新材料:化工领域的明星

林鸿波 转载自 《粘接》杂志社 | 2010-12-30 11:25 | 收藏 | 投票
关键字:新材料 

  近年我国新材料产业虽然取得了很大的进步,但与发达国家相比,总体水平相差仍达10——15年,主要表现在跟踪仿制国外先进新材料多,拥有自主知识产权特别是具备高性能、高附加值的产品的专利成果依然相对较少;新材料研究成果转化率低,规模化生产程度较低。

  一、国家产业发展战略支持

  我国“十一五”规划纲要中提出要加快发展高技术产业的方针。<高技术产业发展“十一五”规划>则明确了新材料是促进产业创新发展的重要物质基础,要围绕信息、生物、航空航天、重大装备、新能源等产业发展的需求,重点发展特种功能材料、高性能结构材料、纳米材料、复合材料、环保节能材料等产业群,建立和完善新材料创新体系;支持开发航空航天和现代交通专用钛合金、铝合金、碳纤维、高温合金等高性能材料及其制备技术,实现产业化生产:突破关键信息功能材料的核心制造技术,实现先进半导体、海量存储、平板显示等能源材料,实现绿色材料的产业化:形成特种功能材料、纳米材料、复合材料等一批新材料产业群。  

  二、我国新材料行业将迎来快速发展机遇

  经过“十五、十一五”期间的持续科技攻关,我国在新材料的某些领域已经达到与国际同步的水平,国家级的新材料园、产业基地超过50个。<中国新材料产业发展报告(2008)>指出,未来中国新材料产业市场增长率将继续保持在20%以上,新材料产业市场规模在2010年将达823.7亿元,而在2012年将超过1300亿元。

  三、重点领域发展状况。~

  1、生物材料与技术

  近年来我国生物医药产业蓬勃发展,目前已初具规模。北京、上海、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区。2009年我国生物技术企业总数为768家,行业从业人数超过1 1万。企业数量与从业人员数增长的同时,我国的生物医药企业规模与盈利也均呈快速增长的趋势。据统计,2006—2009年我国生物医药企业平均销售收入和总资产年增长率都保持在14%以上,利润年增长率保持在35%以上,其中2008年销售、利润和总资产年增长率分别为44%、39%、29%,2006.2009年的利润率分别为1 1%、13%、1 2%、14%。我国力争到2020年实现生物医药技术的跨越发展,使生物医药研发水平跃居世界先进行列:加速科技成果产业化,培育生物新产业,形成2.5万——3.0万亿元的产值,力争使中国成为生物医药强国和生物医药产业大国。

  2、信息技术及设备

  我国已成为世界电子产品第一制造大国。信息产业主要包括电子信息产品的制造、软件开发、信息技术服务的推广应用。其中信息技术制造业是信息化建设的物质基础。经过改革开发后信息产品制造业的快速发展,2009年我国电子信息产业实现销售收入51305亿元,在全国工业中的比重达到1 0%左右。手机、个人电脑、数码相机、激光视盘机产量分别占全球的49.9%、60.9%、80%、85%,电子信息产品贸易额占全球的1 5%以上。

  近几年,电子信息产业逐步从过去的高速增长期转入平稳发展的新阶段。产业各项指标增速开始趋向甚至慢于工业平均水平,过去产业增长主要依赖产品出口、外资企业、东部地区。国际金融危机改变了这样的格局,内需、内资企业、中西部地区在产业中的比重进一步攀升。

  3、新能源

  新能源中新材料应用以核电、风电以及太阳能材料为主。其中核电材料性能指标、化学成分要求严格,国产化难度较大,除秦山一期30万KW和秦山二期2×60万KW我国自行设计和建造的核电站的国产化相对较高外,其余核电站均由国外引进,国产化很低。上海电气和东方电气是国内主要的核电设备制造集团。风力发电机的核心是风机叶片,为了提高风力发电机的容量,叶片长度要随之增加。材料以玻璃纤维强化树脂材质为最多,利用其质轻、价廉、易成型及耐腐蚀、耐疲劳等特性。金风科技和东方电机是国内主要的风机设备制造商。

  目前,太阳能发电没有普及的原因有两个:太阳能电能交换效率低和费用昂贵。太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳能电池变换效率最高,已达20%以上,但价格也最贵。非晶态硅太阳能电池变换效率最低,但价格最便宜,是最有希望用于一般发电的电池。非晶硅大面积组件光电变换效率达到10%,每瓦发电设备价格降到1—2美元时,便足以同现在的发电方式竞争。

  说到新能源的应用不能不提到目前备受关注的新能源汽车。新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机和能量转换控制系统,而动力电池要实现快的部分。新能源汽车将朝着“镍氢-锂电-燃料电池”产业化路径发展。现有混合动力电池99%的市场份额为镍氢动力电池,但是镍氢电池相比于锂电池有这样的缺点:有记忆效应、工作电压低、比能量小、工作寿命短。镍氢动力电池会在未来5——10年被锂电池所取代。氢燃料电池是无排放无污染的动力电池,但由于获取氢气的成本较高,且氢气是气体燃料,体积大不易储存,具有一定安全隐患,燃料电池汽车并没有进行量产。不过,随着燃料电池的技术不断成熟和成本的降低,燃料电池汽车必将成为新能源汽车的主流。

  4、节能环保

  节能主要包括建筑节能和工业节能,中国建筑节能的市场潜在规模巨大。目前我国城乡既有建筑总面积约400亿m2,并以每年20亿m2的速度增长,其中95%以上面积未进行任何节能处理,建筑节能市场至少有1 500亿元的市场规模。随著产业的不断发展,在建筑节能领域已经形成了一批具有较强竞争力的公司。这些公司大多拥有自己的核心技术和产品,形成了一定的核心竞争力。

  相变储能材料是近几年快速发展的新型建筑材料。相变储能材料在其本身发生相变的过程中可以吸收环境的热(冷)量,并在需要时向环境放出热(冷)量,从而达到控制周围环境温度的目的。在德国,一栋普通住宅经过改造,将相变储能材料复合到普通多孔建筑材料中去,减少空调利用率30%左右。相变储能材料在国内还没有大范围的应用,是一块待开发的处女地。

  5、航天航空、军工

  航空工业领域从来就是先进材料技术展现风采的大舞台。碳纤维树脂基复合材料(PMC)将成为继铝合金、钛合金和超高强度钢之后的最重要的航空结构材料之一。空客A380是世界上最大的民用客机,该机共用25%左右的复合材料,主要应用在中央翼、外翼、垂尾、平尾等,仅中央翼盒就用复合材料5.3t,实现减重1.5t。与传统金属材料相比,复合材料具有密度低、比强度和比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好、结构尺寸稳定性好、便于大面积整体成型以及具有特殊电磁性能等优点,复合大型飞机对选材的安全性、经济性、舒适性和环保性的要求,并且具有在未来持续发展的潜力。

  复合材料国产化的瓶颈是高品质碳纤维的供应。我国基本实现了T300的国产碳纤维规模生产线,并且有一些企业已形成7T700以上水平的百吨生产线。我国碳纤维的生产尚处于起步阶段,国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右,2009年自给率提高到16%以上,仍主要依赖进口。国内的碳纤维企业还相对比较弱小,在技术、产量等各方面都需要进一步提升。我国大飞机项目的立项对复合材料设计制造具有明显的拉动作用。过去10年我国碳纤维消费年均增长率为12.4%,主要用于体育器材的制造,随着我国航空航天事业发展,我国对于碳纤维的需求会不断增加。

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