新材料應(yīng)用的攻玉之石

李北研究員級高級工程師哈爾濱工業(yè)大學(xué)兼職教授全國鐘表標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會副主任委員

瑞士雷達表D-Star帝星系列自動機械雙追針計時腕表

很多瑞士鐘表知名品牌和制造商都具有一個共同的特點，即對新技術(shù)、新工藝和新材料的研發(fā)、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用十分敏感。這些鐘表巨頭企業(yè)十分重視對前瞻性新技術(shù)、創(chuàng)新型新工藝的研發(fā)和投入，同時十分關(guān)注并適時直接應(yīng)用或轉(zhuǎn)化應(yīng)用新材料。盡管上世紀(jì)70年代末瑞士鐘表業(yè)受到來自以日本石英電子手表為主的石英革命沖擊幾乎全軍覆沒，一度陷于一蹶不振的低谷，但大家都知道世界上最早的石英電子手表是瑞士人發(fā)明的，瑞士鐘表工業(yè)是依靠創(chuàng)新為靈魂的鐘表文化，依靠精益求精的工匠精神，依靠創(chuàng)新領(lǐng)先的鐘表新技術(shù)、新工藝、新材料等優(yōu)勢重新振興的。瑞士幾大鐘表集團、獨立品牌或家族品牌以及獨立制表人對手表結(jié)構(gòu)、功能和工藝的研究和創(chuàng)新，可謂無所不用其極，產(chǎn)品令世人嘆為觀止。很多創(chuàng)新產(chǎn)品除了機心功能設(shè)計和制作上的心思和精巧，外觀設(shè)計和加工上的華美和精致以外，材料應(yīng)用上的創(chuàng)意和精心也給鐘表產(chǎn)品帶來更多的想象空間和市場拓展的可能性。

人類社會發(fā)展的基礎(chǔ)之一就是材料進化，各種新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用直接或間接地推動了人類社會和人類文明的進步，材料革命為人類生存提供了更多的便利和更高的生活品質(zhì)。對于鐘表行業(yè)來說，新材料的不斷應(yīng)用使得鐘表產(chǎn)品的精準(zhǔn)度大大提升；適應(yīng)更復(fù)雜的使用環(huán)境，增加專業(yè)化、智能化的功能；工業(yè)美學(xué)設(shè)計可借助新材料夢想成真，滿足消費者不斷增長的個性化、時尚化和多樣化需求；應(yīng)用質(zhì)量輕、耐磨損和具有人體親和性的新材料，可進一步提高鐘表使用和佩戴的舒適性和安全性。

近現(xiàn)代在全球范圍內(nèi)對于鐘表材料的創(chuàng)新應(yīng)用幾乎都是發(fā)端于瑞士，那些具有里程碑意義的材料創(chuàng)新應(yīng)用持續(xù)推動著瑞士鐘表行業(yè)的技術(shù)進步，成為其行業(yè)霸主的技術(shù)基石。譬如首先將鐵鎳合金應(yīng)用于鐘表游絲的諾貝爾物理學(xué)獎得主紀(jì)堯姆來自瑞士弗勒里埃的鐘表世家，譬如率先將不銹鋼應(yīng)用于手表的世界第一只腕表制造者卡地亞和發(fā)明蠔式防水結(jié)構(gòu)的勞力士，譬如最早將硬質(zhì)合金、精密陶瓷等硬材料以及碳納米纖維材料應(yīng)用于手表外觀件的雷達，譬如最早將硅材料用于游絲的雅典和最早將硅材料應(yīng)用于手表調(diào)速系統(tǒng)零件（擺輪、擒縱輪和擒縱叉）的卡地亞，譬如最早將18K金與陶瓷、鋯合金結(jié)合實現(xiàn)硬材料與貴金屬、珠寶鑲嵌的歐米茄，譬如率先將非晶合金應(yīng)用于潛水手表表殼的沛納海，譬如幾乎與一級方程式賽車零件應(yīng)用的同時將碳纖維復(fù)合材料的高壓常溫成型技術(shù)用于表殼制作的愛彼和宇舶等。

從瑞士鐘表材料應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出鐘表材料大致有兩類來源，一類是基于鐘表使用的基本性能要求，選擇符合技術(shù)要求的已有材料直接應(yīng)用，譬如不銹鋼、鋁合金、銅合金、鋅銅合金、鈦合金、鐵鎳合金等，類似通用技術(shù)的普遍應(yīng)用，成熟普及拿來即可。一類是在已有材料或新材料的基礎(chǔ)上，針對鐘表制造的特殊需求做進一步的創(chuàng)新開發(fā)，或者對材料參數(shù)做調(diào)整甚至再設(shè)計形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型材料，譬如對硬質(zhì)合金、氧化鋯陶瓷、金屬陶瓷、硅材料、非晶合金和碳纖維復(fù)合材料的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，類似根據(jù)具體個案對計算機通用軟件進行二次開發(fā)的消化、吸收再創(chuàng)新。單純?yōu)殓姳硎褂脧牧銌友邪l(fā)并投入使用的新材料好像從無所聞，究其緣由，行業(yè)屬性、經(jīng)濟性和必要性使然。

與涉及國計、國防和國家安全的航天、航空、航海、信息、機械、石化、醫(yī)療、交通運輸?shù)戎匾a(chǎn)業(yè)或新興產(chǎn)業(yè)所需的材料研發(fā)有所不同，民生類產(chǎn)業(yè)特別是小規(guī)模行業(yè)使用的專用材料因需求量不大，即使批量產(chǎn)出也很難達到材料生產(chǎn)的經(jīng)濟產(chǎn)量，而且從零開始的新材料研制周期長、投入大、用戶面窄，很難找到材料領(lǐng)域內(nèi)的主動合作者，行業(yè)屬性決定了投入專用材料研制的積極性和可能性不大。即便是拋開企業(yè)或科研機構(gòu)的本位利益，從社會效益的角度評估某些民生行業(yè)的專用材料研發(fā)，其投入產(chǎn)出效率也不具備經(jīng)濟可行性。由于行業(yè)屬性和經(jīng)濟性都缺少強烈的緊迫感和原動力，又有通用材料可以使用或替代，單獨研制此類行業(yè)專用材料的必要性也不顯著。

行業(yè)技術(shù)發(fā)展需要的材料基礎(chǔ)缺失，不利于支持和推動行業(yè)技術(shù)進步，這是很多傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)落后的因素之一。針對行業(yè)和產(chǎn)品創(chuàng)新功能的需要，選擇有技術(shù)特點和優(yōu)勢的新材料直接應(yīng)用，或者基于現(xiàn)有高技術(shù)新材料做二次開發(fā)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用是彌補小行業(yè)材料研發(fā)缺失的有效路徑，可以快速改善傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)落后的現(xiàn)狀。對于鐘表行業(yè)而言，需要對新材料現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢具有宏觀了解和把握，需要對新材料應(yīng)用于鐘表領(lǐng)域的技術(shù)、經(jīng)濟可行性做出專業(yè)判斷和決策，需要跨行業(yè)開展技術(shù)合作直接應(yīng)用新材料或聯(lián)合開展靶向性二次開發(fā)，而基于對行業(yè)發(fā)展的前瞻性思考以及對新材料的敏感性是這一切的基礎(chǔ)。若能把瑞士鐘表同行們在新材料應(yīng)用方面的實踐作為標(biāo)桿借鑒和追趕，應(yīng)該是我國鐘表行業(yè)材料基礎(chǔ)建設(shè)的攻玉之石。

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