东莞新材料与智能制造共性技术中试平台聚焦先进材料与智能制造领域，为科技成果工程化验证与产业化放大提供了系统性技术支撑。
▲熊义峰
东莞新材料与智能制造共性技术中试平台
负责人
采编 | 吴政希
校对 | 余健仪 图｜由受访单位提供
面向“十五五”时期，我国明确提出“推动科技创新和产业创新深度融合”的重大任务。新材料与智能制造的深度融合，已成为加快实现更多技术革命性突破的核心引擎之一。然而，相关科研成果要从实验室走向产业应用，仍要跨越一道被喻为“死亡之谷”的转化难题。
在国家持续加大对中试环节投入的背景下，东莞新材料与智能制造共性技术中试平台（以下简称“平台”）聚焦先进材料与智能制造领域，为科技成果工程化验证与产业化放大提供了系统性技术支撑。
从“0到1”到“1到10”的关键通道
“材料和制造其实是一体两面的关系，就像手掌的正反面。”平台负责人熊义峰博士阐释道，新材料决定了制造的工艺边界，而制造过程又反过来塑造材料的微观组织与服役性能，二者共同构成了一个闭环递进的研发与制造体系。
而在这一体系中，一项科研成果要实现产业化，通常需要经历材料设计与工艺研发、中试放大验证、结构完整性与服役性能评估、工程化应用与标准化落地四个关键环节。熊义峰指出，目前行业的痛点，恰恰集中在承上启下的“中试放大”环节。
“科研成果在小试阶段就像在家做一份小炒，能够轻松控制配方和火候，味道也容易保持稳定。”他形象地比喻，“但进入中试阶段后，就好比要为一百人做同一道菜—— 用大锅、大火、大批量操作，即便烹饪流程不变，味道也很难保持一致。”对此，中试平台的核心任务，就是要打通从“0到1”原始创新迈向“1到10”产业放大的关键通道。
熊义峰指出，综观世界其他的制造强国，均已建立起比较成熟和系统化的中试体系。相比之下，我国先进材料与智能制造领域在跨尺度工程验证、服役可靠性评估以及技术标准化等关键环节，仍存在大量需要“补课”和追赶的空间。
2024年《新材料中试平台建设指南（2024— 2027年）》明确提出，为破解我国新材料领域中试平台统筹布局不够、建设质量不高、服务支撑不足等问题，支持各地区结合本地实际建设新材料中试平台。当前，广东省也正围绕新材料等重点产业领域和产业链，加快建设一批具有较强行业带动力的中试平台。
“布局在大湾区，这不仅意味着我们拥有丰富的产业化应用场景。”熊义峰介绍道，东莞新材料与智能制造共性技术中试平台所在的松山湖高新区，汇聚了大科学装置、高水平科研机构与先进制造业集群，是成果产业化的天然“加速器”，可以高效承接深圳、广州等地的技术外溢。“平台正好处在国家重大科技基础设施和先进制造业集群的交汇点，可以直接面向国家重大战略任务、区域主导产业急需与未来产业技术演进方向，让创新成果‘走得快、落得下、推得动’”。
满足创新主体差异化中试需求
对于科研成果的“中试放大”，不同创新主体的核心需求各不相同。
熊义峰分析道，高校与科研院所通常更侧重于原始创新与材料基础研究，但缺乏跨尺度、跨工况的中试验证条件，因此在成果验证和工程应用环节往往存在“最后一公里”缺口。而广大科技型企业，尤其是中小型企业，其关注点在于解决生产中的具体技术难题，并期望降低研发投入与风险；然而，它们在关键基础材料的验证与服役评估方面普遍能力不足。因此，大量创新成果难以走出实验室，“实验室好、工程化难”成为普遍瓶颈。
针对这些差异化需求，平台探索了区别于传统科研机构封闭式运行的新模式，建立了“开放实验平台+中试设备共享+联合攻关”机制，尤其是通过向社会开放中试设备，把科创主体的实际痛点与平台技术模块对接，提供针对性的定制服务。
例如，当高校研究团队带着创新材料配方或加工设想来到平台后，平台先通过材料微观结构表征中试线，快速分析材料的组织构成与性能特征；再通过3D打印中试线实现复杂结构的快速制备；最后利用结构完整性评估中试线进行多尺度、多工况下的服役可靠性验证。
“这种方式让科研团队不用自己投入大量设备和工程验证力量，就能在短时间内完成从‘理论设想’到‘工程验证’的全链条闭环。”熊义峰说。
同时，平台大力推动与龙头企业、高校、科研院所共建联合实验室，由企业“出题”，平台与科研团队共同“攻关”，成果共享，促进技术供需之间的高效顺畅对接。例如，某大型陶瓷制造企业过去在大型岩板切割环节频繁出现开裂问题，企业借助平台的应力调控与结构完整性评估技术，建立了陶瓷材料残余应力分析与预报体系，找到了开裂的根本原因后，开发出相应检测方法。最终不仅显著提高了产品良率，每年还为企业节约了上百万元的生产成本。
熊义峰认为，推动科技成果从研发环节跨越到产业应用的关键，在于凝练产业发展的共性需求，聚焦共性技术难题，构建一套“模块化、开放化、可组合”的中试技术体系。除了单点服务，高校和企业还可以通过平台共同参与项目研发、标准制定和产业链协同。“平台既是科研创新的放大器，也是产业集群的‘基础设施’。通过这种共享与协作，可以有效地提升区域创新资源的利用效率，推动创新链、产业链的深度融合。”
大科学装置让中试“看得清楚”
如果说开放机制是平台的“软实力”，那么依托国家大科学装置构建的先进技术体系，就是其赋能创新主体跨越成果转化鸿沟的“硬底气”。
“中试环节的效率和成功率，很大程度上取决于对材料微观世界的洞察深度与精度。”熊义峰指出，在传统研发模式下，一种材料配方往往需要研究人员凭经验进行多轮试错；对于材料性能的表征则是“离线”的，必须等样品制作完成后再进行检测，因此存在周期长、试错成本高等问题。
为此，平台依托能够探索物质材料微观结构的“超级显微镜”—— 中国散裂中子源，联合中科院散裂中子源科学中心，研制了国内首台飞行时间中子工程材料衍射谱仪，这使平台能够在材料制造过程中，实时实现从原子结构、晶体取向、宏观应力场到服役性能的“贯通式”表征与精准调控。
“简单来说，这就是一种‘边做边看’的能力。”熊义峰解释道，过往要待成品完成后才能进行切片分析，即“事后验证”，对制备过程中的微观变化基本一无所知。而平台通过将制造设备嵌入散裂中子源，实现了在制造过程中同步观测，实时捕捉多尺度、多场耦合条件下的工艺缺陷与组织演变，从而可视化地指导工艺调控，构建了“可设计、可验证、可预测”的完整链条。
在此基础上，平台还引入了“高通量计算+机器学习”的智能材料设计体系，建设了覆盖全流程的3D打印中试线。“以往研发一款新材料，往往要配制大量的成分方案，通过实验逐一筛选。”熊义峰介绍，“高通量计算可以在短时间内虚拟筛选成千上万种配方与工艺参数，将以往需要数月的筛选压缩至数天甚至数小时；3D打印中试线则实现从数字模型到实体样件的一键式快速制备。”筛选、打印、表征、验证的数据会反哺计算模型，形成快速迭代的优化闭环。
以高导热模具钢项目为例，在高通量算法与3D打印中试线的协同下，从成分设计到形成稳定工艺窗口的时间由原来的9个月缩短至不足5个月；同时，实验验证的准确率和重复性显著提升。
“总体上，平台在多个项目中实现了中试周期缩短约40%，研发成功率提升2至3倍的实际效果。”
熊义峰表示，平台围绕“性能—结构—过程”三大维度，已经构建了4条中试线与11个专业实验室，推动材料研发从“经验驱动、线性试错”旧模式向“数据驱动、智能迭代”新范式转型。“平台另一个核心价值，在于实现了‘国产替代’。”熊义峰指出，“过去，关键材料的研发及可靠性评估高度依赖进口设备。如今，我们不仅能够自主制造这些高端材料，更具备了自主的评估、测试和评价能力。这使我们能够面向企业，提供从工程化放大、寿命预测到结构优化的一体化服务，为攻克更多‘卡脖子’技术提供系统性的解决方案。”
构建“中试验证+产业投资”融合的科技成果转化模式
面向“十五五”时期，平台的愿景十分明确：打造具有全国引领力、行业公信力与国际开放度的国家级中试平台。
“科技成果转化，最紧迫的就是时间问题——一项技术从概念走向应用究竟需要多久？”熊义峰感慨道，近年来，我国大量尖端装备陆续服役，被外界视为“科技爆发”；但其背后，是科研工作者数十年的持续积累。“过去一项产品从研发到成熟可能需要几年甚至几十年，如今随着我国中试能力的提升，研发迭代速度正在显著加快。”
谈及日益完善的中试生态，熊义峰介绍称，平台目前参与了建设大湾区综合性国家科学中心先行启动区首批项目—— 溥彦科技园新材料产业生态社区。该园区已获得“东莞市新材料产业园”认证，正以新材料为核心，集聚国际检验检测机构、共享实验室、产业基金等资源；这套“先进制造中试服务平台+产学研科技成果转化中心”的体系，有望为企业提供技术验证、成果孵化和产业落地的完整支撑。
熊义峰强调，中试体系建设不能仅依赖政府投入，必须形成多元化、市场化的运营结构。目前，平台已构建技术服务、联合开发、成果转化与产业孵化四大板块的收入体系，并在此基础上探索与金融机构的深度合作，推动“中试验证+产业投资”模式，以破解科技型中小企业普遍面临的融资难题。
他也表示，随着平台的中试能力全面向外开放，可为各类研发团队提供工艺验证、结构表征、性能评估等一站式加速服务，显著缩短了一项技术从实验室走向工程化应用的周期，因此可以在源头上帮助企业和科研团队降本增效。
“我们希望通过中试平台，为前沿技术提供可被认定的‘能力凭证’。”熊义峰举例，平台曾为一家高温合金企业开展工艺稳定性与服役寿命评估，验证结果成为企业向银行和投资机构证明技术可行性的重要依据，最终帮助其获得数千万元的投资。该案例也验证了中试技术评价体系在金融体系中识别科技价值的作用。“这依然是一个处于起步阶段的探索，但我们相信会成为未来的趋势。”
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