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新材料:新工业革命的物质基础

来源:中国钢研战略所   更新时间:2018-10-18 08:16:16    

  什么是新材料产业?

  新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料,或是传统材料改进后性能明显提高或具有新功能的材料。是高新技术的主要组成部分,又是高新技术产业发展的基础和先导,是提升传统产业技术能级,调整产业结构的关键,在国民经济发展中扮演着越来越重要的角色。

  新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力并对未来发展有着巨大影响的产业,当今世界发达国家争夺高技术产业发展制高点的种类中,均把新材料产业放到重要战略地位来优先发展。

  世界各国新材料产业发展状况

  新材料产业的发展水平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,因此欧美日俄韩等全球20多个主要国家纷纷制定了与新材料相关的产业发展战略,启动了100多项专项计划,大力促进本国新材料产业发展,竭力抢占新材料产业的制高点。

  目前,发达国家仍在国际新材料产业中占据领先地位,世界上新材料龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本,其中,日、美、德6家企业占全球碳纤维产能70%以上,日、美5家企业占全球12吋晶圆产量的90%以上,日本3家企业占全球液晶背光源发光材料产量的90%以上。

  其中,日本是新材料生产的主要国家,日本政府高度重视新材料技术的发展,把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标。

  我国新材料产业发展现状

  相对而言,我国新材料产业起步晚、底子薄,经过近些年的追赶,目前我国新材料产业体系已经初步形成,发展形势良好。

  产业规模快速增长。我国新材料产业体系已经初步形成,发展形势良好,目前产业规模约为2万亿元。新材料产业在金属材料、纺织材料、化工材料等传统领域基础较好,稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。

  关键技术取得实质性突破。通过产学研用结合,许多重要新材料技术指标大幅提升,研究成果得到推广应用,使我国高端金属结构材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料保障能力明显增强,先进高分子材料和特种金属功能材料自给水平逐步提高。

  区域集聚态势明显。初步形成“东部沿海集聚,中西部特色发展”的空间格局。长三角已形成包括航空航天、新能源、电子信息、新型化工等领域的新材料产业集群;珠三角新材料产业集中度高,已形成较为完整的产业链,在电子信息材料、改性工程塑料、陶瓷材料等领域具有较强优势;环渤海地区技术创新推动作用明显,在稀土功能材料、膜材料、硅材料、高技术陶瓷、磁性材料和特种纤维等多个领域均具有较大优势。

  支撑作用日益显现。新材料支撑重大应用示范工程的作用日益显现,为我国能源、资源环境、信息领域的发展提供了重要的技术支撑,是建设重大工程、巩固国防军工的重要保障。

  我国新材料产业发展规划

  我国高度重视新材料产业发展,目前通过纲领性文件、指导性文件、规划发展目标与任务等构筑起新材料发展政策金字塔,予以全产业链、全方位的指导。


我国新材料政策金字塔

  其中纲领文件主要为《中国制造2025》,指导性文件包括《中国制造2025》重点领域技术路线图、《新材料产业发展指南》,发展任务与目标相关文件包括《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《有色金属行业发展规划(2016-2020年)》《稀土行业发展规划(2016-2020年)》等。

  此外,我国还于2016年12月首次成立国家新材料产业发展领导小组,充分体现了国家大力振兴新材料产业的决心。

  我国未来新材料产业发展方向

  《新材料产业发展指南》明确了新材料未来三大发展方向,即先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。


中国未来新材料发展方向

  目前来看,我国在先进基础材料背后的钢铁、化工、纺织、建筑等领域已发展较为成熟,钢产量占据全球50%以上,铝合金产量全球占比也超过30%,全球纺织第一大国地位继续保持,化工领域也面临产能过剩局面,可以说我国在基础原材料(钢铁、纺织、化工)领域已率先完成了产业化和国产化,未来的发展方向更多在于从成熟走向不断优化。而在前沿新材料领域,基础研究和原始创新仍是下一阶段重点,石墨烯、记忆合金一类的高性能材料仍在积极探索产业化方向。

  新材料行业发展趋势

  我国材料企业中,80-90%都是传统金属类和化工类的材料企业。未来10年,这两类传统材料企业将加快技术升级与改造。

  1、逐渐向高端、健康、绿色方向发展

  未来十年,高端装备、汽车制造、电子信息、新能源、节能环保、新型建筑、生物医用、智能电网、3D打印等新兴产业领域预计将保持较快发展趋势,带动新兴产业发展的高端材料是未来我国新材料产业发展的主要方向,主要包括高品质特殊钢、高强轻质合金、高性能纤维和复合材料、航空用陶瓷材料及航空级3D打印金属粉末材料等。

  此外,随着人民对健康、环保等需求的提高,对生物医用材料、绿色环保材料、新型建筑材料和高性能膜材料等绿色健康材料的需求也越来越多。

  2、电子信息、锂电池产业新材料有望加速增长

  随着新一代信息技术产业的发展,电子信息材料的研发生产是未来发展的一个重要方向,低缺陷12英寸及以上电子级单晶硅、超薄8英寸及以上绝缘体上硅(SOI)、宽禁带半导体与器件,以及AMOLED有机发光材料及器件、大尺寸光纤预制棒、光学膜、集成电路特种气体都将逐渐实现产业化应用,部分产品也将逐渐取代进口。

  锂电池材料方面,正极材料、负极材料、导电浆料、电池隔膜企业不断涌现,核心技术逐步被研发成功,并实现产业化,发展潜力巨大。“十三五”期间,电子信息、锂电池产业新材料这两个领域,有望实现加速增长。

  3、高强轻质合金新材料可能得到大规模应用

  高性能的铝合金、镁合金、钛合金在航空航天、军工、汽车、电力设备等领域的应用越来越广泛,特别是随着汽车产业的发展,高性能合金在车辆上的应用量快速增长,其市场需求越来越多。

  随着电力装备的高端化、智能化发展,铝合金电缆技术和产品已逐步被市场熟知并接受,铝合金材料凭借其性能优势,在电力行业应用也将日益广泛,“以铝代铜”的相关产品,也逐步应用于电线电缆、变压器、汽车热交换器、空调散热器等多方面,未来发展不可限量。

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