智能化、高性能、标准化—新材料行业发展的三大趋势


 

 
     新材料产业涉及的范围广,覆盖的行业多,不同行业的新材料又有各自的特点,使全面认识新材料变得十分困难。基于新能源的发展前景和巨大的利润回报,业内普遍对新材料的发展持积极的态度。西杰优盛管理咨询公司通过对新材料行业发展现状的分析对新材料行业发展趋势进行展望。
一、        新材料行业的发展现状
(一)   新材料行业发展的特点
1、产业规模急剧扩大,市场需求旺盛
近几年,新材料产业蓬勃发展。据保守估算,现今世界上各种新材料市场规模每年已超过4000多亿美元,由新材料带动而出现的新产品和新技术则是更大的市场。新材料产业将是21世纪初叶发展最快的高新技术产业之一。以分领域为例:全球生物医用材料的产值预计2010年将达到4000亿美元;功能陶瓷2010年的市场总规模预计可达800亿美元。2004年全球纳米新材料市场规模达22.3亿美元,纳米级材料、工具和器件的市场在2008年达到287亿美元的市场规模。
2、上下游进一步融合
随着高新技术的发展,新材料与基础材料产业结合日益紧密,基础材料正向新材料产业拓展,世界上很多著名的新材料企业以前都是钢铁、化工、有色金属等基础材料企业。伴随着元器件微型化的发展,新材料技术与器件的一体化日趋明显,新材料产业与上下游产业相互合作与融合更加紧密。这种趋势减少了材料产业化的中间环节,加快了研究成果的转化,降低了研发与市场风险,有利于提高企业竞争力。
3、多学科交叉和多部门联合
材料科学工程与其他学科交叉的领域不断扩大,如生物学、医学、电子学、光学等。对学科交叉的认知和有力推动,将对一个国家材料产业的超前发展起着举足轻重的作用。新材料的发展需要多部门联合推动,为使新材料的开发能满足各部门的要求,许多国家都致力于把材料发展纳入到产、学、研一体化的研发平台。
4、发展的驱动力由军事需求向经济需求转变
上个世纪,国防和战争的需要、核能的利用和航空航天技术的发展是新材料发展的主要驱动力。而本世纪,卫生保健、经济持续增长以及信息处理和应用将成为新材料发展的根本动力。十二五期间我国新材料发展重点将围绕对国民经济发展起关键作用的五大方向实施,其中现代交通运输,高效清洁能源,环境资源,民生产业四个方向都涉及了经济领域。工业和商业的全球化更加注重材料的经济性、知识产权价值与商业战略的关系;基于环保的需要,新材料在发展绿色工业方面也会起重要作用。
因此,新材料的发展更加关注人的经济和生活需求,新材料的发展也在很大程度上围绕如何提高经济竞争力和人类的生活质量展开。比如在电池新材料领域,汽车行业正加大对电池动力汽车的研发力度
(二)   我国新材料行业发展的优劣势
1、优势
1)国家加大对新材料行业的支持
新材料是新兴工业的基础。在国家政策扶持下,新材料行业将获得长足发展。国家发改委自2000年开始组织实施了新材料高技术产业化专项,大力发展对国民经济有重要支撑作用的新材料,并在一些重点、关键新材料的制备技术、工艺技术、新品种开发技术及节能、环保和资源综合利用技术上取得突破性的进展。国家十一五规划明确提出,新材料产业要围绕信息、生物、航空航天、重大装备、新能源等产业发展的需求,提升电子信息材料水平,加快航空航天材料研制,扩大能源材料生产。在十二五规划中对新材料的重要作用必然会有更明确的体现。
此外,许多地方政府把新材料产业作为新的经济增长点列入议事日程,并将出台配套的产业政策,其中以北京、上海、西安、深圳、山东、重庆、武汉、江苏尤为突出。
 2)我国新材料企业竞争力增强
我国新材料产业链日益完善,依靠技术优势,增强企业的竞争力。比如在电池新材料方面,近年来国内电池新材料厂商不断加强技术研发,产品竞争力逐步增强。在锂电池正极、负极材科以及电解液方面。国内厂商如中信国安盟固利、杉杉科技、深圳贝特瑞等厂商无论在生产规模还是产品质量方面都走在前列。
2、劣势
虽然我国新材料产业取得了很大进步,但与发达国家相比还有很大差距,主要表现在:拥有自主知识产权的专利成果还不够多,高性能、高附加值的产品相对较少;新材料的工程应用开发滞后,成果转化率低,规模化生产程度低;材料的合成与加工装备落后,资源和能源利用率低,单位国民生产总值所消耗的矿物原料比发达国家高2-4倍,二次资源利用率只相当于世界发达水平的1/4-1/3,废弃资源的回收技术和水平低,环境问题突出等。
我国的稀土资源也未能实现资源优势向经济优势的转化。在工业储量正在急剧下降的情况下,我国稀土的合理利用率只在10%左右,且仍以最粗放的形式出口,资源流失严重,资源优势地位正在逐渐被削弱。同时稀土初加工产品产能过剩,深加工能力不足。稀土行业产生的效益不在于矿山的开采和冶炼,而在于二次使用所产生的巨大效益。基于稀土资源的战略性地位,十二五规划将稀土行业准入条件、稀土工业污染物排放标准、行业整合办法、出口配额和资源税等内容都纳入其中。此外,稀土新材料深加工行业还将会列入扶持行列,受到资金和立项上的支持。
此外,复合材料工业的落后,影响了航空航天产业的发展一些特殊钢研发生产落后,影响了LNG运输船和集成电路产业的发展为满足我国高技术产业发展和产业结构调整的需要,大力促进新材料产业的发展,已成为我国高技术产业发展的一项重要任务
(三)   我国新材料行业发展的成就
我国新材料产业将呈快速健康发展走势。在一些重点、关键领域,如新材料的制备技术、工艺技术、新产品开发及节能、环保和资源综合利用等方面取得了明显成效,促进了一批新材料产业的形成和发展,初步形成了完整的新材料体系,特别是在电子信息材料领域取得了显著成就。
在电子信息材料领域形成了直径200毫米(8英寸)硅单晶抛光片、纯镓和高纯镓、水平砷化镓晶片等于导体材料产业以及新型超长余辉发光材和制品、氮化镓基高度发光材料与发光器件、彩色终端显示用荧光粉、纳米级掺稀土基因氧化硅玻璃复合光放大功能材料、偏光片彩色感光材料等显示发光材料产业。此外半导体材料方面,开发蓝光LED所需的GaN基、ZnSe基外延材料也是最近研究的热点。
二、        电子信息材料的发展趋势
电子信息材料是新材料的重要组成部分。随着工艺的改进和技术的发展,电子信息材料行业出现新的发展趋势。
(一)   电子信息材料的多功能化,智能化发展
1电子、光电子材料领域
光电集成将是21世纪光电子技术发展的一个重要方向,而光电子材料是发展光电信息技术的先导和基础。多功能化和智能化是光电子行业发展的一个方向。
1)激光晶体材料
向着大尺寸、高功率、LD泵浦、宽带可调谐以及新波长、多功能应用方向发展。
2)红外探测器材料
向着多功能化、智能化方向发展。大面积高均匀性HgCdTe外延薄膜及大尺寸ZnCdTe衬底材料仍是近几年红外探测器所用的主要材料。
3)高亮度发光二极管材料
继规模生产发红、橙、黄色的GaAs基、GaP基外延材料之后,拓宽发光波段,开发发蓝光的GaN基、ZnSe基外延材料将成为研究热点。
2、新型电子元器件材料领域
在新型电子元器件材料领域,信息传感材料发展日趋智能化,多功能化。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能,特别是具有生物和复合功能的新材料,进一步提高材料的敏感度和反应滞后及恢复速度,是追求的主要目标。
(二)   电子信息材料的低成本、高性能、绿色化发展
1电子、光电子材料领域
1)液晶材料
研究发展超扭曲向列型STN和薄膜晶体管型TFT显示器所用混合液晶,提高性能,降低成本。
2)光纤材料
光纤材料总体发展趋势是向着不断扩展通信容量,降低损耗,增加传输距离,降低色散,提高带宽,抑制非线性效应,实现密集波分复用以及高灵敏度传感方向发展。光纤预制棒的生产制造由单一工艺LCVDPCVDOVDVAD向着混合工艺方向发展,不断增大预制棒尺寸和单棒拉丝长度。从而能不断地提高产品性能。
2、新型电子元器件材料领域
1)磁性材料
从总体上说,磁性材料向着高性能方向发展。其中,永磁材料正在向着高磁能积、高矫顽力、高剩磁方向发展;软磁材料正在向着高饱和磁通密度、高磁导率、低磁损耗、低矫顽力、高截止频率方向发展。磁记录器的高密度、低噪音、小型化,要求磁粉的颗粒尺寸由微米向亚微米、纳米方向发展,且颗粒尺寸分布要尽可能窄。磁记录设备和介质在计算机存储领域仍占据绝对优势。近年来对高性能金属磁粉的需求明显增加。
2)电子陶瓷材料
世界各著名大公司加大了对新材料的投资力度。大规模生产,正在迅速将传统的陶瓷组件和复合元器件全面推向片式化、小型化,大幅度提高了产品的性能,降低了制造成本。
3)绿色电池用材料
高性能、长寿命、小型化、轻型化、无毒污染的绿色电池的需求快速增长,需要大力发展高性能的镍氢电池、锂离子电池用的MH合金、Ni(OH)2以及LiCoO2LiMn2O4MCMB等电极材料。
4)集成电路和半导体器件用材料
微电子技术发展的主要途径是通过不断缩小器件的特征尺寸,增加芯片面积以提高集成度和信息处理速度,提高产品性能。当前Intel发布了32nm技术的高性能集成电路芯片标志着全球正在进入32nm时代。随着集成电路集成度的增加,将由单片集成向系统集成发展。
(三)   电子信息材料的标准化发展
电子信息材料是新材料的重要组成部分。随着电子学向光电子学、光子学迈进,业内普遍认为微电子材料在未来1015年仍是最基本的信息材料,光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料。为了规范和统一行业秩序,标准化管理日趋被企业接受。
比如绿色电池用材料,为了达到绿色环保的目的,相关部门对电池材料进行一系列标准的设定。电池材料的标准除了我国制定的行业标准外,为了方便出口的考虑,众多企业纷纷采用了国际标准。目前电池材料的标准有电池指令标准和欧盟ROHS标准。
三、        新材料行业的发展趋势
21世纪,新材料技术的突破将在很大程度上使材料产品实现智能化多功能化环保复合化,以及低成本化长寿命及按用户进行定制随着社会和经济的发展、全球化趋势的加快,新材料产业的发展呈现出以下趋势——智能化、高性能、标准化。
(一)   向多功能、智能化方向发展,开发与应用联系更加紧密
新技术将使材料产品实现智能化多功能化。智能材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复,它的应用将给人们生活带来一场革命。同时新材料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。新材料的开发周期正在缩短,创新性已成为新材料发展的灵魂。同时新材料的开发与应用联系更加紧密,针对特定的应用目的开发新材料可以加快研制速度,提高材料的使用性能,便于新材料迅速走向实际应用,并且可以减少材料的性能浪费,从而节约了资源。
(二)   低成本、高性能及绿色化发展趋势明显
新材料技术的发展能够降低生产成本、延长使用寿命、提高新材料产品的附加值和市场竞争力。如新型结构材料主要通过提高强韧性、提高温度适应性、延长寿命以及材料的复合化设计等来降低成本;功能材料以向微型化、多功能化、模块集成化、智能化等方向发展来提升材料的性能。
面对资源、环境和人口的巨大压力,生态环境材料及其相关产业的发展日益受到关注。短流程、低污染、低能耗、绿色化生产制造,节约资源以及材料回收循环再利用,是新材料产业满足经济社会可持续发展的必然选择。
(三)   新材料产品标准呈现全球化趋势
在世界经济一体化日益增强的背景下,各国材料及其产品标准不一致将会导致低效并增加成本。为此,对材料供应商和用户来说,世界不同的国家、地区以统一的标准测试材料特性就显得尤为重要。
随着国际贸易和科技文化交流的不断扩大,特别是随着贸易全球化和经济一体化以及高新技术的迅猛发展,对国际标准的需求日益增长。采用国际标准,或者说是标准的国际化或标准的国际趋同,已成为全球普遍的发展趋势。积极采用国际标准,实现标准趋同,将是新材料行业一种势不可挡的世界潮流。

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