智能時(shí)代：第四次工業(yè)革命奇點(diǎn)將至

人類歷史的發(fā)展，從農(nóng)業(yè)社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)，鋼鐵及其他金屬材料的出現(xiàn)，開啟了工業(yè)1.0時(shí)代，即由蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明而進(jìn)入機(jī)械化時(shí)代；隨著電磁、導(dǎo)電、絕緣材料的出現(xiàn)，電及電機(jī)的發(fā)明開啟了工業(yè)2.0電氣化及初級(jí)自動(dòng)化時(shí)代，這標(biāo)志著機(jī)器代替部分人的體力勞動(dòng)；由電子管、半導(dǎo)體等材料的出現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)明晶體管、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)等，以至于硅基材料的出現(xiàn)發(fā)明了集成電路，由此誕生現(xiàn)代通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等，進(jìn)入工業(yè)3.0信息化（即數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化）時(shí)代；而大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算機(jī)及人工智能等的出現(xiàn)，則開啟了工業(yè)4.0智能化時(shí)代。

在第四次工業(yè)革命的智能化時(shí)代，超級(jí)計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、人工智能裝備，是感知、學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)、運(yùn)算、決策等的載體，這些智能裝備的制造，必須要有更新型的材料支持。例如納米材料、稀土材料、覆合材料、定制有機(jī)材料及多元合金，甚至單原子、單晶的金屬絲，單原子的石墨烯等；同時(shí)需要提升新的制備工藝及方法，如PVD、CVD、PCVD、磁控濺射、元素共滲、輻照、金屬表面改性、離子注入、新型的電鍍、涂裝、熱噴涂、冷噴涂、轉(zhuǎn)化膜等工藝技術(shù)和加工方法層出不窮地出現(xiàn)。只有這樣，才能在新材料產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；瘧?yīng)用的基礎(chǔ)上，推進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)向4.0時(shí)代發(fā)展。

極端制造：功能性新型材料不可或缺

最近，筆者發(fā)表了一篇名為《極端制造體現(xiàn)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力》的文章，這是應(yīng)邀參加“中鐵高新工業(yè)川藏鐵路極端制造裝備研制誓師動(dòng)員大會(huì)”上的講話稿，其中闡明：極端裝備是指“極大或極小的極端尺度范圍內(nèi)，面向極端任務(wù)，工作于極端環(huán)境運(yùn)行的技術(shù)裝備”；“川藏鐵路施工需要的，適應(yīng)極端氣候條件、高山、高海拔、深峽谷、高寒、凍土層及最復(fù)雜的橫斷山脈地質(zhì)條件的橋梁裝備、掘進(jìn)裝備、高寒高原鑿巖、濕噴臺(tái)車等特種裝備等”，“擴(kuò)大到其他領(lǐng)域，包括‘深空’‘深?！畹亍畼O寒’‘超高速’‘超高精度’等的一批極端裝備?！边@些裝備都需要特種新型材料及特種新型的表面工程涂層技術(shù)，以抵抗高溫、低溫、高濕、輻射及各種射線、高速、高壓、摩擦、高強(qiáng)度，并需要極輕量化等裝備，保證在極苛刻的環(huán)境下安全、可靠地運(yùn)行。

作為表面工程領(lǐng)域的工作者，要擴(kuò)大眼界，擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，積極研發(fā)新材料，發(fā)明新工藝，為極端裝備制造，發(fā)展軍民兩用的裝備及器具作出不可或缺的新貢獻(xiàn)。

自組定制：自感知表面工程謎之猜想

近日讀到《表面工程與再制造》2018年第5期刊載一篇由劉仁志撰寫的“自組裝與表面處理技術(shù)”，這是一篇極為重要的文章，文中指明了表面工程技術(shù)發(fā)展方向之一。

讀罷該文，收獲不小。過去筆者只知道汽車噴涂涂層在輕微劃傷時(shí)，可以有“自修復(fù)”功能。另外，按照常理，只有人體有機(jī)細(xì)胞構(gòu)成的皮屑有自修復(fù)功能。奇怪的是，無生命的有機(jī)物也可能有“自修復(fù)”功能！這很值得有機(jī)化學(xué)專家及材料學(xué)教授們深入研究其“機(jī)理”，有可能對(duì)表面工程技術(shù)產(chǎn)生顛覆性的革命。

由此聯(lián)想起10年前，溫州的一位老朋友給我配的一副能變色的有機(jī)玻璃眼鏡，估計(jì)在有機(jī)玻璃中就加入了某些可變色透明的物質(zhì)，當(dāng)陽光直射時(shí)，激發(fā)這些物質(zhì)元素結(jié)構(gòu)變化，致其能量不同，而引發(fā)不同程度的暗色，既輕巧，又可保護(hù)眼睛，這不就是符合有機(jī)物的“自修復(fù)”或“自適應(yīng)”的性能嗎？筆者是學(xué)“機(jī)械”的，說不清楚其機(jī)理，這涉及有機(jī)分子學(xué)、材料學(xué)。人也是由有機(jī)物構(gòu)成的，經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展，從無生命到有生命，從植物發(fā)展到動(dòng)物，從單細(xì)胞生物發(fā)展到多細(xì)胞生物，從低級(jí)軟體動(dòng)物發(fā)展到高等靈長(zhǎng)類動(dòng)物，最后出現(xiàn)了“智人”及“人”。這是生物經(jīng)過“達(dá)爾文”進(jìn)化演變，發(fā)生多次質(zhì)的飛躍而形成的。人類的DNA、ANA也是由地球上的元素形成有機(jī)物構(gòu)成的。

“人工智能”具有自感知、自學(xué)習(xí)、自記憶、自思考、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等特征。而“自修復(fù)”材料也可能有某種外因刺激，由“自感知”造成有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的變化，而自修復(fù)并達(dá)到“自適應(yīng)”的目的，這僅是筆者的猜測(cè)與“科幻”而已，但科幻也是基于一定科學(xué)常識(shí)演化而來，雖不能登學(xué)術(shù)的“大雅之堂”，卻對(duì)推動(dòng)創(chuàng)新思維是有啟發(fā)作用的。

另外，前不久筆者到武漢吉和昌新材料股份有限公司參觀學(xué)習(xí)，啟示頗多。曾與公司董事長(zhǎng)宋文超討論過新材料的“定制化”問題，有機(jī)化合物按分子量區(qū)分，分高分子、中分子、小分子，其中很多結(jié)構(gòu)是C與H的單鍵或共鍵結(jié)合，或-OH基及其他元素鍵合而形成。具有不同性能的高分子有機(jī)化合物材料，卻可以采用人工合成法制備，為了適應(yīng)某些極端環(huán)境或工況的需要，能否定制具有某種特性的新型材料呢？包括自修復(fù)材料，或隨環(huán)境變化或工況變化而使其材料特性有所變化呢？從而自適應(yīng)某些工況的要求，這是筆者的一種幻想吧！或算是一種預(yù)測(cè)吧！科學(xué)進(jìn)步需要有一些幻想，與空想不同之點(diǎn)，在于“幻想”有一定的科學(xué)道理而已。

未來展望：無愧于工業(yè)新時(shí)代的到來

“定制化+自組裝”的新材料，是表面工程技術(shù)在工業(yè)4.0時(shí)代中的重要發(fā)展方向之一；再者，新材料的表面工程技術(shù)+智能制造技術(shù)+清潔生產(chǎn)，是推動(dòng)表面工程技術(shù)迅速發(fā)展的三駕馬車。

這些帶有幻想性的觀點(diǎn)，希望引起表面工程界的討論，即我們?cè)谟庸I(yè)4.0時(shí)代的到來，表面工程行業(yè)的同仁們應(yīng)該注意些什么，做些什么，才能無愧于工業(yè)4.0時(shí)代的到來！

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