2009年11月3日,國務院總理溫家寶向首都科技界發表題為《讓科技引領中國可持續發展》的講話,明確將新材料產業列為國家戰略性新興產業之一。就此,一直在各類高新技術產業背后發揮作用的新材料產業,第一次走到前臺。
新材料改變我們生活
許多北京人至今還記得這樣一件事。2006年12月15日,總重533噸、長79米、高5.2米的奧運配套設施“巨無霸”燃氣機,需從天津運往北京,但途中必經的京塘舊路榆林莊橋由于使用年代較久,橋梁安全系數難以達到要求。
此時,離北京奧運會開幕只有不到兩年時間,按傳統的技術加固肯定來不及了。怎么辦?專家們想到了一個辦法:對橋梁貼碳纖維膜。在“巨無霸”到達前一天,完成了對榆林莊橋15片梁的加固工作,從而確保有史以來進入北京四環路以內最重設備的運輸安全。
今年5月1日,萬眾矚目的上海世博會將盛大開幕。節能、環保、高效新材料的應用是上海世博會的一大亮點。被稱為“東方之冠”的中國國家館,居中升起、層疊出挑的外墻應用的是國產高性能氟碳涂料,使用生命周期達20年。長1045米、寬100米的世博軸,是園區內最大的單體工程,巨型立交橋朵朵“白云”,采用的是高強度PTFE(聚四氟乙烯)材料。
硅太陽能的創新應用成為上海世博會的一大突破。永久場館的中國國家館、主題館等,都建設了BIPV(光伏建筑一體化并網電站),是目前亞洲總容量位居前列的光伏建筑。中國國家館屋面平臺和觀景平臺鋪設了3090平方米單晶太陽能組件,總裝機容量為0.3兆瓦;主題館裝機容量達2.5兆瓦。
作為我國古代四大發明之一的印刷術,在當今世界似乎已經不再那么的光鮮耀眼,然而2009年中科院化學所的一項科技成果,卻讓世界重新把目光投向了中國。中科院化學所研發的納米材料綠色印刷制版技術,摒棄了傳統感光成像思路,無需暗箱操作、簡化制版流程,根本消除環境污染的同時大大降低成本,并且使圖文質量大幅提高。
“如果激光照排技術讓中國印刷業‘告別鉛與火,迎來光與電’,那么自主創新的納米材料綠色制版技術的成功研發,有可能讓印刷業‘棄暗投明’。”中科院常務副院長白春禮對我國納米材料綠色印刷制版技術給予了高度評價。
目前,我國已成為世界第三大印刷市場,印刷行業產值2008超過4750億元人民幣,且近年來年平均增長率達15%以上,納米材料綠色制版技術具有廣闊的應用前景。這一自主創新技術的成功研發,有望帶來我國印刷制版方式的根本改變、印刷成本的大幅降低和環境污染的大幅減少,產生顯著的經濟和社會效益。
用碳纖維膜加固橋梁,用高性能化工新材料扮靚上海世博園,用納米材料進行綠色印刷,只是新材料改變人們生活的一個縮影。新型陶瓷材料、微電子材料、光電子材料、生物醫用材料、能源轉換及儲能材料、生態環境材料、超導材料……改革開放30年來,傳統材料所不具備的優異性能材料、高技術發展所需的特殊性能材料、新功能材料,如雨后春筍,層出不窮。新材料也因此和信息技術、生物技術一起,成為21世紀最重要、最具發展潛力的領域之一。
發展新材料產業正當時
如果說鋼鐵、水泥是傳統產業的重要基礎,那么,可以毫不夸張地說,新材料就是發展戰略性新興產業的基石。新材料的不斷出現推動了人類歷史的前進,也促進了技術的發展和產業的升級。
近10年以來,世界材料產業的產值以每年約30%的速度增長。新材料產業作為戰略性產業日益受到世界各國的重視,美、日、德等發達國家紛紛制訂新材料產業完善的發展計劃。據相關研究報告顯示,目前全球新材料市場規模已超過4000億美元,由新材料帶動而產生的新產品和新技術則是更大的市場。當前,微電子、光電子、新能源、化工新材料成為了研究最活躍、發展最快、應用前景最為投資者所看好的新材料領域。
近年來,我國政府在新材料產業發展過程中給予了大力支持,初步形成了比較完整的新材料產業體系。以納米材料、稀土新材料、電池新材料、光電新材料作為統計口徑,2001年到2007年間,我國主要新材料產業的年均增長速度高達22.5%。另據《中國新材料產業發展報告(2008)》預測,未來中國新材料產業市場增長率仍將繼續保持在20%以上,中國新材料產業市場規模在2010年將達823.7億元,而在2012年將超過1300億元。
2008年6月,國家發展改革委決定在新材料產業發展具有優勢和特色的寧波、大連等7個城市,建設新材料產業國家高技術產業基地。而去年底召開的全國發展和改革工作會議,明確提出將研究制定加快發展戰略性新興產業的總體思路和新興產業發展專項規劃。
由于看好中國新材料市場的發展潛力,國際材料巨頭也紛紛調整其在中國的戰略布局,杜邦、拜耳、巴斯夫等跨國企業紛紛增加投資,尋求與中國本土企業的戰略合作。
新材料的價值并不囿于此。“其新材料的最大的價值是給下游產業帶來巨大效應。”國家自然科學基金委員會工程與材料科學部原常務副主任李克健說,本身價值并不大的多晶硅的發展,帶動了全球太陽能產業的發展,形成巨大產業市場;LED光源在照明中的應用,成為半導體照明行業的熱點,也成為我國節能重要措施之一……
我國新材料產業規模還不大
那么我國的材料研究在世界上處于什么樣的地位呢?湯姆森路透集團2009年11月2日公布了一份關于中國科技論文位居世界第二的報告中指出,中國研究人員撰寫的科技論文增加了一倍以上,在數量上僅次于美國。報告說:“中國科技論文的相對增長幅度非常驚人,遠遠超過世界其他地方。”中國科研人員研究工作集中在自然科學和技術領域,特別是材料科學、化學和物理學方面。該報告指出,中國的研究活動大多集中在材料及技術領域,可以看出中國擺好了在多個行業發揮主導作用的架勢。報告還指出:“中國牢牢控制創新材料領域,這可能會產生深遠的影響。利用這些技術的工業領域大多直接或間接地依賴來自于中國的研究成果。”
從2004年到2009年7月,根據統計,全世界的材料發明專利受理數共計403萬件,其中日本、美國分別占總量的26%和25%。中國占17%,排在第三位,共79萬件;位于第四位的韓國為7%。特別值得指出的是,從2008年起,中國發明專利受理數已超過日本和美國,數量位居世界第一,達到了28.5萬件。
據國家自然科學基金委員會國家“863”新材料領域專家組介紹,目前我國在新材料領域初步形成了較完整的材料研發體系,擁有國家重點實驗室24個、國家工程研究中心33家、國家工程技術研究中心43家、國家新材料產業化基地52個、火炬基地103個、國家高技術產業基地7家。材料領域人才隊伍日益壯大,擁有高端人才590余人,其中中科院院士105人、工程院院士120人、入選“長江學者”、“百人計劃”370余人;企業科技人員約100萬;每年材料類大學畢業生4萬余人、碩士4200余人、博士1100余人。
從我國材料產業總體來看,鋼鐵、水泥、玻璃、紡織品等基礎原材料的生產能力和生產總量穩居世界前列,基本滿足國內需求,成為基礎原材料世界生產與消費大國,在我國工業體系中占有較大比重。新材料技術和產業雖然起步較晚,但發展很快,新材料產業通過自主創新,在一些領域具有技術優勢,如非線性光學晶體、納米碳管、高溫合金和功能陶瓷的研究和開發等方面初步形成了自身特色,通過材料領域科技成果的產業化,為國民經濟和國防建設提供了一批關鍵新材料,如集成電路用配套材料、超級鋼、稀土功能材料、鎂合金等已實現規模化生產。
“但總體而言,我國新材料產業總體規模還不大,多數處于發展初期。新材料的研究、開發、生產與應用是我國從材料大國走向材料強國的重要標志之一,必須引起我們的高度重視。”國家“863”新材料領域專家組的專家說。
有關專家指出,我國在新材料領域科技創新體系尚未形成,自主創新能力較弱、材料技術集成能力較差、加工技術及裝備制造水平不高,是我國新材料產業最薄弱的環節。較低資源及能源利用效率和環境污染,已成為制約我國材料工業可持續發展的障礙;而缺乏高附加值產品,更成為新材料產業發展的瓶頸。

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