新材料产业的特点

十二五新材料产业发展规划展望中国材料研究学会唐见茂中国材料研究学会是跨学科、跨领域、跨部门的全国性的一级学会，是国际材联的发起单位和重要成员之一，具有人才、资源和信息优势。自十五开始，即开展新材料产业化的咨询服务，对象是国家发改委高技术产业司。完成的工作：-发改委高新司十五新材料产业化专项实施总结评估。-十一五新材料产业重点领域发展研究及专项实施方案编制。-十二五新材料重点发展领域规划预研。-与发改委高新司学会联合编写的“中国新材料产业发展报告”年度系列报告（2004-2010）。今后，学会将继续围绕“发展与责任”的主题，积极投身到现代化经济建设的实践中，开展更多的咨询服务。简介:中国材料研究学会新材料咨询P1新材料不好讲：量大面广，种类繁多发展快，新品种不断出现材料与其它领域融合交叉，问题多元化。简介:中国材料研究学会新材料咨询P２本报告围绕发展战略性新兴产业，主要介绍在低碳经济背景下，发展新材料产业的战略定位及规划定位。重点介绍十二五新材料产业重点发展领域及加快发展我国新材料的战略性思考.摘要P３1.新材料产业的界定与战略定位2.低碳经济对新材料产业的要求3.新材料产业重点发展领域分析4.发展我国新材料产业的机遇和挑战内容提要P４学习“关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定”，充分认识发展新材料产业的重要战略意义(中国材料研究学会参与《决定》规划及制定过程）P５“决定”提出：“现阶段重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等产业”。新材料产业大力发展稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等新型功能材料。积极发展高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料等先进结构材料。提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。开展纳米、超导、智能等共性基础材料研究。P６“决定”对新材料产业定位是从材料的功效出发,涵盖了三类材料：结构材料:高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料、及高性能复合材料等.功能材料：稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等.前沿性基础材料：纳米、超导、智能化等.结构材料要求：轻质、高强、坚固、长寿、环保和低成本。功能材料要求：高功能、多功能、人性化、环保、大或超大容量。结构/功能一体化的新材料成为发展新趋势。前沿性基础材料主要能体现创新、重在应用，引领未来，反映国家的科技水平。P７“决定”提出的发展目标：到2015年，战略性新兴产业增加值要达到国内生产总值的8%。到2020年，战略性新兴产业增加值要达到国内生产总值的15%。新能源、新材料、新能源汽车产业成为国民经济的先导产业。创新能力大幅提升，掌握一批关键核心技术，在局部领域达到世界领先水平。形成一批具有国际影响力的大企业和一批创新活力旺盛的中小企业；建成一批产业链完善、创新能力强、特色鲜明的战略性新兴产业集聚区。为实现这一目标，国家将在财经扶持、税收激励、融资信贷、人才培养、国际合作等方面加大支持力度。P８三大类新材料将得到重点支持：•前沿技术：高效能源材料、先进超导材料、纳米材料与器件、功能与智能材料、微电子、光电子材料、环保材料等。•战略性新兴产业：半导体照明材料、新型显示材料、高性能电池材料、稀土功能材料、高性能结构材料、高性能纤维及其复合材料、军民两用材料等。•重点产业：石化、钢铁、有色、轻工、建材等。P９发展新材料产业的基本方针：•市场导向与政府引导相结合一是营造良好的市场环境；另是对重点领域，要发挥政府的规划引导、政策激励和组织协调作用。•科技创新与实现产业化相结合提升自主创新能力，突破关键核心技术，掌握相关知识产权。加速成果转化，促进产业化进程。•整体推进与重点领域跨越发展相结合培育产业集群，促进优势区域率先发展。对战略性新兴产业进行统筹规划、系统布局，重点扶持。•长远发展与当前发展相结合及早部署，积极培育对前沿性新兴产业；立足当前，推进当前重要产业发展，加快形成支柱产业。带动传统产业转型升级。P10发展新材料产业的战略意义P111.新材料本身就是一种高新技术，又是现代高新技术和产业的基础和先导。•新材料的突破往往会引发人类划时代的变革.如上世纪60年代高纯硅半导体材料技术的突破,使人类进入信息化时代。•高性能碳纤复合材料在今后20~30年将迎来新发展时期,引发一场航空工业革命性的变革(包括设计理念、物流供应链及维修服务业）。发展新材料产业的战略意义P122.新材料代表国家的科技水平和综合国力•新材料与现代科学技术深度融合,是推动现代科学技术发展的基础,也是制约现代科学技术发展的瓶颈。•新材料产业已经溶于到国民经济的各个部门，成为高新技术产业和各工业部门的重要组成部份，对国民经济和国防建设有重要的支撑作用。•新材料是重大工程和重大项目建设的物质条件保证。发展新材料产业的战略意义P133.新材料对实现可持续发展的作用非常重要，大有作为•新能源材料将对新能源、可再生能源的开发利用起到推动作用。•环境友好材料对节约资源、保护环境、维持生态平衡将起到重要作用。•轻质高强的新型结构材料将体现节能降耗的巨大效益。•生物医用材料将提高人类生活质量和健康水平。新材料产业的界定与战略定位P14新材料新材料是指新出现的或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料既是现代化的一种高新技术，又代表现代化的高新技术产业。新材料包括两方面内涵:•运用新概念，新方法和新技术，合成或制备出具有高性能或具有特殊功能的新材料。如碳纤维可以说是一种全新概念的新材料，用聚丙烯腈原丝经过专门的碳化工艺制备而成。•对传统材料的再开发，使性能获得重大的改进和提高。如纳米改性、稀土改性等。工程塑料改性目前较活跃，品种增多，性能不断提高。新材料界定P15新材料产业•新材料产品本身形成的产业•配套的新材料加工制造与装备制造产业•传统材料技术提升的产业•质量保证与验证体系及其它服务性产业等。新材料产业的特点：技术密集度高、学科交叉性强、研发投入和风险高、产品附加值高，生产与市场的国际性强新材料界定P16包括：功能定位、方向定位、技术定位和市场定位•功能定位：一种基础性和支柱性战略产业，是现代高新技术和产业的基础和先导。材料的突破将有可能引发新的产业性革命。•方向定位：围绕国民经济发展和重大工程需求，发展新能源、新一代信息技术、生物材料、航空航天、新能源汽车和现代交通、节能环保等重点领域的新兴材料，包括:新型功能材料、高性能结构材料及科技前沿性的基础材料。新材料的战略定位P17新型功能材料：稀土功能材料、新型膜材料、陶瓷功能材料、半导体照明材料及新型功能高分子材料等。高性能结构材料：高品质特殊钢材、新型合金、新型工程塑料、高性能复合材料（碳纤维复合材料）。科技前沿基础材料：纳米材料、超导材料、智能化材料新材料的战略定位P18•技术定位：发展具有自主知识产权的关键材料与技术，提高自主创新能力，形成我国新材料产业发展的科技创新体系和产业规模。•市场定位：主要满足国民经济和国防建设的重大需求。瞄准国际化的高新技术高端市场，具有高技术含量、高附加值、高性价比。新材料的战略定位P19低碳经济对新材料产业要求P20２００９年哥本哈根世界气候会议尽管未达成任何约束性的条例，但在全球刮起一股低碳经济风．发展低碳经济已成全球共识什么是低碳经济?低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现人类社会的可持续发展。低碳经济的核心问题是能源问题，包括:•开发新的绿色能源,•提高能源效率,节能减排,•去碳技术与碳再利用技术低碳经济对新材料产业的要求P21新材料对低碳经济的贡献•开发新能源材料，实现能源结构转型（太阳能、风能、生物质能、核能）•开发高效节能材料（轻质高强结构材料、工业和生活节能材料）•开发节能环保材料（生态建筑、环境相容、绿色包装、环境降解、环境修复、环境净化材料等）•绿色制造技术（无污染、少污染和资源高效利用制造技技术）低碳经济对新材料产业的要求P22低碳经济对新材料的要求总要求：为发展低碳经济提供物质支持和保证。具体包括如下３个方面的需求：•产业结构调整升级需求低碳经济的背景下，根据新兴战略性产业发展的需要，加速我国新材料产业结构的调整，压缩初级材料加工业，促进传统产业的低碳化升级改造，优化产业结构和区域布局，发展我国独立自主的高新技术产业链和产业集群。低碳经济对新材料产业的要求P23•技术创新和绿色制造需求：要加强技术创新，发展高效、低耗、无污染或少污染的新材料制造技术，通过技术创新来推动产业发展；要采用先进的技术装备和管理方法、调整产品结构，提高产品技术含量和市场竞争能力。•商业模式创新需求：从低碳经济需求出发下，新材料的商业模式从单纯的产品功能设计理念向系统优化设计转变，从设计、生产、市场推广、销售模式向需求、设计、生产、销售转变。低碳经济对新材料产业的要求P24新材料产业重点发展领域P25围绕国家发展战略性新兴产业总体部署，我国新材料“十二五”或今后中、长期的重点发展领域：新能源材料生物医用材料新信息材料航空航天材料高轨交通及新能源汽车材料节能环保材料新材料产业重点发展领域P26新能源材料是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料,包括:薄膜太阳能电池材料新能源汽车动力电池材料生物质能材料核能材料其它替代能源材料-风能、海洋能、地热能新材料产业重点发展领域P27薄膜太阳能电池材料发展方向是:大尺寸、高转换率、低成本。硅系太阳能电池材料-单晶硅薄膜：方向是高转换率和大规格（国际23(49)%/225cm2，19%/2X2cm），成本高-多晶硅薄膜：低成本/高效率（19%），主导产品.-非晶硅薄膜：15%，成本优势。III-V化合物：砷化镓、硫化镉、铜铟硒等，未产业化.高分子多层复合膜-高分子材料膜与导电材料复合。纳米晶化学太阳能电池（NPC）我国太阳能电池产能居世界前列，但两头在外．光伏产业面临扩大规模和降低成本问题．新能源材料P28新能源汽车动力电池材料动力电池关键的配套材料，形成从上游配套材料到电池产品到下游各种汽车应用的产业链。重点是：锂电池材料，镍氢电池材料，燃料电池材料锂电池材料：-磷酸铁锂正极材料：丰富盐湖资源，反专利问题。-高倍率型、高容量型各种碳素负极材料。-电解液及隔离膜等辅助材料：电解液80%进口镍氢电池：混合动力汽车首选,目前尚未产业化.-氢氧化镍、泡沫镍正极材料-贮氢合金粉负极材料燃料电池：重点发展质子交换膜燃料电池。发展电解质膜、双极板、催化剂及气体扩散电极等四大关键材料和器件，在几年年内形成产业化规模。新能源材料P29新能源汽车动力电池面临的问题•大容量和高功率:一次充电50-100KM.•寿命:充电数300-500,每年充200次,寿命2-3年.•质量和尺寸:尺寸和功率的矛盾•价格高:100美元/KWH-300美元/KWH•环境压力:锂电正极材料,镍氢电池等的原材料开采到生产,废电池处理都有环境问题•服役配套和安全问题：安全快速充电，锂电池容量大，带来安全防范问题．目前我国总体产业规模较小，技术水平有待提高，还要面临与国外巨头的竞争．新能源材料P30生物质能材料由木材废弃物/农业废弃物/水生植物/油料植物转换而成的一种能源。天然生物质能材料：林业/农业/加工成清洁、方便颗粒燃料生物乙醇生物柴油生物发电热点：本世纪中，各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。美国、西欧重视、进展快。现状：尚未形成大规模产业.我国政策优惠，鼓励开发.新能源材料P31核能材料核燃料压力容器大锻件材料核电站主管道材料蒸发器传热管材料堆内构件材料屏蔽电机泵材料主要问题：产品质量/性能不稳定，大锻件合格率不高。•其它替代能源材料风能机组浆叶复合材料：玻纤和碳纤，过热问题，地热能材料海洋能材料新能源材料P32生物医用材料介入性治疗材料与器件支架/导管/引丝，高强高韧、耐腐蚀、相容性