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新材料产业:那片绕不过的蓝海

2019-10-08 19:49:47来源:励志吧0次阅读

汽车轮彀对新材料有迫切需求。

纵然全球宏观经济低迷,新材料产业仍然是一片绕不过的蓝海。

工信部在去年发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中提出,“十二五”期间,我国新材料产业预计总产值达2万亿元,年均增长率超过25%,重点新材料研发投入在销售额中占比要达到5%以上。

利好政策也触发了新材料研发的加速引擎。近日,中国工程院院士、北京工业大学教授左铁镛在北京2013新材料博士后学术论坛上指出,未来我国新材料研发要朝着高性能、智能化、集成化、低维化、低成本和复合化方向发展,同时还应更加重视构筑循环型可持续的材料产业。

大而不强

在左铁镛看来,材料科技已经成为现代工业、国防安全和高技术发展的共性基础,也是当前最重要、发展最快的科学技术领域之一。

从2000年开始,我国材料产业就进入蓬勃发展阶段,锂电池年增长率约40%,光伏跻身世界前十强,钕铁硼产量占全球50%。到2010年,我国已经拥有1000家企业、500家科研院所,共40万人从事着新材料的研究开发工作。

左铁镛表示,多年来,我国多种大宗矿产资源产量都位居世界之冠,而各类基础材料产量也处于快速增长的阶段。

“十一五”期间,全国粗钢总产量为26.1亿吨,是“十五”的2.2倍;十种有色金属总产量1.26亿吨,约为“十五”的2倍;全国水泥产量75.5吨,比“十五”增长约76.1%。

“金属、无机非金属、高分子材料这三大支柱,我们在产能、产量和消费量都处于世界第一。”左铁镛说。

然而,虽然我国是全世界公认的材料大国,但却并非材料强国。

“国内的大飞机就患上了严重的‘皮肤病’,因为使用国内提供的壳体、支架等关键材料部件,经常会出问题。”左铁镛说,“汽车工业同样如此,国外用0.5毫米厚度的材料制造的汽车外壳,我们却得用1.5毫米厚度的材料才能达到同样的硬度。”

而对于更为精细高端的生物医用材料制品,我国更是无法与国外相媲美。同样,一些关键材料、核心部件及材料制备、加工、表征的仪器装备,仍然是通过高价从国外进口,这也成为制约我国制造业升级的重要因素。

在左铁镛看来,持续的外部需求为材料科技的发展提供了广阔空间,而我国新材料技术也更需要取得群体性突破,这将会对所有工业领域产生革命性影响。

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应重点定位

发达国家在材料领域的重要战略部署,成为我国材料科技突破方向的有利借鉴。

在材料领域一直保持全球领导地位的美国,通过发布《未来工业材料计划》、《21世纪纳米技术研究开发法案》等一系列政策,将新材料发展的重点定位在纳米材料、信息材料、生物医用及极端环境材料上。

而欧盟国家也通过制定《第六个框架规划》等计划,重点发展光电材料、超导体复合材料、光学材料、仿生学及智能纺织材料等。

左铁镛分析称:“从发达国家新材料的总体发展战略走向来看,信息技术、生物技术和能源技术的相关材料将日益受到重视。”

其中,纳米材料及结构的研发成为材料科学研究战略的首位,并以此来推动纳米材料与生命、信息及能源等学科的交叉融合。而通过不同材料之间的复合化或集成化,来优化材料性能或探索高性能新材料体系的研究,也将层出不穷。

另外,材料深层次的微结构表征、修饰、超精细组装加工和测定的新技术、新装备的研制,也将成为推动材料科学发展的重大动力。

左铁镛表示,我国生物、航天、能源、先进制造等高新技术领域的发展,也对新材料表现出迫切的需求。

其中,光电子材料、光子材料将成为我国发展最快和最有前途的电子信息材料。而超导材料、智能材料、生物医用材料等新型功能材料及其应用技术也将面临突破。

“特别是基因组学、干细胞及再生医学等生物技术,正经历着一场前所未有的技术革命。”左铁镛表示,预计未来10年,生物材料与制品国际市场将保持12%的年增长水平,其中亚洲市场年增长率高达27%。

他表示,我国生物医用材料重点研究领域将为组织工程材料、纳米生物材料、药物缓释材料、再生医学生物活性材料以及血液相容材料等。

除此之外,高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金等新型结构材料的发展前景也极为乐观。

或可“逆向”科研

然而问题是,一方面,材料为人类社会的文明进步作出无法替代的贡献;另一方面,材料的制备、生产、使用、废弃全过程,又是以资源、能源的破坏性消耗为代价。

“我国45种重要矿产资源储量对消费需求的保证程度已十分严峻。”左铁镛表示,到2020年,我国可以保证需求的矿产仅为9种,其他36种矿产难以保证需求。特别是铁、锰、铬铁矿、铜、铝铁矿、钾盐等关系国家经济和安全的大宗矿产将长期短缺。

在左铁镛看来,传统材料科研中,通常都是从原生矿产到材料产品的研发,而现在,材料领域更应该重视从废弃资源到再生产品的“逆向”科研。

“实际上,矿产资源的生命周期经历了从原生矿产、原材料、加工制品、流通消费最终到城市矿产的过程,虽然物质形态发生变化,但资源并没有消失。”左铁镛认为,对废弃物的多次回收和再利用,是解决资源枯竭的必然选择。

他表示,我国材料产业应适应新形势的需要,要把生态环境意识贯穿或渗透于产品和生产工艺的设计之中,走一条既符合中国实际,又借鉴各国经验教训,提高材料产业资源能源利用效率、降低生产和制造过程中环境负担的道路。

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