為建立度量衡標(biāo)準(zhǔn)，人類從古到今始終做著不懈的努力。 在中華文明起源的伏羲女媧時代，就已經(jīng)有了質(zhì)量控制的觀念。從代表繁衍、興旺的伏羲女媧圖騰中可以看到，女媧右手執(zhí)規(guī)，伏羲左手執(zhí)矩，這里的規(guī)和矩即是計量的代表。 在我國，嚴(yán)肅的材料計量概念的提出只有十余年，但其重要性卻不言而喻。“如果將材料產(chǎn)業(yè)比作一套房子，材料計量就是這套房子的地基。計量做得好不好，決定支撐這套房子究竟能屹立70年還是100年。”中國計量科學(xué)研究院前沿計量科學(xué)中心實驗室主任任玲玲用通俗易懂的比喻向《大國之材》介紹了材料計量的重要性。

她表示，材料關(guān)鍵參數(shù)量值的準(zhǔn)確是材料計量的核心，而確保量值國際等效支撐國際貿(mào)易，支持國內(nèi)產(chǎn)業(yè)質(zhì)量保證和提升則是材料計量的兩個目標(biāo)。

在2008年中國提出材料計量概念之前，國內(nèi)沒有材料關(guān)鍵參數(shù)量值源頭，材料企業(yè)都是采用國外標(biāo)準(zhǔn)。“材料計量成果，如標(biāo)準(zhǔn)裝置、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等，是材料產(chǎn)業(yè)的標(biāo)尺，如果失去標(biāo)尺，將失去在本領(lǐng)域的話語權(quán)”，這帶來很大的問題：國家量值主權(quán)問題。

“材料計量如同產(chǎn)業(yè)的眼睛，不僅幫助產(chǎn)業(yè)對材料研發(fā)生產(chǎn)過程中技術(shù)問題看得到，而且看得清，更重要的是幫助產(chǎn)業(yè)解決看到的技術(shù)難題。” 01

初提篇：從科普出發(fā)

從材料專業(yè)的學(xué)生到北化老師，到韓國訪問學(xué)者，再到中國計量院前沿中心的一員，任玲玲與材料計量的緣分在人生一次次重要選擇中不斷加深。 2000年初，任玲玲辭去北化教師工作，開始攻讀博士后，師從中國納米科技領(lǐng)域的鼻祖白春禮院士和萬立駿院士。期間，她與領(lǐng)域內(nèi)頂尖的科學(xué)家肩并肩工作，在汲取知識的同時，被老一輩科學(xué)家無私奉獻(xiàn)的精神深深感動。 “國家培養(yǎng)我這么多年，要懂得回饋社會。”從韓國做完訪問學(xué)者回國，任玲玲再次面臨職業(yè)的選擇。是去企業(yè)做管理還是繼續(xù)做科研？深思熟慮之后，任玲玲決定加入中國計量院，這是她認(rèn)定的回饋之路。 2008年，任玲玲正式加入中國計量院。那一年，材料計量在計量院還是一片空白；那一年，產(chǎn)業(yè)界還沒有材料計量的概念；那一年，中國加入WTO到了第7個年頭，企業(yè)出口經(jīng)常會遇到因計量標(biāo)準(zhǔn)不同而引發(fā)的貿(mào)易官司。 中國剛加入WTO，國家政府部門對于產(chǎn)業(yè)在國際貿(mào)易中經(jīng)常因為測量結(jié)果不一致而被國外“卡住”問題，從國家層面非常重視計量。“這個重視程度是從上而下減弱的，那時候材料上下游企業(yè)還沒有實質(zhì)性重視起來。他們覺得只要拿到一個證書就行了。”任玲玲無奈地說道。 2009年，任玲玲和當(dāng)時的計量院副院長、現(xiàn)計量院黨委書記段宇寧參加了一個與材料計量相關(guān)的國際性組織（VAMAS）會議。在那次會議上，他們與美國、英國、日本、韓國等國的計量院材料計量專家們共同討論材料參數(shù)測量結(jié)果一致性問題。任玲玲第一次與國際材料計量的同行們進(jìn)行了關(guān)于材料計量面對面討論，并在此后思考怎樣根據(jù)國內(nèi)材料產(chǎn)業(yè)特點，結(jié)合國際計量研究，推動國內(nèi)材料計量的建設(shè)及落地應(yīng)用。從此材料計量在中國計量院開始落地，并與國際計量組織建立了密切聯(lián)系。終于，材料計量的概念在我國材料產(chǎn)業(yè)界被初次提起。材料計量很重要，但這個“眾人皆懂”的道理在產(chǎn)業(yè)界推廣起來卻異常困難。

“一開始產(chǎn)業(yè)界的一些‘大家’對我們材料計量的概念也很模糊，對于產(chǎn)業(yè)界來說，他們對材料計量的概念只停留在我們在哪里校準(zhǔn)過儀器。但這其實只是計量中一個簡單基礎(chǔ)的服務(wù)。更重要的是對于個性化的某種材料，大型分析設(shè)備怎么校準(zhǔn)、結(jié)果可比/一致的測量方法是什么、怎樣減小測量結(jié)果的不確定度、生產(chǎn)線上準(zhǔn)確的快速/無損檢測檢測技術(shù)是材料計量為材料上下游產(chǎn)業(yè)提供的技術(shù)核心。”任玲玲說。

在與產(chǎn)業(yè)界交流溝通之后，任玲玲意識到，要使材料計量的概念在產(chǎn)業(yè)界深入人心，還得進(jìn)行大量的宣傳與科普工作。

02

進(jìn)階篇：獲國際同行認(rèn)可

德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院成立于1887年，是世界知名的計量和測試科研機構(gòu)，也是全球首個計量院。在德國計量院成立不久后，英國、美國也相繼成立了自己的計量院。這三個國家也成為了世界上最早開展計量服務(wù)的國家。 “德國、英國、美國等國家的計量院歷史悠久，都是伴隨著產(chǎn)業(yè)革命的發(fā)展成立的。相比之下，中國計量院成立于1955年，慢了半個世紀(jì)。”任玲玲介紹說。 而我國“材料計量”概念的提出更晚，但先進(jìn)的計量技術(shù)能夠帶動從基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)元器件到重大裝備、關(guān)鍵工藝乃至最終產(chǎn)品整個產(chǎn)業(yè)鏈的質(zhì)量提高，并為質(zhì)量改進(jìn)提供路線圖，從而優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品和服務(wù)的附加值，份量很重。 計量是控制質(zhì)量的基礎(chǔ)，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中每個環(huán)節(jié)質(zhì)量控制水平的提升，都離不開精準(zhǔn)的計量。“材料計量本身是一個新領(lǐng)域，緊跟國際步伐很重要，但一定要回歸到我國的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實，不忘初心同樣重要。” 提到“計量”二字，與其掛鉤的必是準(zhǔn)確。而在計量院的標(biāo)準(zhǔn)里，這個準(zhǔn)確性的含義廣泛，包括儀器準(zhǔn)、方法對、人員符合要求等。 從2008年起，任玲玲和同事們做的事情都以“科學(xué)的材料計量”為中心，包括材料的結(jié)構(gòu)測量、材料的組成測量和材料的性能測量。“最近幾年我們已經(jīng)把材料結(jié)構(gòu)測量方面的量值溯源和傳遞，全鏈條從上到下給建立起來了，可以給社會提供完整服務(wù)了。” 經(jīng)過12年在各個領(lǐng)域的耕耘，材料計量的概念已被產(chǎn)業(yè)界在很大程度上接受并了解。

“這期間我們做了大量工作，比如透射電鏡、X射線衍射、拉曼光譜等材料結(jié)構(gòu)表征的計量技術(shù)成果為基礎(chǔ)研究、新材料生產(chǎn)制造等提供服務(wù)；主導(dǎo)國內(nèi)企業(yè)參與石墨烯材料能力驗證活動，提升國內(nèi)材料測試實驗室的技術(shù)能力，這樣我們用案例讓產(chǎn)業(yè)界看到材料計量對產(chǎn)業(yè)質(zhì)量的提升作用，認(rèn)識到材料計量實際上是材料生產(chǎn)中像空氣一樣感覺不到存在但不可或缺的技術(shù)基礎(chǔ)。” 與此同時，中國的材料計量也獲得了國際同行的認(rèn)可，中國材料計量科學(xué)家也在國際計量組織中占有一席之位。 “這幾年我們通過在國際材料計量相關(guān)組織中主導(dǎo)材料關(guān)鍵參數(shù)計量比對、制定國際標(biāo)準(zhǔn)等活動，展示我國材料計量的技術(shù)實力，獲得國際同行的認(rèn)可，從而在一些國際組織（如APMP/TCMM, VAMAS/TWA41）中擔(dān)任技術(shù)委員會主席等職位，這樣實現(xiàn)我國材料計量國際國內(nèi)同步、國際國內(nèi)量值等效，使研究成果共享共用，推動了該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。” 從“十二五”開始，計量院新材料計量實驗室開始著手碳基納米材料、薄膜材料、顆粒材料的計量技術(shù)研究，參與國際計量組織的比對活動，針對材料晶體結(jié)構(gòu)、幾何結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱、電、光性能等各參數(shù)開展了計量技術(shù)研究，建立了掠入射X射線反射技術(shù)、X射線衍射儀、透射電鏡、拉曼光譜、納米壓入技術(shù)、量子效率、熱電材料塞貝克系數(shù)等的量值溯源和傳遞路徑，發(fā)布納米尺度膜厚、晶面間距、拉曼頻移和拉曼相對強度國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)20余種，發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)2項，正在主導(dǎo)制定國際標(biāo)準(zhǔn)2項，實現(xiàn)計量、標(biāo)準(zhǔn)的體系化成果輸出和產(chǎn)業(yè)服務(wù)。

03

展望篇：為企業(yè)提供典型案例

2008年之前，國家量值主權(quán)問題是一個難題。 “以半導(dǎo)體生產(chǎn)線為例，我們引進(jìn)生產(chǎn)線的同時也要引進(jìn)標(biāo)尺。一旦國外對我們進(jìn)行封殺，即使有生產(chǎn)線，后續(xù)對方不提供標(biāo)尺服務(wù)了，我們?nèi)詴駸o頭蒼蠅一樣找不到坐標(biāo)。所以，建立自己的校準(zhǔn)體系非常重要，這就是我們所說的量值的溯源源頭。”任玲玲介紹說。 多年來，深知材料計量重要性的中國計量院新材料實驗室一直在為材料計量體系的建立奔波。目前，中國計量院新材料實驗室的項目也從一體化出發(fā)，正在承擔(dān)的國家重點研發(fā)項目《石墨烯等碳基納米材料NQI技術(shù)研究、集成與示范應(yīng)用》內(nèi)容涵蓋計量、標(biāo)準(zhǔn)、合格評定等方面，在石墨烯粉體材料真假判斷方面為產(chǎn)業(yè)提供了計量、標(biāo)準(zhǔn)、檢測及認(rèn)證的全鏈條服務(wù)。 2013年4月，德國在漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出工業(yè)4.0的概念，即以“智能制造、智能生產(chǎn)”為核心，以互聯(lián)為手段，以計量測試為重要的核心技術(shù)體系。 2015年5月8日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》，提出構(gòu)建“一二三四五五十”的總體結(jié)構(gòu)，其中新材料是其中十個重點領(lǐng)域之一。 基于新材料的發(fā)展及其對國計民生的重要支撐作用，2017年1月23日，工信部、發(fā)改委、科技部、財政部聯(lián)合制定的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》正式印發(fā)。其中提出到2020年，關(guān)鍵戰(zhàn)略材料綜合保障能力超過70%，新材料創(chuàng)新能力不斷提高，產(chǎn)業(yè)體系初步完善，并明確了“完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系”作為材料九大發(fā)展重點方向之一。 任玲玲表示，隨著新材料創(chuàng)新步伐持續(xù)加快，國際市場競爭將日趨激烈，對材料產(chǎn)業(yè)質(zhì)量保證和提升的要求越來越高，加強國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)尤為關(guān)鍵。材料計量在國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)體系中具有典型的示范意義，其內(nèi)容不僅包括計量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究開發(fā)，更重要的是有效測量方法研究是材料計量的主體研究內(nèi)容之一，其研究成果將表現(xiàn)為高質(zhì)量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過認(rèn)證認(rèn)可和檢驗檢測執(zhí)行上述高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而為產(chǎn)品質(zhì)量保證和提升提供高水平服務(wù)。 事實上，早在2013年左右，計量院新材料研究室就形成了一套國家膜厚標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為生產(chǎn)線提供標(biāo)準(zhǔn)，但企業(yè)卻始終處于觀望態(tài)度。“即使我們把比對等效的量值給了企業(yè)，但企業(yè)不相信我們，不敢用，寧肯每年花二三十萬去買校準(zhǔn)線。這其實是觀念和信任的問題，還需要一定的時間去修正。”任玲玲說。 對于企業(yè)的觀望，任玲玲認(rèn)為“心急吃不了熱面條”。“現(xiàn)在已經(jīng)有高新企業(yè)認(rèn)識到這方面的重要性了，主動找我們要求合作，比如武漢嘉儀通公司等。” “我覺得只要我們工作做全面了，做系統(tǒng)了，遲早會得到更多企業(yè)的認(rèn)可。” -后 記 - 為材料計量標(biāo)準(zhǔn)不懈努力的還有中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)（CSTM）委員會這個組織。CSTM集合了全國材料行業(yè)研發(fā)、試驗和標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威專家，由指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)體系、試驗標(biāo)準(zhǔn)體系、性能評價標(biāo)準(zhǔn)體系三大相互關(guān)聯(lián)的體系構(gòu)成，涵蓋鋼鐵、有色金屬、建筑、化工、紡織、航空、特種設(shè)備等多個領(lǐng)域。 CSTM共享平臺通過共建共享和開放互利的原則，促進(jìn)材料研發(fā)、試驗檢驗和裝備制造的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，努力提高中國裝備制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，力爭在國際競爭中擁有更多的國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)。 作為CSTM的發(fā)起單位之一，中國計量院在CSTM中占據(jù)重要一席。 2017年7月，CSTM標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會基礎(chǔ)與共性技術(shù)領(lǐng)域委員會（簡稱：“CSTM/FC00”）成立，任玲玲作為秘書長，在FC00主任委員、中國計量院方向院長的帶領(lǐng)下，與FC00各位委員一起為建成一套具有普適性、可靠性、高質(zhì)量的材料測量標(biāo)準(zhǔn)的委員會目標(biāo)一起努力。目前該委員會制定的5項關(guān)于石墨烯真假判斷的標(biāo)準(zhǔn)和1項富勒烯純度標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)界發(fā)揮重要作用。 “CSTM/FC00是一個連接基礎(chǔ)研究-計量、標(biāo)準(zhǔn)-產(chǎn)業(yè)界的合作平臺，我非常希望這個平臺能像英國物理實驗室（NPL，簡稱英國計量院）的咖啡角（Coffee Corner）一樣，成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界為材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展獻(xiàn)計/技獻(xiàn)策共同的非正式討論平臺。”