全球60家顶级新材料实验室引言实验室是科学的摇篮,是科学研究的基地,往往代表了世界前沿基础研究的最高水平,诞生了一大批诺贝尔奖获得者和具有划时代意义的科技创新成果。
当前,美国、欧洲、日本等发达国家和地区都把发展新材料作为科技发展战略的重要组成部分,其中美国在新材料研究领域科研机构一共有210所科研机构,中国实验室共有128所,而欧日韩有123所。
本文对美、欧(德、英、法、西班牙、芬兰、瑞典、挪威、荷兰等)、亚太(日、中、韩、新加坡)、俄罗斯等地的知名材料实验室进行了大梳理,以飨读者。
美国美国在新材料研究领域科研机构一共有210所科研机构,主要有橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室、埃姆斯实验室等17个科研实力全球名列前茅的国家实验室1、橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,简称ORNL)据理财周报材料科学实验室数据表明,橡树岭国家实验室的科研触角主要伸向纳米与生物材料、无机非金属材料以及新型金属材料三大类别。
橡树岭国家实验室(简称ORNL)是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室。
ORNL主要从事6个方面的研究,包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。
2、阿贡国家实验室(ArgonneNational Laboratory,简称ANL)在美国,阿贡国家实验室和橡树岭国家实验室同属于美国国家能源部,和橡树岭的地位不分伯仲。
阿贡国家实验室是美国最老和最大的科学与工程研究实验室之一。
3、美国航空航天局(NASA)位于特拉华州的NASA主要涉足新型金属材料以及高性能复合材料。
今年9月,NASA选择了来自美国5个州的六家公司参与政府-行业合作,以推进复合材料的研究和认证,该项目是NASA航空研究任务理事会的集成系统研究计划的一部分。
4、布鲁克海文国家实验室(BrookhavenNational Laboratory,简称BNL)隶属美国能源部,由石溪大学和BATTELLE成立的公司布鲁克海文科学学会负责管理。
开创了核技术、高能物理、化学和生命科学、纳米技术等多个领域的研究,取得多项令世界瞩目的重大成果,并数次获诺贝尔奖。
BNL 已成为世界著名的大型综合性科学研究基地。
5、加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,简称LBNL)劳伦斯伯克利实验室是1939年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特·奥兰多·劳伦斯先生于1931年建立的,是美国乃至世界核物理学的圣地。
劳伦斯伯克利国家实验室现在研究的领域非常宽泛,下设18个研究所和研究中心,涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。
劳伦斯伯克利实验室建立以来,共培养了5位诺贝尔物理学奖得主和4位诺贝尔化学奖得主。
6、美国纽约州康乃尔大学物理系的基本粒子物理实验室(Laboratory for Elementary -Particle Physics,简称LEPP)美国纽约州康乃尔大学( CornellUniversity)物理系的基本粒子物理实验室(LaboratoryforElementary-ParticlePhysics,简称LEPP)是世界上著名的加速器物理研究中心之一,它位于纽约州中部芬格湖畔(FingerLakes)风景优美的伊萨卡市(Ithaca)。
LEPP主要从事实验物理和理论物理以及加速器物理的研究,拥有F.R.Newman以及R.R.Wilson两个实验室。
7、费米国家实验室(Fermilab)费米国家实验室(Fermilab)原名为国家加速器实验室,根据美国总统林登B.约翰逊1967年11月21日签署的法案,由美国原子能委员会负责管理。
为纪念费米该实验室于1974年5月11日重新命名为费米国家实验室。
1969年10月3日主环为200 GeV的质子加速器破土动工。
1972年3月1日第一个能量为200 GeV的束流通过主环,使费米实验室产生了世界上最高能量的粒子。
后来费米实验室又开始建造的质子—反质子对撞机Tevatron,其低温冷却系统在1983年投入运行时为加速器历史上历来建造的最大的低温系统。
后续Tevatron能量倍增器先后第一次产生了能量为512 GeV,800 GeV,900 GeV的束流。
8、贝尔实验室(BellLaboratories)贝尔实验室原名贝尔电话实验室,始建于1925年,总部在美国纽约(后迁至新泽西州的墨里黑尔)。
它是一个在全球享有极高声誉的研究开发机构,主要宗旨是进行通讯科学的研究。
除了无线电电子学以外,贝尔实验室在固体物理学、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高水平。
贝尔实验室自成立以来,共获专利26000多项(平均每天一项),其中重大科研成果50多项。
在这里每年都要发表上千篇学术论文,造就了一大批优秀科学家。
几十年来获得诺贝尔物理奖的先后有:发明电子衍射的戴维森,发明晶体管的肖克利、巴丁和布拉坦,发明激光器的汤斯和肖洛,理论物理学家安德逊,射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊。
9、IBM研究实验室(IBM Research)IBM研究实验室也叫IBM研究部,它专门从事基础科学研究,并探索与产品有关的技术,其特点是将这两者结合在一起。
研究部下属四个研究中心:位于美国纽约的Thomas J.Watson研究中心;位于美国加州的Almaden研究中心;瑞士Zurich研究中心;日本东京研究中心。
IBM研究中心史上诞生了两届诺贝尔物理奖得主:一是发明扫描隧道显微镜的宾尼格(G. K. Ginnig)与罗勒尔(H. Rohrer),二是发现金属氧化物的高温超导电性的柏诺兹(J. G. Bednorz)和缪勒(K. A. Müller)。
10、美国标准与技术研究院(NIST)属于美国商务部的非监管机构。
NIST总部位于马里兰州的盖瑟斯堡,约有350个附属研究中心。
目前,NIST共有6个实验室,分别为工程实验室、信息科技实验室、材料测量实验室、物理测量实验室、纳米科技中心、NIST中子研究中心。
11、艾米斯实验室(AmesLaboratory)实验室进行研究纳入国家关注的各个领域,包括合成新材料的研究,能源资源,高速电脑设计和环境清理和恢复。
材料方向的研究内容有新机械、磁性和超导方面稀土元素的实验和理论研究。
12、劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)主要开展火炸药、火工品与药剂及其它高新技术含能材料的研究工作,随着实验室在国防科学技术领域地位的不断巩固与上升,除了从事军事领域的科学研究外,实验室还开展能源与环境、生物科学与生物技术以及基础应用研究,并致力与众多学会社团建立广泛的合作伙伴关系。
材料方向的研究内容有金属与合金、陶瓷、激光材料、合金超塑性等。
13、西北太平洋国家实验室(PNNL)西北太平洋国家实验室(PNNL)于20世纪80年代末开始从事整个基础科学研究,优势研究领域包括能源、环境、计算机、核能、放射化学等,特别是基础分子科学和计算机科学。
材料方向的研究内容有金属和合金应力腐蚀裂纹、陶瓷材料高温腐蚀疲劳、陶瓷材料辐射效应。
14、洛斯拉莫斯国家实验室(LosAlamos National Laboratory,LANL)洛斯阿拉莫斯国家实验室是世界上最大的科学和技术研究机构之一,它在国家安全、太空探索、可再生能源、医药、纳米技术和超级计算机等多个学科领域开展研究。
材料方向的研究内容有电子材料、微结构发展理论、使表面硬度、抗腐蚀性和耐磨性提高的等离子体浸没离子注入技术。
15、桑迪亚国家实验室(SandiaNational Laboratories)主要从事核武器系统中非核部分的研究开发,如设计电气系统保险、解除保险、引爆、发射系统等;并从事材料、组件及仪器技术的研究和长期开发工作,以提高核武器的效力、安全性、耐受性和可靠性等性能;并承担能源开发与改进方面的工作。
材料方向的研究内容有陶瓷涂料溶胶-凝胶化学、纳米晶材料发展以及金属、玻璃和陶瓷材料表面的胶粘合润湿。
16、美国加州纳米研究中心(CNSI)美国加州纳米技术研究院(CNSI)是加州大学洛杉矶分校和位置的综合研究机构,材料方向主要研究内容有纳米科学和纳米技术发现的迅速商业化研究。
CNSI开展的工作代表了纳米系统相关的研究四个目标领域包括能源,环境,健康,医学,信息技术。
17、美国制造(原国家增材制造创新机构(NAMII))该机构旨在促进增材制造创新机构更好的引领和统一整个增材制造领域的发展。
材料方向主要研究内容有新型金属材料,增材/3D打印材料、开发梯度及可定制材料。
欧盟作为世界经济发展、科技、教育等各领域水平最高的大洲之一,世界绝大部分发达国家都位于欧洲。
而在材料科学研究领域,西欧的英国、中欧的德国和瑞士处于世界级第一梯队, 根据西方最近综合评定,剑桥、牛津和帝国理工学院是英国高校中三大最强材料系,同样也属于世界级研究所, 地处欧洲大陆中央的德国,在材料科学研究中也是执一方牛耳。
在这里有顶尖的研究所像德国马普学会、佛朗霍夫协会、海姆霍茨大研究中心联合会、莱布尼茨研究联合会。
另外法国,瑞典,意大利等在材料科学领域均有杰出成就,而德国朗盛集团、西门子、英国罗罗公司、空中客车公司、德国莱茵金属公司、大众汽车集团等一系列欧洲企业也自有实验室,在材料技术研究及工业应用上多有投入,这也让其产品因优良性能享誉全球。
欧洲作为工业重点,金属材料的基础研究一直走在产业发展的前面,多个欧洲国家都在本国最著名的研究机构设立专门的金属材料研究中心。
1、马克斯·普朗克科学促进学会(International Max Planck Research School)马克斯·普朗克学会,全名为马克斯·普朗克科学促进协会(Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.,简称MPG),前身是1911年成立的威廉皇家学会。
马普协会主要从事自然科学和人文科学的基础研究,分别设:生物医学部,化学、物理、技术学部和人文科学学部等机构,拥有80个研究所。
其中德国马普钢铁研究所是世界知名的钢铁、材料及腐蚀科学研究机构。
2、弗劳恩霍夫协会(Fraunhofer-Gesellschaft)弗劳恩霍夫协会是德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会的简称。
它成立于1949年3月,是德国也是欧洲最大的应用科学研究机构,属于德国校外三大研究组织之一(与德国科学基金会和马克斯—普朗克学会并列)。
其目标是通过为来自工业、服务业和公共管理领域的客户提供公共及私人企业特定用途的应用性研究,以其有效的研发服务帮助德国和欧洲的产业通过创新保持竞争力。