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中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2017-07-14 15:53:23 作者：本網(wǎng)整理來源：材料人分享至：

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類社會發(fā)展的先導(dǎo)。新材料是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料以及傳統(tǒng)材料成分、工藝改進(jìn)后性能明顯提高或具有新功能的材料。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，國際金融危機(jī)影響深遠(yuǎn)，氣候變化更加突出，世界范圍內(nèi)以知識技術(shù)密集、綠色低碳增長為主要特征的新興產(chǎn)業(yè)逐漸崛起，新材料作為引導(dǎo)性新興產(chǎn)業(yè)正成為未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要力量。

世界各國對新材料產(chǎn)業(yè)的關(guān)注與重視達(dá)到了一個新的高度，紛紛對新材料領(lǐng)域制定了相應(yīng)的規(guī)劃，在研發(fā)、市場、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等不同層面出臺政策，全面加強(qiáng)政策扶持力度，推動新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。迄今為止，20多個發(fā)達(dá)國家和新興國家已制定了與新材料相關(guān)的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，啟動了100余項專門計劃。

經(jīng)過多年的努力，我國新材料產(chǎn)業(yè)從無到有，得到了國家的高度重視，出臺了一系列政策，實現(xiàn)了快速發(fā)展，已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)膶嵙蛢?yōu)勢，為促進(jìn)我國材料產(chǎn)業(yè)升級換代、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、提升國防軍工實力及實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)等做出了重大貢獻(xiàn)。

2010年我國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過6500億元，2011年超過8000億元，2012年據(jù)初步估算已超過10 000 億元。稀土功能材料、先進(jìn)儲能材料、光伏材料、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能居世界前列。例如，稀土磁性材料、稀土發(fā)光材料、稀土儲氫材料等稀土功能材料的產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的80%，位居全球之首，基本形成了以稀土功能材料和應(yīng)用為龍頭的稀土產(chǎn)業(yè)格局；2011年半導(dǎo)體硅材料達(dá)到46億元，約占全球份額的7%，相比2010年增長21%；半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)初步形成了從上游外延材料生長與芯片制造、中游器件封裝及下游集成應(yīng)用的比較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)體系，其中，封裝技術(shù)取得顯著進(jìn)展，我國已成為全球重要的LED器件封裝基地，2013年產(chǎn)值超過400億元。

在國家大力支持和材料科技工作者的不懈努力下，我國新材料研究水平不斷提高，許多重要新材料的技術(shù)指標(biāo)得到大幅提升。人工晶體材料經(jīng)過多年的發(fā)展，BaB2O4（BBO，即偏硼酸鋇）和LiB3O5（LBO，即硼酸鋰）等紫外非線性光學(xué)晶體研究居國際領(lǐng)先水平并實現(xiàn)了商品化，KBe2BO3F2（KBBF，即氟硼鈹酸鉀）是國際上唯一可實用的深紫外非線性光學(xué)晶體，摻釹釩酸釔（Nd:YAG）、摻釹釓鎵石榴石（Nd:GGG）和Nd:YVO4等激光晶體主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，利用晶體實現(xiàn)了千瓦級全固態(tài)激光輸出。掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的300毫米硅拋光片和外延片的工程化技術(shù)，并成功拉制出直徑450毫米的硅單晶。完成了傳統(tǒng)型16×16bit MRAM1器件的制備和演示工作，在國際上首次設(shè)計和制備出以外直徑為100納米的環(huán)狀磁性隧道結(jié)為存儲單元的，采用自旋極化電流直接驅(qū)動的新型4×4 bit Nanoring MRAM（即納米環(huán)磁隨機(jī)存取存儲器）原理型演示器件。2011年實現(xiàn)對位芳綸系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)，打破了美國、日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖。研制出強(qiáng)度大于800兆帕的快速凝固噴射沉積鋁合金和新一代高強(qiáng)高韌高淬透性鋁合金材料，綜合性能達(dá)到國際先進(jìn)水平；開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的銅帶、銅管拉鑄技術(shù)及銅鋁復(fù)合技術(shù)。亞微米級超細(xì)晶硬質(zhì)合金整體刀具的性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。Ti-60高溫合金與美國的Ti-1100和英國的IMI834合金性能相當(dāng)。完成了GQ4522型高強(qiáng)碳纖維工程化技術(shù)攻關(guān)，研制出GZ5530型高強(qiáng)中模和QM4045型高強(qiáng)高模碳纖維。發(fā)現(xiàn)了第一個鐵基空穴型超導(dǎo)體La1-xSrxFeAsO，并利用高壓技術(shù)在ReFeAsO1-xFx中發(fā)現(xiàn)了50開爾文以上的超導(dǎo)電性，發(fā)現(xiàn)了不含As的鐵基超導(dǎo)體。

近年來，國家相關(guān)部門為提高新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，積極推動新材料產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，新材料產(chǎn)業(yè)基于區(qū)域基礎(chǔ)與特色，在原有地域空間上進(jìn)行資源整合，呈現(xiàn)聚集發(fā)展的良好態(tài)勢，區(qū)域特色逐步顯現(xiàn)國內(nèi)已形成多個新材料產(chǎn)業(yè)城市集聚群，骨干企業(yè)和新材料產(chǎn)業(yè)基地主要分布在高端人才集中、科研基礎(chǔ)雄厚、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)，如北京、上海、天津、河北、山東、江蘇等省市，以及資源優(yōu)勢明顯的中西部地區(qū)，如內(nèi)蒙古、四川、陜西、湖北等，且分布具有明顯的地域特征，已初步形成“東部沿海集聚，中西部特色發(fā)展”的空間格局。例如，環(huán)渤海、長三角、珠三角地區(qū)依托自身的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢，形成了較為完整的新材料產(chǎn)業(yè)體系，中西部地區(qū)則基于原有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)或資源優(yōu)勢，發(fā)展本地區(qū)的新材料產(chǎn)業(yè)，具有代表性的有內(nèi)蒙古的稀土新材料、云南和貴州的稀貴金屬新材料、廣西的有色金屬新材料等，寧波的釹鐵硼（NdFeB）永磁材料，廣州、天津、青島等地的化工新材料產(chǎn)業(yè)基地，重慶、西安、甘肅金昌、湖南長株潭、陜西寶雞、山東威海及山西太原等地的航空航天材料、能源材料及重大裝備材料的主要基地，江蘇徐州、河南洛陽、江蘇連云港、四川樂山等地的硅材料產(chǎn)業(yè)等。

為積極應(yīng)對資源枯竭和環(huán)境惡化帶來的壓力，新材料產(chǎn)業(yè)逐步改變高投入、高消耗、高污染、低效益的材料開發(fā)傳統(tǒng)模式，提高新材料產(chǎn)業(yè)的資源能源利用效率、降低制造過程中的環(huán)境污染；同時大力開發(fā)節(jié)能環(huán)保新材料，調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，綠色生態(tài)材料的開發(fā)與應(yīng)用力度不斷加大。

金屬結(jié)構(gòu)材料作為量大面廣、關(guān)鍵支撐作用不可替代的新材料在節(jié)能減排方面發(fā)揮著積極作用。加強(qiáng)高強(qiáng)度、高韌性、長壽命的鋼鐵材料的研究與開發(fā)，使其進(jìn)一步減輕汽車等交通工具的自身重量，降低能耗及有害氣體排放。開發(fā)高性能不銹鋼等綠色環(huán)保型材料，推動環(huán)保事業(yè)的發(fā)展；開發(fā)高品質(zhì)電工鋼，大幅度降低鐵損及能耗，成為真正的節(jié)能減排、環(huán)境友好型的材料。鋁、鈦、鎂等輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的使用和推廣對能源、資源、環(huán)境的作用日益突出，自主研制的新型陰極結(jié)構(gòu)高效節(jié)能鋁電解槽，大幅度降低了電解鋁的能耗，為節(jié)約能源做出了突出貢獻(xiàn)；研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的短流程、高效、清潔的金屬材料先進(jìn)制備、成型與加工技術(shù)，大大降低了過程能源消耗，提高了資源利用率。實現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，有效減輕了裝備重量，降低了油耗和排放，節(jié)約了運營成本。LED產(chǎn)品的節(jié)能效果顯著，以100流明/瓦的光效（目前我國的產(chǎn)業(yè)化較好水平）計算，比白熾燈節(jié)電85%；以150流明/瓦的光效（2015年我國預(yù)計達(dá)到的工程化水平）計算，比白熾燈節(jié)電90%。掌握了離線鍍膜技術(shù)制備節(jié)能玻璃的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，2012年總產(chǎn)量為1.4億平方米，為我國2020年實現(xiàn)建筑節(jié)能65%的目標(biāo)奠定了堅實的基礎(chǔ)。形成了完整的太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，小功率鎳氫電池和鋰離子電池已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，質(zhì)子膜燃料電池已經(jīng)實現(xiàn)了示范應(yīng)用，金屬氫化物和化學(xué)氫化物等儲氫材料的研發(fā)取得了一系列突破，對我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境改善具有重大意義。

新材料產(chǎn)業(yè)的持續(xù)進(jìn)步，為我國能源、資源環(huán)境、信息領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐和物資保障。鎳氫動力電池、鋰離子動力電池和燃料電池(fuel cell，F(xiàn)C) 等新能源材料的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了電動車的發(fā)展，產(chǎn)品在北京奧運會、上海世界博覽會和“十城千輛”等電動汽車示范運行中得到應(yīng)用，為發(fā)展新型能源、減少環(huán)境污染起到了良好的示范作用。膜材料在我國海水淡化方面已經(jīng)獲得應(yīng)用，初步具備了反滲透海水淡化的生產(chǎn)能力，使海水淡化成為我國沿海地區(qū)供水安全保障體系的重要組成部分。微電子材料的技術(shù)進(jìn)步有力支撐了國內(nèi)集成電路和信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對我國逐漸發(fā)展為世界微電子產(chǎn)業(yè)中心起到了推動作用，目前我國集成電路市場占世界市場的份額呈現(xiàn)加速增長的趨勢。激光晶體和非線性激光晶體等光電子材料的技術(shù)進(jìn)步，推動了我國全固態(tài)激光材料、器件和應(yīng)用研究的發(fā)展，并在激光顯示領(lǐng)域呈現(xiàn)發(fā)展?jié)摿ΑＲ杂猩饘俳Y(jié)構(gòu)材料、難熔金屬、高溫合金和碳纖維及其復(fù)合材料為代表的高性能結(jié)構(gòu)材料是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基石，也是當(dāng)今高技術(shù)發(fā)展不可缺少的關(guān)鍵材料，在保障國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防安全及社會發(fā)展方面發(fā)揮著重要的支撐作用，尤其對高速鐵路、大飛機(jī)、載人航天和探月工程等重大工程的順利實施做出了貢獻(xiàn)。

隨著人口老齡化，自然災(zāi)害、運動和交通事故等因素導(dǎo)致的中青年創(chuàng)傷的增加，以及重大疾病患者的激增，民生對生物醫(yī)用材料的需求日益增強(qiáng)。十余年來，我國生物醫(yī)用材料市場以高達(dá)30%左右的復(fù)合增長率持續(xù)增長，遠(yuǎn)高于國際市場的15%，2012年銷售額已達(dá)120多億美元，占同期國際市場的6.5%左右，預(yù)計未來幾年復(fù)合增長率可保持在25%左右。截至2012年6月，全國生物醫(yī)用材料生產(chǎn)企業(yè)有2000多家，主要集聚在長三角、珠三角、環(huán)渤海灣以及新形成的成渝地區(qū)，產(chǎn)品已覆蓋國際市場的大部分品類，雖然生產(chǎn)企業(yè)的90%以上為中小企業(yè)，但大型龍頭企業(yè)已開始萌生，行業(yè)的技術(shù)層次亦有大幅度提高，冠脈支架和骨創(chuàng)傷修復(fù)器械已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。生產(chǎn)及售后監(jiān)管工作亦逐步完善，并與國際接軌，國家食品藥品監(jiān)督管理總局（China Foodand Drug Administration，CFDA）已相繼建立13個與生物材料（biomaterials）相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會，制定和修訂了一批國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過多年的努力，我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平日益提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，具有自主創(chuàng)新能力的新材料產(chǎn)業(yè)體系正在形成，為我國以信息、生物、新能源、軌道交通、航空航天等為代表的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)突破技術(shù)瓶頸、實現(xiàn)歷史性的跨越發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。但總體上來看，我國還不是材料強(qiáng)國，新材料產(chǎn)業(yè)的核心競爭力仍需加強(qiáng)，以企業(yè)為主體的自主創(chuàng)新體系亟待完善，部分核心關(guān)鍵材料受制于人、高端材料對外依賴程度仍然較高等不利現(xiàn)狀依然存在。因此，抓緊機(jī)遇，合理規(guī)劃，實現(xiàn)我國新材料產(chǎn)業(yè)的變革和提升勢在必行，這對加快我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、提升國防軍工實力、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)具有重要的戰(zhàn)略意義。

本文摘編自戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展研究叢書之屠海令等著《新材料產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展研究報告》。

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