《影响制造业发展的新技术》课件

一级指标二级指标权重规模发展国民人均制造业增加值0.1287制造业出口占全球出口总额比重0.0664质量效益制造业质量水平0.0431一国制造业拥有世界知名品牌数0.0993制造业增加值率0.0356制造业全员劳动生产率0.0899高技术产品贸易竞争优势指数0.0689销售利润率0.0252结构优化基础产业增加值占全球比重0.0835全球500强中一国制造业企业营业收入占比0.0686装备制造业增加值占制造业增加值比重0.0510标志性产业的产业集中度0.0085持续发展单位制造业增加值的全球发明专利授权量0.0821制造业研发投入强度0.0397制造业研发人员占从业人员比重0.0132单位制造业增加值能耗0.0748工业固体废物综合利用率0.0116网络就绪指数（NRI指数）0.0099制造业综合指数制造业综合指数制造业综合指数54.543.532.521.510.50中国美国日本德国印度韩国意大利法国英国俄罗斯2023年制造业前十国家单位GDP能耗（千焦耳/美元）变化趋势德国：工业4.0美国：物联网（Internet

of

Things，IoT）中国：《中国制造2025》日本：“跟着走”制造业的“抉择”高能耗核心技术有短板：芯片、发动机、高端仪器四基问题：基础工艺、基础材料、基础部件、基础核心技术中国制造业面临的问题未来工科人才需求清华“双T人才培养计划”creative

Thoughtsleading

Technology创新的学术思想引领性行业技术美国加州理工学院的建校“三杰”：天文物理学家George

Ellery

Hale、物理化学家Arthur

AmosNoyes和物理学家RobertAndrewsMillikan主要内容一、智能制造技术二、纳米与原子级制造技术三、3D打印技术四、超滑技术五、生物与仿生制造技术六、超快激光加工技术七、柔性机器人技术八、耐高温技术一智能制造技术SKF智能轴承点线面体清华智能轴承案例：浙江大学杨华勇院士团队进行的生产监控分析客户：

浙江兆丰机电股份有限公司主要业务：轴承生产进行整体改造后，智能制造的价值已初步体现产品交货期：缩短7天部分关键产品生产节拍：从18s提升至15s产品质量：提升5%新工厂制造能耗：降低7%人均产出：从85万增长至280万每年人脑水平：单次运算能耗0.005

fJ制造水平：单次运算能耗50

fJ二纳米与原子级制造技术纳米传感：ppb气氛测量纳米压印：无墨印刷、光栅Zink（zero

ink）technology纳米切削

射线0.005nm0.01nm10nm400nm760nm1mm

0.1mX射线可见光红外光微波紫外光太赫兹波R=22nm切削厚度7

nm集成电路芯片设计芯片制造芯片封装测试IC产品核心装备光刻机刻蚀机PVD设备离子注入机CMP设备超精密工件台2005年2007年2010年2013年2016年2019年2021年工艺节点

nm806545322275运动精度(3σ)

nm86.84.73.32.30.80.6水平测量精度

nm1.61.40.90.650.490.160.12ChemicalMechanicalPlanarization

（CMP）HOHOOHOOH2OOH

OH2OOHOHOHOH2OHOOOHOHOOHHOHO

OOOOOHOH桥联剂抛光界面控制剂颗粒Ra=0.041

nm中国纳米技术发展：原子级制造纳米制造原子级制造微制造宏观制造传统制造“机械加工”为主“机械制造”“物理制造”“化学制造”原子级制造三3D打印技术波音发明世界上最轻的金属材料Microlattice四超滑技术摩擦降低18%燃油节省900亿美元CO2减排2.9亿吨超滑技术近零摩擦 近零磨损超滑：工程上摩擦系数为0.001量级或以下的润滑状固体干摩擦传统润滑状态相比传统润滑再降低1~2个数量级，是对现有润滑技术的重大变革超滑超流体的发现SiO2SiO2压力：1.4

GPa温度：-110

ºCKlein’s

groupAdachi’s

groupLuo’s

groupMechanismHydration

layerTribo-transfer

filmElectricdouble

layerHydrodynamicHydration

forceLubricantsSalt

solutionsWaterOilsandkinds

ofliquidsLubricationRegimeBoundaryLubricationMixedLubricationThinFilm

LubricationFilm

thickness<0.8

nm1-10

nm1-50

nmContacts10

μm20

mm100

μmCOF~0.00020.003~0.00050.005~0.0003Pressure~70

MPa~100

MPa~1800

MPa五生物与仿生制造技术“疏冰蒙皮”仿壁虎机器仿猫头鹰翅膀尾缘结构六超快激光加工技术激光加工：光刀1升海水提取出的氘，在完全聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量七柔性机器人技术哈佛柔性机器人血管机器人飞行机器虫八耐高温技术中南大学范景莲教授领导的团队研制出的“轻质难熔金属基复合材料”，能经受3000℃以上的高温，

是中国高超飞行器的“保护神”。科研体制的创新历程英国皇家学会：贵族式科学研究柏林洪堡大学：教研合一霍普金斯大学：学生科研（研究生制）斯坦