新材料產業(yè)發(fā)展特點和趨勢本文引用地址:http://www./bbs/viewthread.php?tid=2959&extra=page%3D1 新材料在發(fā)展高技術、改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)、增強綜合國力和國防實力方面起著重要的作用,世界各發(fā)達國家都非常重視新材料的發(fā)展。隨著社會和經濟的發(fā)展、全球化趨勢的加快,新材料產業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下主要特點和趨勢。 1.新材料多學科交叉性及多部門參與 新材料與信息、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、交通、建筑等產業(yè)的結合越來越緊密,材料科學工程與其他學科交叉的領域和規(guī)模都在不斷擴大,如生物學、醫(yī)學、電子學、光學等。對學科交叉的認知和有力推動將對一個國家材料產業(yè)的超前發(fā)展起到舉足輕重的作用。新材料的發(fā)展還跨越多個相關部門,因此各國都致力于把材料發(fā)展納入到產、學、研、官一體化的平臺,以滿足材料開發(fā)對各個部門提出的不同要求。 2.新材料產業(yè)上下游進一步融合 隨著高新技術的發(fā)展,新材料與基礎材料產業(yè)結合日益緊密,產業(yè)結構呈現(xiàn)出橫向擴散的特點?;A材料產業(yè)正向新材料產業(yè)拓展,世界上很多著名的新材料企業(yè)以前都是鋼鐵、化工、有色金屬等基礎材料企業(yè),利用積累的大規(guī)模生產能力、生產技術及充足的資金進入新材料領域。 伴隨著元器件微型化的趨勢,新材料技術與器件的一體化趨勢日趨明顯,新材料產業(yè)與上下游產業(yè)相互合作與融合更加緊密,產業(yè)結構出現(xiàn)垂直擴散趨勢。這種趨勢減少了材料產業(yè)化的中間環(huán)節(jié),加快了研究成果的轉化,降低了研發(fā)與市場風險,有利于提高企業(yè)競爭力。 3.新材料發(fā)展的驅動力由軍事需求向經濟需求轉變 從20世紀來看,國防和戰(zhàn)爭的需要、核能的利用和航空航天技術的發(fā)展是新材料發(fā)展的主要驅動力。而在21世紀,衛(wèi)生保健、經濟持續(xù)增長以及信息處理和應用將成為新材料發(fā)展的最根本動力,工業(yè)和商業(yè)的全球化更加注重材料的經濟性、知識產權價值和與商業(yè)戰(zhàn)略的關系,新材料在發(fā)展綠色工業(yè)方面也會起重要作用。未來新材料的發(fā)展將在很大程度上圍繞如何提高人類的生活質量展開。 4.新材料市場需求旺盛,產業(yè)規(guī)模急劇擴大 隨著社會科技的進步和新興產業(yè)的快速發(fā)展,對新材料需求的種類和數量都大大增加,新材料市場需求前景十分看好。以新材料為支撐的新興產業(yè),如計算機、通訊、綠色能源、生物醫(yī)藥、納米產業(yè)等的快速發(fā)展,對新材料的種類和數量需求也將進一步擴大。例如:2003年全球半導體專用新材料市場規(guī)模為200億美元;磁性材料以15%的年增長率發(fā)展,預計到2015年,僅中國市場就需要永磁鐵氧體50萬噸,軟磁鐵氧體20萬噸,釹鐵硼磁體5萬噸。目前全球生物醫(yī)用材料的產值超過800億美元,預計2010年將達到4000億美元。目前世界納米技術的年產值為500億美元,預計2010年納米技術將成為僅次于芯片制造的世界第二大產業(yè),年產值將達14400億美元。 5.新材料向多功能、智能化方向發(fā)展,開發(fā)與應用聯(lián)系更加緊密 21世紀,新材料材料技術的突破將在很大程度上使材料產品實現(xiàn)智能化、多功能化、環(huán)保、復合化、低成本化、長壽命及按用戶進行訂制。這些產品會加快信息產業(yè)和生物技術的革命性進展,也能夠給制造業(yè)、服務業(yè)及人們生活方式帶來重要影響。總體來說,新材料的發(fā)展正從革新走向革命,開發(fā)周期正在縮短,創(chuàng)新性已經成為新材料發(fā)展的靈魂。 同時新材料的開發(fā)與應用聯(lián)系更加緊密,針對特定的應用目的開發(fā)新材料可以加快研制速度,提高材料的使用性能,便于新材料迅速走向實際應用,并且可以減少材料的“性能浪費”,從而節(jié)約了資源。 6.跨國公司對新材料產業(yè)發(fā)展影響力加強 跨國公司及其分支公司在新材料產業(yè)的發(fā)展作用顯著,這些企業(yè)規(guī)模大、研發(fā)能力強、產業(yè)鏈完善,它們通過戰(zhàn)略聯(lián)盟、大量的研發(fā)投入、產業(yè)技術及市場標準制定并控制知識產權,尋求在競爭中處于優(yōu)勢甚至壟斷地位,一些新材料產業(yè)出現(xiàn)了被大型跨國公司壟斷的現(xiàn)象或趨勢。 半導體硅材料市場和生產已經形成壟斷。2001年,信越、瓦克、住友、MEMC公司、三菱材料公司5家企業(yè)硅片銷售占國際銷售額的79.1%。有機硅材料則是Dow Corning公司、GE公司、Wacker公司和Rhone-Poulenc公司及日本一些公司基本控制了全球市場。有機氟材料則是Du Pont、Daikin、DN-Hoechst、3M、Ausimont、ATO和ICI等7大公司占據全球90%的生產能力,在全球居于統(tǒng)治地位。 7.新材料發(fā)展和生態(tài)環(huán)境及資源的協(xié)調性倍受重視 面對資源、環(huán)境和人口的巨大壓力,各國都在不斷加大生態(tài)環(huán)境材料及其相關領域的研究與開發(fā)的力度,并從政策、資金等方面都給予更大支持。 材料的生態(tài)環(huán)境化是材料及其產業(yè)在資源和環(huán)境問題制約下滿足經濟可承受性、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。開發(fā)新材料將更加重視從生產到使用的全過程對環(huán)境的影響,資源保護、生產制備過程的污染和能耗、使用性能和回收再利用的問題。生態(tài)環(huán)境材料的三個特征是優(yōu)異性能并節(jié)省資源、減少污染和再生利用。目的是實現(xiàn)資源、材料的有機統(tǒng)一和優(yōu)化配置,達到資源的高度綜合利用以獲得最大的資源效益和環(huán)境效益,為形成循環(huán)型社會的材料生產體系奠定基礎。 8.新材料產品標準化出現(xiàn)全球化趨勢 在經濟全球化日益加強的背景下,能否在世界不同地方對同一材料采用相同的標準是至關重要的。各國材料及其產品數據標準不一致將會引起混亂、低效并增加成本,不利于市場應用的國際化。因此對材料供應商和用戶來說,不同的國家以相同方式測試材料特性是非常重要的,對于新興市場上的新材料,這種要求尤其強烈。 新材料產業(yè)發(fā)展熱點 1.信息材料 信息材料是最活躍的新材料領域,微電子材料在未來10~15年仍是最基本的信息材料,集成電路及半導體材料將以硅材料為主體,化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料共同發(fā)展。光電子材料將成為發(fā)展最快和最有前途的信息材料,主要集中在激光材料、高亮度發(fā)光二極管材料、紅外探測器材料、液晶顯示材料、光纖材料等領域。 2004年,在“國家半導體照明工程”計劃的推動下,我國半導體照明產業(yè)發(fā)展加速,關鍵技術取得突破,藍光功率型LED芯片發(fā)光效率達到90mW,處于國際先進水平;封裝的功率型白光LED發(fā)光效率超過30lm/W,達到國際先進水平。建立了上海、大連、廈門、南昌4個國家半導體照明產業(yè)化基地,民營資本投資近37億元人民幣,我國LED產業(yè)迎來了快速發(fā)展的時期。 2004年我國推出了激光電視樣機,技術水平達到國際先進。在激光顯示DPL晶體材料研究方面取得重要成果。例如,全固態(tài)激光材料的生長、后加工和鍍膜技術,高功率光學元件的鍍膜技術,鍍膜的直接檢測技術等。 2.新能源材料 新能源材料是發(fā)展新能源的核心和基礎,發(fā)展方向是開發(fā)綠色二次電池、氫能、燃料電池、太陽能電池和核能的關鍵材料。當前的研究熱點和技術前沿包括高能儲氫材料、聚合物鋰離子電池材料、質子交換膜燃料電池材料、多晶薄膜太陽能電池材料等。 2004年,我國在高性能鋰電池材料方面取得重大進展,為我國鋰電池產業(yè)更大發(fā)展,特別是鋰電池動力電池的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件,打破了日本一統(tǒng)天下的局面,成為世界第二生產大國。我國自主開發(fā)的鈷鎳錳酸鋰成本僅為鈷酸鋰的一半,高溫穩(wěn)定性也大幅度改善,改性天然石墨球負極材料已研制開發(fā)并投入批量生產。 近年來,我國太陽能電池發(fā)展很快,納晶太陽能電池材料研究取得了重要進展,其成本估算0.5-1$/pW。如果效率達到5%,性能價格比將超過非晶硅,有很強的市場競爭能力,成為值得關注的新型太陽能電池。 3.生物醫(yī)用材料 隨著生物技術、醫(yī)藥技術、信息技術、制造技術、納米技術和材料科學技術的迅猛發(fā)展與交互融合,新型和新概念生物醫(yī)用材料層出不窮。藥物控制釋放材料、組織工程材料、納米生物材料、生物活性材料、介入診斷和治療材料、可降解和吸收生物材料、新型人造器官、人造血液等代表了新的發(fā)展趨勢和方向。 在國家科技政策和計劃資助下,我國生物醫(yī)用材料已取得了長足進步,主要集中在骨科修復材料、藥物控釋材料、介入材料、組織工程支架材料等。我國組織工程材料以骨材料研究為主,形成了以四川、上海、武漢、北京等多家單位為代表的格局。隨著安泰科技股份、法爾勝等一些上市公司的介入及留學歸國人員的創(chuàng)業(yè)活動,我國介入診療材料與器械產業(yè)化取得了較大進展。國內年產值達到25—30億人民幣,國內市場占有率也有了較大提升,其中非血管和心血管介入治療產品國內市場分別達到70%和50%以上。 4.納米材料與技術 納米材料與技術發(fā)展趨勢一方面是開展納米加工、納米電子、納米醫(yī)療以及機器人等未來能形成新興主導產業(yè)領域的基礎研究;一方面是對現(xiàn)在的信息高科技產業(yè)和傳統(tǒng)產業(yè)進行改造和提升。 目前,國內規(guī)模較大的納米產業(yè)主要包括特種納米碳材料、納米粉體材料、納米復合材料、納米改性的紡織品及醫(yī)療保健等領域。納米材料的應用尚處于初級階段,主要是利用納米粉體材料的功能特性,對傳統(tǒng)產品進行升級。在紡織行業(yè),納米材料改性的功能纖維產品相繼問世;抗菌抑菌、紅外保溫、負離子釋放、自清潔、阻燃和防水防靜電產品已進入市場;納米涂料市場份額進一步擴大。 在最新的納米技術研究領域,我國也取得了重要突破,如我國研制出高穩(wěn)定、可擦寫的有機分子納米存儲材料,存儲點尺寸為2個納米,存儲密度在1013比特/厘米2,是傳統(tǒng)存儲密度的105倍;在國際上首次創(chuàng)新提出GaAsSb/InGaAs非對稱雙量子阱結構,并在實驗上獲得室溫1.3微米發(fā)光納米材料在國內首次成功研制出性能良好的1.21-1.28微米室溫工作邊發(fā)射激光器。 5.超導材料與技術 超導材料與技術的發(fā)展趨勢是不斷探求更高溫度超導體,實現(xiàn)高溫超導材料產業(yè)化技術在能源、電力、移動通訊、國防領域的應用。從目前國際上高溫超導產業(yè)化應用的趨勢來看,在繼續(xù)改善BSCCO帶材(也稱為第一代帶材)的同時,各國正在努力研究開發(fā)一種在柔性金屬基帶上涂以YBCO厚膜的涂層導體(第二代高溫超導帶材)。鉍系高溫超導線材目前已實現(xiàn)商品化,主要產業(yè)化核心技術被美國、日本、中國、德國等少數國家所掌握。我國鉍系高溫超導線材已實現(xiàn)了產業(yè)化,在超導材料的應用方面如超導電纜、超導濾波器等方面取得了突破性進展。 2004年7月,北京云電英納超導電纜有限公司的三相交流33.5米35kV/2kA高溫超導電纜系統(tǒng)在云南昆明普吉變電站掛網運行成功,標志著我國已經掌握了超導電纜實用化的關鍵技術。這是全球第三組并網運行的超導電纜系統(tǒng),綜合性能優(yōu)于前兩組,多方面擁有自主關鍵技術。 2004年3月,清華大學研制的超導濾波器系統(tǒng)在中國聯(lián)通CDMA移動通信基站上現(xiàn)場試驗獲得圓滿成功。這是我國高溫超導技術在移動通信中的首次實際應用,各關鍵技術指標達到國際先進水平,成為繼美國之后、第二個擁有此類實用核心技術的國家。 6.化工新材料 化工新材料向高性能化、多功能化、精細化、低成本化、生產全球化、工藝無害化、裝置大型化、應用普及化、創(chuàng)新持續(xù)化、競爭激烈化方向發(fā)展。隨著催化劑技術、生物技術、納米技術、組合化學技術的發(fā)展,增強了技術人員對于微觀化學合成領域的控制能力,使得化工新材料新產品的合成更為靈活,速度不斷加快,效率也大為提高。專用性、功能性產品日益成為化工新材料領域中發(fā)展最快、研究最活躍的領域。 化工新材料由于涉及面廣,與下游應用結合緊密,因而成為邊緣學科活躍的領域。如納米技術與材料技術的結合,生物技術、醫(yī)療技術與材料技術的結合,膜材料技術與過程控制的結合等等為新學科的不斷涌現(xiàn)提供了機會。 7.高性能結構材料 從世界上新材料的發(fā)展趨勢看,鋼鐵材料和有色金屬材料的生產一直在向短流程、高效率、節(jié)能降耗、潔凈化、高性能化、多功能化的方向發(fā)展;高性能結構陶瓷在保持原有耐高溫、高強度的前提下向強韌化、易成形加工方向發(fā)展;高分子材料向材料的微觀設計、多層次結構調控、集成化、智能化、多功能化方向發(fā)展;復合材料以高性能、低成本制造技術為發(fā)展重點,向材料設計-制造-評價一體化、功能化、智能化的方向發(fā)展。 |
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