美国实验室50所顶尖研究机构矗立全球高分子之巅NIST附属350个研究所

发布时间：2020-06-29 21:32:30 阅读：次来源：四季垫厂家

在美国，涉及高分子材料科学研究名列前五的顶尖高校分别是麻省理工学院、斯坦福大学、伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校、西北大学以及加州大学伯克利分校

理财周报材料科学实验室研究员谢达斐、实习生彭雪蕾/撰述

2013年化学诺贝尔奖最终“花落”斯坦福大学教授迈克尔·莱维特、哈佛大学教授马丁·卡普拉斯和马丁·卡普拉斯阿里耶·瓦谢勒，科学家们再一次让大众领略到了科技风暴所带来的冲击力和无限魅力。

实际上，对于高分子材料研究、高分子化学科学的重要性，学术界已达成共识。

早在1972年诺贝尔奖金获得者、美国高分子科学家ory就曾说过：“高分子化学是一门发展迅速的科学，它既是一门基础科学，又是一门应用科学。”高分子化学成为一门独立的科学将进一步加快高分子材料的发展。

为培育和发展新材料产业，推动材料工业转型升级，支撑战略性新兴产业发展，工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》，对新材料的发展予以指导，旨在实现重点高分子材料产品研发的自主化。

据悉，美国国家科学基金会（NSF）2013年材料研究部（DMR）预算投入材料中心建设的经费达5120万，较上年增长15.4%。其中，材料科学和工程研究部中心（MRSECS）是其最主要的投资项目，而高分子材料作为材料家族的新锐，聚焦了最多的关注。

高分子材料研究“圣堂”

与科学同行，理财周报材料科学实验室研究组再次进入高分子材料领域，深入探索高分子材料在美国各科研机构、高校研究所以及顶尖公司研究所的布局。

据理财周报记者统计，在美国涉及高分子材料科学研究的顶尖高校以及科研机构共有50所，其中名列前五的分别是麻省理工学院、斯坦福大学、伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校、西北大学以及加州大学伯克利分校。

在美国，高分子专业具有很强的跨学科性，因此其研究很多时候是跨学科的研究。而设有独立的高分子专业的著名高校有阿克伦大学、凯斯西储大学、里海大学、马萨诸塞大学阿姆赫斯特校区、密歇根大学安娜堡分校、卡耐基梅陇大学等。

其中，凯斯西储大学拥有美国第一个高分子系，全球最领先的高分子专业，主要研究方向为高分子科学研究的合成、结构、加工、性能和使用的聚合物以及以这些大的分子为基础的合成材料,包括塑料、纤维、橡胶、电影、油漆、膜、粘合剂等。再有，凯斯西储大学的国家重点实验室，是由美国国家自然基金会资助，在那里几乎所有的研究生都可以获得奖学金支持；密歇根大学大分子科学与工程中心，是全球知名高分子研究组，研究领域非常之广泛。世界材料科学领域排名前100科学家，密歇根大学拥有3位，处于美国第5的位置；而卡耐基梅陇大学的高分子专业叫胶体、聚合物和表面专业，博士为化学工程，研究领域非常广泛。

此外，波士顿大学聚合物研究中心、普林斯顿大学化学工程部、加州理工学院化学工程与聚合物物理流变学、麻省理工学院的科技与聚合物物理研究小组、纽约科技大学的化学与材料科学聚合物研究中心、芝加哥大学的材料中心、弗罗利达大学的瓦格纳小组、马萨诸塞大学的阿姆赫斯特高分子研究与教育中心、马萨诸塞大学塑料工程罗维尔分校、南密西西比大学、田纳西大学诺克斯维尔分校、得克萨斯大学阿灵顿分校、北达科他州立大学聚合物与涂料部、纽约科技大学化学与材料科学聚合物研究中心、明尼苏达大学、康奈尔大学以及新罕布什尔大学也都是集聚高分子材料科学研究精英的“圣堂”。

其中，据记者了解，康奈尔大学当前研究的目的是将智能的自组装软高分子材料与功能的固态材料产生新颖的多功能混合材料。

而马萨诸塞大学高分子科学与工程阿姆赫斯特部拥有世界最著名的顶级科学家。在过去的一年中，瑞安海沃德除了收到美国化学学会(ACS)的胶体与表面化学部门联合利华奖，还收到一个能源部(DOE)早期事业奖；亚历克斯获得海军研究办公室年轻调查员奖；艾尔·克罗斯比被授予一个ESPCI-Michelin奖学金。其在全国和国际被公认的研究和创新活动中，汤姆·罗素2011年被授予马塞诸斯州大学的考试奖项。最近美国国家科学基金会(NSF)签订了一份5年期、价值2000万美元的赠款用于支持一个国家研究中心，而吉姆·沃特金斯是主导。

实际上，从马萨诸塞大学高分子科学与工程阿姆赫斯特部设立开始已经超过45年,高分子科学与工程部门已经超过200名科学家和学生和价值超过2400万美元的实验室设备。

1973年,聚合物的研究在马塞诸斯州大学阿默斯特获得了重大的推进，建立材料研究实验室由美国国家科学基金会赞助。这个组织今天成长为一个NSF支持的材料科学与工程研究中心(MRSEC)。MRSEC支持跨学科研究团队,涵盖范围广泛的聚合物研究领域,包括当前的热门话题如界面组装的纳米粒子,单分子显微术、嵌段共聚物和闪存。

可以说，马塞诸斯州大学阿默斯特是国家为数不多的NSF材料科学与工程研究中心之一。

不得不提及的还有阿克伦大学的聚合物科学与工程学院。

据记者了解，罗伯特·c与高分子科学和聚合物工程学院院长斯蒂芬z·d已经被公认为2013年美国物理学会聚合物物理学奖得主,这是在美国和世界各地物理高分子科学领域的最高荣誉。"

APS聚合物物理学奖每年颁发一次表彰杰出成就和卓越贡献的高分子物理研究者，开放给所有国家无论在社会或科研位置进行工作的科学家，该奖项成立于1960年,现在的陶氏化学公司是它的主要支持者。

国家实验室“锦上添花”

一个国家核心的科研团队除了高等学府的研究所之外，研究机构也是一大主力军。在美国，国家实验室是国家创新体系的关键组成部分，是国家组织高水平基础研究，也是竞争战略高科技研究的核心力量，在创新力量上发挥“锦上添花”的作用。

作为世界第一科技大国，美国拥有多个高分子材料研究所，其中较为著名的有美国标准与技术研究院、NIST化学科学与技术实验室以及NIST材料科学与技术实验室。

作为权威科研机构，美国标准与技术研究院（NIST），前身为国家标准局（NBS，1901年~1988年），是一家测量标准实验室，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，在国内约有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。NIST科研实力雄厚，全院共有科技及管理人员3000多人（其中有博士学历的占50%, 硕士占22%,学士占25%），其中有两位诺贝尔奖获得者。

美国标准与技术研究院下设多个专业领域研究所，其中“材料科学与工程研究所”设有冶金、陶瓷、高分子材料、断裂与变形、原子辐射、无损检测等研究室。该所历史悠久，尤其在材料土壤腐蚀试验研究领域卓有成效。从1910年至1955年,在全国128个试验点有333种材料和36500个试验件,并发表专著。该所还在全国八个地区设立了标准的大气试验站,进行了大量的金属、非金属材料的大气环境试验。此外，该所上世纪六十年代还进行了30多种不同牌号材料（包括涂层）的钢桩海水腐蚀试验，取得了大量的宝贵的资料，近年来又进行了钢筋混凝土的地下腐蚀试验。

顶尖科技公司产业化图景

研究的目的在于实现产业化，在于对经济社会和日常生活的服务功能。

在高分子材料的产业化发展过程中，一批具有创新精神的企业走在了时代的前沿，这其中包括大名鼎鼎的杜邦公司、尤尼艾克斯公司(UNIAX)、明尼苏达矿务及制造业公司（3M）以及光学聚合物研究公司（Optical Polymer Research, Inc.）等。

此外，拥有独立研发中心的公司还包括大家所熟悉的苹果公司，其最新研发的iPhone5C最大的创新在于后盖运用了高分子材料——聚碳酸酯。

化工行业是诞生材料科学基础物质最重要领域之一。

据理财周报材料科学实验室不完全统计，400种新材料重点产品中至少有120种来自化工行业。作为大型化学公司，美国杜邦公司历来重视研究开发，自1802年建立以来，已拥有约20项专利和重大发明。从1804年第一批黑火药制成投入市场开始，杜邦公司的高分子材料研究就处于世界领先地位。80年代以来，研究开发重点是与节能有关的聚合物材料，2000年杜邦Sorona是杜邦3GT技术的名称，在杜邦技术库中是最先进的聚合物平台。

据调查，杜邦每年研发工作的预算高达20亿美元。目前，杜邦的研究重点是通过对生物技术的基础性和应用研究进一步扩展公司在化学和材料科学领域的传统技术平台，把生物学上的能力嫁接到材料学上，寻找突破性的增长点。

与杜邦公司所采用的多元化战略不同，专注于一个领域是另一条发展路径。

提到轮胎，就耐用性质量高的产品而言，大家首先想到的应该是good year——美国固特异轮胎橡胶公司。固特异专注于轮胎的研发，是世界上最大规模的橡胶生产大王。在高分子材料研发领域，固特异最新研发的是高分子聚合物硅胶配方，目的在于使分子黏合更紧密，减少轮胎滚动时内部热量的产生，从而降低滚动阻力，达到更低油耗的效果。

此外，具有浓厚的学术背景的UNIAX公司走出了一条产学研相结合的新路子。UNIAX公司是由美国高分子化学家、诺贝尔化学奖获得者Alan eger教授联合加州大学圣塔芭芭拉分校材料系教授ith于1990年共同创立的，Alan eger时任该校为他所成立的高分子及有机固体研究所所长。

UNIAX公司由头不小，是有机聚合物器件的研究和开发的典型代表，生产出世界上第一个聚合物OLED（有机发光二极管）显示器。聚合物有机发光二极管对于开发用于移动设备、移动电话和便携式数字助理器上更明亮、更便宜和更轻便的显示器方面至关重要。