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新材料——材料工业姹紫嫣红 金属新材独领风骚

2020-03-24    浏览:1164    来源:方德信基金

 

引言


人类社会发展到20世纪中叶以来,科学技术以突飞猛进、日新月异的速度向前发展。在新技术革命波及整个国际社会的浪潮冲击下,人类进入了一个“材料革命”时代,先进陶瓷、高分子材料、复合材料的出现和发展就是新材料时代的象征。

材料是人类赖以生活和生产的物质基础,每种新材料的出现及应用在给生产和生活带来巨大改观的同时又将人类文明推向前进,大大加速了社会和生产力发展的进程。伴随现代科学技术的巨大飞跃,产生了新兴的信息、生物工程、新能源、空间技术等高技术群,而新材料又是这些高技术群的物质基础。新材料的开发是现代科技发展之本,所以美国又将材料称之为“现代工业的骨肉”。

新材料是高技术革命与创新的基石。从现代科学技术史中可以看到,每一项重大的技术突破与创新在很大程度上都依赖于相应的新材料的发展。当今国际社会将材料、能源和信息技术称之为新科技革命的三大支柱,而材料又是三大支柱中的基础。一些人们所预言的新技术,由于没有适当的材料或材料不过关而不能施展其能。如利用U238作燃料的快中子增殖堆技术需要液态金属冷却,在高温下其腐蚀性极强,由于相应的材料没有过关而不能得到推广使用。又如燃煤磁流体发电技术由于电极材料、通道材料等关键材料寿命不过关而未能实用化。因此,新材料的研制、开发与应用不仅构成对高技术发展的推动力,而且也成为衡量一个国家科学技术水平高低的标志。从这个意义上讲,新材料是技术革命与创新的基石。

新材料是实现经济社会可持续发展的前提保证。新材料的广泛使用带动了与此相关的产业部门的快速增长。在美国,50%聚合物基复合材料用于航天产业,尤其是在大型商用运输机的制造上。目前,聚合物基复合材料在波音747中所占结构重量达到65%。另外25%用于汽车工业,25%用于运动商品的制造生产。新材料在相关产业部门的使用,大大降低了这些部门的生产成本,提高了劳动生产率和产品的质量与竞争力,对经济发展起着不可估量的作用。另一方面,新材料在社会生产各领域中的广泛应用大大节省了地球上十分有限的不可再生资源,延缓了其衰竭速度,降低了生产中的能量消耗,在最大限度范围内减少了环境的污染,维护了生态平衡,使人和环境达到和谐,实现共同发展。为了减少矿物燃料燃烧时所造成的环境污染和温室效应,人们将目光转向具有清洁、高热值的21世纪重要能源载体——氢。为此,人们开发了镁系、稀土系、钛系、锆系等新型贮氢合金,用于氢的存贮、运输、提纯与精制。水资源短缺已成为困扰全球的重大问题,在注意节约有限淡水资源的前提下,人们将目光从陆地转向海洋,希望通过海水淡化技术来解决这一难题,海水淡化技术中关键技术就是要有反渗透膜材料用于水溶液的脱盐处理。

新材料是人类文明和社会进步的标志。随着人类文明的进步,材料中越来越多地加入了人类智慧的成份,社会发展每达到一个阶段,必定有相应的新材料作为物质标志。旧石器时代的天然石块、树枝,新石器时代的陶制品,铁器时代的铁,现代社会的以钢铁为中心的金属材料,以硅酸盐为主体的无机非金属材料,以碳氢化合物为主体的有机高分子材料和复合材料的四大家族。21世纪作为生物学大放异彩的世纪,新材料的发展也必将更多地烙上生物学的印记。现在国内外正在开发的生物体自适应材料,将酶和生物细胞向特定材料移植、固定,以期实现在细胞水平上的功能混合、替代,这种材料如能研究成功,将会给人类生活带来福音。

新材料具有知识与技术密集度高、与新工艺和新技术关系密切、更新换代快、品种式样变化多、产品附加值高等特点。随着全球制造业和高技术产业的飞速发展,新材料的市场需求日益增长,当前国内经济转型,制造业升级进入关键期,正所谓“一代材料,一代技术”,新材料产业发展面临新的历史机遇。

本文将对我国新材料产业做一个基本的梳理,重点介绍金属新材料领域。首先我们会对整个新材料做一个全局性的概览,主要集中在目前新材料的构成、产业经济运行情况、国家政策以及接下来一段时间的发展方向。之后,我们会对金属新材料做重点介绍,分为黑金属材料和有色金属材料两大部分,主要介绍了几种代表性金属材料的应用场景、市场运行情况和目前新材料发展的典型趋势。最后,作为投资机构,会提出相应投资关注点和风险点,供读者参考。


 

 

第一部分 新材料国之基础 大发展未来可期


一、新材料含义及分类

新材料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产生新功能的材料。新材料的发现、发明和应用推广与技术革命和产业变革密不可分。


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(工艺或者装备),使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料;一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。

新材料包含新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。


关于新材料产业,结合我国工业统计标准,新材料产业分布在金属制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、有色金属冶炼及压延加工业等几大门类中。《战略性新兴产业分类(2018)》中新材料产业目录包括先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进石化化工新材料、先进无机非金属材料、高性能纤维及制品和复合材料、前沿新材料、新材料相关服务等7大领域,涵盖高性能轴承用钢加工、高技术船舶用钢加工、高强度汽车用冷轧板加工、新型铝合金制造、金属增材制造专用材料制造、新材料研发与设计服务等166个子类,其中新增子类别达到135个。

新材料作为高新技术的基础和先导,应用范围极其广泛,它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样,新材料可以从结构组成,功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类,不同的分类之间相互交叉和嵌套。随着高新技术的发展,新材料与传统材料产业结合日益紧密,产业结构呈现出横向扩散的特点。

二、新材料产业运行情况

新材料产业的发展水平已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志,发展新材料科技已经成为国家行为。世界发达国家争夺科技创新和产业发展的先机,纷纷将新材料产业放到重要战略地位来优先发展,并频频推出国家政策来推动,积极抢占新材料领域的国际竞争制高点。

国家高度重视新材料产业的发展,明确发展方向。国家高度重视新材料产业的发展,先后将其列入国家高新技术产业、重点战略性新兴产业和《中国制造2025》十大重点领域,并制定了许多规划和政策大力推动新材料产业的发展,新材料产业的战略地位持续提升。此外,我国还于201612月首次成立国家新材料产业发展领导小组,国家大力振兴新材料产业的决心得到充分体现。

为促进我国新材料产业的发展,党和政府从2010年以来继续制定和出台一系列产业促进政策和措施,如制定支持新材料产业推广应用相关政策,启动实施“重点新材料研发及应用”重大工程;编制实施2018年新材料产业折子工程;设立中国制造2025产业发展基金等。

同时新材料产业发展环境得到进一步优化,一大批新材料生产应用示范平台、测试评价平台、资源共享平台、新材料制造业创新中心相继建成;建立产业专家咨询制度,健全产业体系,完善和发挥产业专家咨询委作用,为新材料产业发展提供决策支撑;同时,进一步深化军民融合,推进军工主干材料体系建设,促进新材料在军民领域双向转移转化。




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