(国内外)--新材料技术及其产业发展趋势及技术预见

1新材料技术与其产业发展趋势及技术预见孙高云贾宝平（黑龙江省科学技术情报研究所哈尔滨150001）摘要：我国新材料产业目前正处于强劲发展阶段，北京和上海等地新材料产业处于国内领先地位。黑龙江省是材料和资源大省，具备发展新材料产业的资源基础条件与区位比较优势，通过对黑龙江省新材料领域技术及其产业发展的研究与技术预见，在SWOT分析的基础上，开展德尔菲问卷的设计与调查，制定未来一段时期内新材料领域发展技术路线图，选择需要重点研发的重点领域关键技术，通过新材料领域技术发展路线图的研究制定，明确未来一段时期内的研发重点、优先次序、发展路径、实现时间等，凝练和发展一批重大技术和项目。新材料是指新出现的或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料，或采用新技术使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料。新材料具有优异性能，与传统材料相比，新材料产业技术高度密集、更新换代快、研究与开发投入高、保密性强、产品的附加值高、应用范围广,主要包括复合材料；智能材料；电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料；表面技术与涂层和薄膜材料；新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。现代高技术的发展紧密依赖于新材料技术的发展，传统产业的技术进步和产业结构调整也离不开新材料技术的推动，现代科技和经济的历史表明，每一项重大新技术的发现和新兴产业的形成都离不开新材料产业的发展，新材料作为高新技术的重要组成部分和高新技术及其产业发展的基础2和先导，已成为当今世界发展最快和最具发展潜力的高新技术。由于新材料产业的重要性，世界各国都不失时机地调整产业政策，抢占新材料产业发展的制高点，研究开发具有自主知识产权的新材料，企图垄断国际市场，新材料产业已成为各国发展工业的热点，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。一、国内外新材料领域发展现状与趋势从国内外新材料的发展趋势看，高性能结构材料、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。结构材料追求高性能化和功能材料要求多功能化是新材料技术总体发展方向，复合化、智能化和环境友好则是新材料发展的共同趋势。1.国外发展趋势发达国家发展新材料产业各具特色，侧重发展领域有所不同，美国加强在生物材料、信息材料、纳米材料、极端环境材料及材料计算科学等新材料科技领域的研究与开发，并保持全球的领先地位。日本对新材料的研发与传统材料的改进采取了并进的策略，注重于已有材料的性能提高、合3理利用及回收再生，并在这些方面领先于世界，纳米技术与材料被日本列为四大重点发展领域之一，日本新材料科技战略目标是保持产品的国际竞争力，注重实用性，在尖端领域赶超欧美。欧盟新材料科技战略目标是保持在航空航天材料等领域的竞争领先优势，重点发展催化剂、光学材料和光电材料、有机电子学和光电学、磁性材料、仿生学、纳米生物技术、超导体、复合材料、生物医学材料以及智能纺织原料十大新材料领域。俄罗斯力求在航空航天、能源、化工、金属材料、超导材料、聚合材料等新材料领域保持领先地位，以提高国家经济竞争力，在航空与国防方面与美国抗衡。主要研发方向是结构材料和功能材料，具体为金属材料、陶瓷材料、复合材料、高分子材料、高纯度材料以及生物、超导和纳米材料等。韩国把材料科技作为确保2025年国家竞争力的6项核心技术之一，使韩国成为继美国、日本、德国之后的世界新材料产业第四强国，重点发展下一代高密度存储材料、生态材料、生物材料、纳米材料、未来碳材料、高性能、高效结构材料等。目前世界上新材料约有100万种，各国已注册的新材料约有30万种，2000年世界新材料市场销售额约为4000亿美元。2007年，全世界新材料产业规模为6602亿美元，2008年由于受到全球“金融危机”的影响，新材料的产业发展速度有所放缓，但仍保持了25%左右的增长速率，至2008年底，新材料的产业规模达8246亿美元。2009年全球新材料产业总体规模达到9980亿美元，中国新材料产业规模达到了5031亿元，同比增长25%。由4新材料带动而产生的新产品和新技术则是个更大的市场。2.国内发展现状与趋势我国把加快新材料及其产业的发展放在国家发展战略的重要位置上，大力发展对国民经济有重要支撑作用的新材料，特别是重点发展具有自主知识产权可满足特殊需要且需求量较大、效益显著、实现产业化基础较好的新材料，坚持有限目标、突出重点、支持创新、发展产业的原则，力争在一些重点、关键新材料的制备技术、工艺技术、新品种开发技术及节能、环保和资源综合利用技术上取得突破性进展。我国新材料产业目前正处于强劲发展阶段，“十一五”期间，在新材料产业初步形成了比较完整的体系。国家发改委组织实施100多个新材料高技术产业化专项，有力地推动了我国具有自主知识产权的新材料产业的发展，许多省市都将新材料作为优先发展领域，积极争取863计划、973计划和火炬计划等支持，在各项国家科技计划中都给予材料领域重点支持。在973、863、科技支撑计划等科技计划中，材料领域的项目数和经费金额在总额中均占较大比重。在电子信息材料、先进金属材料、电池材料、磁性材料、新型高分子材料、高性能陶瓷材料和复合材料等方面形成了一批高技术新材料核心产业。稀土功能材料、半导体照明、碳纤维、芳纶复合材料技术及其产业近年发展较快，在国际上占有重要地位。截至2009年底，我国新材料领域已拥有研发机构100余家，国家重点实验室24个，国家工程研究中心33家，设置材料类专业的高校占普通高5校的66%；国家新材料产业化基地52个，火炬基地103个，发改委国家高技术产业基地（新材料）7家，已初步形成了比较完整的新材料研发与产业化体系。我国北京和上海等地新材料产业处于国内领先地位，北京聚集了国内1/3以上的新材料科研院所、高校和工程中心等科研机构和基础设施，承担了全国近一半有关新材料的基础研究和科研开发计划项目，取得的新材料领域国家科技奖超过全国总数的1/3。近几年来，在电子信息、稀土永磁、新型半导体、人工晶体、超导、纳米材料、生物医用材料、环境和新能源材料等领域，形成了一批具有自主知识产权的创新成果。强大的科技优势加速了新材料产业化。目前，北京的新材料产业正在成为继电子信息和光机电之后的第三代产业。上海将新材料同电子信息、生物医药并列为优先发展领域，形成了以高性能精品钢材为主的新型金属材料和以高性能塑料及合金、特种橡胶、差别化纤维为主的新型高分子材料两大生产基地，成为上海的重要支柱产业。同时形成信息功能材料、纳米材料和复合材料三大研发基地，新材料产业规模迅速扩大。为推进新材料产业的发展，特色产业基地成为继高新技术开发区之后的促进科技成果转化及产业化的有效形式。虽然我国是材料大国，钢产量、有色金属产量世界第一位。但还不是材料强国，在新材料的研发方面，科学前沿论文数量世界排名第二，仅次于美国，新材料领域中的专利数量世界第一位，但在转化成生产力方面较6差。与国外新材料产业相比，我国新材料总体研发水平与发达国家尚有差距，主要表现在创新能力不强，拥有自主知识产权的专利成果不多，核心技术受制于人，应用开发较落后，成果转化率低；高性能、高附加值的产品相对较少，新材料的产学研一体化程度不高，新材料产业技术集成能力差，难以大规模工业化生产。加工技术及装备制造水平低，资源和能源利用率低，新材料产业还未从根本上实现由资源密集型向技术密集型、劳动密集型向高效经济型的转变。我国多数出口产品为资源型或者初级的产品，单位国民生产总值所消耗的矿物原料比发达国家高2倍—4倍，二次资源利用率只相当于世界发达国家水平的1/4—1/3。总体来讲，我国的新材料产业化规模和应用规模与国际先进水平相比还有一定差距，据有关专家推算，新材料技术及其产业仅有10%是处于世界领先水平的，30%与国际水平保持同步，其余60%目前落后于发达国家。预计在未来一段时期内，我国新材料产业的发展在加强原始创新的同时，还应以消化吸收国际先进技术为主，随着国外成熟的技术路线同步前进，降低原始创新资金、技术和市场风险，把国外先进的成果拿来借鉴再创新，发挥后发优势，少走原始创新弯路，不断缩小与发达国家之间的差距，赶上甚至超过发达国家的研发和产业化水平。“十二五”时期将是新材料产业布局和发展的决定性时期，我国已把新材料产业作为战略性新兴产业发展基石和先导，新材料产业被列为我国七大战略性新兴产业之一，在“十二五”政策重点扶持下，必将迎来一个发展的新高峰。预计新材料产7业产值年均增长速度将保持在20%以上，到2020年，新材料产业将成为国民经济的支柱性产业。目前，我国新材料产业出现集聚发展趋势，各省区新材料产业呈集群化态势，区域特色明显，形成了各有优势、特色的发展格局，区域分工体系日趋合理，在空间上的区域分工体系开始逐步形成，其中华东地区的综合实力最强，主要表现是研发实力突出、园区发展趋势突出，特色集聚成为主流，长江三角洲聚集了众多国家级新材料基地，区域集聚格局已基本形成，在全国地位突出。珠江三角洲以佛山为代表的产业集群大多是外资驱动形成，集群的外向型特征明显，同时市场化运作机制比较完善，形成了浙江东阳、宁波、海宁磁性材料特色产业区域、杭州湾精细化工特色产业集聚区、江苏沿江新材料产业带等新材料特色产业集中区，在江阴形成了千亿级石化新材料产业集群。京津冀鲁地区以北京永丰为代表，产业集聚的知识推动特征明显，区域的科技支撑较强。中部地区的湖南、武汉等省市，在以往资源丰富和国家重点建设驱动下，产业集聚区的能源、原材料产业基础较雄厚。东南地区电子信息材料等产业集群开始凸显，在珠江三角洲初步形成了建筑卫生陶瓷、改性塑料、新型电池、高性能涂料等产业集群。华北地区的研发实力突出，形成了宁晋太阳能硅材料产业基地、邯郸新材料产业等基地，重点发展半导体材料、特种钢、特种陶瓷、化工新材料和太阳能电池材料等。此外，山东、福建、江西、湖南、辽宁等省区也开始出现新材料产业集群化态势。山东省淄博市初步形成精细化工和8新型有机高分子材料、新药和医药中间体、无机非金属材料、电子新材料等４个新材料产业集群。甘肃金昌、湖南长株潭、陕西宝鸡、重庆及山西太原等内陆地区依托资源优势打造航空航天材料、能源材料及重大装备材料的主要基地；大连、福州、厦门等在光电新材料以及电子信息材料领域具有较强优势；江苏徐州、河南洛阳、江苏连云港、四川乐山等地硅材料产业集聚发展，呈现良好态势。中国各区域新材料发展重点领域比较见表1。表1中国各区域新材料发展重点领域比较分区省市重点发展领域华东上海特种钢材料、化工新材料（北钢南化）信息功能材料、纳米材料和复合材料江苏复合材料、有机高分子材料、稀土材料、仿生与生物医用材料、生态环境材料、新型高性能钢铁材料、有色金属及微晶合金材料浙江磁性材料、光电信息材料、有机硅材料、高性能无机材料、医药中间体、精细化工材料、新型建材、纺织材料、功能高分子材料、氟材料等山东化工新材料、复合材料、电子材料、纺织材料等东南广东建筑卫生陶瓷、高性能涂料、改型塑料、新型电池、汽车材料、黏胶材料、铝型材等福建电子材料及元件、钨制品、粉末冶金、硬质合金、磁性材料和半导体等华北北京电子信息材料、磁性材料、新能源材料、超导材料、生物医用材料、纳米材料等天津化工新材料、金属新材料、新能源材料、区熔单晶硅材料、化合物半导体材料、锂离子电池材料、太阳能电池材料、纳米材料及超导滤波器等9河北半导体材料、特种钢、特种陶瓷、化工新材料和太阳能电池材料等东北辽宁金属材料、化工新材料、镁质材料吉林汽车材料、化工新材料和光电子材料黑龙江高性能轻合金材料、纤维复合材料、石化新材料、特种陶瓷材料中部