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我國新材料技術的現狀與發展

2015-10-21 19:58高水靜
商品與質量·學術觀察 2015年3期
關鍵詞:新型材料

摘要 :新材料是國家七大戰略性新興產業之一,也是我國石化和化學工業加快轉變發展方式的重要著力點,并且與能源、信息、裝備制造、節能環保、生物醫學等產業密切相關。目前,新材料已被列入國家、各級地方政府以及生產企業的規劃重點,投資者重點研究的熱點領域。材料的"新"與"舊"其實是相對的,既取決于產品本身的技術含量、使用性能、工藝水平,也與該國的社會發展階段、區域市場的稀缺程度有關。特別在材料科學飛速發展、生產技術日新月異的現代社會,"新材料"的內涵、所包括的品種也在以空前的速度更新換代———一些較為熟知的"新材料"已經或正在逐步實現大量生產和普遍使用,同時又不斷有更加新穎的材料產品涌現。因此,要提升我國新材料產業發展水平,就必須開拓視野,緊密跟蹤國內外新材料產業發展的前沿動向,不斷向材料產業金字塔的頂端邁進,早日使我國成為國際新材料產業的領跑者。

關鍵詞 :新材料產業 化工新材料 新型材料

新材料(或稱先進材料)是指那些新近發展或正在發展之中的具有比傳統材料的性能更為優異的一類材料。新材料技術是按照人的意志,通過物理研究、 材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程,創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。新材料按材料的屬性劃分,有金屬材料、無機非多屬材料(如陶瓷、砷化鎵半導體等)、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料的使用性能性能分,有結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能,以滿足高強度、高剛度、高 硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應, 以實現某種功能,如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等 。新材料在國防建設上作用重大。例如,超純硅、砷化鎵研制成功,導致大規模和超大規模集成電路的誕生,使 計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現在的每秒百億次以上;航空發動機材料的工作溫度每提高100℃,推力 可增大24%;隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射,使敵方探測系統難以發現,等等。

一、新材料技術被稱為“發明之母”和“產業糧食”。

新材料作為高新技術的基礎和先導,應用范圍極其廣泛,它同信息技術、生物技術一起成為二十一世紀最重要和最具發展潛力的領域。同傳統材料一樣,新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類,不同的分類之間相互交叉和嵌套,目前,一般按應用領域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領域:電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料(含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等)、生物醫用材料、高性能結構材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

目前,新材料技術正朝著研制生產更小、更智能、多功能、環保型以及可定制的產品、元件等方向發展. 新材料技術的發展不僅促進了信息技術和生物技術的革命,而且對制造業、物資供應以及個人生活方式產生重大的影響。材料技術的進步使得“芯片上的實驗室”成為可能,大大促進了現代生物技術的發展。新材料技術的發展賦予材料科學新的內涵和廣闊的發展空間。

二、中國新材料技術發展現狀

2010年,中國電子信息材料產值比重27.7%;新能源材料產值比重占18.0%;化工新材料占28.0%;生物醫用材料僅占3.6%;其他新材料占22.7%??傮w來看,中國新材料產業仍集中在中低端,以電子信息材料、化工新材料、新能源材料為主,而高技術門檻、高資金投入、高附加值的生物醫用材料發展相對滯后。新材料作為一個基礎性和關聯性非常強的產業領域,它的發展可以廣泛帶動汽車、航空設備、通訊設備、家電、IT行業以及房地產、交通運輸、城市建設等諸多領域的技術進步。近幾年來,中國新材料產業市場需求平均年增長率都在20%左右,整個產業正處于強勁的發展態勢之中,在其帶動下,汽車、通訊設備、家電、IT產業、房地產等也都獲得了比較快的發展,成為國民經濟的主要支柱產業之一。

三、我國新材料產品創新步伐加快

中國對新材料的發展非常重視,在973、863、科技攻關計劃、國家高技術產業化專項等科技計劃中都給予了材料領域重點支持,材料領域的項目數和投資金額在總額中均在15-30%;已建立相關研發機構4975個,投入研發人員74662人,研發經費48.68億元,各項指標均在全部行業中占一定比例。中國新材料領域的整體研發水平落后發達國家的差距大約是5年,差距正逐步縮小。在某些新材料領域,中國具有較明顯的資源優勢和技術優勢,取得一批具有國際先進水平的自主知識產權成果,例如在納米碳管、有機發光材料、稀土永磁材料、無機非線性光學晶體和功能陶瓷的研究和開發等方面進入國際先進行列,并已初步形成特色。中國的新材料產業領域的基地建設始于1996年,在新材料領域的成果轉化與產業化方面,截至2010年9月,科技部共計批準區域性新材料產業基地88家,其中高新司批準建立的43家,國家火炬計劃批準建立的45家。為了促進國家863計劃與地方、企業的結合,科技部開展了國家863計劃成果產業化基地的認定,為863計劃成果的產業化營造好的環境、創造好的條件和氛圍,以基地為核心吸引更多的863計劃成果和人才,形成高技術產業群。國家863計劃成果產業化基地運行主體主要是企業。研發能力穩步提升。中國及各地都將新材料作為優先發展領域,并通過863計劃、973計劃和火炬計劃等予以支持。目前,中科院系統和中央所屬的與材料相關的科研機構超過100家;設置材料類專業的高校有421家,占普通高等高校的66%;列入“211工程”的高校中,有84所設置了材料類專業,占到88%的比例;材料領域的工程技術研究中心有44家,占國內全部工程技術研究中心的30%在現代社會,新材料以及新材料中的高新技術正在為人類展開一個新世界的畫卷。人類使用各種材料創造新的生活,建構新的世界。新的材料也正在為人類文明握供新的行為理念,建立起人類擴展自身生存與發展空間的信心。它的現代發展使一種材料從單一功能向多種功能發展,而且,它使得人類超越自然界,實現了根據材料來設計產品,根據產品的需要,通過新的組成、結構和工藝設計來實現其所需功能的概念,也就是說,它的功能要求正在向著迎合人類在各個領域的需要而發展。由此,可以說,它己經成為人類從“自然王國”走向“自由王國”的動力源泉。

四、新材料發展趨勢

材料是當前世界新技術革命的三大支柱(材料、信息、能源)之一,與信息技術、生物技術一起構成了21世紀世界最重要和最具發展潛力的三大領域之一。對材料的認識與利用能力,往往決定著社會的形態和人類生活的質量。人類的歷史已經證明,材料是人類社會發展的物質基礎和先導,而新材料則是人類社會進步的里程碑。新材料在發展高新技術、改造和提升傳統產業、增強綜合國力和國防實力方面起著重要的作用,而且在自然科學和工程技術領域中發展也越來越快,地位日趨重要。

參考文獻:

[1] 張穎懷. SixGe1-x合金——新型太陽能電池用材料[J]. 河北工業大學成人教育學院學報. 2000(04)

[2] 魏海巖. 日本光電子學材料研究的現狀與將來[J]. 材料導報. 1992(04)

[3] 新材料可吸收可見光中所有能量[J]. 發明與創新(綜合版). 2008(12).

作者簡介

高水靜(1980— ),女,碩士,講師,河北聯合大學輕工學院學生工作秘書,多年從事學生管理工作.

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