新材料開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化 衡量綜合國力的重要標志

當你坐在新型環(huán)保的辦公室，享受著地下水屋內(nèi)循環(huán)對流而造成最佳溫度帶來的舒適，捧起手中的納米杯，喝一口熱騰騰的茶，然后用電腦開始辦公的時候，你有沒有想過，你所接觸的一切都與新材料息息相關。

人類歷史的發(fā)展，是以新材料的突破為時代標志，從石器的打制、鐵器的制造，到機械的應用、晶體的出現(xiàn)，使人類不但脫離野蠻時代，進入工業(yè)時代，而且迎來信息時代。當今，新材料研發(fā)與信息技術、生物技術構(gòu)成了21世紀最重要、最具發(fā)展?jié)摿Φ娜箢I域。新材料作為高新技術的基礎和先導，應用范圍極其廣泛，幾乎涉及國民經(jīng)濟的每個部門，滲入大眾生活的各個方面，備受科技界的推崇和世界各國的高度重視。

目前，新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平，已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。“誰掌握了新材料，誰就掌握了未來”，世界各國均把大力研究和開發(fā)新材料作為21世紀的重大戰(zhàn)略決策。專家預測，信息功能陶瓷材料及其制品的全球銷售收入，到2010年將達800億美元；全球釹鐵硼稀土永磁材料產(chǎn)值，到2010年將達83億美元；世界超導材料銷售額，到2010年將達600-900億美元。美國科學基金會預測，未來10年，全球納米技術市場規(guī)模將達到1萬億美元左右。

發(fā)達國家清楚地看到了新材料產(chǎn)業(yè)所蘊藏的巨大商機和具有的重要戰(zhàn)略地位，紛紛制定出相關戰(zhàn)略計劃并投入巨資進行開發(fā)。

我國政府對新材料的研究開發(fā)也給予了高度重視，近年出臺了一系列相關鼓勵政策，指定了一批新材料研發(fā)中心和重點實驗室，規(guī)劃了一批新材料成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)建設基地，特別是在國家先后出臺的一些重大科技開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化計劃中，均把新材料列為重點支持的領域之一。國家的重大科技計劃中，“863”計劃、“973”計劃、火炬計劃、科技攻關計劃、中小企業(yè)創(chuàng)新基金等項目，全部都對新材料的長期開發(fā)與研究投入了大量的人力物力，對其的關注已經(jīng)占到了整體科學研究中非常大的一個比例。

國家自然科學基金，是國家為支持自然科學基礎性研究而設立的專項基金，它大力支持具有重要應用前景，特別是具有新思想、新方法以及可能產(chǎn)生新成果的材料方面的基礎性研究。國家自然科學基金委員會資助的研究課題，與材料有關的約占四分之一。目前，已建和在建的150個重點實驗室中，有關材料工藝、組織、結(jié)構(gòu)、表征與測試的達35個，超過總數(shù)的1／5。

在國家大力推動下，新材料產(chǎn)業(yè)正成為我國一個新的經(jīng)濟增長熱點和投資熱土。在我國新材料領域，一些重大共性技術近年來取得突破，一大批新材料孵化器與企業(yè)迅速崛起，推動了整個行業(yè)的技術進步和效益的提高。專家預測到2008年，我國新材料產(chǎn)業(yè)有可能形成一個3000億元人民幣左右的大市場，到2010年，我國光電子產(chǎn)品年產(chǎn)值可達2000元人民幣，占世界市場份額的10%；到2010年，我國稀土永磁材料產(chǎn)量可達5.4萬噸，產(chǎn)值31億美元，年均增長60%，遠超過世界23%的年均增長速度。

新材料托出光電子器件

項目簡介：從產(chǎn)業(yè)化角度考慮，IT信息網(wǎng)特別是WDM干線、接入、局域網(wǎng)互聯(lián)等的光電子器件（包括高速調(diào)制的激光器、高靈敏度的接收器等），必須具有用戶能夠承受的性能價格比、高可靠性和極低功耗。長波長發(fā)光材料生長制備研究是實現(xiàn)高性能光電子器件的根本基礎。這種長波長器件也必須具有低成本、低功耗、溫度穩(wěn)定性好、高速調(diào)制、高可靠性和易于集成等優(yōu)越性。而GaAs基垂直腔面發(fā)射激光器恰好是可以滿足這些要求的理想器件，這是由它具有的獨特優(yōu)越性決定的。其優(yōu)越性在于，無需解理的平面制備工藝使得激光器單管、列陣的成本極大下降，適宜于大批量生產(chǎn)；圓形對稱的輸出光束易于耦合，單模工作易于高頻調(diào)制，極小的有源區(qū)體積使得極低功耗成為現(xiàn)實。

項目負責：中科院半導體研究所以牛智川研究員為首的“863”課題組。

意義：在開發(fā)新一代無制冷激光器、高速高靈敏度探測器以及光電集成等方面具有十分重要的應用價值，在Gigabit以太網(wǎng)，10G比特以太網(wǎng)和光纖到戶（FTTH）之類的市場中有著巨大的市場前景。

激光表面強化處理技術

技術簡介：萬能軋機BD軋輥是攀鋼三期工程從國外引進的萬能生產(chǎn)線重要部件，其作用是將剛出爐的方坯初軋成型。由于與紅鋼直接接觸，其表面瞬時溫度達600～700℃，軋制時輥面易出現(xiàn)粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等現(xiàn)象，軋輥磨損嚴重，使用壽命短，輥耗大，生產(chǎn)成本高。該公司科技人員經(jīng)過分析研究，采用激光相變硬化及合金化，并根據(jù)軋輥各孔型具體情況采用相應處理工藝的方法進行了表面強化，解決了軋輥使用中各孔型磨損差異大、粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等問題，最終達到軋輥使用后各孔型磨損一致，使用過程中無粘鋼、熱疲勞裂紋、氧化腐蝕等現(xiàn)象的效果。經(jīng)實際上機使用統(tǒng)計，成熟工藝強化處理的BD軋輥單周期過鋼量比未強化處理輥提高2倍以上，軋輥使用壽命提高2倍以上。

技術負責：攀鋼鋼企總公司協(xié)力公司。

意義：在國內(nèi)處于領先水平。

高溫超導限流技術應用電力系統(tǒng)

項目簡介：該項目采用鉍鍶鈣銅氧化物作為高溫超導材料線材，采用平衡橋的方式設計超導限流電抗器。系統(tǒng)正常運行時，電流從超導限流裝置上流過，壓降很小，只有約20V左右，約占系統(tǒng)電壓的0.33%（常規(guī)電抗器壓降有10%以上），系統(tǒng)發(fā)生短路時，這時系統(tǒng)電壓大都會加在限流器兩側(cè)，由于限流器上串有超導磁體L，它將抑制電流的迅速上升，從而達到限流目的。當磁體上電流達到設定值時，控制信號將迅速關斷IGCT（約10微妙），保護電阻被投切進來，從而抑制系統(tǒng)電流的上升。如果負荷側(cè)短路故障得到迅速解決（如半個周波），可立即導通IGCT，使系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)；如果負荷側(cè)短路故障無法在短期內(nèi)得到解決（如數(shù)個周波），則切斷斷路器。

項目負責：湖南省電力試驗院和中科院電工研究所聯(lián)合研究。

氟氧化物玻璃陶瓷激光材料研制

項目簡介：該項目基本實現(xiàn)了對玻璃陶瓷納米復合結(jié)構(gòu)的控制，獲得了一系列具有良好光致發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的新材料，其主要有：含Er：LaF3納米晶的透明玻璃陶瓷，具有寬的紅外發(fā)射譜，其1.53微米發(fā)射峰半高寬達100納米，可開發(fā)為光纖放大器材料；含Er：CaF2納米晶的透明玻璃陶瓷，具有強的紅光上轉(zhuǎn)換效應，且1.53微米發(fā)光量子效率高達98%；含Er：BaF2納米晶的透明玻璃陶瓷，其1.53微米發(fā)光壽命高達13.39毫秒；首次獲得含大量Er：NaYF4納米晶的透明玻璃陶瓷，該材料不僅具有很高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，而且通過改變稀土摻雜濃度，可基本實現(xiàn)材料紅、綠發(fā)光強度比的全程調(diào)控，在光顯示器件方面具有重要的應用前景。

意義：通過對氟氧化物玻璃陶瓷熱力學行為和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變特性的研究，揭示了納米晶相的晶化機理與主要控制因素，掌握了熱處理條件下玻璃陶瓷結(jié)構(gòu) 演變規(guī)律，總結(jié)了材料光學性能與顯微結(jié)構(gòu)的關系。

超輕多孔金屬材料研究

項目簡介：通過對滲流工藝的改進及后處理方法的探索，基本掌握了國際上最先進的石膏型滲流技術，能穩(wěn)定地制備出密度小于0.2g/cm3以下(設計要求為≤0.3g/cm3)開孔型泡沫鋁，其結(jié)構(gòu)均勻性達到美國DUOCEL泡沫鋁的同等水平。另外，在超塑性金屬材料的研究方面也已經(jīng)獲得了常溫下延伸率達160%左右的合金，超出設計指標一倍多。

項目負責：中國科學院固體物理所韓福生研究小組。

意義：該成果為盡早提供滿足我國航天需求的功能材料邁出了關鍵一步。

高效無鹵阻燃高分子材料

項目簡介：該項目在黑龍江省重點實驗室、東北林業(yè)大學阻燃材料分子設計與制備重點實驗室科研人員，經(jīng)過3年的艱苦努力和不懈攻關，創(chuàng)新性地提出了適用于玻纖增強尼龍66的無鹵阻燃劑的分子設計，合成了金屬離子改性聚磷酸蜜胺鹽(M-MPP)新型高效無鹵阻燃劑。該阻燃劑具有針狀的晶型結(jié)構(gòu)，能明顯提高阻燃材料的力學性能，不僅阻燃效果好，而且利于切割。這一課題被列為黑龍江省“十五”科技攻關重點項目，課題所取得的創(chuàng)新性成果于2006年11月7日通過了由黑龍江省科技廳組織的專家鑒定。

項目負責：黑龍江省高分子化學與物理學科李斌教授。

鉻鐵合金生產(chǎn)陶瓷璃色料研發(fā)

技術簡介：該技術所采用的方案是將鉻鐵合金粗、細碎至1-100/μｍ，按需要單獨或與其它化合物如氧化鋅、氧化錳、氧化鈷、氧化銅等配料，入窯在900℃-1400℃下燒成，除去合金中碳分及其它非金屬雜質(zhì)，人工合成不同顏色的色料。

意義：該項技術打破了沿用氧化鉻和氧化鐵生產(chǎn)色料的慣用工藝，在生產(chǎn)技術上有新的突破。由于該技術是利用鉻鐵合金替代昂貴的氧化鈷和氧化鐵化工原料生產(chǎn)色料，不僅色料生產(chǎn)成本大幅度降低，而且不會造成六價鉻的污染，益于環(huán)保，其應用前景十分看好。

PVC材料熱轉(zhuǎn)印技術研究與設備研制

技術簡介：該項目采用熱轉(zhuǎn)印機理，以PVC材料為基體，在自行研制的熱轉(zhuǎn)印設備上，通過對溫度、壓力、轉(zhuǎn)印速度的自動控制，在加熱、加壓條件下，將覆膜圖案轉(zhuǎn)印至PVC基體上。其技術原理是采用高溫加壓覆膜技術，將帶有各種圖案，可以是各類木紋、大理石紋等的熱轉(zhuǎn)印膜通過加溫加壓粘覆在PVC材料表面，具有圖案逼真、壽命長等特點。因此通過該項技術，可以增加替代材料表面美感，提高對木材的替代率。

技術負責：中國新材料研究所。

意義：項目的研究成果應用于裝飾、家具等建材領域。既滿足了人們追求自然美的需求，又緩解了天然材質(zhì)的短缺問題。

紫光轉(zhuǎn)換純綠光LED新型稀土發(fā)光材料

項目簡介：紫外激發(fā)的稀土銪激活硼鋁酸鹽綠色熒光粉，在國內(nèi)首次制備出紫外光激發(fā)的綠光LED；此外，還研制出紫外激發(fā)的三基色熒光粉；相關材料與器件擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，已獲國家發(fā)明專利；課題組完成的“紫光轉(zhuǎn)換純綠光LED新型稀土發(fā)光材料”技術指標達到了國內(nèi)領先水平。

項目負責：中科院與長春光機物理研究所。

意義：隨著發(fā)光二極管效率的迅速提高、成本的不斷下降以及藍色和綠色LED的突破，使LED成為當今世界上三基色完備的發(fā)光體系，LED正在由顯示、指示器件向照明光源擴展；專家預計LED將成為繼白熾燈、熒光燈之后的第三代照明光源，它將引發(fā)照明領域的一場革命。

聚變堆用產(chǎn)氚陶瓷微球制備與性能研究

項目簡介：從2004年至2006年年底，在繼承“863”高技術科研成果的基礎上，研究組開展ITER中的氚工藝前期研究工作。開展了氚增殖劑材料的制備探索研究、ITER中第一壁材料的調(diào)研、第一原理計算氦在材料中的擴散行為、分子動力學模擬材料中氦泡的演化行為研究，取得了創(chuàng)新性的研究成果。對ITER產(chǎn)氚回路中的氚提取技術開展了研究，研究了采用金屬氫化物純化、分離和貯存氚的技術。在激光聚變氘氚靶的研制中，高壓充氘氚工藝研究中的實驗系統(tǒng)小型化技術、增壓技術和安全性等方面做出了成績，并圓滿地完成了多次高壓充氚任務，滿足了激光聚變研究的需要。

項目負責：中國工程物理研究院核物理與化學研究所副所長彭述明為代表的研究組。

意義：在國內(nèi)處于領先水平

新型多孔陶瓷材料制備技術

項目簡介：利用加壓排水成型法制備一種新型多孔陶瓷，該多孔陶瓷可廣泛使用在汽車廢氣除污、污水凈化、工業(yè)廢氣凈化除污、精細過濾等。 其氣孔率可達90％以上，比重0.13～0.4g/cm3，熱膨脹系數(shù)系數(shù)0.6～1.2×10-6/℃，抗熱震性700～1000℃，最高使用溫度1400℃

該技術除了可用于汽車尾氣凈化處理外，還可用于煙道氣及催化燃燒除NOx的載體、柴油機煙塵粒子凈化器載體、臭氧抑制催化劑載體、有毒氣體和液體的凈化處理、工業(yè)廢水處理、廢氣處理、除臭處理裝置等。

項目負責：華南理工大學材料科學與工程學院無機系。

意義：在國內(nèi)處于領先水平。

高溫超導技術研究

項目簡介：中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所科研人員經(jīng)過多年攻關，不斷優(yōu)化電子線路設計，研制出了具有國際先進水平的實用化單分量高溫超導磁強計。它和現(xiàn)在采用的感應線圈探頭相比，高溫超導磁強計的性能指標在靈敏度、帶寬、測量精度與效率等方面具有明顯的優(yōu)越性。

據(jù)介紹，該成果可提高勘探深度達50％以上，使瞬變電磁法的勘探深度達1200米，有利于推動瞬變電磁法的應用與發(fā)展，從而為危機礦山、深部隱伏大礦的尋找、礦體的準確定位提供高技術手段。

項目負責：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查研究所。

環(huán)保型塑料專用料研制

項目簡介：聚丙烯屬于一種產(chǎn)量大、力學性能、電絕緣性較為優(yōu)異的通用塑料，經(jīng)過改性的聚丙烯目前被廣泛用于汽車制造、建筑材料、電子電器部件等領域。但由于聚丙烯本身分子結(jié)構(gòu)和組成的原因，導致其具有易燃的特性，使其應用受到極大限制。目前，完全能夠符合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求的聚丙烯材料還沒有，其主要原因是大多數(shù)研究機構(gòu)或企業(yè)采用的是用以金屬氫氧化物系列阻燃劑或以聚磷酸銨為阻燃劑研制無鹵阻燃聚丙烯材料，前者金屬氫氧化物用量阻燃劑用量過大，嚴重影響阻燃聚丙烯材料的力學性能，而使其失去了實際的工業(yè)應用價值；而后者由于目前國內(nèi)生產(chǎn)的聚磷酸銨的熱穩(wěn)定性較差，影響到阻燃聚丙烯材料的生產(chǎn)和成型加工性。

日前，江蘇技術師范學院化學化工學院副教授周健率領課題組成員和常州市改性塑料廠有限公司共同對聚丙烯材料進行阻燃改性的開發(fā)研究，該研究課題被常州市立為2004年科技攻關項目。經(jīng)過兩年多的實驗，課題組終于研制出了環(huán)保型電器元件塑料專用料。該材料具有阻燃效果好、燃燒時發(fā)煙量少，沒有有害的刺激性氣體產(chǎn)生、燃燒時沒有熔滴現(xiàn)象、生產(chǎn)成本低等特點。經(jīng)過檢測，產(chǎn)品質(zhì)量符合國際安全標準，該成果已申請了國家發(fā)明專利。

項目負責：江蘇技術師范學院化學化工學院和常州市改性塑料廠有限公司。

意義：項目研制環(huán)保型電器元件塑料專用料研究成果達到國內(nèi)領先水平，具有實際應用價值，產(chǎn)業(yè)化前景良好。