材料科學(xué)與工程的新時代

張煜

摘 要：介紹了我國新材料行業(yè)發(fā)展形勢，行業(yè)的國內(nèi)外生存環(huán)境及國家對該行業(yè)的支持政策。在低碳經(jīng)濟大趨勢下，新材料發(fā)展前景美好。

關(guān)鍵詞：材料；復(fù)合材料；碳纖維；材料科學(xué)；遠景；述評

新材料是指那些新出現(xiàn)或已在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料。新材料與傳統(tǒng)材料之間并沒有截然的分界，新材料在傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)上發(fā)展而成，傳統(tǒng)材料經(jīng)過組成、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和工藝上的改進從而提高材料性能或出現(xiàn)新的性能都可發(fā)展成為新材料。

21 世紀最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。同傳統(tǒng)材料一樣，新材料可以從結(jié)構(gòu)組成、功能和應(yīng)用領(lǐng)域等多種不同角度對其進行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套。目前，一般按應(yīng)用領(lǐng)域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領(lǐng)域：電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復(fù)合材料、先進陶瓷材料、生態(tài)環(huán)境材料、新型功能材料（含高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫(yī)用材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。新材料是高新技術(shù)發(fā)展以及現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料科學(xué)一直是活躍的科學(xué)前沿，直接推動人類社會巨大變革，為人類的文明奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

低碳經(jīng)濟是世界經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必由之路，也是現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的內(nèi)在要求。世界經(jīng)濟的未來，離不開相關(guān)新材料產(chǎn)業(yè)的支撐。為推動經(jīng)濟向低消耗、低碳排放轉(zhuǎn)型提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

1低碳經(jīng)濟促進新材料的研發(fā)步伐

材料、能源、信息是現(xiàn)代技術(shù)文明的三大支柱，而能源和信息的發(fā)展又受制于材料的進步程度。新材料是科學(xué)技術(shù)的支撐和保證，各工業(yè)化國家都把發(fā)展新材料技術(shù)擺在特殊的戰(zhàn)略位置上。

新材料種類有高性能結(jié)構(gòu)材料、電子信息材料、醫(yī)用生物材料和納米材料。高性能結(jié)構(gòu)材料是指高強度、高韌性、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等特殊性能的材料，還包括復(fù)合材料。復(fù)合材料是指由基體材料（樹脂、金屬、陶瓷等）和增強劑（有纖維狀的、晶須狀的、顆粒狀的等）復(fù)合而成的材料，例如熱塑性樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料及碳基復(fù)合材料等。

2低碳經(jīng)濟加劇發(fā)達國家競爭新材料產(chǎn)業(yè)

受資源短缺、氣候變暖和金融危機等多重因素的影響，國際新材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)許多新的特點，諸如研發(fā)周期縮短、產(chǎn)業(yè)化進程加快，輕質(zhì)材料、環(huán)保材料、高性能材料需求旺盛等。在低碳經(jīng)濟形勢下，為保持其經(jīng)濟和科技的領(lǐng)先地位，美、歐、日等發(fā)達國家和地區(qū)都十分重視新材料技術(shù)的發(fā)展，把新材料作為科技發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，將新材料技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，予以重點支持。為搶占新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，近年來，國際上圍繞新材料產(chǎn)業(yè)的競爭已經(jīng)開始，并日益激烈。美、日、德等發(fā)達國家正紛紛制定和完善新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計劃。公開數(shù)據(jù)顯示，近 10 年來，世界新材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約 30%的速度增長。目前，世界上各種新材料的市場規(guī)模已超過 4 000 億美元，而由新材料帶動而產(chǎn)生的新產(chǎn)品和新技術(shù)市場則更為廣闊，年營業(yè)額突破 2 萬億美元。

在美國，有近 1 / 3 的科技人員直接或間接從事與材料有關(guān)的研究和開發(fā)，近年來又創(chuàng)建了若干個新材料研究開發(fā)中心。美國新材料科技戰(zhàn)略目標是保持本領(lǐng)域在全球的領(lǐng)導(dǎo)地位，支撐信息技術(shù)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和納米技術(shù)等發(fā)展，滿足能源等重要部門和領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨螅贫伺c低碳經(jīng)濟相關(guān)的新材料發(fā)展計劃。

今后 10 年，材料科技的發(fā)展具有功能化、復(fù)合化、智能化特征，最活躍的將是信息功能材料、納米材料、高性能陶瓷、生物材料、復(fù)合材料等。具有高比強度、高比剛度、耐高溫高壓、耐磨耐蝕等極端條件的結(jié)構(gòu)材料、智能材料等，也將進一步受到重視而獲得發(fā)展。

3新材料成為我國的經(jīng)濟增長點

在日前召開的國務(wù)院常務(wù)會議上，新材料被明確為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向之一。國家已先后通過高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化新材料專項等 7 個專項，大力支持新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在政策的大力支持下，我國的新材料產(chǎn)業(yè)將迎來高速成長期。有專家估計，2012 年國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將超過 1 300 億元。

3.1發(fā)展環(huán)境

近年來，由于國家給予了大力支持，我國新材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)基地如雨后春筍般涌現(xiàn)，全國先后設(shè)立了 7 家新材料產(chǎn)業(yè)國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地和七十余家新材料和相關(guān)特色產(chǎn)業(yè)基地。新材料產(chǎn)業(yè)基地逐步擴散輻射，帶動周邊地區(qū)形成了更大的區(qū)域新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，如長三角汽車材料和化工材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、環(huán)渤海灣半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、珠三角多元新材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等。新材料產(chǎn)業(yè)正逐步成為地區(qū)經(jīng)濟的重要增長極之一。在“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)” 的背景下，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)也成為市場投資的熱點。

3.2發(fā)展趨勢

我國今后幾年要大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，要大力發(fā)展新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥、信息網(wǎng)絡(luò)和高端制造產(chǎn)業(yè)。積極推進新能源汽車、“三網(wǎng)” 融合取得實質(zhì)性進展，加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。加大對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的投入和政策支持，按照生態(tài)產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化要求，大力推進生態(tài)化、低碳化先進制造業(yè)基地和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，重點打造具有自主創(chuàng)新能力和核心競爭力的光電、新能源、生物制藥、電子信息、有色金屬精深加工、航空、汽車及零部件等七大新型工業(yè)基地，全力打造 “中國服務(wù)外包示范城市”。只有在新材料領(lǐng)域不斷進取、先聲奪人，方可成就新能源、電動汽車、節(jié)能環(huán)保等其他新興產(chǎn)業(yè)在世界經(jīng)濟版圖的地位。

4結(jié)束語

低碳經(jīng)濟是全球經(jīng)濟的一次重大變革，它將為眾多產(chǎn)業(yè)帶來機遇和挑戰(zhàn)。新材料產(chǎn)業(yè)既是實體經(jīng)濟的支撐性產(chǎn)業(yè)之一，同時又代表著高新技術(shù)的尖端領(lǐng)域，再加上與低碳經(jīng)濟的高度協(xié)調(diào)一致，已經(jīng)成為當今世界重點關(guān)注的領(lǐng)域之一。在這樣的大好形勢之下，我國的新材料產(chǎn)業(yè)唯有抓住良機，開拓進取，才能占領(lǐng)新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的高地。

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（作者單位：遼寧科技學(xué)院）