新材料产业发展现状及趋势
新材料产业发展现状及趋势
新材料产业发展现状及趋势
“十五”期间，在我国新材料产业发展过程中，国家给予了大力支持，初步形成了比较完整的新材料产业体系。“十五”期间发布的《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项公告》，通过100多个产业化专项的实施．有力地推动了我国具有自主知识产权的新材料产业的发展，在电子信息材料、先进金属材料、电池材料、磁性材料、新型高分子材料、商性能陶瓷材料和复合材料等方面形成了一批高技术新材料核心产业。“十一五”期间又进一步加大了支持力度。按我国目前经济发展趋势预计，新材料需求增长速度将高于经济增长速度，按10％的增长速度计算，到2010年我国新材料市场可达6500亿元。新材料产业也已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。
我国新材料产业的发展现状
当前，我国的新材料产业在国际产业布局中正处于由低级向高级发展的阶段，随着对外开放和与全球业界的广泛交流合作，我国新材料产业正呈现快速健康发展的良好状态，在一些重点、关键新材料的制备技术、工艺技术、新产品开发及节能、环保和资源综合利用等方面取得了明显成效，促进了一批新材料产业的形成与发展。
1．新一代钢铁结构材料
迄今为止，钢铁结构材料依然是国民经济各支柱产业和国防工业的重要支撑材料和应用范围最宽、使用量最大的材料，其生产和应用过程对全球资源、能源和人类生存环境有着不可忽视的影响，以去年为例：
2007年生产钢材46719.3万吨，比去年增长16.2％。同时，高技术含量、高附加值品种钢材产量大幅度增长。全年生产冷轧薄宽钢带1740.27万吨，同比增长31.8％；冷轧薄板1563.83万吨，同比增长25.2％；镀层板(带)1754.58万吨，同比增长37.9％；涂层板(带)317.21万吨，同比增长36.1％；电工钢板(带)415.57万吨。同比增长23.5％。以上5个品种钢材合计生产5791.487吨，比上年增长31.28％，高于钢材生产总量增幅8.59个百分点。全年生产不锈钢720.6万吨，比上年增加190.6万吨，增长35.96％，居世界第一位。其中，世界一流工艺装备的生产量达到70％，国内市场占有率达到75％，实现了重大的突破。全行业已基本形成以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新和新产品研发体系，形成了科研基础设施建设加强、科技投入增加的良好格局。全行业在高效采选技术、钢铁冶炼技术、轧钢新技术、高端产品开发、大型冶金成套装备技术集成、节能节水和废弃物综合利用新技术等方面，都取得了新的成果和进步。
2007年宝钢试制成功X120管线钢，实现电镀锌机组全面无铬化生产，年产150万吨生铁的COREX3000熔融还原工艺装置投产；鞍钢继续完善冷连轧自主集成成套工艺技术，开发成功一批具有自主知识产权的核心技术，并在相关企业投入使用；武钢新一代取向硅钢、高效电机硅钢的研发和装备技术集成，高强度桥梁钢生产技术提高；太钢建成世界一流的现代化不锈钢生产基地；攀钢转炉铁水提钒和半钢炼钢连续工业性试生产成品钒渣等均取得了工艺技术的新突破。
2007年在研发和扩大生产市场需求的短缺产品方面，船用高强度宽厚板、高强度海洋结构用钢板、高档汽车用板和汽车零部件用钢、工程机械和高层建筑用高强度厚钢板、X80以上高等级管线钢板、百米在线热处理钢轨和时速350公里高速铁路钢轨、高速动车组用钢、高端压力容器用钢板、高牌号取向和无取向硅钢、高档不锈钢新品种、高强度角型钢等均实现了重大的突破。
2007年6月，纳入国家“十一五”规划纲要和国家科技发展规划纲要的“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目全面启动，组成产学研相结合的技术创新战略联盟，分14个子课题全面开展工作，研究并建设21世纪? 新型现代化钢铁生产流程。
2．电子信息材料
随着电子学向光电子学、光子学迈进，光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料。电子、光电子用功能单晶将以大尺寸、高均匀性、晶格商完整性为主要发展方向，而新型元器件将向低维化、多功能化、片式化、超高集成度和低能耗方向发展。
2004年，在“国家半导体照明工程”计划的推动下．我国半导体照明产业发展迅速，关键技术取得了重大突破。“十五”期间，功串型芯片和功串型白光封装达到国际产业化先进水平，发光功率和发光效率分别达到? 120mW和301m/W，改变了过去蓝光芯片主要依赖进口的不利局面。“863'’计划在上游原材料、衬底、MOCVD关键装备研发等方面已初见成效，研制成功新型InxGal--xN／GaN多量子阱有源区结构；MOCVD已完成整机工艺调试，GaN蓝、绿光外延片和芯片的所有技术参数达到台湾主要企业的技术水平，包括LED车灯、矿灯等四大类140多个新产品陆续开发成功，大部分已实现了批量生产。2005年国内半导体照明行业销售值约133亿元，国产芯片市场占有率27％，2001—2005年市场销售颧增长率48％，其中高亮度芯片从无到有，2005年国产高亮芯片市场占有率37％。预计2010年项目完成时，国产高亮度芯片市场占有率将达到50％，我国半导体照明及相关产业规模将达到1000亿元。
预计本年度末我国LED下游主要应用产品市场将达到540亿元，其中景观照明200亿元，背光源150亿元，显示120亿元，汽车灯10亿元。国内半导体照明产业链的下游应用产品中，交通信号灯，手机、数码相机等小尺寸背光源、景观照明等特殊照明市场稳步增长，北京、上海、厦门、重庆等地纷纷推出应用示范工程，在城市景观照明中大规模采用半导体照明。大屏幕液晶背光源、汽车灯、功率型白光应用等逐步成为LED的重要应用领域，北京奥运、上海世博规模化系统集成，为LED提供了巨大的市场需求。
平板显示技术在信息产业中占据着十分重要的位置。目前主要的显示技术有阴极射线管(CRT)、薄膜晶体管液晶显示技术(TFT—LCD)、等离子体显示技术(PDP)、发光二极管(LED)、有机发光显示技术(OLED)、场致发射显示技术(FED)、单晶硅液晶显示技术(LCoS)、数字微镜显示技术(DLP)、电子纸显示技术(E—PAPER)等等。与传统的CRT显示相比，经过近十年的发展，以TFT—LCD和PDP为主的平板显示器件产业已形成一个高速发展的巨大产业。随着数字高清晰度电视(HDTV)的发展，LCD电视和PDP电视迎来了巨大的市场发展机会。目前产业界中，42英寸以下平板电视市场由TFT—LCD主导，50英寸以上平板电视市场由PDP主导，42英寸级平板电视市场暂由PDP占据优势。在未来相当长的时间内TFT—LCD将取代CRT显示器件而成为显示领域的主力军。经过“十五”期间的努力，我国已建立二条五代线TFT—LCD生产线，初步具备
了生产大尺寸TFT—LCD的产业基础。在PDP方面，在“十五”863计划的支持下，具有自主知识产权的荫罩式PDP技术(SM—PDP)获得重大突破，并已成功实施成果转化，使得SM-PDP向产业转化成为可能。
纳米电子学是当今电子学发展的一个重要方向。随着固体器件朝着小尺度、低维方向的发展，它已经发展成为一种纳米子结构。由于纳米子结构中受限电子呈现出许多与它们在三维结构中十分不同的、物理内涵十分丰富的新量子现象和效应，它一直在源源不断地被人们用来研制具有新功能和新原理的电子器件，不断地从最基础层面上为开拓电子信息技术的潜力提供新机遇。因此，世界上的科技大国和大财团都对这个领域的研究投入大量资金，组织大型研究项目，力求在电子学的新时代占据制高点。其中准一维材料纳米管、纳米线和分子、电子功能器件成为研究热点。纳米电子学近年来的主要进展有定向排列的纳米管和纳米线、可集成在塑料上的薄膜晶体管、纳米线交叉电路等。
3．新能源材料
新能源材料当前的研究热点和前沿技术包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。世纪将面临世界范围的能源危机，各国对新能源材料发展的高度重视，极大地推动了新能源材料的发展。
2007年洛阳中硅在节能型多晶硅还原炉成套装置上取得了重大进展，该装置单炉年产量可达一吨。电耗指标每公斤192千瓦时，解决了我国千吨级多晶硅产业化的核心技术，标志着我国多晶硅大规模产业化技术再上新台阶。科技部“十一五”科技支撑计划设立的“多晶硅材料产业关键技术开发”项目，“大型三氯氢硅合成、提纯工艺技术与关键装置研究”、“高效加压还原炉系统研究”、“大型四氯化硅氢化技术与装置研究”等技术是重点突破方向。此外，配套多晶硅产业化技术开发的耗材、设备也成为国内一批企业的研发焦点。
随着全球光伏产业的迅猛发展，非晶硅薄膜太阳能电池市场前景看好，技术日趋成熟，光电转换效率和稳定性不断提高。薄膜太阳能电池用硅量极少，更容易降低成本，每瓦成本可降到1.2美元。同时它既是一种高效能源产品，又是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美结合。2007年5月，无锡尚德在上海启动了一条年产60兆瓦薄膜太阳能电池项目;8月，天津市津能投资公司与美国联合太阳能公司(Unied Solar Ovonie)签署合同，共同投资建设年产25兆瓦柔性薄膜太阳能电池项目；11月，新奥集团牵手美国应用材料，高达140亿元太阳能薄膜电池项目落户廊坊。薄膜太阳能电池技术大规模商业化进程又向前迈出了一步。???????
锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系，将是未来二次高能电池的主要发展方向。锂离子电池作为新一代的充电电池，近十年来迅速发展，以其高性价比优势在笔记本电脑、手机等移动电子终端设备领域占主导地位。2007年3月，北大先行科技产业公司的“新一代正极材料磷酸铁锂中试研究”项目顺利完成，解决了从实验室技术至批量生产技术中的一系列工程问题，形成了具有自主知识产权的中试生产技术。同年在深圳高交会上，中国电池生产巨头比亚迪公司高调发布了名为“ET--POW—ER'’的铁电池，并表示随着以铁电池为动力之一的双模混合电动汽车预计于2008年推向市场，铁电池将实现成熟商用，而比亚迪铁电池正是磷酸铁锂电池。2007年12月，天津力神电池股份有限公司动力型锂电池生产基地五期扩建工程开工，该工程预计总投资16亿元，产能约为1亿只左右，主要生产圆柱形动力电池、方形动力电池和聚
合物动力电池，该生产线设计用材料也是磷酸铁锂。
在锰酸铁锂产业化之后，磷酸铁锂批量生产技术的突破使得中国动力锂电池行业呈现出多元化的态势。这奠定了我国动力锂电池发展的良好产业基础，也进一步印证了我国今后将成为全球动力电池生产基地的可能。
4．超导材料与技术
超导技术是21世纪具有战略意义的高新技术，超导材料与技术的发展趋势是不断探求更高温度超导体，实现高温超导材料产业化技术在能源、电力、移动通讯、国防领域的应用。
铋系高温超导线材目前已实现商品化，主要产业化核心技术被美国、日本、中国、德国等少数国家所掌握。我国铋系高温超导线材已实现了产业化，在超导电缆、超导滤波器等应用方面取得了突破性进展。
2007年12月，北京云电英纳超导电缆有限公司研发的35kV/1.2kA超导限流器在昆明普吉变电站挂网运行，这是世界上挂网运行的电压等级最高、容量最大的超导限流器，也是该公司继研发成功中国第一组、世界第三组超导电缆之后，在高温超导领域取得的又一项世界领先研究成果。35kV超导限流器挂网样机研制成功标志着我国超导电力应用技术水平又迈上一个新台阶，为完成应用于主干电网的高电压大容量220kV高温超导限流器奠定了基础，对超导技术应用和电力工业发展都具有重大意义。
在超导弱电应用技术方面，高温超导薄膜及其应用器件的研究也大大促进了无源微波器件(滤波器、谱振器、天线、延迟线等)应用研究的发展。2004年3月26日，由清华大学研制的两套高温超导滤波器系统在中国联通唐山分公司的CDMA移动通信基站进行了现场通信试验，获得圆满成功，超导滤波器系统已安装于基站长期实际运行。这是我国高温超导历经18年的研究首次实现的实际应用，使我国成为继美国之后第二个实现超导滤波器在移动通信中应用的国家，标志着高温超导技术已经进入应用时代。2005年12月，高温超导滤波器系统在CDMA移动通信基站上的小区应用示范计划投入运行，各项移动通信技术指标都得到较大幅度的提高。
超导量子干涉仪(SQUID)作为最灵敏的弱磁测量工具，在医疗、军事、大地探测等方面具有独特的优势。世界上目前已知有六家公司提供包括DC和RF在内的高温超导SQUID产品，其中高温超导SQUID心磁图仪已有初步产品，高温超导无损检测装置和SGUID扫描磁显微镜的研究也已向实用化方向迈进。
5．纳米材料与技术
目前，国内规模较大的纳米产业主要包括特种纳米碳材料、纳米粉体材料、纳米复合材料、纳米改性的纺织品及医疗保健等领域。纳米材料的应用尚处于初级阶段，主要是利用纳米粉体材料的功能特性，对传统产品进行升级。在纺织行业．纳米材料改性的功能纤维产品相继问世；抗菌抑菌、红外保温、负离子释放、自清洁、阻燃和防水防静电产品已进入市场，纳米涂料市场份额进一步扩大。
纳米技术将在生物医学、药学、人类健康等生命科学领域有重大应用。与医学和健康领域相关的纳米技术的研究与进步，可望在未来30年内对疾病的检测、预防和药物制造工业产生重要影响。目前，纳米科技在生物医学方面的应用主要为纳米探测器件、药物和基因载体、以及人造器官和组织等。预计到2015年，仅纳米技术在生物医药领域中的应用，全球市场将达
到2000亿美元。
纳米技术还能够极大地促进环保产业的发展。纳米环保材料是利用纳米材料的各种效应和性能，对环境净化。例如，水净化纳米材料可以有效降解含有难降解有毒有机污染物的废水，使被污染水体(饮用水源)得到有效净化；空气净化纳米材料只需要微弱的光源就可以催化空气中0.01-10Ppm程度的有毒有害物质。
我国“十五”863计划纳米材料专项在纳米信息、生物医用、环境、能源、结构和特种功能材料等方面进行了布局，对纳米信息与生物两个领域进行了重点投入，取得了显著的进展。发展纳米材料与器件技术具有重要的战略意义。
我国新材料产业的发展趋势
新材料产业在发展高新技术、改造和提升传统产业、增强综合国力和国防实力方面起着重要的作用，世界各发达国家都非常重视新材料的发展。随着社会和经济的发展、全球化趋势的加快，新材料产业的发展呈现出以下主要特点和趋势。
1．新材料多学科交叉发展，促进产业进一步融合
随着新材料在信息工程、能源产业、医疗卫生行业、交通运输业、建筑产业中的应用越来越广泛，材料科学工程与生物学、医学、电子学、光学等领域交又合作研发日益扩大，世界各国都致力于跨越多个部门，把新材料的开发纳入到产、学、研、官一体化的研发平台，以满足各个部门对新材料的种种需求，因而助推了新材料产业的超前发展。
2．新材料发展驱动力向经济需求转变
从20世纪来看，国防和战争的需要、核能的利用和航空航天技术的发展是新材料发展的主要动力。而在21世纪，生命科学技术、信息科学技术的发展和经济持续增长将成为新材料发展的最根本动力，工业的全球化更加注重材料的经济性、知识产权价值和与商业战略的关系，新材料在发展绿色工业方面也会起重要作用。未来新材料的发展将在满足军事需求的同时，在很大程度上围绕如何提高人类的生活质量展开。
3.创新性是新材料发展的根本所在
21世纪，新材科技术的突破将在很大程度上使材料产品实现智能化多功能化、环保、复合化、低成本化、长寿命及按用户进行订制。这些产品会加快信息产业和生物技术的革命性进展，也能够给制造业、服务业及人们生活方式带来重要影响。新材料的发展正从革新走向革命，开发周期正在缩短，创新性已经成为新材料发展的灵魂。新材料的开发与应用联系更加紧密，针对特定的应用目的，开发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实际应用，并且可以减少材料的“性能浪费”，从而节约了资源。
4．高性能，低成本及绿色化发展趋势明显
21世纪新材科技术的突破将使新材料产品实现高性能化、多功能化、智能化，从而降低生产成本、延长使用寿命、提高新材料产品的附加值和市场竞争力、如新型结构材料主要通过提高强韧性、提高温度适应性、延长寿命以及材料的复合化设计等来降低成本功能材料以向微型化、多功能化、模块集成化、智能化等方向发展来提升材料的性能。面对资源、环境和人口的巨大压力，生态环境材料及其相关产业的发展日益受到关注。短流程、低污染、低能耗、绿色化生产制造，节约资源以及材料回收循环再利用，是新材料产业满足经济社会可持续发展
的必然选择。
2007年我国材料产业开始改变高投入、高消耗、高污染、低效益的传统路了，着手调整产业结构，加大绿色环保材料的开发与应用，把生态环境意识贯穿于产品和生产工艺设计中，不断提高材料产业的资源能源利用率、节能减排成为2007年材料产业发展的突出特色。“十一五”期间，我国在材料领域节能减排方面安排的国拨技术项目经费超过十亿元，在政府的大力推动下，LED(发光二极管)照明、二氧化碳合成全降解塑料、节能型高保温建筑用高分子墙体材料和内墙高分子涂料技术、低能耗低成本纤维加工新技术等一批高效节能减排技术项目取得了较快的发展。
总体而言，材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化是材料技术发展的重要方向；逐步实现从仿制到自制、从被动到主动、实现材料品种系列化多样化、建立完整的产业体系是我国新材料产业发展的最终目标。