『壹』 新材料產業主要的新材料分類
新材料產業作為高新技術的基礎和先導,在應用領域極為廣泛,與信息技術、生物技術一同成為二十一世紀最重要的和最具發展潛力的領域。
新材料主要由傳統材料革新和新型材料推出構成,隨著高新技術的發展,新材料與傳統材料產業結合日益緊密,產業結構呈現出橫向擴散的特點。
按照應用領域,新材料一般可以分為以下幾大類:
1. 信息材料:支撐現代通信、計算機、信息網路、微機械智能系統、工業自動化和家電等現代高技術產業。微電子材料在未來10~15年仍是最基本的信息材料,光電子材料將成為發展最快和最有前途的信息材料。信息材料主要可以分為集成電路及半導體材料、光電子材料、新型電子元器件材料等。
當前的研究熱點和技術前沿包括柔性晶體管、光子晶體、SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導體材料為代表的第三代半導體材料,有機顯示材料以及各種納米電子材料等。
2. 能源材料:全球范圍內能源消耗持續增長,80%的能源來自於化石燃料,未來需要沒有污染和可持續發展的新型能源來替代所有化石燃料。新能源材料包括氫能、太陽能、風能、核聚變能等。解決能源問題的關鍵是能源材料的突破,無論是提高燃燒效率以減少資源消耗,還是開發新能源及利用再生能源都與材料有著極為密切的關系。當前研究熱點和技術前沿包括高能儲氫材料、聚合物電池材料、中溫固體氧化物燃料電池電解質材料、多晶薄膜太陽能電池材料等。
3. 生物材料:生物材料是與生命系統結合,用以診斷、治療或替換機體組織、器官或增進其功能的材料。它涉及材料、醫學、物理、生物化學及現代高技術等多個學科領域,已成為21世紀主要支柱產業之一。高分子生物材料是生物醫用材料中最活躍的領域;金屬生物材料仍是臨床應用最廣泛的承力植入材料,醫用鈦及其合金,以及Ni-Ti形狀記憶合金的研究與開發是一個熱點;無機生物材料近年來越來越受到重視。
4. 汽車材料:汽車用材在整個材料市場中所佔的比例很小,但屬於技術要求高、技術含量高、附加值高的三高產品,代表了行業的最高水平。汽車材料的需求呈現出以下特點:輕量化與環保是主要需求發展方向;各種材料在汽車上的應用比例正在發生變化,主要變化趨勢是高強度鋼和超高強度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復合材料的用量將有較大的增長,汽車車身結構材料將趨向多材料設計方向。同時汽車材料的回收利用也受到更多的重視,電動汽車、代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開發和應用工作不斷加強。
5. 納米材料與技術:納米材料及技術將成為推動社會經濟各領域快速發展的主導技術,21世紀前20年將是納米材料與技術發展的關鍵時期。研究開發大部分處於基礎研究階段,如納米電子與器件、納米生物等高風險領域,還沒有形成大規模的產業。但在電子信息產業、生物醫葯產業、能源產業、環境保護等方面,對相關材料的制備和應用都將產生革命性的影響。
6. 超導材料與技術:超導材料與技術是21世紀具有戰略意義的高新技術,廣泛用於能源、醫療、交通、科學研究及國防軍工等重大領域。超導材料的應用主要取決於材料本身性能及其制備技術的發展。目前,低溫超導材料已經達到實用水平,高溫超導材料產業化技術也取得重大突破,高溫超導帶材和移動通訊用高溫超導濾波子系統將很快進商業化階段。
7. 稀土材料:稀土材料利用稀土元素優異的磁、光、電等特性開發出的一系列不可取代的、性能優越的新材料。稀土材料被廣泛應用於冶金機械、石油化工、輕工農業、電子信息、能源環保、國防軍工等多個領域,是當今世界各國改造傳統產業、發展高新技術和國防尖端技術不可缺少的戰略物資。具體包括稀土永磁材料、貯氫合金、稀土發光材料、稀土催化材料、稀土在其他新材料中的應用等。
8. 新型鋼鐵材料:鋼鐵材料是重要的基礎材料,廣泛應用於能源開發、交通運輸、石油化工、機械電力、輕工紡織、醫療衛生、建築建材、家電通訊、國防建設以及高科技產業,並具有較強的競爭優勢。新型鋼鐵材料發展的重點是高性鋼鐵材料,方向為高性能、長壽命、在質量上已向組織細化和精確控制,提高鋼材潔凈度和高均勻度方面發展。
9. 新型有色金屬合金材料:主要包括鋁、鎂、鈦等輕金屬合金以及粉末冶金材料、高純金屬材料等。鋁合金、鎂合金、鈦合金材料、粉末冶金材料、高純金屬及材料等正以較高的速度增長。
10. 新型建築材料:新型建築材料主要包括新型牆體材料、化學建材、新型保溫隔熱材料、建築裝飾裝修材料等。國際上建材的趨勢正向環保、節能、多功能化方向發展,如玻璃的發展趨勢、新型房建材料、特種系列水泥等。
11. 新型化工材料:化工材料在國民經濟中有著重要地位,在航空航天、機械、石油工業、農業、建築業、汽車、家電、電子、生物醫用行業等都起著重要的作用。新型化工材料主要包括有機氟材料、有機硅材料、高性能纖維、納米化工材料、無機功能材料等,納米化工材料和特種化工塗料是近年來的研究熱點,精細化、專用化、功能化成為化工材料工業的重要發展趨勢。
12. 生態環境材料:生態環境材料是具有滿意的使用性能同時又被賦予優異的環境協調性的材料。這類材料的特點是消耗的資源和能源少,對生態和環境污染小,再生利用率高,整個壽命過程都與生態環境相協調。主要包括環境相容材料、環境降解材料、環境工程材料等。研究熱點和發展方向包括再生聚合物的設計、材料環境協調性評價的理論體系、降低材料環境負荷的新工藝、新技術和新方法等。
13. 軍工新材料:軍工材料對國防科技、國防力量的強弱和國民經濟的發展具有重要推動作用,是武器裝備的物質基礎和技術先導,是決定武器裝備性能的重要因素。隨著武器裝備的迅速發展,起支撐作用的材料技術發展呈現出復合化、多功能化、高性能化、低成本化的趨勢,以提高武器裝備的性能和降低全壽命費用,取得和保持競爭優勢。
「新材料產業」包括新材料及其相關產品和技術裝備。具體涵蓋:新材料本身形成的產業;新材料技術及其裝備製造業;傳統材料技術提升的產業等。與傳統材料相比,新材料產業具有技術高度密集,研究與開發投入高,產品的附加值高,生產與市場的國際性強,以及應用范圍廣,發展前景好等特點,其研發水平及產業化規模已成為衡量一個國家經濟,社會發展,科技進步和國防實力的重要標志,世界各國特別是發達國家都十分重視新材料產業的發展。