2020年, 第22卷, 第5期 刊出日期:2020-11-10
    

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    谢曼, 干勇, 王慧
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    材料产业是国民经济建设、社会进步和国防安全的物质基础。我国已进入工业化中后期,材料的作用显得尤为重要,开展新材料强国战略研究,对支撑我国制造强国战略实施具有重要战略意义。本文系统分析了国内外新材料产业发展现状、趋势以及存在的问题,梳理了国内外新材料产业政策,围绕未来新材料发展战略需求,研究提出新材料强国战略总体发展思路、强国特征和发展目标;聚焦先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料及新材料“评价、表征、标准”平台建设等重点领域,研究梳理重点发展方向,并从构建新材料自主创新体系,建设新材料数字化研发平台、生产应用示范平台、资源共享平台,完善新材料质量技术基础体系,培育与新材料产业发展相适应的人才队伍等方面提出政策措施建议,以期为我国新材料产业发展和政府有关部门提供决策参考。

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    编写组 “先进半导体材料及辅助材料”
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    目前,以SiC、GaN 为代表的第三代半导体材料快速发展,我国亟需抓住战略机遇期,实现先进半导体材料、辅助材料的自主可控,保障相关工业体系安全。本文在分析全球半导体材料及辅助材料研发与产业发展现状的基础上,寻找差距,结合我国现实情况,提出了构建半导体材料及辅助材料体系化发展、上下游协同发展和可持续发展的发展思路,制定了面向2025 年和2035 年的发展目标。为推动我国先进半导体材料及辅助材料产业发展,提出了建设集成电路关键材料及装备自主可控工程,SiC 和GaN 半导体材料、辅助材料、工艺及装备验证平台,先进半导体材料在第五代移动通信技术、能源互联网及新能源汽车领域的应用示范工程,并对如何开展三项工程进行了需求分析,设置了具体的工程目标和工程任务。最后,为推动半导体产业的创新发展,从坚持政策推动,企业和机构主导,整合国内优势资源;把握“超越摩尔”的历史机遇,布局下一代集成电路技术;构建创新链,进行创新生态建设等方面提出了对策建议。

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    周济, 李龙土, 熊小雨
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    电子陶瓷作为一类重要的战略新材料,是无源电子元件的核心材料,也是电子信息技术领域重要的技术前沿。随着电子信息技术日益走向集成化、智能化和微型化,无源电子元件日益成为电子元器件技术的发展瓶颈,电子陶瓷材料及其制备加工技术的战略地位日益凸显。我国电子陶瓷材料和元件领域已形成了很好的产业技术基础,但在高端材料和元器件方面的竞争力依然不足,一些关键材料技术、工艺技术及设备技术受制于人。研究认为:面对新形势,亟待加大研发投入,理顺体制机制,强化产业链的自主可控和自主创新。

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    李仲平, 冯志海, 徐樑华, 吕春祥, 李龙, 朱世鹏
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    作为我国关键战略材料的重要组成,高性能纤维及其复合材料是保障国家重大战略实施和高端装备发展的物质基础,也是驱动新材料产业发展的主要力量。本文系统分析了高性能纤维及其复合材料领域的国内外发展现状、发展趋势与挑战、我国发展存在的主要问题,提出了我国高性能纤维及其复合材料要坚持“产品自主、技术自主、体系自主”的发展思路,明确2025 年和2035 年发展目标以及重点发展任务。在此基础上,从提升复合材料设计与应用能力、解决产业化成套装备问题、建设联合创新平台三个方面提出相关措施建议,以期为推动我国高性能纤维及其复合材料技术与产业高质量发展提供参考。

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    朱明刚, 孙旭, 刘荣辉, 徐会兵
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    稀土功能材料作为我国最具有资源特色的关键战略材料之一,是支撑新一代信息技术、航空航天与现代武器装备、先进轨道交通、节能与新能源汽车、高性能医疗器械等高技术领域的核心材料。本文介绍了稀土功能材料产业的背景和发展现状,分析了我国稀土功能材料产业发展存在的问题,提出了面向新材料强国2035 发展战略的发展思路和重点发展方向,从强化稀土领域的战略预判和政策扶植、加强稀土领域的基础研究和应用基础、加强稀土优势团队和人才建设等方面提出政策建议,为促进稀土功能材料的领域发展,实现我国从稀土大国向稀土强国的战略性转变提供参考。

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    高伟男, 毕勇, 刘新厚, 许祖彦
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    新型显示作为电子信息领域为数不多的千亿美元级产业,是信息化、智能化时代我国战略性新兴产业重点发展方向之一。本文针对新型显示关键材料与工艺在新型显示技术和产业发展进程中的战略性、支撑性和保障性作用开展论述,梳理了具有代表性的新型显示关键材料的研究现状与发展趋势,凝练了我国相关领域在材料技术和应用技术方面存在的问题,提出了我国新型显示关键材料发展目标和重点方向。研究建议:抓牢新一轮显示技术升级与产业转型的重大机遇,从国家经济发展全局的高度、全产业链生态的角度出发,以整机应用为牵引,以核心材料为突破口,打造新型显示创新平台,构建高效的技术创新体系;聚合优势力量,突破产业化发展中的核心共性关键材料与工艺问题,完善产业协同创新生态。从技术、市场、资金、政策等多个角度完成了新型显示创新平台的可行性分析,以期支持我国新型显示产业“从跟随到引领”的跨越式发展。

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    蒋金华, 陈南梁, 钱晓明, 李鑫, 俞建勇
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    纺织产业是我国国民经济的支柱产业,以产业用纺织先进基础材料为主体的纺织材料是我国纺织产业发展的基础和关键。本文立足材料制造的核心技术,兼顾材料生产、细分行业现状等因素,重点研究产业用纺织先进基础材料领域中量大面广且为重点需求的3 类:非织造纤维材料、纺织结构材料、纺织复合材料。分析了国内外产业用纺织先进基础材料的发展现状和趋势,凝练我国在本领域面临的主要问题,阐述了产业用纺织先进基础材料发展的重点任务与关键技术。研究认为,加强产业发展总体规划、实施国家科技创新支撑体系建设、发展一批“专精特优”企业并走向国际化,是产业用纺织先进基础材料的重点发展举措。

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    黄学杰, 赵文武, 邵志刚, 陈立泉
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    作为战略性新兴产业的重要组成部分,新型能源材料产业的发展关系到国民经济、社会发展和国家安全。本文选取锂离子电池和燃料电池这两种典型新能源关键材料,总结了国内外新能源材料的发展情况,分析了我国相关材料产业发展存在的原始创新不足、关键战略材料产业链安全面临威胁、高端产品自给率不高、高端应用自主保障能力不足以及“产学研用”合作平台欠缺等问题,展望了国内外新材料研发与产业的发展趋势。面向2025 年和2035 年的发展要求,阐述了我国新能源关键材料在锂离子电池和燃料电池领域的发展思路,细化了发展目标和重点任务。研究建议:完善顶层规划,加大创新驱动政策支持力度,培育优势企业,开展生产应用示范平台建设,加强人才队伍建设,以期实现我国新能源材料的跨越发展。

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    管仁国, 娄花芬, 黄晖, 梁霄鹏, 肖翔, 李慧中, 李芳, 王建军, 运新兵, 曾黎滨
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    本文综合分析了铝合金材料在航空航天、交通运输等领域的应用现状,论述了我国铝合金材料的产业规模和技术水平。针对我国在一些关键铝合金材料方面存在的短板,以及在高性能铝合金开发、加工工艺与智能控制等原创技术方面的不足,系统梳理了目前我国在铝合金材料方面存在的主要问题。针对汽车、船舶、空天等领域的发展态势,分析了铝合金材料的市场需求。针对我国铝合金材料的产业现状,提出以下发展对策和建议:加强研发体系建设,完善发展环境;优化结构,促进提质增效和协同发展;加强配套政策支持;推进人才队伍建设;推广智能制造和“互联网+”;加强国际合作,尤其是“一带一路”国际合作。为解决铝合金材料“卡脖子”问题,及铝合金材料向高端化、绿色化方向发展提供重要参考。

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    李芳, 管仁国, 铁镝, 刘楚明, 乐启炽, 宋江凤, 曾小勤, 蒋斌
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    本文在梳理我国镁合金材料产业发展现状的基础上,分析了其发展面临的国内外主要问题,展望了我国镁合金材料产业在高性能稀土镁轻质结构合金材料、高强高导热镁合金材料、高强高导电镁合金材料、超高强镁合金材料等11 个方面的未来市场需求前景。面向2030 年和2035 年的阶段性发展规划,本文从提高自主创新能力、优化资源配置、加强企业合作力度、构建完善的镁合金材料整体研究体系、完善平台建设等方面提出了促进我国先进镁合金材料产业可持续发展的相关战略。最后,从注重研究体系的构建、优化产业发展格局、构建高质高效产业、完善配套政策体系、构建精尖人才体系等方面提出了对策建议,以期满足国民经济、国家重大工程和社会可持续发展对先进镁合金材料的需求。

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    姜业欣, 娄花芬, 解浩峰, 李廷举, 宋克兴, 刘雪峰, 运新兵, 汪航, 肖柱, 李周
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    本文针对我国电工电子、新一代移动通信、新能源汽车、航空航天、轨道交通等新兴产业和重大工程领域对先进铜合金材料的典型需求,梳理了国内外高强高导铜合金、耐磨耐蚀铜合金、超高强弹性铜合金、先进铜基复合材料、高精度铜及铜合金细微丝、超薄箔材的发展现状和差距。在此基础上分析了上述先进铜合金的典型市场需求,论证了我国先进铜合金材料的中长期发展目标和关键技术。研究还提出了促进“产学研用管”的统筹规划和一体化发展,提升装备开发、技术研发和市场拓展能力,强化产品标准研究与制定,建立青年科技骨干人才培养体系的产业发展建议。期望以国民经济重点领域和国防建设需求为导向,通过铜合金材料、装备、技术、产业化等自主创新体系的完善,促进我国先进铜合金材料绿色、高端、智能发展。

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    刘静
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    常温液态金属及其衍生材料是近年来异军突起的新兴功能物质,该领域取得了一系列突破性发现,催生出诸多全新的材料创制与应用,被视为人类利用金属的第二次革命。本文扼要介绍了液态金属物质科学领域涌现出的若干典型进展、基础问题与工业应用范例,剖析现象背后的科学规律,具体包括:芯片冷却与能源利用、印刷电子学与增材制造(3D 打印)、生物材料学、柔性智能机器学。在此基础上,论述了提出“液态金属谷”的时代背景、发展液态金属新工业体系的基本途径,阐述了推进液态金属材料基因工程研究并构建相应数据库的重要意义。液态金属作为兼具基础探索与实际应用价值的重大科学、技术与工业前沿,发展前景广阔;相应研究有望促进人类物质文明进步、优化社会生产和生活方式,也将深刻影响中国乃至世界寻求新一代变革性科技与工业的进程。

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    曲希明, 王颖, 邱志成, 张清华, 李鑫, 俞建勇
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    我国化学纤维产量居全球首位,是国民经济支柱产业,当前化学纤维产业发展仍存在突出问题,亟需加快提升先进纤维材料产业的发展,带动化学纤维产业和纺织行业的高质量发展。本文围绕化学纤维中的差别化功能纤维、高性能纤维、生物基纤维三类先进纤维材料,分析了我国先进纤维材料的发展现状、面临挑战以及发展趋势。在此基础上,面向未来需求,凝练了我国先进纤维材料产业今后发展的重点任务为突破关键核心技术形成标志性产品、提升智能制造水平、加强自主创新能力建设、加强科技人才队伍建设。本文从加强产业发展战略研究、完善产业科技创新体系建设、加强科学技术的支撑与引领作用、支持骨干企业国际化以及统筹发展等方面提出了发展建议,以期为推动我国纤维材料产业高质量发展提供理论参考。

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    曹维宇, 杨学萍, 张藕生
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    高性能高分子复合材料因其优异的综合性能,成为国防与国民经济建设不可或缺的战略性关键材料,已在航空、航天、风力发电、轨道交通、汽车等领域进行应用,发展前景广阔。本文分析了我国发展高性能高分子复合材料的宏观需求,综述了高性能高分子复合材料中碳纤维、芳纶、高性能玻璃纤维等纤维增强体以及复合材料用高分子树脂基体如环氧树脂、酚醛树脂、特种树脂的发展现状及特点,研判了高性能高分子复合材料发展存在的问题以及今后发展的目标与任务。研究发现,碳纤维领域初步形成了从关键技术研发到工程化生产的产业化体系,材料向高性能和低成本双向发展;对位芳纶产业化初步成功;玻璃纤维则保持低速扩张;高性能高分子复合材料树脂基体产业则面临严峻的发展形势。基于发展需求,从注重自主创新、坚持需求牵引、重视产业链建设、加强人才培养与支持产业创新建设等方面提出了发展建议,以期为我国高性能高分子复合材料的发展提供参考借鉴。

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    张丽平, 杨学萍, 初立秋, 盛依依
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    高性能合成树脂是支撑先进制造、新能源、电子信息等国家战略性新兴产业发展的关键基础材料。本文立足产业发展对高性能合成树脂的迫切需求,着眼我国合成树脂行业长远发展,采用文献调研、专家咨询等研究手段,从高性能聚烯烃树脂材料、其他高性能合成树脂材料两个方面,系统梳理了我国高性能合成树脂材料的技术发展趋势,凝练合成树脂工业面临的技术与装备相对落后、部分高端产品尚无国产化技术、基础理论与方法研究薄弱、解决废弃塑料污染环境问题动力不足等问题。在分析高性能合成树脂材料关键技术的基础上,研究提出行业发展建议:利用现有装备和技术开发高端产品,实现规模化应用;加强高性能材料领域基础研究和人才培养,保障技术创新;开发生物可降解塑料,促进可持续发展;加强“产学研用”合作,提高技术转化与应用效率。

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    徐林, 曾本忠, 王超, 张付宝
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    合成橡胶材料广泛应用于工业、国防、交通及日常生活的各个方面,高性能和功能化通用合成橡胶是新时代发展所必需的关键先进基础材料。本文结合产业数据调研结果,系统梳理了我国高性能合成橡胶材料的发展现状,总结了我国高性能合成橡胶材料在生产、研发、应用等方面的主要问题。在此基础上提出了我国高性能合成橡胶材料的发展方向与建议,研究认为应重点发展官能化溶聚丁苯橡胶、钕系顺丁橡胶、星型卤化丁基橡胶、功能化热塑性弹性体等高性能和功能化通用合成橡胶,以及氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、高性能硅橡胶、氟醚橡胶等特种橡胶产品,实现材料高端化、过程绿色化、生产智能化。

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    陈鸣, 王矛, 杨植岗, 李梦琪, 唐宇航, 王洋, 王蓬
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    以评价、表征、标准为基础要素的质量技术基础,对于支撑产业转型升级、促进产业技术创新、提高产业生产效率、保障产品质量水平、提高产业国际竞争力都具有重要作用。我国新材料产业创新步伐提速、生产规模扩大、产品种类增加,对产业质量技术基础提出了新的发展要求。本文立足这一宏观背景,分析了评价、表征、标准对于新材料产业发展的重要性,梳理了我国新材料产业质量技术基础的发展现状。研究发现,现阶段我国新材料产业质量技术基础的建设取得了以支撑产业发展、技术创新和国际化为代表的诸多成效,但在整体水平、关键核心技术、匹配产业需求等方面还存在问题。为此论证了我国新材料产业评价、表征、标准平台建设方案,对应提出加强质量技术基础顶层设计,推行“评价– 表征– 标准”一站式服务,发展自主认证、检测、标准品牌,鼓励行政机构采信评价结果的发展建议。

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    曹湘洪, 魏志强
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    中国车用氢能产业正处于快速起步阶段。充分认识氢气的危险性、安全利用氢能是我国车用氢能产业健康发展的基础。本文在分析氢气的物理化学性质和氢气与材料相容性问题后,提出了实现氢气安全利用的三个基本原则;系统介绍了日本在高压氢能安全利用方面的研究成果与安全技术措施,提出了我国燃料电池汽车(FCEV)发展中安全利用氢能的建议:一是总体规划设计,加大科技投入,形成以国家氢能安全实验室为主体,社会科技力量积极参与的研究体制;二是加快修订完善车用氢能安全标准体系;三是构建70 MPa 涉氢装备制造体系。

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    谭旭光, 余卓平
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    面对全球严峻的节能减排与能源紧缺形势,国内外都将燃料电池汽车作为汽车行业的未来战略方向,高能耗高排放的商用车技术变革更显迫切。本文分析了国内外燃料电池汽车产业的发展动态,梳理了主要国家在燃料电池汽车开发和推广过程中所采取的各项举措,总结了我国燃料电池汽车产业发展的优势与面临的问题。研究表明,基于国家级产业引导政策,燃料电池汽车发展路线应以商用车为主;针对制约燃料电池商用车发展的因素,建议通过顶层设计,出台产业专项规划以明确产业发展的方向、目标和重点;强化燃料电池关键共性技术研发突破,解决制约产业快速发展的瓶颈问题,推动燃料电池汽车产业高质量发展。