新材料应用的攻玉之石

李北研究员级高级工程师哈尔滨工业大学兼职教授全国钟表标准化技术委员会副主任委员

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很多瑞士钟表知名品牌和制造商都具有一个共同的特点，即对新技术、新工艺和新材料的研发、转化和应用十分敏感。这些钟表巨头企业十分重视对前瞻性新技术、创新型新工艺的研发和投入，同时十分关注并适时直接应用或转化应用新材料。尽管上世纪70年代末瑞士钟表业受到来自以日本石英电子手表为主的石英革命冲击几乎全军覆没，一度陷于一蹶不振的低谷，但大家都知道世界上最早的石英电子手表是瑞士人发明的，瑞士钟表工业是依靠创新为灵魂的钟表文化，依靠精益求精的工匠精神，依靠创新领先的钟表新技术、新工艺、新材料等优势重新振兴的。瑞士几大钟表集团、独立品牌或家族品牌以及独立制表人对手表结构、功能和工艺的研究和创新，可谓无所不用其极，产品令世人叹为观止。很多创新产品除了机心功能设计和制作上的心思和精巧，外观设计和加工上的华美和精致以外，材料应用上的创意和精心也给钟表产品带来更多的想象空间和市场拓展的可能性。

人类社会发展的基础之一就是材料进化，各种新材料的出现和应用直接或间接地推动了人类社会和人类文明的进步，材料革命为人类生存提供了更多的便利和更高的生活品质。对于钟表行业来说，新材料的不断应用使得钟表产品的精准度大大提升；适应更复杂的使用环境，增加专业化、智能化的功能；工业美学设计可借助新材料梦想成真，满足消费者不断增长的个性化、时尚化和多样化需求；应用质量轻、耐磨损和具有人体亲和性的新材料，可进一步提高钟表使用和佩戴的舒适性和安全性。

近现代在全球范围内对于钟表材料的创新应用几乎都是发端于瑞士，那些具有里程碑意义的材料创新应用持续推动着瑞士钟表行业的技术进步，成为其行业霸主的技术基石。譬如首先将铁镍合金应用于钟表游丝的诺贝尔物理学奖得主纪尧姆来自瑞士弗勒里埃的钟表世家，譬如率先将不锈钢应用于手表的世界第一只腕表制造者卡地亚和发明蚝式防水结构的劳力士，譬如最早将硬质合金、精密陶瓷等硬材料以及碳纳米纤维材料应用于手表外观件的雷达，譬如最早将硅材料用于游丝的雅典和最早将硅材料应用于手表调速系统零件（摆轮、擒纵轮和擒纵叉）的卡地亚，譬如最早将18K金与陶瓷、锆合金结合实现硬材料与贵金属、珠宝镶嵌的欧米茄，譬如率先将非晶合金应用于潜水手表表壳的沛纳海，譬如几乎与一级方程式赛车零件应用的同时将碳纤维复合材料的高压常温成型技术用于表壳制作的爱彼和宇舶等。

从瑞士钟表材料应用现状可以看出钟表材料大致有两类来源，一类是基于钟表使用的基本性能要求，选择符合技术要求的已有材料直接应用，譬如不锈钢、铝合金、铜合金、锌铜合金、钛合金、铁镍合金等，类似通用技术的普遍应用，成熟普及拿来即可。一类是在已有材料或新材料的基础上，针对钟表制造的特殊需求做进一步的创新开发，或者对材料参数做调整甚至再设计形成具有自主知识产权的新型材料，譬如对硬质合金、氧化锆陶瓷、金属陶瓷、硅材料、非晶合金和碳纤维复合材料的转化应用，类似根据具体个案对计算机通用软件进行二次开发的消化、吸收再创新。单纯为钟表使用从零启动研发并投入使用的新材料好像从无所闻，究其缘由，行业属性、经济性和必要性使然。

与涉及国计、国防和国家安全的航天、航空、航海、信息、机械、石化、医疗、交通运输等重要产业或新兴产业所需的材料研发有所不同，民生类产业特别是小规模行业使用的专用材料因需求量不大，即使批量产出也很难达到材料生产的经济产量，而且从零开始的新材料研制周期长、投入大、用户面窄，很难找到材料领域内的主动合作者，行业属性决定了投入专用材料研制的积极性和可能性不大。即便是抛开企业或科研机构的本位利益，从社会效益的角度评估某些民生行业的专用材料研发，其投入产出效率也不具备经济可行性。由于行业属性和经济性都缺少强烈的紧迫感和原动力，又有通用材料可以使用或替代，单独研制此类行业专用材料的必要性也不显著。

行业技术发展需要的材料基础缺失，不利于支持和推动行业技术进步，这是很多传统行业技术落后的因素之一。针对行业和产品创新功能的需要，选择有技术特点和优势的新材料直接应用，或者基于现有高技术新材料做二次开发的转化应用是弥补小行业材料研发缺失的有效路径，可以快速改善传统行业技术落后的现状。对于钟表行业而言，需要对新材料现状和发展趋势具有宏观了解和把握，需要对新材料应用于钟表领域的技术、经济可行性做出专业判断和决策，需要跨行业开展技术合作直接应用新材料或联合开展靶向性二次开发，而基于对行业发展的前瞻性思考以及对新材料的敏感性是这一切的基础。若能把瑞士钟表同行们在新材料应用方面的实践作为标杆借鉴和追赶，应该是我国钟表行业材料基础建设的攻玉之石。

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