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我国新材料研发与产业发展现状

来源:原创  时间:2023-08-29  点击:5222
近年来,各级政府积极推动新材料产业基地建设,加强资源整合,呈现聚集发展的良好态势,区域特色逐步显现,初步形成“东部沿海集聚,中西部特色发展”的空间格局。长三角工业基础雄厚、交通物流便利、产业配套齐全,已形成了包括航空航天、新能源、电子信息、新型化工等领域的新材料产业集群。

“十二五”以来,我国政府高度重视新材料产业的发展,随着《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业“十二五”发展规划》等国家层面战略规划的出台,工信部、发改委等有关部委相继发布了新材料产业及其他战略性新兴产业的相关发展规划(见表2)。科技部发布了相关科技发展专项规划,其中绿色制造科技发展、半导体照明科技发展、绿色建筑科技发展、洁净煤技术科技发展、海水淡化科技发展、新型显示科技发展、国家宽带网络科技发展、中国云科技发展、医学科技发展、服务机器人科技发展、高速列车科技发展、制造业信息化、太阳能科技发展以及风力发电、智能电网重大科技产业化工程等,都包含了新材料的研发和应用内容。

我国与新材料产业相关的发展规划

表 2  我国与新材料产业相关的发展规划


一、新材料产业规模不断扩大

2015年我国新材料产业规模约1.9万亿元。稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产业产能居世界前列。2015年太阳能电池组件达到23GW,同比增长20.8%;半导体照明产业初步形成了从上游外延材料生长与芯片制造、中游器件封装到下游集成应用的比较完整的研发与产业体系,2015年产业规模超过5000亿元。2014年我国半导体硅材料产量达到4亿in2(1in2=6.4516cm2),约占全球份额的4%,相比2010年增长23%;浮法在线低辐射和阳光控制节能玻璃生产线已超过20条,离线磁控溅射节能玻璃生产线已超过150条,节能玻璃材料产业规模达到了300亿元;稀土磁性材料、稀土发光材料、稀土储氢材料等稀土功能材料的产量约占全球份额的80%;主要功能陶瓷元器件产品的产业规模增长到251亿元。

为2010—2015年中国新材料产业规模。

图4  为2010—2015年中国新材料产业规模。


二、新材料研究水平进一步提高

进入新世纪以来,通过产学研用结合,一批核心关键技术取得了实质性突破,许多重要新材料的技术指标得到大幅提升,部分研究成果在相关领域进行了推广应用。大直径硅材料在缺陷、几何参数、颗粒、杂质等控制技术方面不断完善,300mm硅材料可满足45nm技术节点的集成电路要求,已成功拉制450mm硅单晶。人工晶体材料经过多年的发展,偏硼酸钡(BBO)和三硼酸锂(LBO)等紫外非线性光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化;氟硼铍酸钾(KBBF)晶体是国际上唯一可实用的深紫外非线性光学晶体,并在我国首先成功制备先进的科学仪器;Nd:YAG、Nd:GGG和Nd:YVO4等激光晶体主要技术指标达到国际先进水平,实现了千瓦级全固态激光输出。太阳能电池关键技术指标达到了国际先进水平,光伏发电成本降到1元/(kW·h)以下。锂离子电池正极材料、负极材料、电解液均能满足小型电池要求,隔膜、电解质锂盐等关键材料基本改变了依靠进口的局面。通过开展超高分子量聚乙烯纤维、卤化丁基橡胶以及高性能驱油聚合物等技术的工业化开发,大幅缩小了我国化工材料产业与发达国家的差距。T300级碳纤维实现了稳定生产,单线产能提高到1200t;T700和T800级碳纤维关键技术得到突破,实现了批量供货能力,已开始应用于航空航天装备。研制出强度大于800MPa的快速凝固喷射沉积铝合金和新一代高强高韧高淬透性铝合金,综合性能达到国际先进水平;开发出具有自主知识产权的铜带、铜管拉铸技术以及铜铝复合技术。亚微米级超细晶硬质合金整体刀具的性能达到世界先进水平。海底管线钢X65、X70、X80及厚壁海洋油气焊管、化学品船用中厚板均已实现国产化,自主研制的2205型双相不锈钢已成功应用于化学品船。关键技术的不断突破和新材料品种的不断增加,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。发布了国家标准《电磁超材料术语》,基于超材料与射频技术开发的新型卫星通信产品获得了首届中国电子信息博览会创新金奖。低成本石墨烯已开始生产,并应用于触摸屏、导热膜等信息通讯器件。


三、新材料产业区域集聚态势明显

近年来,各级政府积极推动新材料产业基地建设,加强资源整合,呈现聚集发展的良好态势,区域特色逐步显现,初步形成“东部沿海集聚,中西部特色发展”的空间格局。长三角工业基础雄厚、交通物流便利、产业配套齐全,已形成了包括航空航天、新能源、电子信息、新型化工等领域的新材料产业集群。珠三角的经济主要以外向出口型为主,新材料产业集中度高,下游产业拉动明显,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的优势。环渤海地区技术创新推动作用明显,区域科技支撑能力较强,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新材料领域均具有较大优势。内蒙古的稀土新材料,云南和贵州的稀贵金属新材料,广西的有色金属新材料,宁波的钕铁硼永磁材料,广州、天津、青岛等地的化工新材料产业,重庆、西安、甘肃金昌、湖南长株潭、陕西宝鸡、山东威海及太原等地的航空航天材料、能源材料及重大装备材料,江苏徐州、河南洛阳、江苏连云港等的多晶硅材料产业等也都形成了各自的区域特色。


四、新材料支撑重大应用示范工程的作用日益显现

新材料产业为我国能源、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。各级政府组织实施了节能产品惠民、十城万盏、金太阳、物联网等重大应用示范工程,推广节能空调3000多万台、节能汽车360多万辆、高效节能电机4×106kW、节能灯1.6亿只、LED灯160万盏以上;建设光伏发电项目340多个;经过十城千辆等示范工程及相关政策的支持,2015年我国新能源汽车产量达37.9万辆,居世界第一位,预计2020年我国新能源汽车的市场保有量将达到500万辆,2030年有望达到1500万辆。膜材料在海水淡化方面已经获得应用,初步形成了反渗透海水淡化的生产能力,成为我国沿海地区供水安全保障体系的重要组成部分。以有色金属结构新材料、特殊钢材料、难熔金属、高温合金和碳纤维及其复合材料为代表的高性能结构材料是当今高技术发展不可缺少的关键材料,为高速铁路、大飞机、载人航天、探月工程、超高压电力输送、深海油气开发等重大工程的顺利实施做出了贡献。(作者:屠海令,张世荣,李腾飞)




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