中国工程院院士中国工程院原副院长干勇谈

近日,在第七届中国高校材料院长及博士生导师论坛上,中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇,发表了以“中国制造强国战略的三大基础要素-新型信息技术、新材料、技术创新体系”为主题的演讲,对《中国制造》的九大任务、十大重点领域和五项重大工程,六大规划进行了详尽解读,其中新材料作为国民经济的基础,是十大重点领域之一。

目前我国新材料概况

创新驱动发展需要强大的新材料技术支撑,高端新材料是重大工程成功的保障,需要高端新材料核心技术全面突破时代已经到来,目前原始创新缺乏,引领发展能力不足,难以抢占战略制高点,新兴产业的新材料主要来自国外,例如:

1、信息技术产业-大尺寸硅片、新型显示材料,远红外探测材料,中红外激光晶体、特种光纤等光/微电子材料…

2、现代航空、高铁、汽车等交通业-高温合金,轻合金,碳纤维增强树脂基复合材料…

引领材料发展的标志性新材料无中国身影:因瓦合金和艾林瓦合金,半导体材料,超导材料,合成塑料及高分子、催化剂、液晶和聚合物、富勒烯和石墨烯、光纤等。

创新驱动发展需要强大的新材料技术支撑

我国目前正处战略转型期:开辟新的经济增长点,提高环境承载能力,为我国新材料的而大发展提供了难得的历史机遇!在转型升级和新型工业化发展的交汇时期,对新材料的战略需求特别突出,例如(至年):

发展新一代信息技术产业:

1、大尺寸硅需求量达40亿平方英寸/年、第三代半导体等先进半导体抛光片的需求量达7.5亿片/年,其中照明和工业节能,年需第三代半导体材料外延芯片月6亿平方英寸;

2、新型显示材料的需求量约为3.5亿平方米/年;

发展航空装备业,大客机,军用机数千架,航空发动机用量将达3万台,加大修换件高温合金用量7万余吨;

建设上千台℃、℃超超临界火电机组,需耐热钢和耐热合金量数千万吨;

发展高端装备,基础零部件用轴承钢,齿轮钢、模具钢的年需求量分别为万吨、万吨和50万吨;

建设海洋资源勘探、开采、储运机基础设施,钢及耐蚀合金需求量60万吨/年;

新增5条西气东输线,需X90/管线钢1万吨,石油管64万吨;

水资源高效利用(年),海水淡化和废水再用规模约分别达到万m^3、d和亿吨/年,需高性能分离膜材料月1亿m^2;

与燃煤锅炉相关的大气污染治理(脱硫、脱硝、PM2.5)(年),投资规模总约0亿,需高性能催化剂,耐磨耐蚀机除尘材料合金月万吨。

挑战苦大:目前,上述需求的高端机大规格新材料主要依赖进口,国内的保障率不及15%,以上需求事关国家命脉,无法指望国外。

重大新材料研发任务

围绕重大需求,依据国家专项“大、传”属性要求,按材料基础支撑和集成应用的特点,梳理出十三类重点新材料。

共性基础类(一材多用-一种材料支撑多个重大需求,体现“大”)

先进钢铁材料

(一)高端装备特种合金

1、℃超超临级电站汽轮机用耐热合金

2、油气资源开采及超大输量油气管线用钢

3、高强度高塑性汽车钢

4、高速重载铁路轮轨用贝氏体钢

5、海洋油气开采和输送用高品质海洋工程用钢

6、高湿热海洋环境下岛礁基础设施用钢

7、先进装备基础零部件用轴承、齿轮和模具钢

8、高品质宽厚板和大型铸锻件

(二)高温合金-核心技术

先进有色金属包括钛合金、镁合金、铝合金

新型高分子材料

稀土功能材料(磁性材料、光功能材料、高纯材料、玻璃陶瓷、催化材料、储氢材料)

战略前沿材料

高品质高温合金

高性能陶瓷与玻璃

高性能纤维与先进复合材料

先进微电子光电子材料

1、大直径硅及硅基材料

2、大三代半导体材料

3、核心器件用高品质微电子材料

4、大功率激光器、红外探测器、特种光纤用高品质光电子材料

集成应用类(一需多材-集成多种材料支撑一个重大需求,体现“专”)

新型显示材料

第一代生物医用材料

1、人工骨及人工关节材料

2、医用高分子材料

3、口腔种植修复材料

4、新型人工晶体及智能控释型眼科植入材料

5、全降解型或内皮细胞原位再生型心血管植入/介入材料

6、新型血液净化材料

7、适用于微创治疗的可注射材料

8、恶性肿瘤早期诊断用材料

绿色能源材料

1、高效率低成本晶体硅光伏电池材料

2、新型染料敏化及有机太阳能电池材料

3、高比能电池材料

4、低成本室温水性钠离子电池材料

5、高功率高能量超级电容器材料

6、固体氧化物及质子交换膜燃料电池材料

高性能分离膜材料

1、水处理膜材料

2、气体分离膜材料

3、特种分离膜材料

前沿新材料

1、超导材料

2、智能仿生与超材料

3、石墨烯材料

4、3D打印

……

新材料产业发展规划(-)

到年新材料产业规模化、集群化发展态势基本形成,在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70种以上重点新材料产业化及应用,形成一批具有国际影响力的新材料企业。

年度重点支持计划(草案)

1、先进基础材料

(1)先进钢铁材料

支持方向:圆珠笔头不锈钢、高端装备制造用模具钢、高档数控机床滚珠丝杠用钢、高速重载铁路用钢、船舶和海洋工程用钢、第三代核电关键装备用钢、高性能汽车用钢

(2)先进有色金属材料

支持方向:高性能轻合金材料、电子信息材料

(3)先进石化材料

支持方向:润滑油脂、高性能聚烯烃材料、聚氨酯树脂、含氟聚合物、聚碳酸酯、生物发酵长碳链尼龙、耐高温尼龙、生物基增塑剂

(4)先进建筑材料

支持方向:特种玻璃、精细陶瓷、功能性矿物材料、石墨及深加工以及基于农林、建筑废弃物生产的生物质建材、绿色建材等。

(5)先进轻工材料

支持方向:聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、脂肪酶、聚酰亚胺塑料、聚芳醚、氟塑料

2、关键战略材料

(1)高端装备用特种合金

支持方向:特种镁合金、超超临界锅炉管用钢、先进高温合金

(2)高性能分离膜材料

支持方向:反渗透膜、陶瓷膜、离子交换膜、中空纤维膜、燃料电池膜等

(3)高性能纤维基复合材料

支持方向:碳纤维及复合材料;对位芳纶、同位芳纶,聚酰亚胺纤维,其他高性能纤维及其复合材料等;高性能玻璃纤维、碳化硅纤维、炭纤维及其增强大尺寸、复杂界面的复合材料制品;超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维的改性技术、聚四氟乙烯纤维、连续玄武岩纤维等的技术突破和产业化。

(4)新型能源材料

支持方向:新能源汽车高效节能电机定子材料、SOFC燃料电池材料、镍钴锰酸锂、富锂锰基固溶体、硅酸复合负极材料

(5)太阳能电池材料、锂电池材料、燃料电池材料

支持方向:人造石墨和硅基负极材料产业化等

(6)新一代生物医用材料

支持方向:大尺寸CZT单晶;超小粒径铁氧体纳米材料;低弹性模量钛合金;聚羟基脂肪酸酯纤维基无纺布;碳/碳复合材料;稀贵金属植入电极;医用超高分子量聚乙烯材料;血液透析膜材料

(7)电子陶瓷和人工晶体

支持方向:高导热陶瓷;闪烁晶体

(8)稀土功能材料

支持方向:稀土磁性材料及高效永磁电机;稀土催化材料及催化器;稀土特种合金及制品;稀土超纯材料及制品;稀土储氢材料及装置;其他稀土功能材料和器件

(9)先进半导体材料

支持方向:大尺寸SiC、GaN晶片;mm以上硅片;大尺寸钽酸锂衬底;硅铝封装材料;光纤无源连接器插芯及套筒材料;高导热复合材料;引线框架;电子铜箔;超高纯金属靶材;电极铜箔

(10)显示材料

支持方向:高性能AMOLED显示材料;超薄液晶玻璃基板;显示器用光学膜

3、前沿新材料

(1)3D打印用材料

支持方向:低成本合金粉末

(2)超导材料

支持方向:超导线材

(3)智能仿生与超材料

支持方向:超材料;超弹性形状记忆合金

(4)石墨烯材料

支持方向:标准化、系列化、低成本化石墨烯材料及其改性涂料、电极材料、橡胶制品、触电材料

(5)生物基合成纤维

支持方向:PLA规模化生产;生物基尼龙56的产业化技术

(6)海洋生物基纤维

支持方向:壳聚糖纤维的品种开发;海藻纤维的规模化生产

(7)蛋白质复合纤维

支持方向:蛋白质复合纤维的品种开发、染色技术攻关

4、钢铁

支持方向:智能化钢铁制造流程;钢铁工业机器人和智能装备替代工程。钢铁工业智能制造示范工程等;绿色化钢铁制造流程;原料系统棚化、仓化改造、焦虑煤气脱硫提标改造、烧结(球团)电除尘提效改造工程、转炉烟尘除尘系统改造升级、钢渣高效处理及深度综合利用工程等

5、有色

支持方向:

(1)有色金属矿产

支持方向:开展数字化矿山和清洁冶炼生产企业两化融合和清洁生产

(2)铜

支持方向:普朗铜矿建设开发、奥斯迈特炉搬迁改造

(3)稀有及贵金属

随后干勇院士分析了中国制造中“建设完善的制造业技术创新体系”尤为重要,并对美、德、英等国家的创新体系进行了举例分析,同时提到上海、江苏、深圳等地的创新体系状况,分析了我国各创新体系搭建的情况。

最后,干勇院士提出实现“制造业强国之梦”应有的六大转变:1、技术跟随战略——技术赶超战略;2、传统制造——数字化网络化智能化制造;3、粗放型制造——质量效益型制造;4、资源消耗、环境污染型制造——绿色制造;5、生产型制造——服务型制造;6、传统商业模式——平台经济体电商模式。

欲知详情,







































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