China Science & Technology Overview学术研究国内外新材料产业发展现状与趋势研究聂尊誉1,3,4 温杜斌2 赵安中1,3 张十庆1,3(1.国家仪表功能材料工程技术研究中心,重庆 400707;2.中国航发南方公司,湖南株洲 412300;3.重庆材料研究院有限公司,重庆 400707;4.中国仪器仪表行业协会仪表功能材料分会,重庆 400707)摘 要:材料工业对国家制造业发展有着至关重要的影响,当前世界各国越来越重视国家对材料研发工作的组织和领导。欧美发达国家的针对新材料生产、研发创新出台相应的。我国大型新材料企业有中国化工、中国中材、中国建材、中国钢研等,及为各行业配套的科技型中小企业,如重材院、中航工业北京航材院、中船725所、航天703所等,同时还有一大批新兴的民营企业。随着我国即将出台新材料“十三五规划”,我国新材料产业将迎来新机遇。关键词:新材料产业；发展；现状；趋势中图分类号:F416.7文献标识码:A文章编号:1671-20(2017)06-0227-04Abstract:Industrial materials of national manufacturing industry development has a crucial influence, countries around the world attach greatimportance of industrial materials, developed countries in Europe and the United States of new materials production, R & D and innovation ability witheach passing day. With the introduction of China's five new materials planning policy, China's new materials industry showing a good momentum ofdevelopment, China's chemical industry, China National materials, China building materials, China Gangyan etc. large enterprises, and for supportingthe industry of science and technology oriented small and medium-sized enterprises, such as Chongqing materials research institute ,AVIC BeijingBIAM, 725institute of china shipbuilding industry corporation, 703institute of china aerospace science and technology corporation, and a large numberof emerging private enterprises.Key Words:advanced materials industry;develop;present situation;trend新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料。主要包括特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材.com.cn. All Rights Reserved.料、高性能复合材料、前沿新材料六大领域。新材料广泛应用于信息、能源、交通、医疗等各个领域,其产业在发达国家已经成为一个具有技术和商业竞争力的支柱产业之一,产出在国民经济中占有重要地位[1]。新材料本身就是一个大市场,而由它带动而产生的新产品和新技术则是一个更大的市场。随着我国“一带一路”、“中国制造2015”出台,这给我国新材料产业的发展又带来了新的曙光和难得机遇。而发展新材料产业则已成为了世界各国竞相抢占的国际经济制高点[2]。1 国外新材料产业概况与市场分析美国、日本、欧洲(含俄罗斯)等发达国家一直是世界新材料的主导者。根据统计,2014年新材料技术产业在世界市场的销售额预计超过10000亿美元, 2014年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额估计已达800亿美元[3];2014年半导体材料市场规模增长了3%,收入增长了10%,销售额达443亿美元,其中高温超导电力设备的全球销售额可达250-260亿美元,到2020年,全球与超导相关的产业的产值可能达到1500亿到2000亿美元,其中高温超导占60％;2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量达13.4万吨,产值达80亿美元,带动相关产业产值700亿美元。2014年全球生物医用材料及制品的产值预计超过1000亿美元,美国约为400亿美元,是美国经济中5种高技术关键新材料产业之一[4]。根据各种数据显示发达国家无论在新材料基础研究、应用开发、生产制造、产品商品化等各方面都居世界领先地位。仅仅从企业形态来看,他们不仅有大型新材料公司,也有众多的中小型专业企业,还有许多大型装备企业集团旗下设有专门从事新材料产业的分支企业,这些分支企业依靠母公司强大财力,研发制造的新型材料经常供本公司下游产品使用[5]。美国、日本、欧洲新材料企业的主要形态:一是以材料为主业的大型公司,它们并且不断地整合和重组,形成了在全球的产业链和经销链。技术也主要被这些公司垄断,如杜邦、道一康宁、巴斯夫、TDK、信越化学;二是隶属于大型公司的分支企业,由于进一步融合了上下游,新产品层出不穷;三是专业小型新材料公司,以低成本、绿色化、低碳环保为主要特点,如瑞士美泰乐公司、俄罗斯超合金公司等[6]。这些发达国家的新材料企业起步早,已具有规模大,企业研发能力强,产业链发达优势,在全球市场中占比重大。1.1 美国(1)通用电气公司GE公司曾拥有GR塑料公司和GE硅氧烷及GE公司石英等新材料业务。公司的PPO和聚醚酰亚胺(PEI)产量稳居全球第一,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的产量也排世界前三作者简介:聂尊誉(1979—),女,重庆江津人,工程师,本科,毕业于重庆大学材料化学专业,现主管中国仪器仪表学会仪表功能材料 分会、仪表功能材料学会。从事功能材料行业管理、学术研究及期刊工作十余年;温杜斌(1980—),男,湖南株洲人,锻 造与热处理工程师,本科,毕业于中南大学,研究方向:金属材料科学与工程;赵安中(1972—),男,重庆大足人,高级工程 师,研究生,毕业于重庆大学,研究方向:功能材料学、科技管理;张十庆(1974—),男,四川资阳人,教授级高工,硕士,毕业 于重庆大学,长期从事功能材料的研究工作,曾负责10余项国家级重大科研项目。2017年3月下 第6期 总第258期227学术研究China Science & Technology Overview名。GE公司新材料年销售额为80亿美元。GE高新材料集团的业务包括有机硅产品、硅烷、密封剂、聚氨酯和黏合剂以及高熔凝石英和陶瓷材料。GE航空于2013年11月14日开工建设全新先进复合材料工厂,负责制造的CMC部件是高压涡轮外环,该部件将用在LEAP发动机上。该厂是世界首家批产航空发动机用陶瓷基复合材料(CMC)的工厂。(2)杜邦公司(DUPONT):杜邦是以材料为主业的大型公司,投资遍布世界各地。杜邦是世界最大的电子材料供应商之一,为平板显示器、半导造、半导体封装、电路及光伏行业提供材料解决方案。在中国多个地方建立了新材料企业,生产电子材料、钛白粉、树脂、生物材料等。杜邦公司2013年销售收入3.75亿美元,世界500强排名320名。(3)美国道-康宁公司(Dow Corning):硅基技术及创新领域的全球领导者,是康宁玻璃公司(现康宁公司)和陶氏化学公司合资而成,各占一半公司股份。目前公司为全球25000家客户提供增强性能的解决方案,并提供7000多种产品和服务,用以提高几乎所有工业领域内数千种应用的性能。康宁在中国的投资额已超过30亿美元,拥有8个生产工厂并拥有3000多名员工。1.2 日本日本的新材料企业普遍规模较大,大部分是从传统材料企业过渡到新材料的,但仍以材料为主业。(1)新日铁住金公司:新日本制铁公司是日本最大的钢铁公司,也是世界大型钢铁公司之一。公司的产品包括:圆钢、合金钢、不锈钢、各种钢管、冷/热轧钢板、化学制品、炼铁用成套设备,各种产业机械等。2012年10月1日,新日本制铁株式会社与住友金属工业株式会社合并,成立了新日铁住金株式会社。新日铁住金2013年销售550亿美元,世界排名184名。(2)TDK公司:TDK公司成立于1935年,是一家以生产铁氧体材料、陶瓷材料、磁性材料、电子元件和录音／像产品的公司。2013年销售收入约75亿美元。TDK的核心技术有:半导体加工技术、薄膜成型加工技术、粉末控制加工技术。(3)信越化学公司:高科技材料的超级供应商,世界最大的晶圆制造企业、世界最大聚氯乙烯制造企业,它的重要产品还包括人造石英、有机硅、纤维素衍生产品。2010年,该公司在中国设立信越(江苏)光棒有限公司。1.3 欧洲(1)巴斯夫公司。巴斯夫公司是世界著名的化工材料企业,2013年营业收入为982亿美元。名列世界500大企业第75位。塑料和纤维是其重要支柱之一。巴斯夫是世界最主要的塑料制造商之一,在这个领域内有许多突破性的创新。巴斯夫最大强项之一是能够根据客户的需求调整产品的性质。特别是在耐用性、质量、阻燃性方面可满足客户的所有需求。该公司还开发出了生物降解塑料。巴斯夫最著名的产品是聚苯乙烯,巴斯夫的这种材料在世界上一直处于领先地位。这种材料广泛用于计算机包装,监视器和打印机。(2)圣戈班公司。圣戈班公司是一家位于法国的企业,以材料的制造、加工、销售为主业,2013年销售收入为558亿美元,名列财富500强企业第180位。圣戈班是实用材料的设计、生产及销售的世界领先集团。生产销售的材料包括汽车和建筑玻璃,玻璃瓶,管道系统,砂浆,石膏,耐火2282017年3月下 第6期 总第258期陶瓷以及晶体。集团由五大业务部组成:平板玻璃、玻璃包装、建筑产品、建材分销和高功能材料。(3)摩根公司。摩根公司是英国一家中型公司,以碳材料和陶瓷材料为主要产品。2001年销售收入10.51亿英镑。在全世界40个国家开展业务,产品有五大系列:磁性材料、电碳材料、工程碳材料、技术陶瓷和绝缘陶瓷。摩根公司的核心竞争力包括四个部分:出色的应用工程技术、先进的材料科技、持续高质量的制造工艺、全球管理能力。该公司具有非常的均衡产品组合并且能利用现有产品产生的利润投入新市场、新领域的开拓。例如通信领域、医用材料领域、替代能源领域。摩根公司正在努力研发燃料电池用材料。(4)美泰乐公司。美泰乐科技为全球最著名的贵重金属及相关产品的供应商之一。业务主力是贵金属及相关的物料。美泰乐属下五个部门涉及不同的市场:精炼部主力于贵金属提炼及锭的生产;化工部主力于电子应用及装饰性工业;钟表部主力于钟表部件,同时亦包括珠宝首饰和其他奢侈产品;牙科部;而接触件部则主力于电器接触件市场。苏州工业园区成立了该公司第一个亚洲生产基地。(5)德国汉高公司(Henkel)。世界第一大胶粘剂和密封胶生产商,世界500强,有330多家分支机构分布在全球60多个国家和地区。目前汉高集团在全球生产的产品多达1万余种,其中粘合剂方面超过3000种,粘合剂技术部有五个子业务部,分别为:通用工业、民用粘合剂、工业粘合剂、汽车业务、金属工业及航天业务。全球员工人数约50000人。中国市场是汉高全球市场的重要组成部分,亚太区业绩中超过三分之一的销售额得益于中国(包括中国)的市场发展。(6)德国瓦克公司(WACKER)。欧洲第一家有机硅生产商,2010年全球销售额达47.5亿欧元,年增幅率达到了50％。全球员工人数约15600人。其有机硅销售额在全球位居第三,年均销售额 10亿欧元左右,在中国上海、江苏张家港建有研发中心和工厂。每年将年度销售额的6％的资金投入到新产品的研究开发,在全球半导体技术、有机硅化学、聚合物和精细化学品及多晶硅等领域具有绝对的技术优势。1.4 国外新材料产业发展趋势及计划1.4.1 美国发布《材料基因组战略规划》[7]美国提出再工业化或复兴制造业,他们的制造业多半是基于高新技术支撑的先进制造业。而先进制造离不开先进材料的支持,2014年美国发布了《材料基因组战略规划》,预计该规划的执行时间在2015年-2018年之间。在资金投入方面,美国联邦已投入了2.5亿美元用于基础设施研发和创新。该规划公布了9大材料类别研究领域下的63个重点方向,其中树脂基复合材料、关联材料、电子和光子材料、储能材料以及轻质结构材料这5类材料涉及到的37个重点方向对影响重大。1.4.2 俄罗斯公布《2030年前材料与技术发展战略》细节[2]该战略预期执行时间为2014年-2030年。从2014年开始实施,5年内总拨款规模约为500亿卢布。主要涵盖18个战略发展方向,包括智能材料、金属间材料、高温金属材料、聚合物材料、纳米结构复合材料和涂层等等,战略本身将附带10个主要计划。在18个战略发展方向中约80%的方向与发动机.com.cn. All Rights Reserved.China Science & Technology Overview学术研究研制和现代化有关,主要有以下5个方面:单晶耐高温合金发动机叶片、自组织纳米复合材料涂层、高梯度定向结晶技术、真空熔炼技术、发动机材料与国际标准接轨。1.4.3 欧盟发布石墨烯旗舰计划首份招标公告和科技路线图石墨烯旗舰计划预期执行时间是2013年-2020年期间。展基础。目前已经有40多个城市形成了不同规模的新材料产业集聚区。中国现已经批准设立的国家级新材料产业基地有129个(7个高技术产业基地、32个新型工业化示范基地和90个高新技术产业化基地),这些基地分布广泛、特色鲜明,已初步呈现出集群化分布特征,形成“东部沿海聚集,中西部特色发展”的空间布局。广州、天津、青岛等地已逐渐发资金投入方面分两个阶段进行,初始阶段(2013年10月1日-2016年3月31日)共资助00万欧元;稳定阶段(2016年4月开始)预计每年资助5000万欧元。2014年2月初该计划发布了首份招标公告和科技路线图,介绍了拟资助的研究课题和支持课题,以及根据领域划分的工作任务,每项课题都涉及多项工作任务。主要包括3个重点方向:新兴传感技术与生物学的融合、面向射频应用的无源组件、高频电子学。1.4.4 欧盟制定 “欧洲冶金计划”“欧洲冶金计划”预期执行时间是2014-2020年期间。预计该计划总经费投入10亿欧元。2014年9月9日欧洲空间局联合一些知名研究机构和超过180家欧洲公司,启动名为“欧洲冶金”计划的研究,旨在发展21世纪新型金属及其制造技术,参与该计划的大型公司有:空客、罗罗、西门子、BAE系统公司等。该计划将围绕13个主题开展,包括用于空间和核系统的新型耐热合金、基于超导合金的高效电源线、可将废热转化为电的热电材料、生产塑料和药物的新型催化剂、用于医疗移植的生物相容性金属,以及高强度的磁系统等。1.4.5 日本最大碳纤维供应商东丽公司制定中远期碳纤维“计划AP-G 2016”“计划AP-G 2016”预期执行时间是2014-2017年期间。从2014年开始,三年内投资1800亿日元用于技术开,另外投资4000亿日元用于资产建设。2014年2月,东丽公司宣布该计划,作为正在进行的“AP-G 2013计划”的延续。该计划旨在通过“创新和激进的管理”实现业务快速增长。东丽公司将在“项目AP-G 2013”的基础上扩大业务增长的支柱业务领域和地区和增强竞争力,利用其综合优势,实现绿色创新的业务扩展(GR)计划、亚洲和新兴国家的业务扩展(AE)计划,和总成本降低(TC-II)计划。1.4.6 德国工业4.0[8]为确保德国制造业的未来,德国提出具实施战略主动权的第4代工业模式(ＲecommendationsforImplementing theStrategic Initiative Industries 4.0)。目前,已将物联网和互联网服务引入生产环节。可以预见不就的将来,企业将建立涵盖机械、仓储系统及生产设施在内的全球信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)。这些信息将包括智能机械设备、仓储系统和生产线,它能够自动地交换信息、彼此地控制生产设施。有利于参与制造、加工、材料使用以及供应链和生命周期管理的工业流程。2 国内新材料产业概况与重点企业分布2.1 国内新材料产业概况经过几十年奋斗,我国新材料产业从无到有,不断发展壮大,在体系建设、产业规模、技术进步等方面取得明显成就,为国民经济和国防建设做出了重大贡献,具备了良好发展成为化工新材料产业基地;甘肃金昌、湖南长株潭、陕西宝鸡、重庆及山西太原等内陆地区依托资源优势成为航空航天材料、仪表材料、能源材料及重大装备材料的主要基地[9];大连、福州、厦门等在光电新材料以及电子信息材料领域具有较强优势;江苏徐州、河南洛阳、江苏连云港、四川乐山等地硅材料产业也呈现出良好的发展态势[10]。新材料产业规模不断壮大。自2010年以来,中国新材料产业规模一直保持稳步增长,由2010年的6500亿元增长至2014年的1.6万亿元左右,年均增速保持在25%左右。其分布详如图1和图2所示。其中,稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。部分关键技术取得重大突破。我国自主开发的钽铌铍合金、非晶合金、高磁感取向硅钢、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、超硬材料、间位芳纶和超导材料等生产技术已达到或接近国际水平。新材料品种不断增加,高端金属结构材料、新型无机非金属材料和高性能复合材料保障能力明显增强,先进高分子材料和特种金属功能材料自给水平逐步提高。我国新材料产业仅有10%左右的领域为国际领先水平,60%～70%领域处于追赶状态,还有20%～30%的领域与国际水平存在相当大的差距,中国新材料产业的研发水平比发达国家落后5年,不过这种差距正在逐步缩小。但是,我国新材料产业总体发展水平仍与发达国家有较大差距,产业发展面临一些亟待解决的问题,主要表现在:新材料自主开发能力较薄弱,大型材料企业创新动力不强,关键新材料保障能力不足;产学研用未形成协调一2017年3月下 第6期 总第258期229.com.cn. All Rights Reserved.学术研究China Science & Technology Overview致,产业链条短,新材料推广应用困难,产业发展模式不完善;新材料产业正处于统筹规划和引导阶段,研发投入还未见明显成效,基础管理工作较薄弱。2.2 国内新材料产业重点企业建国60多年来,我国已建立完整的工业体系。经过几番变迁,我国新材料领域已拥有一批大型企业和一大批科技型中小企业。包括大型新材料企业(集团),如中国化工、中国中材、中国建材、中国钢研等;以及为各行业配套的科技型中小企业,如重庆材料研究院、中航工业北京航材院、中船725所、航天703所等,同时还有一大批新兴的民营企业。部分企业概况如下:(1)中国化工集团公司。中国化工是我国最大的基础化学制造企业。2013年世界500强企业276位。其下属中国蓝星(集团)总公司是以化工新材料和特种化学品为主业,总资产300多亿元,年销售额300多亿元。蓝星集团有机硅单体、PVC糊树脂生产规模居全球第三,蛋氨酸产品生产规模和市场份额均居全球第二位。蓝星拥有中国最大的双酚A装置和亚洲唯一的连续酯交换法PBT工程塑料生产装置,工业硅、钛白粉、铬酸酐、环氧树脂、彩色显影剂等产品占国内市场主导地位,苯酚、丙酮生产技术居国内领先水平,是中国唯一的离子膜电解槽设备制造商。(2)中国中材集团有限公司。中材集团是我国唯一在非金属材料业拥有系列核心技术和完整创新体系的,集科研、设计、制造、工程建设、国际贸易于一体的创新型、价值型、国际型企业集团。拥有“三大主导产业”－－非金属材料制造业、非金属材料技术装备与工程业、非金属矿业。2013年中材集团资产规模1115.8亿元,营业收入737.1亿元,列中国企业500强178位。(3)中国钢研科技集团有限公司。中国钢研是我国金属新材料研发基地、冶金行业重大关键与共性技术的创新基地、国家冶金分析测试技术的权威机构。中国钢研相继建立了北京中关村永丰、丰台、昌平、空港产业基地;河北涿州新材料产业园、石家庄产业基地;在天津、上海、山东、广东、吉林、四川等地也建设了研发和产业化基地。实施了包括非晶材料、药芯焊丝材料、高温合金材料、难熔合金材料、高品质金刚石锯片材料、高速工具钢材料、稀土磁性材料、高品质特殊钢材料、冶金电气自动化设备生产线、等静压加工和设备制造中心等产业化项目,为我国新材料产业、冶金工艺工程产业、工业电气自动化、分析测试产业的发展做出重要贡献。(4)北京有色金属研究总院。有研总院是我国有色金属行业规模最大的综合性研究开发机构。其组建了若干高技术产业化公司,并在微电子材料、光电子材料、稀土材料、有色金属粉末、特种有色金属加工材料、新能源材料、高端冶金装备等方面形成了产业集群。有研新材料股份有限公司是其下属上市公司,主要从事半导体硅材料、高纯/超高纯稀土材料、光电材料和贵金属材料等新材料的研发与生产,是我国有色金属新材料行业的骨干企业。(5)北京矿冶研究总院。矿冶总院是中国以有色金属采矿、选矿、冶金为主的综合性研究单位,兼搞黑色、稀有和贵金属的研究。该院从事金属、合金、陶瓷、复合涂层材料,2302017年3月下 第6期 总第258期粉体材料与制品、材料表面工程技术的研究开发及产业化。拥有合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末、热喷涂制品加工及铝合金添加剂等多条专业化生产线,年产四大类1000多吨新材料产品,并提供高性能涂层材料及成套工艺技术服务。致力于电池材料和电子陶瓷粉体材料的研究开发,主要产品为钴酸锂、锰酸锂、草酸钴、氧化钴、氧化铋、氧化硅、氧化锑和碳酸锰等。3 结语目前,全球新材料产业发展迅猛,深刻地影响着各国经济、文化等诸多方面。从新材料领域的产业化程度分析,我国在新材料领域与发达国家还存在较大差距,尤其表现在高技术成果未能迅速有效地实现产业化、商品化的环节上[11]。而新材料开发具有风险性和长期性的特点,国家仍将是主要的支持者和投资者,发达国家都把先进材料的研发列入国家预算,并纷纷研究和制定相关的重大发展规划,从战略高度认识、关注和优先支持新材料产业发展材料。综合上述,列出以下几点建议:一是要顺应宏观引导,强化支持突破新材料工程化、产业化的技术瓶颈;二是积极发挥重大项目带动作用,凝聚上下游产业链;三是重点凝聚产业高端人才,强化人才梯队建设[12];四是促使新材料大规模应用,构建我国新材料技术标准体系;五是快速与国际产业水平接轨,同时加强材料科学的基础研究和技术创新[13];六是吸引多方投资,利用现代信息网络拓展产销链,以信息化促工业化发展。参考文献[1]黄晓普.后金融时期我国新材料产业的困境与对策[J].求索,2012(10):51-52.[2]中国新材料技术协会.2014年度国外出台的五大材料发展战略规划[C].(第八届)军民两用新材料论坛,2015.[3]刘玲玲.释放负离子的居室功能材料研究[D].2009.[4]刘庆宾.中国战略性新兴产业研究与发展——功能材料[M].2016(05):7-8.[5]赵丹.我国新材料产业整合初步研究[D].2005.[6]彭昊.新材料产业特点及国外重点企业介绍[J].新材料产业,2003(05):16-19.[7]中国新材料产业技术创新战略联盟秘书处.全球新材料未来发展重点分析[J].中国科技产业,2015(08):42-44.[8]朱宏康,谷宾,刘书惠.国际新材料与计划研究[J].中国材料进展.2015(04):326-329.[9]马红丽.我国新材料发展回顾与展望[J].中国科技投资.2011(02):35-37.[10]展望2011:我国新材料产业步入发展黄金期[J].技术与市场,2011(06):359-360.[11]罗贞礼,曹磊.我国新材料产业技术创新方向的选择探讨[J].材料导报,2010(09):101-105.[12]刘明.北京新材料产业发展战略研究[J].新材料产业,2011(11):32-36.[13]綦成元,任志武,周廉.实现新材料跨越式发展[J].中国创业投资与高科技,2005(01):13-15..com.cn. 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