为什么各行业都非常重视材料创新？

导读：材料研究不仅事关“你、我的钱袋子”，还是促进我国经济发展、社会进步和国防安全的基础工程。计算机技术与新材料探索的深度融合，将共同推动我国新能源汽车、商用客机、军用飞机等领域向高端化发展。本文将介绍材料创新的意义，以及相关计算机辅助工具的应用。

材料创新的历史演变

      过去，船只都是用木材建造的。1670 年，海军造船师安东尼·迪恩建造了第一艘主要由铁制成的皇家船只。据说他使用了未经授权的技术和未经批准的材料。幸运的是，迪恩获得了查理二世国王的支持，此后多年，这种材料在海运工程中产生了重大的影响。

迪恩决定用铁代替木材，有一个“推动因素”——可能是由于1666年伦敦大火导致木材短缺。这意味着造船材料的变化是由于原材料的短缺引发的。

在那之后，铁在18世纪中后期取代了木材。而到了19世纪，钢因其重量轻、抗拉强度高的特性取代了铁，这使得船只可以装载更多的货物。这一时期材料的变化是由于对材料性能的要求引发的。

在材料的发展和演变过程中，我们有时会把同一种材料做得更好，有时会用另一种材料取而代之。

在21世纪的今天，我们用塑料代替金属来制造汽车。工程师在设计的时候，需要确保替代塑料能够满足车辆所需的抗冲击性和抗拉性。事实上，与金属相比，如果设计得当，塑料部件可以更好地吸收中度碰撞产生的能量。例如，塑料保险杠比金属保险杠更有助于在碰撞中保护行人和骑自行车的人。通过塑料部件代替金属部件，汽车整体重量可以减轻10%，燃油经济性可以提高6%～8%。随着燃油效率的提高，排放量也将减少。此时材料的变化是由于人类在追求与自然的和谐共处引发的。

为什么材料创新对我们很重要？

汽车行业不仅关系着老百姓的日常出行，它还是一条庞大的产业链，对于“稳就业、保增长”具有举足轻重的意义。与传统的燃油车不同，我国电动汽车产业凭借电池、电驱、智能化等技术因素已经形成了局部优势，有望成为出口领域的新增长点。但是，以欧洲出台“欧七”标准为代表，发达国家通过不断攀升的准入标准，试图阻断中国电动汽车的出口之路。在“欧七”标准中，不仅有燃油消耗、尾气排放的标准，而且把“魔掌”伸向了轮胎，理由是：轮胎磨损导致的粉尘污染物质(微塑料)也会对环境造成影响，轮胎污染物排放量是排气管颗粒物排放量的400倍。这就对轮胎行业的研发能力提出了更高的要求，不仅要提升轮胎的燃油经济性，也要降低轮胎的颗粒物排放指标。

总之，我国已进入工业化中后期，材料的作用显得尤为重要，开展新材料强国战略研究，对支撑我国制造强国战略实施具有重要战略意义。同时，发达国家对关键技术和产品的出口不断设置壁垒，也迫使我国头部企业纷纷转向正向研发的队列。只有从材料的源头出发研究，我们才能更好地突破创新。