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解析2023新材料产业市场发展现状、面临挑战与机遇
作者:  来源于:中国化工信息周刊  发布时间:2023/11/23  点击量:1338 次  关闭

解析2023新材料产业市场发展现状、面临挑战与机遇

新材料是指具有优异性能和功能的材料,是国家战略性新兴产业的重要支撑。新材料涵盖了高性能结构材料、先进功能材料、生物医用材料、智能制造材料等多个领域,广泛应用于航空航天、电子信息、节能环保、生物医药等行业,对于提升国家综合实力和竞争力具有重要意义。

01新材料概述

新材料的含义根据领域的不同而有所变化,但通常包括以下要点:
1.
新性质或性能

新材料通常表现出传统材料所不具备的新性质或性能。这些性质可以在多个层面上表现,如力学性能、电学性能、热学性能、化学稳定性等。

2. 应用潜力

新材料通常被开发出来,以满足特定应用领域的需求。它们被设计用于改善或创造新的产品、技术或解决方案。例如,新材料可能用于高端电子设备、医疗器械、航空航天、可再生能源等领域。

3. 科学研究和工程开发

新材料的发展通常需要深入的科学研究和工程开发。这包括材料的合成、性质的表征、工艺的开发和产业化等方面的工作。
4.
可持续性和环保性
近年来,新材料的研究越来越关注可持续性和环保性。这包括开发可降解材料、绿色材料和环保工艺,以减少对环境的负面影响。

 

02新材料的发展历程

1. 早期发现与探索(古代至19世纪)

材料的探索可以追溯到古代,如陶瓷和玻璃等。这些材料在古代文明的建筑、陶器制作和工艺中扮演了关键角色。19世纪初,化学和冶金等科学领域的发展推动了新材料的研究,如发现了铝、镁等金属。

2.金属合金的兴起(20世纪初)

20世纪初,工程师和科学家开始将不同金属合金化,以获得具有更强、更耐腐蚀性和更轻的性能。不锈钢和其他金属合金应运而生,广泛用于工业和军事应用。

3.塑料和聚合物的发展(20世纪初至中期)

20世纪初至中期,塑料和聚合物材料的研究和发展迅猛增长。诸如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等材料的发明和商业化应用改变了消费品、包装和化学工业等领域。

4.半导体材料和电子革命(20世纪中期至晚期)

20世纪中期,半导体材料的研究推动了电子革命。晶体管的发明和集成电路的发展推动了计算机、通信和电子设备的迅速普及。20世纪晚期,光纤通信的崛起和半导体激光技术的应用引领了信息技术的快速发展。

5.新材料的多样化和高级功能(20世纪末至21世纪初)

20世纪末至21世纪初,新材料的多样化和高级功能成为研究的重要方向。包括高温超导体、纳米材料(如碳纳米管和石墨烯)、生物材料等在内的新型材料得到广泛研究。这些材料具有独特的性能和应用潜力,如高温超导体用于电力传输,纳米材料用于电子和材料强化,生物材料用于医学和生物技术。

6.21世纪及其后(21世纪初至今)

21世纪初以来,新材料领域继续迅速发展。包括可持续能源材料、量子材料、AI材料等在内的前沿材料和技术受到广泛关注。新材料的研究和应用领域不断扩展,包括可再生能源、医疗保健、环境保护、航空航天等领域

 

03新材料的发展现状

1. 政策方面:国家出台多项政策支持新材料产业发展

近年来,国家出台了多项政策文件,支持新材料产业的发展。例如:

2016年,《国务院关于印发十三五国家战略性新兴产业发展规划的通知》明确提出,要加快培育壮大高性能结构材料、先进功能材料、生物医用材料等领域的龙头企业和创新平台,推动新材料产业向高端化、智能化、绿色化方向发展。

2017年,《国务院办公厅关于促进先进制造业与互联网融合发展的指导意见》指出,要加快推进智能制造装备和智能制造系统的研发与应用,推动智能制造与互联网融合发展,打造一批智能制造示范工厂和示范区。

2019年,《国务院办公厅关于促进新型显示产业高质量发展的指导意见》提出,要加强关键核心技术攻关和创新平台建设,提升OLED显示器件、量子点显示器件等领域的自主创新能力和国际竞争力。

2020年,《国务院办公厅关于促进碳纤维产业高质量发展的指导意见》提出,要加强碳纤维关键技术研发和创新平台建设,提升碳纤维产品质量和性能,拓展碳纤维在风电、汽车、航空航天等领域的应用。

2021年,《国务院办公厅关于加快非粮生物基材料创新发展三年行动方案的通知》提出,要推进生物基材料加快创新发展,明确了聚乳酸等生物基可降解材料的发展方向,奠定了生物基材料未来3~5年的发展基调。

这些政策文件体现了国家对新材料产业的高度重视和支持,为新材料产业的发展提供了政策引导和保障。

2. 技术方面:新材料技术不断创新和突破,但核心技术受制于人

新材料技术是新材料产业的核心驱动力,也是新材料产业竞争力的重要体现。近年来,我国在新材料技术方面取得了一些创新和突破,例如:

在高性能结构材料领域,我国已经实现了高强度钢、高温合金、超级合金、高性能陶瓷等多种关键结构材料的自主研发和生产,满足了航空航天、核能、海洋工程等领域的需求。

在先进功能材料领域,我国已经掌握了OLED显示器件、量子点显示器件、柔性电子器件等多种关键功能材料的制备技术,实现了部分产品的规模化生产和应用。

在生物医用材料领域,我国已经突破了生物可降解支架、3D打印骨修复材料、人工皮肤等多种关键医用材料的研制技术,实现了部分产品的临床应用和市场化。

在智能制造材料领域,我国已经掌握了智能传感器、智能执行器、智能机器人等多种关键智能制造材料的开发技术,实现了部分产品的工业化应用和示范。

这些技术创新和突破体现了我国在新材料领域的不断进步和追赶,为新材料产业的发展提供了技术支撑和动力。但同时也要看到,我国在新材料技术方面仍然存在着一些不足和挑战,例如:

新材料技术创新能力不强,缺乏原创性和前瞻性。我国在新材料技术方面仍然处于跟随和模仿的状态,缺乏自主创新和核心技术。在一些前沿领域,如碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体等,我国与国际先进水平还有较大差距。

新材料技术转化能力不强,缺乏有效的技术推广和应用机制。我国在新材料技术方面存在着两头在外的现象,即新材料的研发和应用都依赖于国外的技术和市场。我国在新材料技术方面的研究成果往往难以转化为实际的产品和产业,缺乏有效的技术转移和产业化平台。

新材料技术标准体系不完善,缺乏统一的技术规范和评价体系。我国在新材料技术方面缺乏统一的标准和规范,导致新材料产品的质量和性能难以保证和评价。同时,我国在新材料技术方面的标准和规范往往受制于国外的技术垄断和贸易壁垒,影响了新材料产品的国际竞争力。

据数据显示,2022年我国在新材料领域申请的专利数量为17.6万件,同比增长了12.3%,但其中授权的专利数量仅为6.4万件,授权率仅为36.4%,远低于美国、日本、欧盟等发达国家和地区。

3. 产业方面:新材料产业规模持续扩大,但市场竞争加剧

新材料产业是指以新材料为主要产品或服务的产业,包括新材料的研发、生产、加工、销售等环节。新材料产业是一个高度细分和多元化的产业,涉及多个子行业和领域,如高性能结构材料、先进功能材料、生物医用材料、智能制造材料等。

据统计数据,2021年中国新材料产业规模达到6.41万亿元,预计2025年产业总产值将达到10万亿元,年均复合增长率达到13.5%。其中,高性能结构材料、先进功能材料、生物医用材料、智能制造材料等子行业分别占据了新材料产业规模的32.6%28.4%16.7%22.3%

从区域分布来看,中国新材料产业主要集中在东部沿海地区,如江苏、广东、浙江、上海等省市。这些地区具有较强的经济实力、科技创新能力、市场需求能力和政策支持力度,为新材料产业的发展提供了有利条件。同时,一些中西部地区,如四川、湖北、陕西等省份也在积极发展新材料产业,形成了一些特色优势和区域特色。

从企业情况来看,中国新材料产业呈现出多元化和分散化的特点,涌现出一批具有自主创新能力和市场竞争力的龙头企业。例如,在高性能结构材料领域,有中铝股份、宝钢股份、中钢集团等大型国有企业,也有中复神鹰、光威复材、吉林碳谷等民营企业;在先进功能材料领域,有京东方、华星光电、天马微电子等显示材料龙头企业,也有江丰电子、有研新材、隆华科技等靶材领军企业;在生物医用材料领域,有海正生材、金丹科技、凯赛生物等生物基可降解材料领先企业,也有华恒生物、卓越新能、瑞丰新材等医用高分子材料优势企业;在智能制造材料领域,有苏博特、德方纳米、昊华科技等智能传感器和执行器领域的创新企业,也有联泓新科、天奈科技、信德新材等智能机器人和智能装备领域的先进企业。

中国新材料产业规模的持续扩大,反映了新材料产品的市场需求和应用前景。但同时也要看到,中国新材料产业也面临着市场竞争加剧的压力,主要表现在以下几个方面:

国际竞争压力增大。一方面,发达国家和地区在新材料技术方面仍然占据着优势地位,掌握着一些核心技术和关键专利,对我国新材料产业形成了技术垄断和贸易壁垒。另一方面,一些发展中国家和地区在新材料领域也在加快发展,利用低成本和灵活策略,对我国新材料产品形成了价格竞争和市场抢占。

国内竞争压力增大。一方面,随着新材料产业的发展,我国新材料企业的数量不断增加,导致了市场供需失衡和产能过剩的问题。另一方面,随着新材料技术的创新和突破,我国新材料企业之间的产品同质化和差异化的问题也日益突出,导致了市场竞争的激烈和淘汰的加速。

 

04新材料未来展望

新材料产业将保持高速增长,但需要应对挑战和把握机遇。在产业政策的促进下,在技术创新的推动下,在市场需求的拉动下,在国际竞争的激励下,在环境保护的要求下,在数字化转型的引领下,在供应链协同的协作下,在人才培养的支撑下,在资本市场的助力下,在社会责任的担当下,中国新材料产业将保持良好发展势头,实现高质量发展。但同时也要看到,中国新材料产业仍然面临着一些挑战和机遇,需要做好应对和把握。具体来看:

1. 挑战主要有以下几个方面:

自主创新能力不足,核心技术受制于人。这是中国新材料产业发展的根本问题,也是影响新材料产业竞争力和发展潜力的关键问题。要解决这个问题,需要加强新材料技术的研发和创新,提升新材料产品的质量和性能,突破一些关键技术和核心专利,形成自主知识产权和品牌优势。

原材料和能源价格波动,成本压力增大。这是中国新材料产业发展的现实问题,也是影响新材料产业利润水平和市场竞争力的重要问题。要解决这个问题,需要加强原材料和能源的供应保障和价格监管,降低新材料生产的依赖性和风险性,提高新材料生产的效率和节能性,降低新材料生产的成本和消耗。

环境污染和资源浪费,社会责任缺失。这是中国新材料产业发展的潜在问题,也是影响新材料产业可持续发展和社会认可度的重大问题。要解决这个问题,需要加强新材料生产过程中的环境保护和资源利用,遵守相关法律法规和标准规范,减少新材料生产对环境的污染和对资源的浪费,提高新材料生产的绿色化和循环化,承担新材料生产的社会责任和义务。

2. 机遇主要有以下几个方面:

国家战略需求和政策支持,市场空间广阔。这是中国新材料产业发展的重要机遇,也是促进新材料产业快速发展和壮大的重要动力。要把握这个机遇,需要紧密结合国家战略需求和政策支持,开拓新材料在航空航天、电子信息、节能环保、生物医药等领域的应用市场,拓展新材料在国内外市场的份额和影响力。

技术创新和突破,产品竞争力提升。这是中国新材料产业发展的重要机遇,也是提升新材料产业核心竞争力和发展潜力的重要途径。要把握这个机遇,需要加强技术创新和突破,开发具有优异性能和功能的新型新材料产品,满足市场需求和用户期待。

数字化转型和升级,产业效率提高。这是中国新材料产业发展的重要机遇,也是实现新材料产业高质量发展和转型升级的重要手段。要把握这个机遇,需要加强数字化转型和升级,利用互联网、大数据、人工智能等技术手段,优化新材料生产过程中的设计、制造、检测、管理等环节,提高新材料生产的效率和质量。

供应链协同和优化,产业协作提升。这是中国新材料产业发展的重要机遇,也是构建新材料产业生态系统和价值链的重要条件。要把握这个机遇,需要加强供应链协同和优化,建立新材料产业的上下游合作关系和协作机制,实现新材料产业的资源共享和利益共赢。

综上所述,掌握新材料的发展趋势,可以从以下几大方向入手:

1. 可持续性和环保

未来的新材料将更加注重可持续性和环保。研究将集中在开发可降解材料、可再生材料、低碳材料以及对环境影响较小的材料,以减少资源浪费和环境污染。

2. 纳米材料和二维材料

纳米材料(具有纳米级尺寸的材料)和二维材料(如石墨烯)将继续受到广泛研究。这些材料具有独特的性能,可用于电子、光电子、传感器和药物输送等领域。

3. 智能材料

未来的新材料将更具智能性,能够响应外部刺激并改变其性能。例如,智能材料可以用于自修复结构、自适应材料和传感应用。

4. 生物材料和医疗应用

生物材料将继续发展,用于制造生物医学器械、组织工程和医疗设备。这些材料可以提高治疗效果、减少患者不适并推动生命科学研究。

5. 能源材料

能源材料的研究将继续推动可再生能源技术的发展。太阳能电池、锂离子电池、氢燃料电池等将变得更加高效、廉价和可持续。

6. 先进制造技术

新材料将推动制造业的发展。3D打印、纳米制造和先进工程材料将改变制造业的方式,实现更高效的生产和定制化生产。

7. 量子材料和量子技术

量子材料的研究将支持量子计算、量子通信和量子传感等领域的发展。这些材料具有潜在的革命性影响,可以改变信息技术和通信的格局。

8. 可穿戴技术和柔性电子

新材料将支持可穿戴设备、柔性电子和电子皮肤等领域的创新。这些应用将改变医疗保健、电子设备和人机交互方式。

9. 高性能复合材料

复合材料的研究将进一步推动航空航天、汽车、运动器材和建筑等领域的发展。这些材料可以提供轻量化、高强度和高耐用性。

10. 材料建筑和基础设施

新材料将用于建设更智能、更耐用和更可持续的建筑和基础设施。这包括智能建筑材料、清洁能源材料和节能技术。

新材料的未来发展趋势涵盖了多个领域,包括可持续性、智能化、生物医学、能源和制造技术等。这些趋势将推动科技和工程的进步,创造创新性的解决方案,提高效率、改善生活质量并促进可持续发展。新材料的发展将在未来几十年内对社会和经济产生深远影响。

来源:中国化工信息周刊



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