新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點和趨勢
新材料在發(fā)展高技術(shù),、改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)濟的發(fā)展,、全球化趨勢的加快,,新材料產(chǎn)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(xué)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(chǎn)業(yè)的結(jié)合越來越緊密,,材料科學(xué)工程與其他學(xué)科交叉的領(lǐng)域和規(guī)模都在不斷擴大,如生物學(xué),、醫(yī)學(xué)、電子學(xué),、光學(xué)等。對學(xué)科交叉的認知和有力推動將對一個國家材料產(chǎn)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(guān)部門,,因此各國都致力于把材料發(fā)展納入到產(chǎn)、學(xué),、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(chǎn)業(yè)上下游進一步融合
隨著高新技術(shù)的發(fā)展,,新材料與基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合日益緊密,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出橫向擴散的特點,。基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)正向新材料產(chǎn)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(chǔ)材料企業(yè),利用積累的大規(guī)模生產(chǎn)能力,、生產(chǎn)技術(shù)及充足的資金進入新材料領(lǐng)域,。
伴隨著元器件微型化的趨勢,,新材料技術(shù)與器件的一體化趨勢日趨明顯,新材料產(chǎn)業(yè)與上下游產(chǎn)業(yè)相互合作與融合更加緊密,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)垂直擴散趨勢,。這種趨勢減少了材料產(chǎn)業(yè)化的中間環(huán)節(jié),,加快了研究成果的轉(zhuǎn)化,,降低了研發(fā)與市場風(fēng)險,有利于提高企業(yè)競爭力,。
3新材料發(fā)展的驅(qū)動力由軍事需求向經(jīng)濟需求轉(zhuǎn)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(shù)的發(fā)展是新材料發(fā)展的主要驅(qū)動力,。而在21世紀,衛(wèi)生保健,、經(jīng)濟持續(xù)增長以及信息處理和應(yīng)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(jīng)濟性,、知識產(chǎn)權(quán)價值和與商業(yè)戰(zhàn)略的關(guān)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(zhì)量展開,。
4新材料市場需求旺盛,產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴大
隨著社會科技的進步和新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,,對新材料需求的種類和數(shù)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(chǎn)業(yè),,如計算機,、通訊、綠色能源,、生物醫(yī)藥,、納米產(chǎn)業(yè)等的快速發(fā)展,,對新材料的種類和數(shù)量需求也將進一步擴大。例如:2003年全球半導(dǎo)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(yù)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(chǎn)值超過800億美元,,預(yù)計2010年將達到4000億美元,。目前世界納米技術(shù)的年產(chǎn)值為500億美元,,預(yù)計2010年納米技術(shù)將成為僅次于芯片制造的世界第二大產(chǎn)業(yè),,年產(chǎn)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(yīng)用聯(lián)系更加緊密
21世紀,新材料材料技術(shù)的突破將在很大程度上使材料產(chǎn)品實現(xiàn)智能化,、多功能化、環(huán)保,、復(fù)合化,、低成本化,、長壽命及按用戶進行訂制。這些產(chǎn)品會加快信息產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)的革命性進展,,也能夠給制造業(yè)、服務(wù)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(jīng)成為新材料發(fā)展的靈魂,。
同時新材料的開發(fā)與應(yīng)用聯(lián)系更加緊密,針對特定的應(yīng)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?qū)嶋H應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈完善,它們通過戰(zhàn)略聯(lián)盟,、大量的研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)技術(shù)及市場標(biāo)準制定并控制知識產(chǎn)權(quán),,尋求在競爭中處于優(yōu)勢甚至壟斷地位,一些新材料產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了被大型跨國公司壟斷的現(xiàn)象或趨勢,。
半導(dǎo)體硅材料市場和生產(chǎn)已經(jīng)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(jù)全球90%的生產(chǎn)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(diào)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(guān)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)在資源和環(huán)境問題制約下滿足經(jīng)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(chǎn)到使用的全過程對環(huán)境的影響,,資源保護,、生產(chǎn)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(chǎn)體系奠定基礎(chǔ)。
8新材料產(chǎn)品標(biāo)準化出現(xiàn)全球化趨勢
在經(jīng)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(biāo)準是至關(guān)重要的,。各國材料及其產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準不一致將會引起混亂,、低效并增加成本,,不利于市場應(yīng)用的國際化。因此對材料供應(yīng)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(chǎn)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(lǐng)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(dǎo)體材料將以硅材料為主體,,化合物半導(dǎo)體材料及新一代高溫半導(dǎo)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(lǐng)域,。
2004年,,在“國家半導(dǎo)體照明工程”計劃的推動下,我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速,,關(guān)鍵技術(shù)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(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地,民營資本投資近37億元人民幣,,我國LED產(chǎn)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(shù)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(shù),高功率光學(xué)元件的鍍膜技術(shù),,鍍膜的直接檢測技術(shù)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(chǔ),,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(guān)鍵材料,。當(dāng)前的研究熱點和技術(shù)前沿包括高能儲氫材料、聚合物鋰離子電池材料,、質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn),。
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(guān)注的新型太陽能電池,。
3生物醫(yī)用材料
隨著生物技術(shù)、醫(yī)藥技術(shù),、信息技術(shù)、制造技術(shù),、納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)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(fù)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(xué)歸國人員的創(chuàng)業(yè)活動,,我國介入診療材料與器械產(chǎn)業(yè)化取得了較大進展,。國內(nèi)年產(chǎn)值達到25—30億人民幣,國內(nèi)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(chǎn)品國內(nèi)市場分別達到70%和50%以上。
4納米材料與技術(shù)
納米材料與技術(shù)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究;一方面是對現(xiàn)在的信息高科技產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造和提升,。
目前,,國內(nèi)規(guī)模較大的納米產(chǎn)業(yè)主要包括特種納米碳材料、納米粉體材料,、納米復(fù)合材料,、納米改性的紡織品及醫(yī)療保健等領(lǐng)域。納米材料的應(yīng)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(chǎn)品進行升級。在紡織行業(yè),,納米材料改性的功能纖維產(chǎn)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(chǎn)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(shù)研究領(lǐng)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(jié)構(gòu),并在實驗上獲得室溫1.3微米發(fā)光納米材料在國內(nèi)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(dǎo)材料與技術(shù)
超導(dǎo)材料與技術(shù)的發(fā)展趨勢是不斷探求更高溫度超導(dǎo)體,,實現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)在能源、電力,、移動通訊,、國防領(lǐng)域的應(yīng)用。從目前國際上高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(dǎo)體(第二代高溫超導(dǎo)帶材),。鉍系高溫超導(dǎo)線材目前已實現(xiàn)商品化,,主要產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)被美國、日本,、中國,、德國等少數(shù)國家所掌握。我國鉍系高溫超導(dǎo)線材已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,,在超導(dǎo)材料的應(yīng)用方面如超導(dǎo)電纜,、超導(dǎo)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(dǎo)電纜有限公司的三相交流33.5米35kV/2kA高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)在云南昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行成功,,標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了超導(dǎo)電纜實用化的關(guān)鍵技術(shù)。這是全球第三組并網(wǎng)運行的超導(dǎo)電纜系統(tǒng),,綜合性能優(yōu)于前兩組,,多方面擁有自主關(guān)鍵技術(shù)。
2004年3月,,清華大學(xué)研制的超導(dǎo)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(dǎo)技術(shù)在移動通信中的首次實際應(yīng)用,各關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)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(shù)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(chǎn)全球化,、工藝無害化,、裝置大型化、應(yīng)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(shù),、生物技術(shù),、納米技術(shù)、組合化學(xué)技術(shù)的發(fā)展,,增強了技術(shù)人員對于微觀化學(xué)合成領(lǐng)域的控制能力,,使得化工新材料新產(chǎn)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(chǎn)品日益成為化工新材料領(lǐng)域中發(fā)展最快,、研究最活躍的領(lǐng)域,。
化工新材料由于涉及面廣,與下游應(yīng)用結(jié)合緊密,,因而成為邊緣學(xué)科活躍的領(lǐng)域,。如納米技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合,生物技術(shù),、醫(yī)療技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合,,膜材料技術(shù)與過程控制的結(jié)合等等為新學(xué)科的不斷涌現(xiàn)提供了機會。
7高性能結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)計,、多層次結(jié)構(gòu)調(diào)控,、集成化、智能化,、多功能化方向發(fā)展,;復(fù)合材料以高性能、低成本制造技術(shù)為發(fā)展重點,,向材料設(shè)計-制造-評價一體化,、功能化、智能化的方向發(fā)展,。(國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力促進中心 吳玲 史冬梅 王濱秋)
新材料在發(fā)展高技術(shù),、改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)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(jīng)濟的發(fā)展,、全球化趨勢的加快,,新材料產(chǎn)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(xué)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(chǎn)業(yè)的結(jié)合越來越緊密,,材料科學(xué)工程與其他學(xué)科交叉的領(lǐng)域和規(guī)模都在不斷擴大,如生物學(xué),、醫(yī)學(xué)、電子學(xué),、光學(xué)等。對學(xué)科交叉的認知和有力推動將對一個國家材料產(chǎn)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(guān)部門,,因此各國都致力于把材料發(fā)展納入到產(chǎn)、學(xué),、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(chǎn)業(yè)上下游進一步融合
隨著高新技術(shù)的發(fā)展,,新材料與基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合日益緊密,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出橫向擴散的特點,。基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)正向新材料產(chǎn)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(chǔ)材料企業(yè),利用積累的大規(guī)模生產(chǎn)能力,、生產(chǎn)技術(shù)及充足的資金進入新材料領(lǐng)域,。
伴隨著元器件微型化的趨勢,,新材料技術(shù)與器件的一體化趨勢日趨明顯,新材料產(chǎn)業(yè)與上下游產(chǎn)業(yè)相互合作與融合更加緊密,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)垂直擴散趨勢,。這種趨勢減少了材料產(chǎn)業(yè)化的中間環(huán)節(jié),,加快了研究成果的轉(zhuǎn)化,,降低了研發(fā)與市場風(fēng)險,有利于提高企業(yè)競爭力,。
3新材料發(fā)展的驅(qū)動力由軍事需求向經(jīng)濟需求轉(zhuǎn)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(shù)的發(fā)展是新材料發(fā)展的主要驅(qū)動力,。而在21世紀,衛(wèi)生保健,、經(jīng)濟持續(xù)增長以及信息處理和應(yīng)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(jīng)濟性,、知識產(chǎn)權(quán)價值和與商業(yè)戰(zhàn)略的關(guān)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(zhì)量展開,。
4新材料市場需求旺盛,產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴大
隨著社會科技的進步和新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,,對新材料需求的種類和數(shù)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(chǎn)業(yè),,如計算機,、通訊、綠色能源,、生物醫(yī)藥,、納米產(chǎn)業(yè)等的快速發(fā)展,,對新材料的種類和數(shù)量需求也將進一步擴大。例如:2003年全球半導(dǎo)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(yù)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(chǎn)值超過800億美元,,預(yù)計2010年將達到4000億美元,。目前世界納米技術(shù)的年產(chǎn)值為500億美元,,預(yù)計2010年納米技術(shù)將成為僅次于芯片制造的世界第二大產(chǎn)業(yè),,年產(chǎn)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(yīng)用聯(lián)系更加緊密
21世紀,新材料材料技術(shù)的突破將在很大程度上使材料產(chǎn)品實現(xiàn)智能化,、多功能化、環(huán)保,、復(fù)合化,、低成本化,、長壽命及按用戶進行訂制。這些產(chǎn)品會加快信息產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)的革命性進展,,也能夠給制造業(yè)、服務(wù)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(jīng)成為新材料發(fā)展的靈魂,。
同時新材料的開發(fā)與應(yīng)用聯(lián)系更加緊密,針對特定的應(yīng)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?qū)嶋H應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈完善,它們通過戰(zhàn)略聯(lián)盟,、大量的研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)技術(shù)及市場標(biāo)準制定并控制知識產(chǎn)權(quán),,尋求在競爭中處于優(yōu)勢甚至壟斷地位,一些新材料產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了被大型跨國公司壟斷的現(xiàn)象或趨勢,。
半導(dǎo)體硅材料市場和生產(chǎn)已經(jīng)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(jù)全球90%的生產(chǎn)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(diào)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(guān)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)在資源和環(huán)境問題制約下滿足經(jīng)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(chǎn)到使用的全過程對環(huán)境的影響,,資源保護,、生產(chǎn)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(chǎn)體系奠定基礎(chǔ)。
8新材料產(chǎn)品標(biāo)準化出現(xiàn)全球化趨勢
在經(jīng)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(biāo)準是至關(guān)重要的,。各國材料及其產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準不一致將會引起混亂,、低效并增加成本,,不利于市場應(yīng)用的國際化。因此對材料供應(yīng)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(chǎn)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(lǐng)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(dǎo)體材料將以硅材料為主體,,化合物半導(dǎo)體材料及新一代高溫半導(dǎo)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(lǐng)域,。
2004年,,在“國家半導(dǎo)體照明工程”計劃的推動下,我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速,,關(guān)鍵技術(shù)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(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地,民營資本投資近37億元人民幣,,我國LED產(chǎn)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(shù)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(shù),高功率光學(xué)元件的鍍膜技術(shù),,鍍膜的直接檢測技術(shù)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(chǔ),,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(guān)鍵材料,。當(dāng)前的研究熱點和技術(shù)前沿包括高能儲氫材料、聚合物鋰離子電池材料,、質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn),。
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(guān)注的新型太陽能電池,。
3生物醫(yī)用材料
隨著生物技術(shù)、醫(yī)藥技術(shù),、信息技術(shù)、制造技術(shù),、納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)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(fù)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(xué)歸國人員的創(chuàng)業(yè)活動,,我國介入診療材料與器械產(chǎn)業(yè)化取得了較大進展,。國內(nèi)年產(chǎn)值達到25—30億人民幣,國內(nèi)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(chǎn)品國內(nèi)市場分別達到70%和50%以上。
4納米材料與技術(shù)
納米材料與技術(shù)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(dǎo)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究;一方面是對現(xiàn)在的信息高科技產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造和提升,。
目前,,國內(nèi)規(guī)模較大的納米產(chǎn)業(yè)主要包括特種納米碳材料、納米粉體材料,、納米復(fù)合材料,、納米改性的紡織品及醫(yī)療保健等領(lǐng)域。納米材料的應(yīng)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(chǎn)品進行升級。在紡織行業(yè),,納米材料改性的功能纖維產(chǎn)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(chǎn)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(shù)研究領(lǐng)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(jié)構(gòu),并在實驗上獲得室溫1.3微米發(fā)光納米材料在國內(nèi)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(dǎo)材料與技術(shù)
超導(dǎo)材料與技術(shù)的發(fā)展趨勢是不斷探求更高溫度超導(dǎo)體,,實現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)在能源、電力,、移動通訊,、國防領(lǐng)域的應(yīng)用。從目前國際上高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(dǎo)體(第二代高溫超導(dǎo)帶材),。鉍系高溫超導(dǎo)線材目前已實現(xiàn)商品化,,主要產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)被美國、日本,、中國,、德國等少數(shù)國家所掌握。我國鉍系高溫超導(dǎo)線材已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,,在超導(dǎo)材料的應(yīng)用方面如超導(dǎo)電纜,、超導(dǎo)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(dǎo)電纜有限公司的三相交流33.5米35kV/2kA高溫超導(dǎo)電纜系統(tǒng)在云南昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行成功,,標(biāo)志著我國已經(jīng)掌握了超導(dǎo)電纜實用化的關(guān)鍵技術(shù)。這是全球第三組并網(wǎng)運行的超導(dǎo)電纜系統(tǒng),,綜合性能優(yōu)于前兩組,,多方面擁有自主關(guān)鍵技術(shù)。
2004年3月,,清華大學(xué)研制的超導(dǎo)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(dǎo)技術(shù)在移動通信中的首次實際應(yīng)用,各關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)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(shù)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(chǎn)全球化,、工藝無害化,、裝置大型化、應(yīng)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(shù),、生物技術(shù),、納米技術(shù)、組合化學(xué)技術(shù)的發(fā)展,,增強了技術(shù)人員對于微觀化學(xué)合成領(lǐng)域的控制能力,,使得化工新材料新產(chǎn)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(chǎn)品日益成為化工新材料領(lǐng)域中發(fā)展最快,、研究最活躍的領(lǐng)域,。
化工新材料由于涉及面廣,與下游應(yīng)用結(jié)合緊密,,因而成為邊緣學(xué)科活躍的領(lǐng)域,。如納米技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合,生物技術(shù),、醫(yī)療技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合,,膜材料技術(shù)與過程控制的結(jié)合等等為新學(xué)科的不斷涌現(xiàn)提供了機會。
7高性能結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(shè)計,、多層次結(jié)構(gòu)調(diào)控,、集成化、智能化,、多功能化方向發(fā)展,;復(fù)合材料以高性能、低成本制造技術(shù)為發(fā)展重點,,向材料設(shè)計-制造-評價一體化,、功能化、智能化的方向發(fā)展,。(國家新材料行業(yè)生產(chǎn)力促進中心 吳玲 史冬梅 王濱秋)