第一情报 ---材料工业

我国先进无机材料研究现状及发展趋势

供稿人:马春  供稿时间:2004-6-24   关键字:无机材料  先进材料  基础性研究  
自本世纪40年代以来,无机材料中传统材料获得迅速发展,同时又涌现出一系列应用于高新技术和现代工业的先进无机材料。这些无机材料包括陶瓷、功能陶瓷、人工晶体、复合材料、新型玻璃、碳素材料、新型建筑材料、新型耐火材料等。新型无机材料在汽车工业、机械工业、能源工业、信息产业、生物医疗技术、宇航工业等方面有着广泛的应用。
 
一、近年来我国先进无机材料基础研究情况
先进无机材料的基础性研究,着重在以原子、分子水准上进行材料的设计研究,以及对材料的微结构、物理化学性能进行研究。从近几年来无机材料领域获得国家自然科学基金资助的情况来看,发展形势喜人。
 
0102年间无机材料领域获国家自然科学基金面上项目资助情况
(金额单位:万元)
受理申请
批准资助
资助率(%
项数
金额
项数
金额
项数
金额
2001
462
9920.24
74
1513
16.02
15.25
2002
548
12757.55
104
2157
18.98
16.91
 
二、先进无机材料发展趋势
无机材料对科学技术的发展,起了重要的推进作用,无机材料也对工业及社会的进步起了重要的作用。高温结构陶瓷作为发动机部件、切削用具,耐磨损、耐腐蚀、耐高温部件,已进入了汽车工业、冶金工业、化学工业、能源工业和环保工业领域。除此之外,无机材料还在国防和军事技术中具有重要的作用,如陶瓷防弹衣、红外夜视窗、导弹和飞机的端头帽、天线罩等等都有应用。
 
专家认为,在传统无机材料中,高技术陶瓷将是支撑2l世纪的新型材料,在某种程度上成为衡量一个国家经济和科技水平的标志。目前,高技术陶瓷全球销售额每年递增15%1986年为54亿美元,1992年为150亿美元,1995年为245亿美元,2000年达到500亿美元。同时,根据日本以往统计资料测算,2000年无机新材料产业产值达到240450亿美元,而有机新材料、金属类新材料和复合材料的产值分别为150亿美元、150亿美元和115亿美元。
 
中国科学院院士郭景坤等专家指出,今后无机材料的发展趋势:
1、新型能源转换和储能材料:主要在电动汽车和混合动力车等新一代环境协调型交通工具上发展。
2、新型光电子材料及器件:集中在信息技术数字化、网络化、超大容量信息传输、超高密度信息储存方面发挥巨大作用。
3、生物医用材料:除了人工骨、人工牙齿、HAP陶瓷、心脏瓣膜与血管支架等生物材料之外,还将利用特种纳米粒子,进行细胞分离、染色,生物探针标记及利用纳米制成药物或新型抗体进行临床疾病诊断。
4、信息功能材料:主要应用于信息技术中,材料的制作将向着微型化和智能化方向发展,在第三代移动通讯及数字化信息技术中,能扮演重要角色。
5、轻质高强材料:在未来汽车工业和高速列车上,对新一代轻质高强、高韧的复合材料提出了要求。尤其是美国9.11恐怖事件发生之后,对超高层建筑用无机结构材料的需求更为迫切。
6、纳米无机材料:主要集中在光子电子纳米信息材料;纳米发光材料;纳米结构器件设计等方面。这类材料有可能成为下一代微电子和光电子器件的核心,以及新一代发光器件。
 
三、先进材料发展前景的展望
二十一世纪的人类科学技术,将以先进材料技术、先进能源技术、信息技术、生物技术等四大学科为中心,通过其相互交叉和相互影响,为人类创造出完全不同的物质环境。新型的受欢迎材料,应该是与生物和自然都有很好的适应性、相容性和良好感性的材料。所有工业发达国家都把新型材料的研究与开发放在特别重要的地位,世界各国都把先进材料作为优先发展的领域。为此,各国政府纷纷出台政策,制订规划,加大投资力度,以促进本国先进材料的发展。
 
1992年,美国政府首次提出先进材料与工艺技术计划(AMPP)。该计划是一项长期的、涉及多个政府机构的综合性规划,由联邦政府科学、工程与技术协调委员会(FCCSET)出面协凋,商务部、国防部、能源部、内政部、运输部、环境保护署、卫生部、航宇局、国家科学基金会和农业部等十个政府部门参加。AMPP最终目标是通过改进材料的制造工艺,提高材料的性能以改善国民的生活水平,维护国家安全,提高工业生产率,促进美国的经济增长。该计划的制订使得联邦政府第一次能够统一协调材料科学技术领域中的研发活动,形成协调一致的发展战略。
 
德国Fraunhofer Institute for System And Innovation Research分析了世界各国的发展计划,总结出在21世纪初的九大重点领域,即先进材料、纳米技术、微电子学、光子学,微系统工程,软件与计算机模拟,分子电子学,细胞生物技术、信息、生产与管理工程。在这九个领域中.列出80个课题,其中属于先进材料的有24项,在其它领域中也包含了不少与材料有关的课题,如纳米技术的纳米材料,微电子学中的信息存储、微电子材料、超导及高温电子学等,共有27项,因此,在未来80个课题中,与材料有关的课题占了60%以上,由此可见材料在未来技术中的地位。
 
正因为材料与人类生活息息相关,人类生活的进步、人类社会的发展都是以材料的发展为前提的,因此性能不断提高、来源愈来愈广泛、能满足人类生活和社会日益增加的需要的先进材料,将会以更快的速度、更高的质量和性能而获得发展。

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