2014年9月19~22日，2014新材料國際發展趨勢高層論壇在西安高新區都市之門會議中心成功召開。此次論壇由中國工程院化工、冶金與材料工程學部，中國材料研究學會，新材料學術聯盟主辦，西北工業大學，西安市高新技術產業開發區，西北有色金屬研究院承辦，《中國材料進展》雜志社，凝固技術國家重點實驗室協辦，并得到了中國工程院、國家自然科學基金委、國家科學技術部基礎司、國家科學技術部高新司、國家發展和改革委員會高技術產業司和陜西省人民政府的大力支持。論壇同期還舉辦了3D打印材料技術前沿論壇、材料基因組論壇和復合材料技術前沿論壇，并首次舉辦了有近20家研究院所和新材料企業參展的展覽會。為更好地促進新材料科技成果的有效轉化和新材料產業的創新可持續發展，論壇還設立了一系列產學研對接交流活動。
出席本次會議開幕式的有：中國工程院副院長徐德龍院士，大會主席周廉院士，中國科學院王崇愚、甘子釗、張統一、崔俊芝、魏炳波院士，中國工程院陳立泉、關橋、趙連成、屠海令、何季麟、張生勇、張壽榮、江東亮、付賢智、周克崧、姜德生、王一德、徐惠彬、李言榮、譚天偉、陳祥寶、王海舟、李元元、蹇錫高、李仲平、盧秉恒、傅恒志、張立同、吳以成院士，西北工業大學校長汪勁松教授，陜西省人民政府莊長興副省長，陜西省教育廳張新民總會計師，西安市高新區管委會楊仁華副主任，以及來自國內外近200家研究機構、高校的知名專家學者、學生，和政府部門和企業界的領導約800余人。周廉院士致開幕詞，莊長興副省長、徐德龍院士、楊仁華副主任、汪勁松校長分別作大會致辭。會議開幕式由西北工業大學魏炳波院士主持。
本次論壇大會報告共邀請17位專家學者分別從超導材料、3D打印技術、光催化技術、復合材料、材料基因組、凝固技術6個新材料領域對新材料發展的最新進展和研究前沿進行專題討論，共同推進我國新材料科學和產業的創新突破和技術進步。
超導材料進展
超導材料進展專題由甘子釗院士和周廉院士主持。
張平祥研究員在“實用化超導材料研發及應用進展”的報告中介紹到，在目前龐大的超導材料體系中具有實用化價值的僅有低溫超導材料Nb47wt%Ti (NbTi)、Nb3Sn(Al)，高溫超導材料Bi-2223、Bi-2212、MgB2 、ReBCO，目前NbTi和Nb3Sn占超導材料市場的90%，BSCCO和MgB2處于應用示范階段，YBCO涂層導體批量制備尚未實現。并指出，超導材料的宏觀/微觀尺度的均勻性、材料性能/制備技術的綜合性價比是實用化超導材料能否大規模應用的關鍵，大科學工程及NMR（核磁共振）等高端儀器裝備將是我國實用化超導材料發展驅動力，我國通過參與 ITER（國際熱核聚變實驗堆）計劃提升了低溫超導研發和產業化能力。報告介紹了西北有色金屬研究院和西部超導公司在ITER 用和MRI 用NbTi超導線材方面的自主開發的關鍵技術和產業發展現狀，目前生產的ITER用NbTi超導線所有性能及性能穩定性符合ITER要求，NbTi導體通過ITER認證測試，均進入批量化生產；西部超導的MRI用NbTi超導線材性能與其它制造商相當。同時，報告介紹了ITER用內錫法Nb3Sn超導線材和青銅法Nb3Sn超導線材的研發進展和產業發展，通過關鍵制備技術的突破，內錫法Nb3Sn超導線股線和導體性能通過ITER認證，進入批量化生產。報告還介紹了實用化MgB2及Bi2212超導材料的研究進展，展示了西北院研制的300mm MCZ單晶硅制備用超導磁體和重離子加速器用超導磁體，報告最后總結到，我國在超導應用方面已具有較好的材料基礎，中國聚變工程堆(CFTER)項目目前已開始立項工作，其對超導材料和磁體系統提出了嚴苛的要求，有助于加速我國超導材料及磁體研究及產業發展。
聞海虎教授的“高溫超導材料研究和應用展望”報告首先介紹了超導現象產生的原因——BCS理論（電-聲子耦合），及其簡單圖像，指出這一理論在解釋高溫超導現象時具有局限性，這也是超導這個傳統物理問題仍然煥發生機的原因。報告介紹了高溫超導體銅氧化物的應用研究進展，指出YBCO的優異高溫超導性能使未來制備在液氮溫度使用的、產生幾個特斯拉磁場的磁體成為可能，國內諸多研究機構從事YBCO涂層導體研究，已制備出千米級導線。報告主要介紹了我國鐵基高溫超導材料的研究及應用的進展，指出目前鐵基高溫超導材料臨界溫度接近60K，需要進一步提高，在已發現的鐵基高溫超導材料中有一半由中國科研人員研究發現，目前中國科學家在鐵基超導領域占領主導地位；介紹了可能解釋鐵基超導現象的新理論—交換反鐵磁漲落機制，及其研究小組在實驗驗證這一機制方面取得的研究成果；指出鐵基超導材料的應用研究結果表明，鐵基超導體中溫區強磁場下具有廣闊應用前景，目前采用粉末套管法（ Powder-in-Tube， PIT）已生長出鐵基超導線材。報告最后指出，某種程度上可以圍繞反鐵磁性尋找新型高溫超導體，并在元素周期表上預測堿金屬、堿土、稀土，過渡金屬和 C,N,O,F幾類元素可能是新型高溫超導體需要的元素。
在討論環節，周廉院士首先發言，指出我國低溫超導材料、高溫超導材料的研發取得了很大進展，兩個報告十分鼓舞人心，針對我國超導材料科研及產業發展存在3個讓人失望的事實，提出了相應建議：①我國低溫超導材料產業已基本形成，但基于低溫超導材料的如核磁成像系統等應用產業仍未形成，超導應用型企業國內還屬空白；②高溫超導體如MgB2的應用研究及產業化早期領先，但目前已遠落后于美國，必須加緊追趕；③國內超導材料研發沒有大的國家項目計劃支持，超導領域學者、專家應該聚集起來就國際國內超導材料及產業發展現狀、發展趨勢寫出報告書及計劃書，積極申請進入十三五規劃。王崇愚院士就聞�；⒔淌诘膱蟾嫣岢隽岁P于低溫超導材料研究方面的3個問題，聞教授一一做了回答。① 高溫超導材料研究方面，研發重點在努力使鐵基超導材料臨界溫度突破液氮溫度（70K），還是在加快研發新型高溫超導體？答：在未來幾年，這兩個方向都是高溫超導材料研究的重點。②在元素周期表上預測可能具有高溫超導性能的元素，有沒有考慮過化學元素組合性、化合物結構無限性方面的規律？答：確實需要探討這兩方面的規律去指導新型高溫超導材料的發現，目前從研發過程中也總結出一些經驗體會。③是否可以從馬約拉納費米子理論出發，去尋找新型高溫超導體？答：馬約拉納費米子理論的提出是一個非常重大的物理發現，目前研究人員已認識到該理論可為超導量子計算提供新的量子態；在未來，拓撲超導體結合馬約拉納費米子理論，將會產生一個新興的物理領域。寶鈦集團參會代表問到ITER項目的進展情況，及中國及其他國家的聚變工程堆項目進展如何？張平祥研究員介紹到由全球7個地區和國家參與的ITER項目正在建造，計劃將于2019年點火，我國CFTER在立項建議階段，日本、韓國、歐美國家也已開始計劃。太原理工大學許并社教授，北京航空航天大學參會代表等圍繞低溫超導體制備技術、高溫超導體研發方向提了幾個科學問題，兩位報告人一一作了解答。最后，甘子釗院士做了總結發言，他指出在超導領域科學研究方面，超導不光是物理、電子學的課題，也是材料學研究的重要內容，目前超導應用方面的前景也十分廣闊，應用基礎也基本成熟，希望國家、地方政府給予超導研究及產業發展更多支持。
3D 打印技術進展
3D打印技術進展專題由關橋院士和徐惠彬院士主持。
盧秉恒院士的“正在改變世界的3D打�。ㄔ霾闹圃欤┘夹g”報告指出，3D打印作為一種增材制造，與等材制造（鑄鍛焊）、減材制造（車銑磨）三足鼎立，是信息技術與制造技術高度融合，實現點點可控的控形控性的制造技術。報告介紹了國內外3D打印技術在工業領域、醫學領域的應用，以及制造的各類軍用、民用產品，包括3D打印飛機等。我國政府高層領導高度關注3D打印技術，希望抓緊發展3D打印產業，美國政府也表示將增材制造技術作為國家制造業發展的首要戰略任務，持續給予了資金支持。報告指出3D打印技術是各國戰略必爭、競相爭先的新技術領域。報告提出了3D打印相關材料創新、工藝優化方向，及生物材料打印與器官再造領域需要注意的科學問題，并呼吁3D打印技術發展需要多學科、產學研用的協同創新。
黃衛東教授的“增材制造與創新設計”報告首先展示了國內外與結構設計相關的增材制造技術典型應用案例，如最佳應力分布結構設計、先進飛機零件氣動特性優化設計、設計與制造雙重減重的無人機零件等。傳統制造技術的可制造性對結構設計有很嚴格的限制，而增材制造技術提供了幾乎可以制造任意復雜結構的可能性，因而有可能按照最理想的結構形式來設計零件結構，從而在最大限度地滿足使用功能的條件下，還可以顯著減輕結構重量和提高可靠性。報告指出，增材制造技術將帶來結構設計理念全新的革命，新理念目前可概括為設計引導制造, 功能性優先的設計, 最優化設計。目前這一新理念已引起各行各業設計人員的興趣和熱情，全社會掀起了創新設計的浪潮。報告最后強調，增材制造技術發展的一個重要方向是強化增材制造與最優化設計的互動研究，加強新型設計人才的培養。
王華明教授的“高性能大型金屬構件激光增材制造技術挑戰與若干材料科學問題”報告介紹到，高性能大型金屬構件激光增材制造技術是“變革性”的高性能、短流程、低成本、綠色、“材料/制造”、“控性/控形”一體化先進數字制造技術，但大型金屬構件激光增材制造過程中內應力很大且難以控制，難以制造“大型構件”問題，以及內部質量難以控制，難以用作關鍵/主承力構件的問題是該技術面臨的兩大技術挑戰。報告闡述了提高激光增材制造高性能大型金屬構件綜合力學性能需要解決的激光/金屬交互作用機制、能量吸收利用及成形效率，激光熔池冶金、快速凝固行為和晶粒形態演化規律、內部缺陷形成機制、無損檢驗方法及缺陷力學行為等若干關鍵材料科學問題。報告最后介紹了王華明教授帶領的團隊在大型金屬構件激光增材制造技術內應力控制、變形開裂預防、激光增材制造裝備、內部質量控制方法、技術標準體系建立方面取得的理論、技術成果，該研究團隊研發的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”獲2012 年度“國家技術發明一等獎”。
討論時，西北工業大學參會代表首先提問到，3D打印技術是否有可能用于制備單晶材料？黃衛東教授回答說，目前在送粉條件下采用3D打印技術已經可以實現單晶材料修復，但送粉工藝不能達到單晶葉片制備所需的尺寸精度；另外，在鋪粉條件下采用3D打印技術能否制備單晶葉片還是未知數，應該比較困難。對于這個問題，王華明教授認為，在送粉、鋪粉條件下采用3D打印技術制備單晶都極其困難，而目前制備成多個微細柱狀晶組成的組織是一個可實現的選擇。同濟大學參會代表就3D打印技術的目前的增材效率，及激光效率對增材效率、產品組織性能的影響進行了提問。王華明教授回答到，目前在保證質量的前提下，采用1萬瓦功率的激光器，鈦合金增材效率達到2 kg/h，增材制造時需要保證增材效率與組織性能之間的平衡。關橋院士提問到，目前我國增材制造技術發展迅猛，在航空航天領域也已取得應用，現在是否有國家層面的增材制造技術發展路線圖呢？盧秉恒院士回答說，中國機械工程學會2012年提出要制定技術發展路線圖，近兩年中國機械制造工藝協會相關分會就路線圖也多次討論交流，目前已向科技部、工信部提交了路線圖初稿，提請討論。對參會代表提出的關于目前增材制造技術的尺寸精度、表面光潔度問題，盧秉恒院士回答說，目前大型件尺寸精度比鑄件的略高，小件在達到組織性能要求前提下尺寸精度可達2C，要達到更高表面光潔度，可對3D打印制品采用電化學、電解處理及電火花加工進行修復。
《中國材料進展》雜志社 惠瓊整理