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2020!中国“新材料”产业发展特征与趋势

来源:中国硅酸盐学会、中玻网  作者:编辑  日期:2020-3-10
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    我国新材料产业体系已经初步形成,发展形势良好。随着《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业“十三五”发展规划》等国家层面战略规划的出台,为新材料产业的发展创造了良好的政策环境。

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  是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料,或是传统材料改进后性能明显提高或具有新功能的材料。融入了当代众多学科先进成果的新材料产业是支撑国民经济发展的基础产业,是高技术产业的发展先导和重要内涵,逐渐成为促进经济快速增长和提升企业及地区竞争力的源动力。其研发及工程化应用依赖于新原理、新方法、新技术、新工艺以及新装备的综合运用。

  一、产业发展概况

  1、产业规模快速增长

  我国新材料产业体系已经初步形成,发展形势良好。随着《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业“十三五”发展规划》等国家层面战略规划的出台,为新材料产业的发展创造了良好的政策环境。

  目前,我国新材料产业规模约2万亿元。新材料产业在、纺织材料、化工材料等传统领域基础较好,稀土、先进储能材料、、、超硬材料、特种、及其等产能居世界前列。

  半导体照明产业形成了从上游外延材料生长与芯片制造、中游器件封装到下游集成应用的比较完整的研发与产业体系,产业规模超过5000亿元。节能玻璃材料产业规模达300亿元;稀土功能材料产量约占全球份额80%;主要功能元器件产品的产业规模增长到250亿元。

  2、关键技术实质突破

  通过产学研用结合,许多重要新材料技术指标大幅提升,研究成果推广应用。大直径硅材料在缺陷、几何参数、颗粒、杂质等控制技术方面不断完善,300mm硅材料可满足45nm技术的集成电路要求,已成功拉制450mm硅单晶。

  人工晶体材料经过多年的发展,偏钡和三硼酸锂等紫外光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化;激光晶体、关键技术指标达到国际先进水平,成本降到1元/kWh)以下。

  锂离子电池正负极材料、均满足小型电池要求,隔膜、电解质锂盐等关键材料替代进口;超高分子量大幅缩小与发达国家差距。T300级实现了稳定生产,单线产能提高到1200t;T700和T800级碳纤维实现了批量供货能力已开始应用于航空航天装备;开发出具有自主知识产权的铜带、铜管拉铸技术以及铜复合技术;海底管线钢X65、X70、X80及厚壁海洋油气焊管、化学品船用中均已实现国产化,低成本石墨烯已开始生产,并应用于触摸屏、膜等信息通讯器件。

  关键技术的不断突破和新材料品种的不断增加,使我国高端、新型无机非金属材料、高性能复合材料保障能力明显增强,先进和特种金属功能材料自给水平逐步提高。

  3、区域集聚态势明显

  积极推动新材料产业基地建设,加强资源整合,区域特色逐步显现,区域集聚态势明显,初步形成“东部沿海集聚,中西部特色发展”的空间格局。

  长三角已形成包括航空航天、、电子信息、新型化工等领域的新材料产业集群。

  珠三角新材料产业集中度高,已形成较为完整产业链,在电子信息材料、、陶瓷材料等领域具有较强优势。

  环渤海地区技术创新推动作用明显,在稀土功能材料、膜材料、硅材料、高技术陶瓷、磁性材料和特种纤维等多个领域均具有较大优势。

  内蒙古稀土新材料,云贵稀贵金属新材料,广西新材料,宁波钕铁硼永磁材料,广州、天津、青岛等地的化工新材料,重庆、西安、甘肃金昌、湖南长株潭、陕西宝鸡、山东威海及太原等地的航空航天材料、能源材料及重大装备材料,江苏徐州、河南洛阳、江苏连云港等的材料产业等也都形成了各自的区域特色。

  4、支撑作用日益显现

  新材料支撑重大应用示范工程的作用日益显现,为我国能源、资源环境、信息领域的发展提供了重要的技术支撑,是建设重大工程、巩固国防军工的重要保障。

  各级政府组织实施了节能产品惠民、十城万盏、金太阳、物联网等重大应用示范工程,2030年我国新能源汽车市场有望达到1500万辆。膜材料在海水淡化方面已经获得应用,初步形成了反渗透海水淡化的生产能力,成为我国沿海地区供水安全保障体系的重要组成部分。

  以有色金属结构新材料、和碳纤维及其复合材料为代表的高性能结构材料,为高速铁路、大飞机、载人航天、探月工程、电力输送、深海油气开发等重大工程的顺利实施做出了贡献。

  二、行业发展趋势

  传统材料企业转型升级速度加快。我国材料企业中,80-90%都是传统金属类和化工类的材料企业,这两类企业市场份额最大,是材料行业的主导力量。未来10年,普通产品市场需求的下滑及对高端产品的需求,将倒逼这两类传统材料企业加快技术升级与改造,其转型升级速度将明显加快。

  其中,金属类材料企业转型升级的发展方向是大力发展如高纯金属、非晶等特殊金属材料,以及可用于核电、超超临界火电、海洋工程、汽车工程、轨道交通方面的高品质特殊钢;化工类材料企业转型升级的发展方向主要是、工程、有机硅材料和氟材料。

  1、逐渐向高端、健康、绿色方向发展

  未来十年,高端装备、汽车制造、电子信息、新能源、、新型建筑、生物医用、智能电网、等新兴产业领域预计将保持较快发展趋势。因此,带动新兴产业发展的高端材料是未来我国新材料产业发展的主要方向,主要包括高品质特殊钢、高强轻质合金、高性能纤维和复合材料、航空用陶瓷材料及航空级3D打印金属粉末材料等。

  此外,随着人民对健康、环保等需求的提高,对生物医用材料、绿色环保材料、和高性能膜材料等绿色健康材料的需求也越来越多。

  2、电子信息、锂电池产业新材料有望加速增长

  随着新一代信息技术产业的发展,电子信息材料的研发生产是未来发展的一个重要方向,低缺陷12英寸及以上电子级、超薄8英寸及以上体上硅(SOI)、宽禁带半导体与器件,以及AMO有机发光材料及器件、大尺寸光纤棒、光学膜、集成电路特种气体都将逐渐实现产业化应用,部分产品也将逐渐取代进口。

  锂电池材料方面,正极材料、负极材料、浆料、电池隔膜企业不断涌现,核心技术逐步被研发成功,并实现产业化,发展潜力巨大。“十三五”期间,电子信息、锂电池产业新材料这两个领域,有望实现加速增长。

  3、高强轻质合金新材料可能得到大规模应用

  高性能的、、在航空航天、军工、汽车、电力等领域的应用越来越广泛,特别是随着汽车产业的发展,高性能合金在车辆上应用量快速增长,其市场需求越来越多。

  随着电力装备的高端化、智能化发展,铝合金电缆技术和产品已逐步被市场熟知并接受,铝合金材料凭借其性能优势,在电力行业应用也将日益广泛,“以铝代铜”的相关产品,也逐步应用于电线电缆、变压器、汽车、空调散热器等多方面,未来发展不可限量。

  三、产品和技术发展趋势

  随着我国新材料材料技术的突破,在很大程度上使新材料产品实现智能化、多功能化、环保、复合化、低成本化、长寿命及个性化订制。这些产品会加快信息产业和生物技术的革命性进展,也能够给制造业、服务业及人们生活方式带来重要影响。

  同时,新材料的开发与应用联系更加紧密,根据新材料市场的需求,加快新材料研制速度,提高材料的使用性能,便于新材料迅速走向实际应用,减少材料的“性能浪费”。注重军民融合,开拓军民两用产品市场是新材料发展的趋势。宽禁带、氮化镓基的下一代射频高能效高功率器件即将成为有潜力的军民融合的高端电子产品。

  1、电子功能材料

  “十二五”以来,我国新一代电子功能材料根据市场需求,开始发展低缺陷12英寸及以上电子级单晶硅、超薄8英寸及以上绝缘体上硅(SOI)、宽禁带半导体与器件,以及AMOLED有机发光材料及器件产业化和示范应用,高能射线探测用碲锌镉半导体材料与器件实现产业化,碲锌镉晶体在工业CT及专用探测器等领域逐步实现规模应用。

  2、表面功能(纳米)材料

  纳米技术,是二十一世纪材料产业的重要基础技术之一。当前,我国在纳米产业方面已经具备了相当的基础,未来10年,是纳米技术发展和应用的黄金时期,特别是在、锂电池、环保、建筑等重要行业,有可能获得突破性进展。

  的发展重点是纳米碳材料(如碳纳米管、纳米量子点),纳米能源材料,氮化镓等第三代半导体材料,纳米银、纳米等纳米金属材料,纳米功能复合材料以及纳米生物医用材料等领域。

  3、材料

  随着新一代信息技术产业的发展,功能玻璃材料的研发生产成为新材料的重要研究方向。目前我国在新型TFT显示材料、高性能光纤预制料、高性能特种光纤、高性能低成本石墨烯粉体及高性能方面均有所突破,并开始在新型显示、先进电池等领域有所示范应用。

  4、先进碳材料

  先进碳材料产业主要包括碳纤维、石墨烯、石墨负极材料、碳纳米管等。碳纤维方面,预计未来3-5年,国产T700碳纤维预计可实现低成本稳产及市场大规模应用,而T800也有望开始应用于国产高端装备。

  石墨烯方面,在风电防护及手机触控屏上的应用也正在稳步推进,产能不断扩大,即将迎来爆发式增长。随着锂电池产业的飞速发展,石墨负极材料、碳纳米管导电浆料在锂电池产业的应用也将快速增长。

  5、高端金属材料

  随着高端装备产业的逐渐兴起,我国海洋工程装备所需材料逐渐受到关注,开始研发生产厚度大于180mm的高强结构钢、大型油船货油舱、深海油气输送用厚壁管线钢、超深井及低温开采急需的高性能铝合金钻杆及油套管钢,以及TA2、TC4等级钛合金材料等,已经在船舶及海洋工程装备中得到示范应用。

  6、生态环境材料

  随着节能环保产业的日益兴盛,以大气污染治理新材料为代表的生态环境材料成为节能环保产业的关键材料。我国已经逐步在大气污染治理新材料方面取得了一定成就。开始研发生产工业用高性能PM2。5过滤材料、高性能材料、烟气NOx脱除材料等。

  另外,工信部印发的《产业关键共性技术发展指南(2017年)》中明确指出,要开发用于工业废水处理的矿物功能材料技术,包括膨润土等矿物功能材料的改性、改型技术;增加矿物功能材料积、调整表面电荷等技术;矿物功能材料在工业废水处理中的应用技术。

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