材料科学主宰世界之变 超导800亿市场容量

　　美丽的九月金秋是个硕果累累的季节，大自然收获了秋实，而理财周报的材料科学实验室在经历了6期关于“新材料魅力之旅”之后，也收获了一些“闪闪发亮”的新物质。

　　本期理财周报材料科学实验室进行一次地毯式的搜寻，找到了国家“十二五”规划当中重点关注的400种新材料，以及涉足这些新材料主要的1200家国内外公司。正如此前介绍的那样，新材料主要服务于战略性新兴产业，同时也是新兴产业发展的基础及先导，新材料的应用领域基本集中在新兴产业。作为战略新兴产业中最重要的一极，新材料是“基础的基础”，是国家七大战略新兴产业拼图之龙骨。

　　理财周报材料科学实验室关注的新材料主要是六大类，分别是特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能纤维及复合材料以及前沿新材料。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及高性能复合材料。

　　据理财周报材料科学实验室数据库显示，每一种新材料至少有几十家公司涉足，这400种新材料主要集中在特种金属功能材料(128种，占比32%)和先进高分子材料(75种，占比18.75%)两大分类。

　　新材料现阶段“面目”

　　从“神舟十号”的飞船铸件、3D打印高科技到我们日常生活当中的衣食住行，无一不涉及新材料。但是，由于大部分新材料技术现阶段还是被国外的企业垄断，国内的新材料开发还是面临着技术壁垒的难题，“新材料之路”仍然任重而道远。

　　据理财周报记者统计，目前已经实现产量化的新材料包括高品质钢中的不锈钢管、钛合金、镁合金、铝合金、碳纤维、陶瓷基复合材料、树脂复合材料、金属复合材料、生物材料、新型建材、特种玻璃、特种橡胶工程材料、氟化工、有机硅、半导体以及稀土材料。

　　在不锈钢管、碳纤维、生物材料、特种橡胶工程材料以及稀土材料遭遇技术壁垒的同时，属于高端金属材料的钛合金在国内的技术却已经臻于成熟，但是由于其下游主要是航空航天、船舶以及海洋工程等高端领域，却遇到需求不足的困境。而用于制造飞船铸件的铝合金则处于改进研发阶段，还需提高深加工技术。

　　高性能纤维及复合材料的核心物质陶瓷基复合材料、树脂复合材料和金属复合材料在国内已经广泛生产，而特种金属中的半导体产业增长速度更已经是国际平均水平的10倍了。

　　目前处于生产阶段的新材料品种则包括高性能纤维及复合材料的核心物质芳纶、玻璃纤维、前沿材料中的超导材料、新型无机非金属材料中的先进陶瓷和特种金属中的稀有金属。

　　而还处于研发、生产阶段的新材料则是“新中之新”，主要有镁合金、纳米材料以及膜材料。其中，镁合金是最具想象力的新材料，主要运用于节能环保型的汽车以及3C产品中，无论是苹果的iPhone5还是三星的S4等高端产品均增加了镁合金的使用，使其外观更轻薄和时尚。据悉，采用镁合金替代钢片，重量可减轻75%。此外，镁合金还可100%简单再生使用，为“绿色环保”材料。

　　纳米材料也不得不提及，是当今科学研究的热点之一。当前的研究热点和技术前沿主要包括以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。

　　新物质“玄机”

　　400种新物质各有千秋，但是，最有神秘感的可能还是正处于研发阶段的那些尚未跨出实验室大门的物质。

　　比如，属于镁合金的耐高温耐疲劳镁合金，目前涉及的国内研究所有上海交通大学(研究所)；属于纳米材料的碳纳米管和石墨烯，虽然目前国内已经攻关了碳纳米管的技术壁垒，但是成本仍然偏高，获得商业化应用，但缺乏量产技术，如果未来进一步降低成本，汽车领域会有大变化。

　　石墨烯更加不用多说的，作为21世纪最有看头的新材料，已经是“未出家门，闻名在外”。据最新消息称，奥地利、德国和俄罗斯的科学家们合作研发出一种新方法，可以很好地让“神奇材料”石墨烯同现有占主流的硅基技术“联姻”，制造出在半导体设备等领域广泛运用的石墨烯-硅化物。

　　石墨烯如果取代硅，有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次，石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命，制造出可折叠、伸缩的显示器件。再次，石墨烯可以推动超级电容器发展，使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外，石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度，也有望被用于制造纸片般的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线，在这些领域将引发革命性的突破。

　　而纳米材料中，与我们生活息息相关的小分子团水、抗PM2.5衣服、生物芯片、基因芯片、纳米医用支架等也是值得期待的新物质。

　　作为神州系列飞船返回舱舱门、医用碳纤维床板、接触轨玻璃钢绝缘防护系统、有机复合绝缘子芯棒等产品材料的树脂复合材料和铝合金一样，都“亲身经历”了“神舟十号”成功发射这一举世瞩目的创举。目前国内涉足树脂复合材料的研究机构主要包括了中航工业北京航空材料研究院、国家级树脂基复合材料结构制造技术研究应用中心、哈尔滨玻璃钢研究院、北京航空航天等研究机构等，而涉足铝合金的研究机构主要有沈阳铸造研究所。

　　还有3D打印、4D打印、3D膜等，都是一些新鲜好玩的物质，未来的世界会被这些看起来小小的新物质改变。

　　总而言之，新材料的“玄机”就在于“蝴蝶效应”，可能就是那么微妙的一种基础物质，改变的将是整个传统工业甚至我们的生活状态。

　　共同期待。

　　特种橡胶、工程塑料、有机硅、高性能氟材料均以及碳纤维、金属复合材料等都来自化工行业，以上4类新材料在国内均已实现产业化

　　为期近两月的材料科学第一阶段研究，本期之后正式将告一段落。六大发展重点、十大重点工程、400种重点基础物质，无一不让参与材料科学研究的我们叹为观止。中国经济转型依赖七大战略性新兴产业的崛起，而材料科学则是七大战略性新兴产业的基础，其重要性不言而喻。总体而言，我国的材料科学仍处在起步阶段，与发达国家比存在较大差距，尤其是在技术、研发、产业链建设方面差距较大。