2016年中国新材料产业发展前景分析【图】_中国产业信息网
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2016年中国新材料产业发展前景分析【图】
& & 新材料作为二十一世纪三大关键技术之一，是高新技术发展的基础和先导，已成为全球经济迅猛增长的源动力。随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应， 以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。在新材料产业中分布情况& &&21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。& &&一、信息材料& &&信息材料是最活跃的新材料领域，微电子材料在未来10~15年仍是最基本的信息材料，集成电路及半导体材料将以硅材料为主体，化合物半导体材料及新一代高温半导体材料共同发展。光电子材料将成为发展最快和最有前途的信息材料，主要集中在激光材料、高亮度发光二极管材料、红外探测器材料、液晶显示材料、光纤材料等领域。& &&相关报告：智研咨询发布的《》& &&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加速，关键技术取得突破，蓝光功率型LED芯片发光效率达到90mW，处于国际先进水平;封装的功率型白光LED发光效率超过30lm/W，达到国际先进水平。建立了上海、大连、厦门、南昌4个国家半导体照明产业化基地，民营资本投资近37亿元人民币，我国LED产业迎来了快速发展的时期。& &&2004年我国推出了激光电视样机，技术水平达到国际先进。在激光显示DPL晶体材料研究方面取得重要成果。例如，全固态激光材料的生长、后加工和镀膜技术，高功率光学元件的镀膜技术，镀膜的直接检测技术等。& &&二、新能源材料& &&新能源材料是发展新能源的核心和基础，发展方向是开发绿色二次电池、氢能、燃料电池、太阳能（000591）电池和核能的关键材料。当前的研究热点和技术前沿包括高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、质子交换膜燃料电池材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。& &&2004年，我国在高性能锂电池材料方面取得重大进展，为我国锂电池产业更大发展，特别是锂电池动力电池的发展创造了有利条件，打破了日本一统天下的局面，成为世界第二生产大国。我国自主开发的钴镍锰酸锂成本仅为钴酸锂的一半，高温稳定性也大幅度改善，改性天然石墨球负极材料已研制开发并投入批量生产。& &&近年来，我国太阳能电池发展很快，纳晶太阳能电池材料研究取得了重要进展，其成本估算0.5-1$/pW。如果效率达到5%，性能价格比将超过非晶硅，有很强的市场竞争能力，成为值得关注的新型太阳能电池。& &&三、生物医用材料& &&随着生物技术、医药技术、信息技术、制造技术、纳米技术和材料科学技术的迅猛发展与交互融合，新型和新概念生物医用材料层出不穷。药物控制释放材料、组织工程材料、纳米生物材料、生物活性材料、介入诊断和治疗材料、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发展趋势和方向。& &&在国家科技政策和计划资助下，我国生物医用材料已取得了长足进步，主要集中在骨科修复材料、药物控释材料、介入材料、组织工程支架材料等。我国组织工程材料以骨材料研究为主，形成了以四川、上海、武汉、北京等多家单位为代表的格局。随着安泰科技（000969）股份、法尔胜等一些上市公司的介入及留学归国人员的创业活动，我国介入诊疗材料与器械产业化取得了较大进展。国内年产值达到25&30亿人民币，国内市场占有率也有了较大提升，其中非血管和心血管介入治疗产品国内市场分别达到70%和50%以上。& &&随着人口老龄化、中、青年创伤的增加，高技术的注入，以及人类对自身健康的关注度随经济发展提高，生物医用材料产业高速发展。年全球市场复合增长率(CAGR)高达22%以上，2010年全球市场达US20亿元，预计年市场CAGR可保持15%左右，2015年世界市场可达US50余亿元，2020年达US40余亿元，与此同时带动相关产业(不含医疗)新增产值约3倍，2015年和2020年直接和间接销售总额分别可达4&US50亿元&US200余亿元，和US560余亿元。与2010年相比，可新增工作岗位分别达200余万个和600余万个(按美国医疗器械产业每新增1个岗位，将另增1.5个配套产业岗位，2010年全球工作岗位&250万个计)。同时，它亦是世界贸易中最活跃的领域，年贸易额复合增长率达25%，正在成长为世界经济的一个支柱性产业。世界医疗器械及生物医用材料市场及发展预测& &&生物医用材料的研究与开发必须有明确的应用目标，即使化学组成相同的材料，其应用目的不同，不仅结构和性质要求不同，制造工艺也不同。因此，生物医用材料科学与工程总是与其终端应用制品(一般指医用植入体)密不可分，通常谈及生物医用材料，既指材料自身，也包括医用植入器械。& &&按材料的组成和结构，生物医用材料可分为医用金属、医用高分子、生物陶瓷、医用复合材料、生物衍生材料等。按临床用途，可分为骨科材料，心脑血管系统修复材料，皮肤掩膜、医用导管、组织粘合剂、血液净化及吸附等医用耗材，软组织修复及整形外科材料，牙科修复材料，植入式微电子有源器械，生物传感器、生物及细胞芯片以及分子影像剂等临床诊断材料，药物控释载体及系统等。& &&尽管现代意义上的生物医用材料仅起源于上世纪40年代中期，产业形成在上世纪80年代，但是由于临床的巨大需求和科学技术进步的驱动，却取得了巨大的成功。其应用不仅挽救了数以千万计危重病人的生命，显着降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病的死亡率，而且极大地提高了人类的健康水平和生命质量。同时其发展对当代医疗技术的革新和医疗卫生系统的改革正在发挥引导作用，并显着降低了医疗费用，是解决当前看病难、看病贵及建设和谐稳定的小康社会的重要物质基础。& & 伴随着临床应用的巨大成功，一个高技术生物医学材料产业已经形成，且是一个典型的低原材料消耗、低能耗、低环境污染(一个售价5000余元的药物洗脱冠脉支架，其不锈钢用量仅&100mg，全球不锈钢用量不超过1吨)、高技术附加值(知识成本可达总成本的50-70%)的新兴产业，近十余年来以高达20%以上的年增长率持续增长，即使近年国际金融危机导致世界经济衰退，2009年美国医疗器械产业仍保持7%的年增长率，表明其发展受外部环境影响很小，对国家经济及安全具有重大意义，是世界经济中最具生气的朝阳产业。& & 生物医用材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领域，涉及材料、生物和医学等相关学科，是现代医学两大支柱&生物技术和生物医学工程的重要基础。由于当代材料科学与技术、细胞生物学和分子生物学的进展，在分子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识，加之现代医学的进展和临床巨大需求的驱动，当代生物材料科学与产业正在发生革命性的变革，并已处于实现意义重大的突破的边缘─再生人体组织，进一步，整个人体器官，打开无生命的材料转变为有生命的组织的大门。在我国常规高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下，抓住生物材料科学与工程正在发生革命性变革的有利时机，未来20-30年的世界生物材料科学与产业，刻意提高创新能力，不仅可为振兴我国生物材料科学与产业，赶超世界先进水平赢得难得的机遇，且可为人类科学事业的发展做出中国科学家的巨大贡献。& & 四、纳米材料与技术& & 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料分类
- 名称 特点
1 纳米粉末 又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料
2 纳米纤维 指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。可用于 微导线、微光纤（未来量子计算机与光子计算机的重要元件）材料；新型激光或发光二极管材料等。
3 纳米膜 纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
4 纳米块体 纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。主要用途为 超高强度材料；智能金属材料等。 & &&纳米材料与技术发展趋势一方面是开展纳米加工、纳米电子、纳米医疗以及机器人（300024）等未来能形成新兴主导产业领域的基础研究;一方面是对现在的信息高科技产业和传统产业进行改造和提升。& &&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。& &&在最新的纳米技术研究领域，我国也取得了重要突破，如我国研制出高稳定、可擦写的有机分子纳米存储材料，存储点尺寸为2个纳米，存储密度在1013比特/厘米2，是传统存储密度的105倍;在国际上首次创新提出GaAsSb/InGaAs非对称双量子阱结构，并在实验上获得室温1.3微米发光纳米材料在国内首次成功研制出性能良好的1.21-1.28微米室温工作边发射激光器。& &&五、超导材料与技术& &&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。从目前国际上高温超导产业化应用的趋势来看，在继续改善BSCCO带材(也称为第一代带材)的同时，各国正在努力研究开发一种在柔性金属基带上涂以YBCO厚膜的涂层导体(第二代高温超导带材)。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，在超导材料的应用方面如超导电缆、超导滤波器等方面取得了突破性进展。& &&2004年7月，北京云电英纳超导电缆有限公司的三相交流33.5米35kV/2kA高温超导电缆系统在云南昆明普吉变电站挂网运行成功，标志着我国已经掌握了超导电缆实用化的关键技术。这是全球第三组并网运行的超导电缆系统，综合性能优于前两组，多方面拥有自主关键技术。& & 2004年3月，清华大学研制的超导滤波器系统在中国联通（600050）CDMA移动通信基站上现场试验获得圆满成功。这是我国高温超导技术在移动通信中的首次实际应用，各关键技术指标达到国际先进水平，成为继美国之后、第二个拥有此类实用核心技术的国家。& & 六、化工新材料& & 化工新材料向高性能化、多功能化、精细化、低成本化、生产全球化、工艺无害化、装置大型化、应用普及化、创新持续化、竞争激烈化方向发展。随着催化剂技术、生物技术、纳米技术、组合化学技术的发展，增强了技术人员对于微观化学合成领域的控制能力，使得化工新材料新产品的合成更为灵活，速度不断加快，效率也大为提高。专用性、功能性产品日益成为化工新材料领域中发展最快、研究最活跃的领域。& & 化工新材料由于涉及面广，与下游应用结合紧密，因而成为边缘学科活跃的领域。如纳米技术与材料技术的结合，生物技术、医疗技术与材料技术的结合，膜材料技术与过程控制的结合等等为新学科的不断涌现提供了机会。& & 七、高性能结构材料& & 高性能结构材料是支撑航空航天、交通运输、电子信息、能源动力以及国家重大基础工程建设等领域的重要物质基础，是目前国际上竞争最激烈的高技术新材料领域之一。& & 在传统材料改性优化方面，通过对钢铁凝固和结晶控制等基础理论研究，发现冶金过程晶粒细化调控可大大提高钢材强度，发展的新一代钢铁材料的强度约为目前普通钢材的一倍，研究成果已部分应用于汽车、建筑等行业，被国内冶金界认为是推动钢铁行业结构调整、产品更新换代、提高钢铁行业技术水平的一次&革命&。& & 从世界上新材料的发展趋势看，钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展;高性能结构陶瓷在保持原有耐高温、高强度的前提下向强韧化、易成形加工方向发展;高分子材料向材料的微观设计、多层次结构调控、集成化、智能化、多功能化方向发展;复合材料以高性能、低成本制造技术为发展重点，向材料设计-制造-评价一体化、功能化、智能化的方向发展。
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新型建筑材料的应用及前景发展
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