第三次工业革命：改变游戏规则的原料

        美国和欧洲的公司都在寻求振兴高端制造业的方法，制造商更多地使用新的、改变游戏规则的原料，促使原材料不断创新。

　　晁毓山　　

　　英国《经济学人》杂志在4月22-27日周刊上刊登了关于“第三次工业革命”的封面文章，并专门推出了特别报告。报告指出，美国和欧洲的公司都在寻求振兴高端制造业的方法，以应对来自低生产成本制造商的冲击。制造商正在越来越多地使用新的、改变游戏规则的原料，促使原材料的不断创新。

　　它小到可以让人握在手中，看起来就是一个不起眼的穿孔金属块，但是却难以生产出来。这是因为它必须在1600℃的高温高压环境下以每分钟1.2万次旋转，而这个温度已经超过了原材料金属的熔点200℃。并且它能够持续旋转，在被替换掉之前，理论上可以推动客机飞行2400万公里。总共有66片这种粗短叶片被劳斯莱斯用于Trent1000引擎的后涡轮，英国公司每年生产数以万计的这种叶片。

　　对于劳斯莱斯来说，涡轮叶片是其关键技术之一，而之所以能够创造出这样的奇迹，取决于其对材料科学与生产技术的深刻理解。金属铸件凝固后通常含有大量的微小结晶，此时尽管它对于很多东西来讲仍然很坚硬，但是对于涡轮叶片来说却存在一个潜在的弱点。于是，劳斯莱斯采用了一种独特的系统，利用镍基超合金浇铸出连续不间断的结晶结构涡轮叶片，从而确保叶片没有结构缺陷。

　　空气通过中心孔从精确定位孔流出，这些孔由特殊的电子过程形成，因为传统的钻头不能如此精确。这些孔形成的空气膜在叶片的表面流动，能够防止叶片融化。叶片还覆盖着耐热陶瓷涂层。制造商之所以费这么大的力气，原因在于坚固耐热的叶片能够承受发动机在更热的条件下运转，从而改善燃烧质量并降低燃料消耗。

　　劳斯莱斯位于德比的生产涡轮叶片的新工厂也有些不寻常。设计师、工程师和生产人员被安置在一个屋檐下，而不是在不同的建筑中。他们之所以被安置在一起，是因为劳斯莱斯认为彼此接近能够带来更深入的了解和更强的创造力。劳斯莱斯的首席制造工程师哈米德·莫卧儿称，“产品技术是生存的关键，而卓越的制造在未来将提供最大的机会”。他认为，合作是惟一保持追赶和创新的方式，产量增长却做不到。

　　人们在通用电气公司可以发现很多相同的想法。该公司同样生产喷气发动机，并且拥有包括能源、照明、铁路和医疗保健等在内的业务。“数年以前我们就意识到需要对材料和制造技术进行联合研究。”通用电气公司首席研究员伊德里克说，以前新产品是从设计开始，接着进行材料选择，然后制造，而现在却是同步进行的。

　　碳纤维是一种令通用电气公司和其他公司感兴趣的材料。它被用来制造喷气发动机前端的风扇叶片。作为一种原材料，碳纤维很柔韧，但当碳纤维布被环氧树脂浸渍，成型并固化后，却变得像钢铁一样坚硬，而重量只有钢铁的一半。碳纤维可以在不同的方向上形成一束，这就允许工程师精确地定制复合结构的强度和灵活性。

　　碳纤维的大规模使用最初是在航天航空领域。空客和波音两家公司广泛使用它来代替铝。这主要是因为碳纤维材料不仅轻而且大，如在机翼的主要区域，利用碳纤维可以制成一个整体而不是将很多零部件铆接起来。

　　正是碳纤维的上述优势以及对手工劳动力的潜在节约，使其对很多产品具有较强的吸引力。英国的迈凯轮车队第一次使用碳纤维结构的F1赛车，约翰·沃森就在银石赛道赢得1981年英国大奖赛。同年晚些时候，在蒙扎赛道，他在几辆车相撞后毫发无伤，又以戏剧性的方式证明了碳纤维承受猛烈撞击的能力。

　　与赛车运动的其他技术一样，现在碳纤维的使用已经从超级赛车时代变为更加日常的模式。宝马已经推出了一系列使用碳纤维车身的电动及混合动力模型。一款名为宝马i3的小型城市电动车将于明年在莱比锡新厂开始装配。碳纤维车由于比钢铁车身更轻，在同样的电池续航条件下可以跑得更远，甚至在碰撞试验中碳纤维车也表现得更加坚固。