新材料主要由傳統材料的創新和新材料的引入組成。隨著高新技術的發展,新材料與傳統材料產業的結合日益緊密,產業結構呈現橫向擴散的特點。
新材料的分類:根據應用領域,新材料壹般分為以下幾類:
1信息材料
電子信息材料及產品支撐現代通信、計算機、信息網絡、微機械智能系統、工業自動化、家用電器等現代高新技術產業。電子信息材料產業的發展規模和技術水平在國民經濟中具有重要的戰略地位,是科技創新和國際競爭最激烈的材料領域。微電子材料在未來10 ~ 15仍將是最基礎的信息材料,光電材料將成為發展最快、發展最快的材料。
集成電路和半導體材料:主要是矽材料,新型化合物半導體材料和新壹代高溫半導體材料也是重要組成部分,包括高純化學試劑和特種電子氣體;光電材料:激光材料、紅外探測器材料、液晶顯示材料、高亮度發光二極管材料、光纖材料等領域;新型電子元器件材料:磁性材料、電子陶瓷材料、壓電晶體管材料、信息傳感材料、高性能封裝材料。
目前的研究熱點和技術前沿包括第三代半導體材料,如柔性晶體管、光子晶體、SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導體材料、有機顯示材料和各種納米電子材料。
2能源材料
全球能源消耗不斷增加,80%的能源來自化石燃料。從長遠來看,需要無汙染、可持續發展的新能源來替代所有的化石燃料。未來的清潔能源包括氫能、太陽能、風能、核聚變能等。解決能源問題的關鍵是能源材料的突破,無論是提高燃燒效率以降低資源消耗,還是開發新能源和利用可再生能源,都與材料密切相關。
傳統能源所需材料:主要是提高能源利用效率,現在重點發展超臨界蒸汽發電機組和整體煤氣化聯合循環技術,對材料要求非常嚴格,如工程陶瓷、新型通道材料等;氫能和燃料電池:氫能的生產、儲存和利用所需的材料和技術,燃料電池材料等。綠色二次電池:鎳氫電池、鋰離子電池、高性能聚合物電池等新材料;太陽能電池:多晶矽、非晶矽、薄膜電池等材料;核能材料:新型核電反應堆材料。
新能源材料主要包括特種薄膜、聚合物電解質、催化劑和電極、先進光電材料、特種光譜塑料和塗層、碳納米管、金屬氫化物漿料、高溫超導材料、低成本低能耗土木工程材料、輕、廉價、高效絕緣材料、輕、強、復合結構材料、超高溫合金、陶瓷及復合材料、抗輻射材料、低活性材料、耐腐蝕耐壓腐蝕開裂材料。抗機械和等離子腐蝕材料。目前的研究熱點和技術前沿包括高能儲氫材料、聚合物電池材料、中溫固體氧化物燃料電池電解質材料、多晶薄膜太陽能電池材料等。
3生物材料
生物材料是與生命系統相結合,用於診斷、治療或替代組織和器官或改善其功能的材料。它們涉及材料、醫學、物理、生物化學和現代高科技等多個學科,已成為21世紀的主要支柱產業之壹。
目前,幾乎所有種類的材料都已用於健康治療,主要包括金屬及合金、陶瓷、高分子材料、復合材料和生物質材料。高分子生物材料是生物醫學材料中最活躍的領域。金屬生物材料仍是臨床應用最廣泛的植入材料,醫用鈦及其合金,以及鎳鈦形狀記憶合金的研發是熱點。無機生物材料近年來受到越來越多的關註。
目前國際上生物醫用材料研發的主要方向是,壹是模擬人體軟硬組織、器官、血液的組成、結構和功能的仿生或功能性設計和制備,二是賦予材料優良的生物相容性、生物活性或生命活性。就具體材料而言,主要包括藥物控釋材料、組織工程材料、仿生材料、納米生物材料、生物活性材料、介入診療材料、可降解可吸收生物材料、
4汽車材料
汽車材料在整個材料市場中占比很小,但屬於技術要求高、技術含量高、附加值高的三高產品,代表了行業的最高水平。
汽車材料需求呈現以下特點:輕量化、環保化是主要需求發展方向;各種材料在汽車中的應用比例正在發生變化。主要趨勢是高強度鋼和超高強度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復合材料的用量將大幅增加,汽車車身結構材料將趨向多材料設計。與此同時,汽車材料的回收利用也更加受到重視,電動汽車、替代燃料專用材料、汽車功能材料的開發應用不斷加強。
5納米材料與技術
納米材料與技術將第五次成為推動社會經濟領域快速發展的主導技術,20世紀前20年將是納米材料與技術發展的關鍵時期。納米電子學將取代微電子學,納米加工將取代微加工,納米材料將取代微米材料,納米生物技術將取代微米生物技術,這是客觀規律。
納米材料與技術的研發大多處於基礎研究階段,如納米電子與器件、納米生物等高風險領域等。,且尚未形成大規模產業。然而,納米材料和技術將對電子信息產業、生物醫藥產業、能源產業和環境保護等相關材料的制備和應用產生革命性的影響。..
6超導材料與技術
超導材料與技術是21世紀具有戰略意義的高新技術,廣泛應用於能源、醫療、交通、科研、國防和軍工等領域。超導材料的應用主要取決於材料本身的性質及其制備技術的發展。
目前,低溫超導材料已經達到實用化水平,高溫超導材料的產業化技術也取得了重大突破。用於移動通信的高溫超導帶材和高溫超導濾波器子系統即將商業化。
7稀土材料
稀土材料是利用稀土元素優異的磁、光、電性能開發的壹系列不可替代的優越新材料。稀土材料廣泛應用於冶金機械、石油化工、輕工農業、電子信息、能源環保、國防軍工等領域,是世界各國改造傳統產業、發展高新尖端國防技術不可或缺的戰略物資。
具體包括:稀土永磁材料:是發展最快的稀土材料,包括釹鐵硼、SmCo等。,廣泛應用於電機、電聲、醫療器械、磁懸浮列車、軍工等高科技領域;儲氫合金:主要用於動力電池和燃料電池;稀土發光材料:有用於高效節能環保光源的新型稀土發光材料,用於高清和數字彩電、電腦顯示器的稀土發光材料,特殊或極端條件下應用的稀土發光材料;稀土催化材料:發展重點是替代貴金屬,降低催化劑成本,提高抗中毒性能和穩定性;稀土在精密陶瓷、光學玻璃、稀土蝕刻劑、稀土無機顏料等其他新材料中的應用也在高速增長,如稀土電子陶瓷、稀土無機顏料等。
8種新型鋼鐵材料
鋼鐵材料是重要的基礎材料,廣泛應用於能源開發、交通運輸、石油化工、機械動力、輕工紡織、醫療衛生、建材、家電通訊、國防建設和高技術產業,具有較強的競爭優勢。
鋼鐵新材料的發展重點是高性能鋼鐵材料,以高性能、長壽命為導向,在質量上向組織精細化、控制精確化發展,向提高鋼鐵潔凈度、高均勻性發展。
9新型有色金屬合金材料
主要包括鋁、鎂、鈦等輕金屬合金、粉末冶金材料和高純金屬材料。
鋁合金:包括各種高強韌、高比強度、高比模量、高強度、耐腐蝕、可焊性、耐熱性、耐腐蝕性的新型鋁合金材料,如鋁鋰合金;鎂合金:包括鎂合金及鎂基復合材料、超輕高塑性Mg-Li-X合金等。鈦合金材料:包括新型醫用鈦合金、高溫鈦合金、高強度鈦合金、低成本鈦合金等。粉末冶金材料:產品主要包括鐵基和銅基汽車零部件、難熔金屬、硬質合金等。高純金屬和材料:材料純度向提純方向發展,雜質含量達到ppb級,產品規格向大型化方向發展。
10新型建築材料
新型建築材料主要包括新型墻體材料、化學建築材料、新型保溫材料、建築裝飾材料等。國際建材趨勢是向環保、節能和多功能方向發展。
其中,玻璃的發展趨勢是向功能化、實用化、裝飾化、陽光E化、環保化五個方向發展,包括對原玻璃的表面改性或精加工處理、節能low-E和陽光控制low-E薄膜玻璃等。此外,還包括節能環保新型建材和特殊系列水泥,以滿足工程的特殊需要。
11化工新材料
化工材料在國民經濟中占有重要地位,在航空航天、機械、石油工業、農業、建築、汽車、家用電器、電子、生物醫藥等行業中占有重要地位。
化工新材料主要包括有機氟材料、有機矽材料、高性能纖維、納米化工材料、無機功能材料等。納米化工材料和特種化工塗料是近年來的研究熱點。
12生態環保材料
生態環境材料是在人類認識到生態環境保護的戰略意義,世界各國都在走可持續發展道路的背景下提出的。壹般認為,生態環境材料是指具有令人滿意的性能和優異的環境協調性的材料。
這種材料的特點是資源和能源消耗少,對生態和環境汙染小,回收利用率高,從材料制造、使用、廢棄到回收的整個生命過程與生態環境相協調。主要包括:與環境相容的材料,如純天然材料(木材、石材等。)、仿生材料(人造骨骼、人造器官等。),以及綠色包裝材料(綠色包裝袋、包裝容器)。環境降解材料(生物降解塑料等。);環境工程材料,如環境修復材料、環境凈化材料(分子篩、離子篩材料)、環境替代材料(無磷洗滌劑添加劑)等。
生態環境材料的研究重點和發展方向包括再生聚合物(塑料)的設計、材料環境相容性評價的理論體系、降低材料環境負荷的新技術、新工藝和新方法。
13軍工新材料
軍用物資在促進國防科技、國防實力和國民經濟發展中發揮著重要作用。它們是武器裝備的物質基礎和技術先導,是決定武器裝備性能的重要因素,是拓展武器裝備新功能、降低武器裝備全壽命成本、獲取和保持武器裝備競爭優勢的驅動力。
隨著武器裝備的快速發展,配套材料技術的發展呈現出以下趨勢:壹是復合化:通過微觀、細觀、宏觀三個層次的復合,材料的綜合性能大大提高;二是多功能:通過對材料成分、組織和結構的優化設計和精確控制,使單壹材料具有多種功能,從而簡化武器裝備的結構設計,實現小型化和高可靠性;三、高性能:材料綜合性能不斷優化,為提高武器裝備性能奠定了物質基礎;四、低成本:低成本技術是材料領域的高新技術,在武器裝備的研制生產中發揮著越來越重要的作用。