中國材料科學學會「院士論壇」致詞

中國材料科學學會「院士論壇」致詞

很歡迎並感謝大家來參加今天的論壇﹔材料科學學會成立於1958年，對推動材料科技發展，貢獻良多。喜見數十年來，材料科技在各方面均有長足進步，蓄積相當的能量，而材料科學學會在其間扮演舉足輕重的腳色，功不可沒。記憶所及，在我參加材料科學學會三十多年來，這是學會第一次以個人冠名舉辦論壇，承蒙學會特別抬舉，本人深感榮幸與感激。

這次論壇舉辦的機緣，是本人已年屆七十歲，依教育部規定，將於明年二月一日自教育部教師名冊中除名，雖然日前我蒙清華校方聘為「研究講座教授」，未來將可繼續在校從事研究工作，留在材料研究前線，與各位並肩共同為提升水準努力。但從擔任三十九年半的教育部聘任教師退休，也算是人生一大里程碑，回首來時路，當然感慨萬千﹔ 約半年多前，吳文偉教授談及有幾位昔日門生故舊，有意向材料學會提議，在年會期間，舉辦一項論壇活動以誌紀念﹔由於歷年來我在美國、日本與中國大陸參加過多次類似的活動，既有學術性，能邀集多位重量級學者聚於一堂，發表寶貴研究心得，也是與門生故舊相聚的好機會，所以表示同意，也慶幸此提議得到材料學會的支持，而於今天順利舉行。

論壇主要是由我的第一個博士生鄭晃忠教授與吳文偉教授共同規劃，呂明諺教授全程協助，也感謝材料學會與清華材料系全力支持﹔在前後一整天的議程中，安排了十場演講，首先很感謝杜經寧、王康隆、王中林院士做頭三場的演講。杜院士是我三十六年前在康乃爾大學開始研究金屬矽化物時，即以該領域巨擘身分開路並不吝合作研究的老戰友﹔王康隆院士是比較近期合作研究奈米線元件，尤其是自旋電子奈米元件的夥伴﹔王中林院士則是近十年研究奈米材料與元件廣泛合作的對象，同時也是我的博士生在科技部「千里馬」計畫支持下，到美國進修的主要接應團隊的主持人，據統計，受到調教的「千里馬」前後共有八位之多。兩位王院士這次都是遠道而來，隔兩天都要飛回美國，隆情高誼，至為銘感，其他七位講者，都是多年故舊或得意門生，共同特色是研究卓越，我也要深深感謝，他們能應邀共襄盛舉，令今天的論壇格外生色﹔同時如吳文偉教授所說，由於時間限制，當初所排出陣容的許多好手強棒，今天無法上場，但仍非常感謝各位願意捧場，相望能另找時間共敘﹔這裡我要特別一提的是何志浩教授，今天遠從沙烏地阿拉伯來參加論壇。何教授是花蓮人，在花蓮大家熟知「好山好水好寂寞」的意義，我去年應何教授之邀訪問沙烏地阿拉伯老王大學(KAUST)，知道在一片沙漠中工作，也頗為寂寞，但有一流的師資設備，待遇則極佳，具有相當吸引力。同時我原來的博士後研究員陳智彥博士以及我在大陸唯一共同指導的博士生金星博士分別專程從美國與杭州趕來，也是我要真忱致謝的。

剛才承蒙彭裕民理事長、嚴大任主任以及彭宗平教授開場多有溢美之詞，在此一並致謝﹔最後我要再次感謝大家今天來參加盛會，同時祝大家身體健康、一切順利。

推動台灣「材料基因組計畫」芻議

推動台灣「材料基因組計畫」芻議

2016年中國材料科學學會年會致詞

很高興參加今年中國材料科學學會年會盛典，材料科學學會是我從1977年自美返國任教後一直積極參與的專業學會，自1980年初期，擔任理事，1995-1999年擔任理事長，1992-2003年任國際期刊「材料化學與物理」主編﹔近年來，雖逐漸淡出，因繼續擔任學會榮譽理事，對學會活動仍維持相當的關注，學會如有須我盡力的地方，當義不容辭﹔很高興看到材料科學學會一直保持欣欣向榮的風貌，服務國內廣大的材料社群。

材料科學學會成立於1958年，比世界第一個材料專業系所-美國西北大學材料系-還要早兩年，在許多先進努力之下，讓政府體認到材料科技對國計民生的重要性，因而於1978年制訂的「科技發展方案」中，明定「材料科技」為四大重點科技之一，對國內材料科技研究與教學發展上發揮了相當的推力，也讓社會對材料科技的重要性有所了解﹔約四十年的今天，國內材料界在各方面都有長足的進步，累積了可觀的能量，回首來時路，學會與同仁都可以對現今的成就為傲。

另一方面，伴隨世界與台灣政、經、社會情勢的急遽變化，國內材料界也面對極大的挑戰，這包括研究是否卓越，教學是否因時而進，對產業進步的助力與是否有關鍵的貢獻等，各方面均有更上層樓的空間﹔對學界來說，近年來面對研究經費緊縮，研究人力數量的減少與素質的降低，也造成很大的困擾，目前處境可謂相當艱困，影響所及，對整個材料界發展環境非常不利。

材料界面對目前的困局，整合與合作是必須要採取的策略。材料科學學會多年來發揮專業學會功能，在此時此刻，我個人認為一個可能的著力點，是參考美國所推動的「材料基因組計畫」(Materials Genome Initiative, MGI)，在國內推動類似的整合計畫。這計畫是美國歐巴馬總統基於先進材料對於經濟安全和人類福祉的製造業至關重要，但一般來說，從新材料的發明到將材料轉移到市場，至少需要10年到20年，因此，加速發現和應用先進材料系統的步伐對於在21世紀維持全球競爭力與繁榮至關重要。歐巴馬總統於2011年6月宣布由多個補助與執行研究機構共同推動「材料基因組計畫」﹔基因體是生物的基本結構，材料的基因體，意為材料的最基本結構和特性，從此出發來開發新材料﹔本計畫主要措施是創建新時代的政策、資源與基礎設施來支援美國各相關機構得以在較少經費情況下加速實現發現 (以一半成本而讓時程加速一倍)、製造與使用新進材料，希望由推動此計畫，縮短新材料從研發到應用的時間。

由美國總統科技顧問為主席的「國家科技評議會」(National Science and Technology Council)，在其「技術委員會」(Committee on Technology)下，成立「材料基因組計畫小組委員會」(Subcommittee on Materials Genome Initiative, SMGI)，經過三年多的研議，廣泛徵求眾議並舉辦多次工作坊，於2014年12月發佈「材料基因組計畫策略規畫」(MGI Strategic Plan)，認定MGI四大關鍵挑戰以及主要目地與其目標:

l  鼓勵和促成團隊合作﹔目標為鼓勵和促成整合研發、促成採用MGI途徑、與國際社群緊密聯繫

l  整合實驗、計算與理論並提供材料社群先進儀器與技術﹔目標為創建MGI資源網、助成創建精確可靠之模擬運算、提升從材料發現到佈署之實驗工具、開發數據分析方法增強實驗與計算數據之價值

l  促使共享材料數據資料﹔目標為確認落實材料數據基礎設施之最佳方式，支持創建共享材料數據資料庫

l  培育材料科學與工程學術與產業高級人才﹔目標為從事新課程開發與落實、提供整合研究經驗之機會

另對國家安全、人體健康與福祉、潔淨能源以及消費者用品之基礎設施方面的目標有所陳述。除了參與的聯邦機構提出各機構的近期措施，學術界與產業界專家們也認定九項阻礙進展的科技挑戰之材料歸類與應用。這九項挑戰包括生醫材料、催化劑、高分子複合材料、相互連結材料、電子與光子材料、能量儲存系統、輕結構材料、有機電子材料、高分子材料。附錄則記載參與的各聯邦機構，包括能源部（DOE）和國防部（DoD），國家科學基金會（NSF），國家標準與科技研究院（NIST）和國家太空總署（NASA）美國聯邦機構，之重點以及近期措施，同時列舉相關之聯邦活動等。

今年8月2日，白宮主辦了一個慶祝材料基因組計畫（MGI）五週年的活動。說明過去五年，美國聯邦機構已投入超過5億美元資源，支持這一計畫。同時發布了一系列成就和技術成功，說明在計畫的頭五年取得的進展。也顯示MGI在美國繼續如火如荼的展開。另一方面，歐盟、日本、中國大陸等迅速啟動了類似研究計劃。如歐盟以高性能合金材料需求為牽引，於2011年啟動了「加速冶金學」（ACCMET）項目， 2012年，又推出總投資超過20億歐元的「2012—2022歐洲冶金復興計劃」。日本在多所研究機構設有專門的材料設計與模擬研究中心或團隊，或採用模擬和實驗結合的方法，在多領域開展了深入的研發。比較起來，中國大陸最為積極， 2011年7月中國工程院和中國科學院分別召開「材料基因組」研討會，12月召開「材料科學系統工程」香山科學會議；2012年12月和2013年3月，中國工程院和中國科學院分別啟動「材料基因組計劃」重大諮詢項目；2014年10月與2015年2月，中國科學院與中國工程院分別向國務院報送了諮詢建議，獲指示儘快啟動材料基因工程研究。同時2014年後，上海市、北京市先後成立了「上海市材料基因組工程研究院」（上海大學負責，上海交通大學等6所高校及中科院研究機構參加）、「材料基因工程北京市重點實驗室」（北京科技大學負責）。今年10月17日，由重慶大學領導的國家重點研發計劃「先進材料多維多尺度先進鑑定技術」啟動，並建立先進材料基因數據資料庫。

在國內，產業界，尤其是製造業，同樣對加速材料開發時程有殷切的需求與盼望，推動類似MGI的計畫，應是切合社會與材料界的需要，材料學會應是最適合主導的機構，本人謹此提出呼籲，儘早成立專案研議小組，還希望材料學會各先進審慎考慮，是所至幸。

「第一屆國際高熵合金材料會議」開幕典禮致詞 (中英文)

「第一屆國際高熵合金材料會議」開幕典禮致詞

我很榮幸能有機會在「第一屆國際高熵合金材料會議」開幕典禮說幾句話。身為清華大學的資深成員，我首先要歡迎大家來參加盛會。「高熵合金材料」這名詞，在不久以前，即使是對材料科學學者而言都很陌生，如今我們得以在此地舉辦有眾多國內外知名學者參與的國際會議，見證了一個學術新地景的誕生。事實上，高熵合金材料領域在近年漸趨興盛，這可由今年五月知名的自然期刊以一篇名為「金屬混合學-將金屬混合產生強度高、韌性佳與延展性優的合金﹔材料科學交創造下世代具有優良特性的混合金屬」以兩頁篇幅做專題報導，可見其發展的盛況。

清華大學是此新領域的誕生地之一，也因此以主辦「第一屆國際高熵合金材料會議」為莫大光榮。本人亦有幸親身見證新奇「高熵合金材料」觀念的發展。大約在二十年前，我在清華大學材料系很受人敬重的同事葉均蔚教授開始有「高熵合金」的想法，當時並不能為得到材料學界廣為接受。由於大家了解葉教授是個很有創意的科學家，因此不至於立刻拒斥其想法，但由於此新奇觀念與傳統冶金學認知有很大的差異，因此也有困難得到嚴肅對待。主要原因包括﹕第一、在合金的強化機制中，如固溶強化、析出強化等，一般了解如加入太多其他合金元素，材料通常會變脆而失效﹔第二、以材料研究不可或缺的工具「相圖」而言，科學家對三元以上「相圖」瞭解很少，因此在研究上常遭遇很大的障礙﹔第三、材料多元相與各式缺陷交互作用的鑑定極為困難，不易建立結構與性質的相互關係，因而對材料的了解受到相當大的限制﹔第四、合金元素中，除基本金屬，如鐵、鋁、銅等較便宜，有許多相當昂貴，如果大量使用，將會讓成本大幅增加，恐不符成本效益。這些考量都有其相當根據與道理，也是一般學者對發展多元素材料的疑慮，我們很高興看到，即使遭遇多重困難，目前「高熵合金」已演化成一個充滿前景的領域，如今科學家們已成功製作許多具有特殊優良性質的「高熵合金」，整個領域有相當大的進展，而可期待在未來會有令人興奮的新發現。

另一方面，新領域未來也面對很大的挑戰﹕首先是包括多種元素的複雜系統可能提供過多的可能性與選擇，材料科學理論計算變得極為緊要。遺憾的是，在這方面，有足夠經驗與訓練解決問題的學者與學生嚴重不足﹔其次，過去學者們研究重點集中於結構特性，而對於功能特性，如電子與磁性特性，較為忽略﹔最後是希望能夠讓目前限於實驗室產品的狀況，能由改善成本效益，擴大規模，打入市場，促進產業進步，創造經濟價值。很明顯的，未來需要更多努力，才能充分發揮潛力。

最後，我要再次表達我的歡迎之意並向各位對此領域的卓越貢獻致敬。希望大家享受你在清華大學開會的時光並帶回許多新觀念回家，未來能讓領域更上層樓，同時我也要祝大家在此困難領域的研究上好運。

Opening Remark at the First International Conference on High Entropy Materials

I am very pleased to have the opportunity to say a few words at this important occasion. As a senior member of the University, let me also welcome you to take part in the First International Conference on High Entropy Materials. Until very recently, not many materials scientists, not to say general public, have heard the words of high entropy materials. The fact that we are now holding the First International Conference on the topics with many prominent scientists around the world travelling from afar and reporting new discovery and exchanging of the new ideas testifies to the birth of a new landscape in materials science. Indeed, the field had ben flourishing in the past few years, highlighted by a special report on the subject with the title: Metal mixology - Mixed-up metals make for stronger, tougher, stretchier alloys: Materials scientists are creating next-generation mixtures with remarkable properties“ in the prestigious journal Nature in May this year.

As one of the birthplaces of the new field, NTHU is proud to host the Conf. I myself was privileged to witness the development of the novel idea with the firsthand experience. About 20 years ago, when my respected colleague, Prof. Jiun-Wei Yeh, started to toy with the idea of mixing a number of metallic elements in equal amount together, there were very few believers. As Prof. Yeh was known to be rather creative and innovative, he could not be dismissed outright. Nevertheless, it was difficult to take the idea seriously since it is rather outlandish form traditional metallurgy mindsets. First of all, among the hardening mechanisms for alloys, such as solution hardening and precipitation hardening, it was not too prudent to add large amount of alloying elements so that the materials would become brittle and useless. Secondly, we had very little knowledges of phase diagrams, considered to be indispensable tool for materials research, beyond ternary phase diagrams. Thirdly, the characterizations of multiple phases together with interactions of crystalline defects are daunting tasks. Therefore, to establish structure-property relationships is more likely to be elusive. Fourthly, it may not make much economic sense since many of the alloying elements are relatively expensive, compared to the basic metals, such as Fe, Al and Cu. However, despite these legitimate concerns, we are glad to see that high entropy alloying evolves into a promising field. Today, many high entropy alloys with remarkable properties have been produced. Much progress has been made and exciting new discoveries are expected.

On the other hand, many challenges apparently lie ahead for the field. To start with, for complex systems involving many elements with perhaps too many possibilities and choices, computational materials science is apparently in urgent need. It is to our regret that in our community few scientists and students nowadays have been trained and in possession of the sufficient skills to tackle the enormous tasks efficiently. Secondly, the field has placed emphasis on improving structural properties with much less work devoted to developing alloys with specific functional properties, such as electronic and magnetics properties. The other challenge is to show commercial value so that it can move from the laboratory to the market place, which in turn, to advance the industry and impact the economy. Apparently, much more work has to be done to realize the full potential of the field.

With that, I wish to welcome all of you again and congratulate you on the extraordinary achievements in the past. It is my hope that you will enjoy the stay and bring back many fresh ideas back home and work to the further advance of the field. Last, but not the least, I wish you a great deal of luck in your work in this difficult field.