義上的智能材料，這些傳統(tǒng)材料在智能材料的系統(tǒng)中充當(dāng)著傳感器和作動(dòng)器的作用，是智能材料系統(tǒng)中的傳輸部分。

　　“與傳統(tǒng)材料不同的是，智能材料是‘主動(dòng)’去實(shí)現(xiàn)功能的。”裘進(jìn)浩舉例說明，“智能材料首先要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，即檢測(cè)物體結(jié)構(gòu)有無損壞，甚至可以自我修復(fù);另外，與鳥相類似，變體飛行器具有根據(jù)飛行狀態(tài)主動(dòng)改變形狀的功能。”這種“主動(dòng)”使得智能材料被稱為是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的革命力量，這種革命性的解釋，裘進(jìn)浩認(rèn)為是智能材料使智能在概念上實(shí)現(xiàn)了飛躍。“我們熟知的人工智能的概念是人工系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)積累分析能夠做出反應(yīng)甚至產(chǎn)生思維，但現(xiàn)實(shí)上目前所謂的人工智能是無法達(dá)到這一程度的。而智能材料，能夠?qū)�現(xiàn)階段的人工智能拉向‘主動(dòng)響應(yīng)’的階段。”

　　仿生是智能材料最初的設(shè)計(jì)起源，而今仿生機(jī)器人等概念大行其道，智能材料與3D打印結(jié)合，將會(huì)在智能時(shí)代大放異彩。未來前景雖然廣闊，但目前作為智能材料大腦的芯片卻是難以滿足智能結(jié)構(gòu)集成的要求。“現(xiàn)在我們使用的芯片還是最傳統(tǒng)的，完全無法實(shí)現(xiàn)最初集成的設(shè)想。一個(gè)人的身體如果大腦不能處理神經(jīng)傳輸來的信息，無法將處理的信息傳輸給肌肉，那么這個(gè)人其實(shí)就是癱瘓的。智能材料現(xiàn)在也是如此，用傳統(tǒng)的芯片進(jìn)行材料搭載，完全是分離式的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能只是空中樓閣而已。”

　　成果轉(zhuǎn)化受困，小微企業(yè)成“臨時(shí)中轉(zhuǎn)站”

　　南方航空航天大學(xué)90年代初第一個(gè)開始智能材料的研究，至今已有20余年。但總體來看，航空航天市場(chǎng)中的智能材料還處于“臨床試驗(yàn)”的階段，部分樣品已經(jīng)使用在飛機(jī)或飛行器等實(shí)際結(jié)構(gòu)測(cè)試之中。“經(jīng)過20年的研究，其實(shí)智能材料已經(jīng)具備相當(dāng)技術(shù)水平。但是由于航空航天領(lǐng)域的高技術(shù)要求，所以試驗(yàn)階段相對(duì)來說比較長(zhǎng)。不過可以預(yù)見的是智能材料大規(guī)模投放航空航天市場(chǎng)將會(huì)在今后幾年實(shí)現(xiàn)。”裘進(jìn)浩認(rèn)為，未來航空航天領(lǐng)域?qū)��?huì)成為不輸于土木的大市場(chǎng)。

　　由于智能材料經(jīng)歷了長(zhǎng)期的試驗(yàn)階段，怎樣理順成果轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)就顯得尤為重要。“在轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，專業(yè)的大規(guī)模企業(yè)、市場(chǎng)下游應(yīng)用企業(yè)、國(guó)企和研究院、高校應(yīng)該是各司其職，做好長(zhǎng)期規(guī)劃。”裘進(jìn)浩舉例說明：“如果將一項(xiàng)技術(shù)的生長(zhǎng)過程劃分階段的話，第一階段應(yīng)該是基礎(chǔ)研究，在這一階段中研究院、高校承擔(dān)著最主要的責(zé)任;第二階段是技術(shù)轉(zhuǎn)換過程，本階段專業(yè)的大規(guī)模企業(yè)、國(guó)家資本都應(yīng)該參與進(jìn)來;最后到了市場(chǎng)投放階段時(shí)，需要應(yīng)用領(lǐng)域的公司進(jìn)行推廣，例如航空航天領(lǐng)域技術(shù)投放市場(chǎng)，波音、空客等公司將會(huì)承擔(dān)市場(chǎng)推廣這部分工作。”但是目前我們國(guó)家技術(shù)成長(zhǎng)過程中分工比較混亂，高校、研究所、企業(yè)雜糅到一起，無法形成順暢的轉(zhuǎn)換鏈條。

　　針對(duì)目前現(xiàn)狀，裘進(jìn)浩建議短期內(nèi)由小企業(yè)承擔(dān)成果轉(zhuǎn)換的責(zé)任。“因?yàn)橹悄懿牧蠈儆诟呔�尖領(lǐng)域，企業(yè)入駐門檻比較高、前期的投入很大，但是國(guó)內(nèi)的企業(yè)比較看重眼前的利益，所以智能材料領(lǐng)域主要是以小微企業(yè)為主。在大企業(yè)缺乏的情況下，小企業(yè)是最優(yōu)的選擇。另外具有學(xué)術(shù)背景的小企業(yè)，既有技術(shù)基礎(chǔ)，也有導(dǎo)向市場(chǎng)進(jìn)行成果轉(zhuǎn)換的動(dòng)力，比較容易成為轉(zhuǎn)換樞紐。”

　　但是放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，小企業(yè)缺乏大規(guī)模轉(zhuǎn)換成果和推廣產(chǎn)品的實(shí)力。首先成果轉(zhuǎn)換需要大量資金支持，小企業(yè)能力有限，長(zhǎng)線轉(zhuǎn)換時(shí)后勁恐怕不足;另外小企業(yè)缺乏市場(chǎng)知名度和市場(chǎng)占有率，產(chǎn)品推廣時(shí)難以打開市場(chǎng)，可能會(huì)影響產(chǎn)品的推廣。所以，大企業(yè)和專業(yè)研究院才是成果轉(zhuǎn)換中最中堅(jiān)核心的力量。但是大企業(yè)并非憑空出現(xiàn)，需要民營(yíng)私企進(jìn)行長(zhǎng)期積累。對(duì)于民營(yíng)私企而言，想要達(dá)到一定的體量，擁有具備成果轉(zhuǎn)換的實(shí)力，就必須注重技術(shù)和資金兩方面。對(duì)此，裘進(jìn)浩建議可以參考日本小微企業(yè)的發(fā)展：“日本擁有著眾多的小微企業(yè)，他們具備強(qiáng)大的科研實(shí)力，企業(yè)內(nèi)部分工明確，研發(fā)人員不涉及產(chǎn)值要求。國(guó)內(nèi)企業(yè)在進(jìn)行架構(gòu)的時(shí)候，每個(gè)部門都會(huì)追求產(chǎn)值利益，反而不太容易將研發(fā)做好。我與中日從事智能材料的小企業(yè)都有過深入接觸，兩者在運(yùn)作模式上是不存在差別的，有差距的地方是對(duì)研發(fā)部門的投入和考量標(biāo)準(zhǔn)。”

　　智能材料前景廣，長(zhǎng)線投資勿跟風(fēng)

　　自從喬布斯“重新”發(fā)明了手機(jī)以來，短短幾年時(shí)間，智能手機(jī)風(fēng)暴可謂席卷全球，已經(jīng)深刻改變了人們的生活方式。但是智能設(shè)備的發(fā)展不可能就此停滯，人類創(chuàng)新的步伐也不可能就此止步。依托于信息技術(shù)的智能手機(jī)，其“智能”更多的是表現(xiàn)在人與人之間的互聯(lián)，以及信息交互的便利之上，但這并不是智能的全部定義，如果智能材料能夠發(fā)展成熟并與可穿戴設(shè)備融合，無疑將加快可穿戴設(shè)備發(fā)展進(jìn)程。

　　目前的可穿戴設(shè)備，使用的仍然是智能手機(jī)的傳統(tǒng)材料，搭載的是低功耗的微處理器，精簡(jiǎn)版的操作系統(tǒng)，再加上傳統(tǒng)的固定設(shè)備，儼然只是智能手機(jī)的一個(gè)附庸。現(xiàn)有的智能手機(jī)材料往往都是剛性的，而且其性能也并不適合可穿戴設(shè)備的使用特點(diǎn)，基礎(chǔ)材料的缺失正是可穿戴設(shè)備發(fā)展的痛點(diǎn)，因此選擇一種新型的材料成為可穿戴設(shè)備發(fā)展面臨的首要問題。“可穿戴設(shè)備最關(guān)鍵的是傳感，傳感恰恰是智能材料一個(gè)最核心的功能。由智能材料制作的可穿戴設(shè)備，將如同具有生命一般感知每個(gè)人不同的身體特征，感知周圍環(huán)境發(fā)生的變化，甚至能夠做出反應(yīng)幫助人類。”可以預(yù)見，未來的智能設(shè)備將不再冷冰冰，而將是能有所感知和人完美匹配的真正的“智能”可穿戴設(shè)備。

　　即使未來應(yīng)用前景如此廣闊，我們?cè)谡J(rèn)識(shí)這個(gè)技術(shù)的時(shí)候也應(yīng)該保持冷靜的心態(tài)。“我國(guó)民眾和媒體甚至于某些企業(yè)和政府，總是喜歡對(duì)一個(gè)新技術(shù)進(jìn)行熱炒。”裘進(jìn)浩分析，造成我國(guó)盲目追捧新技術(shù)的原因有很多，其中利益驅(qū)動(dòng)是最核心的因素。“對(duì)于某項(xiàng)新技術(shù)，是否成熟、是否適用于大規(guī)模商用是需要時(shí)間考量的。但是目前宣傳更多的是為了利益——媒體造勢(shì)形成輿論效應(yīng)，國(guó)家可能會(huì)多撥錢來扶持，地方政府瞄準(zhǔn)這塊‘肥肉’可能就會(huì)片面的去追求政績(jī)。”

　　片面的熱炒概念將會(huì)導(dǎo)致國(guó)家層面盲目的大規(guī)模投資、企業(yè)的無序進(jìn)駐等問題的出現(xiàn)。“有些技術(shù)只是‘初生’的嬰兒，需要長(zhǎng)期的投資和扶持，不能夠急功近利，一口吃一個(gè)胖子。數(shù)額龐大的投資需要經(jīng)過細(xì)致的調(diào)研才能決定，不可能只投資熱點(diǎn)。”裘進(jìn)浩認(rèn)為，除了資源浪費(fèi)之外，這樣盲目的投資對(duì)于技術(shù)本身的發(fā)展也是極為不利的。“即使再好的技術(shù)也有大眾不關(guān)注的時(shí)期，這樣的大起大落，對(duì)于技術(shù)本身研究就十分不利。”

　　為了保障新技術(shù)的有序發(fā)展，投資需要做詳細(xì)規(guī)劃。“我在本田公司了解到，他們2003年之前就開始儲(chǔ)備、研發(fā)燃料電池技術(shù)，而他們預(yù)測(cè)這項(xiàng)技術(shù)需到2023年才能商用。相比較國(guó)內(nèi)，前幾年新能源汽車概念一炮而紅，大家一窩蜂的上，國(guó)家也砸了很多資金扶持，但是投入和產(chǎn)出遠(yuǎn)不成正比。”裘進(jìn)浩建議，科技發(fā)展規(guī)劃制定之后，需要每過幾年進(jìn)行一次驗(yàn)證，確定未來幾年可能會(huì)大規(guī)模使用，再進(jìn)行長(zhǎng)線投資。

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