材料计量是产业眼睛，事关国家量值主权！

为建立度量衡标准，人类从古到今始终做着不懈的努力。 在中华文明起源的伏羲女娲时代，就已经有了质量控制的观念。从代表繁衍、兴旺的伏羲女娲图腾中可以看到，女娲右手执规，伏羲左手执矩，这里的规和矩即是计量的代表。 在我国，严肃的材料计量概念的提出只有十余年，但其重要性却不言而喻。“如果将材料产业比作一套房子，材料计量就是这套房子的地基。计量做得好不好，决定支撑这套房子究竟能屹立70年还是100年。”中国计量科学研究院前沿计量科学中心实验室主任任玲玲用通俗易懂的比喻向《大国之材》介绍了材料计量的重要性。

她表示，材料关键参数量值的准确是材料计量的核心，而确保量值国际等效支撑国际贸易，支持国内产业质量保证和提升则是材料计量的两个目标。

在2008年中国提出材料计量概念之前，国内没有材料关键参数量值源头，材料企业都是采用国外标准。“材料计量成果，如标准装置、标准物质等，是材料产业的标尺，如果失去标尺，将失去在本领域的话语权”，这带来很大的问题：国家量值主权问题。

“材料计量如同产业的眼睛，不仅帮助产业对材料研发生产过程中技术问题看得到，而且看得清，更重要的是帮助产业解决看到的技术难题。” 01

初提篇：从科普出发

从材料专业的学生到北化老师，到韩国访问学者，再到中国计量院前沿中心的一员，任玲玲与材料计量的缘分在人生一次次重要选择中不断加深。 2000年初，任玲玲辞去北化教师工作，开始攻读博士后，师从中国纳米科技领域的鼻祖白春礼院士和万立骏院士。期间，她与领域内顶尖的科学家肩并肩工作，在汲取知识的同时，被老一辈科学家无私奉献的精神深深感动。 “国家培养我这么多年，要懂得回馈社会。”从韩国做完访问学者回国，任玲玲再次面临职业的选择。是去企业做管理还是继续做科研？深思熟虑之后，任玲玲决定加入中国计量院，这是她认定的回馈之路。 2008年，任玲玲正式加入中国计量院。那一年，材料计量在计量院还是一片空白；那一年，产业界还没有材料计量的概念；那一年，中国加入WTO到了第7个年头，企业出口经常会遇到因计量标准不同而引发的贸易官司。 中国刚加入WTO，国家政府部门对于产业在国际贸易中经常因为测量结果不一致而被国外“卡住”问题，从国家层面非常重视计量。“这个重视程度是从上而下减弱的，那时候材料上下游企业还没有实质性重视起来。他们觉得只要拿到一个证书就行了。”任玲玲无奈地说道。 2009年，任玲玲和当时的计量院副院长、现计量院党委书记段宇宁参加了一个与材料计量相关的国际性组织（VAMAS）会议。在那次会议上，他们与美国、英国、日本、韩国等国的计量院材料计量专家们共同讨论材料参数测量结果一致性问题。任玲玲第一次与国际材料计量的同行们进行了关于材料计量面对面讨论，并在此后思考怎样根据国内材料产业特点，结合国际计量研究，推动国内材料计量的建设及落地应用。从此材料计量在中国计量院开始落地，并与国际计量组织建立了密切联系。终于，材料计量的概念在我国材料产业界被初次提起。材料计量很重要，但这个“众人皆懂”的道理在产业界推广起来却异常困难。

“一开始产业界的一些‘大家’对我们材料计量的概念也很模糊，对于产业界来说，他们对材料计量的概念只停留在我们在哪里校准过仪器。但这其实只是计量中一个简单基础的服务。更重要的是对于个性化的某种材料，大型分析设备怎么校准、结果可比/一致的测量方法是什么、怎样减小测量结果的不确定度、生产线上准确的快速/无损检测检测技术是材料计量为材料上下游产业提供的技术核心。”任玲玲说。

在与产业界交流沟通之后，任玲玲意识到，要使材料计量的概念在产业界深入人心，还得进行大量的宣传与科普工作。

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进阶篇：获国际同行认可

德国联邦物理技术研究院成立于1887年，是世界知名的计量和测试科研机构，也是全球首个计量院。在德国计量院成立不久后，英国、美国也相继成立了自己的计量院。这三个国家也成为了世界上最早开展计量服务的国家。 “德国、英国、美国等国家的计量院历史悠久，都是伴随着产业革命的发展成立的。相比之下，中国计量院成立于1955年，慢了半个世纪。”任玲玲介绍说。 而我国“材料计量”概念的提出更晚，但先进的计量技术能够带动从基础材料、基础元器件到重大装备、关键工艺乃至最终产品整个产业链的质量提高，并为质量改进提供路线图，从而优化产业结构，提高产品和服务的附加值，份量很重。 计量是控制质量的基础，产品生产过程中每个环节质量控制水平的提升，都离不开精准的计量。“材料计量本身是一个新领域，紧跟国际步伐很重要，但一定要回归到我国的产业现实，不忘初心同样重要。” 提到“计量”二字，与其挂钩的必是准确。而在计量院的标准里，这个准确性的含义广泛，包括仪器准、方法对、人员符合要求等。 从2008年起，任玲玲和同事们做的事情都以“科学的材料计量”为中心，包括材料的结构测量、材料的组成测量和材料的性能测量。“最近几年我们已经把材料结构测量方面的量值溯源和传递，全链条从上到下给建立起来了，可以给社会提供完整服务了。” 经过12年在各个领域的耕耘，材料计量的概念已被产业界在很大程度上接受并了解。

“这期间我们做了大量工作，比如透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱等材料结构表征的计量技术成果为基础研究、新材料生产制造等提供服务；主导国内企业参与石墨烯材料能力验证活动，提升国内材料测试实验室的技术能力，这样我们用案例让产业界看到材料计量对产业质量的提升作用，认识到材料计量实际上是材料生产中像空气一样感觉不到存在但不可或缺的技术基础。” 与此同时，中国的材料计量也获得了国际同行的认可，中国材料计量科学家也在国际计量组织中占有一席之位。 “这几年我们通过在国际材料计量相关组织中主导材料关键参数计量比对、制定国际标准等活动，展示我国材料计量的技术实力，获得国际同行的认可，从而在一些国际组织（如APMP/TCMM, VAMAS/TWA41）中担任技术委员会主席等职位，这样实现我国材料计量国际国内同步、国际国内量值等效，使研究成果共享共用，推动了该领域技术的发展。” 从“十二五”开始，计量院新材料计量实验室开始着手碳基纳米材料、薄膜材料、颗粒材料的计量技术研究，参与国际计量组织的比对活动，针对材料晶体结构、几何结构、化学结构及热、电、光性能等各参数开展了计量技术研究，建立了掠入射X射线反射技术、X射线衍射仪、透射电镜、拉曼光谱、纳米压入技术、量子效率、热电材料塞贝克系数等的量值溯源和传递路径，发布纳米尺度膜厚、晶面间距、拉曼频移和拉曼相对强度国家一级标准物质20余种，发布国家标准2项，正在主导制定国际标准2项，实现计量、标准的体系化成果输出和产业服务。

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展望篇：为企业提供典型案例

2008年之前，国家量值主权问题是一个难题。 “以半导体生产线为例，我们引进生产线的同时也要引进标尺。一旦国外对我们进行封杀，即使有生产线，后续对方不提供标尺服务了，我们仍会像无头苍蝇一样找不到坐标。所以，建立自己的校准体系非常重要，这就是我们所说的量值的溯源源头。”任玲玲介绍说。 多年来，深知材料计量重要性的中国计量院新材料实验室一直在为材料计量体系的建立奔波。目前，中国计量院新材料实验室的项目也从一体化出发，正在承担的国家重点研发项目《石墨烯等碳基纳米材料NQI技术研究、集成与示范应用》内容涵盖计量、标准、合格评定等方面，在石墨烯粉体材料真假判断方面为产业提供了计量、标准、检测及认证的全链条服务。 2013年4月，德国在汉诺威工业博览会上正式推出工业4.0的概念，即以“智能制造、智能生产”为核心，以互联为手段，以计量测试为重要的核心技术体系。 2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》，提出构建“一二三四五五十”的总体结构，其中新材料是其中十个重点领域之一。 基于新材料的发展及其对国计民生的重要支撑作用，2017年1月23日，工信部、发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》正式印发。其中提出到2020年，关键战略材料综合保障能力超过70%，新材料创新能力不断提高，产业体系初步完善，并明确了“完善新材料产业标准体系”作为材料九大发展重点方向之一。 任玲玲表示，随着新材料创新步伐持续加快，国际市场竞争将日趋激烈，对材料产业质量保证和提升的要求越来越高，加强国家质量技术基础建设尤为关键。材料计量在国家质量技术基础体系中具有典型的示范意义，其内容不仅包括计量标准和标准物质的研究开发，更重要的是有效测量方法研究是材料计量的主体研究内容之一，其研究成果将表现为高质量的技术标准，通过认证认可和检验检测执行上述高质量标准，从而为产品质量保证和提升提供高水平服务。 事实上，早在2013年左右，计量院新材料研究室就形成了一套国家膜厚标准物质为生产线提供标准，但企业却始终处于观望态度。“即使我们把比对等效的量值给了企业，但企业不相信我们，不敢用，宁肯每年花二三十万去买校准线。这其实是观念和信任的问题，还需要一定的时间去修正。”任玲玲说。 对于企业的观望，任玲玲认为“心急吃不了热面条”。“现在已经有高新企业认识到这方面的重要性了，主动找我们要求合作，比如武汉嘉仪通公司等。” “我觉得只要我们工作做全面了，做系统了，迟早会得到更多企业的认可。” -后 记 - 为材料计量标准不懈努力的还有中国材料与试验团体标准（CSTM）委员会这个组织。CSTM集合了全国材料行业研发、试验和标准的权威专家，由指标标准体系、试验标准体系、性能评价标准体系三大相互关联的体系构成，涵盖钢铁、有色金属、建筑、化工、纺织、航空、特种设备等多个领域。 CSTM共享平台通过共建共享和开放互利的原则，促进材料研发、试验检验和装备制造的产学研结合和标准应用，努力提高中国装备制造业的产品质量，力争在国际竞争中拥有更多的国际标准话语权。 作为CSTM的发起单位之一，中国计量院在CSTM中占据重要一席。 2017年7月，CSTM标准化技术委员会基础与共性技术领域委员会（简称：“CSTM/FC00”）成立，任玲玲作为秘书长，在FC00主任委员、中国计量院方向院长的带领下，与FC00各位委员一起为建成一套具有普适性、可靠性、高质量的材料测量标准的委员会目标一起努力。目前该委员会制定的5项关于石墨烯真假判断的标准和1项富勒烯纯度标准已经在产业界发挥重要作用。 “CSTM/FC00是一个连接基础研究-计量、标准-产业界的合作平台，我非常希望这个平台能像英国物理实验室（NPL，简称英国计量院）的咖啡角（Coffee Corner）一样，成为产业界和学术界为材料产业高质量发展献计/技献策共同的非正式讨论平台。”