新型功能材料的开发研究（精选）

第一篇：新型功能材料的开发研究（精选）

新型功能材料的开发研究

摘要：材料是人类社会生活的物质基础，材料的发展导致着时代的变迁，可以这么说，材料的先进就代表着时代进步和物质文明的进步。而新型功能材料正是在引领着材料发展的潮流。一个国家对于各种新型功能材料的个、结构、性能、制备和应用，反映着该国在材料领域的水平。同时也成为衡量一个国家经济和社会发展、国防实力等的重要标志。正是由于新型功能材料对于国家、社会都有着举足轻重的地位和重要性，对起的开发的研究也显得尤为的重要。本文将对新型功能材料基本概念、作用、主要特征、地位、国内外的研究现状以及当前产业化发展态势进行逐一的介绍。

关键词：新型功能材料：产业化：发展趋势

1、选题依据

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

功能材料不仅是发展信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升基础工业和传统产业的基础，直接关系到资源、环境及社会的可持续发展。经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素。

2、研究意义

功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础，直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运，所以我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。

我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运，所以我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。

我国经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素，我国目前是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家。发展电动汽车、使用清洁能源、节约石油资源等政策措施使得新型能源转换及储能材料的需求不断增加。我国西部还拥有一些储量丰富的资源，如稀土、钨、钛、钼、钽、铌、钒、锂等，有的工业储量甚至占世界总储量的一半以上，这些资源均是特种功能材料的重要原材料。研究开发与上述元素相关的特种功能材料，拓宽其应用领域，取得自主知识产权，将大幅度地提高我国相关特种功能材料及制品的国际市场竞争力，这对实现西部资源的高附加值利用，将西部的资源优势转化为技术优势和经济优势具有重要意义，将有力地支持国家的西部大开发。

材料是现代科技和国民经济的物质基础。一个国家生产材料的品种、数量和质量是衡量其科技和经济发展水平的重要标志。随着新技术将更迅猛地发展，我们对功能材料的需求也日益迫切。因此，我们要加强对功能材料的研制和开发应用，把新成果应用于劳动生产。在未来的五到十年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

3、实际应用方面的价值

新型功能材料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高技术的发展及新产业的形成具有决定意义的新材料。主要包括电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、生态环境材料、超导材料、智能材料、功能高分子材料、先进复合材料、梯度材料等。

功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。它是信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业的先导、基石与支撑。

在未来的5～10年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求。目前，功能材料已成为我国材料科学和工程中最具活力与创新性的热点；有关功能材料的项目已占整个新材料研究项目的70%以上。功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术和加强国防建设的重要基础材料；而且对我国基础工业与传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用；同时还直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。目前光电信息材料、功能陶瓷材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等功能材料是世界各国战略高技术竞争的热点和重点，也是我国“十二五”国家科技计划材料领域的重点。

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

4、国内外的研究现状

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。从国内外功能材料的研究动态看，功能材料的发展趋势可归纳为如下方面：

（1）开发高技术所需的新型功能材料，特别是尖端领域（如航空航天、分子电子学、高速信息、新能源、海洋技术和生命科学等）所需和在极端条件（如超高压、超高温、超低温、高烧蚀、高热冲击、强腐蚀、高真空、强激光、高辐射、粒子云、原子氧、核爆炸等）下工作的高性能功能材料。（2）功能材料的功能从单功能化向多功能化和复合或综合功能发展，从低级功能（如单一的物理性能）向高级功能（如人工智能、生物功能和生命功能等）发展。（3）功能材料和器件的一体化、高集成化、超微型化、高密积化和超分子化。（4）功能材料和结构材料兼容，即功能材料结构化，结构材料功能化。（5）进一步研究和发展功能材料的新概念、新设计和新工艺。（6）完善和发展功能材料检测和评价方法。

（7）加强功能材料的应用研究，扩展功能材料的应用领域，特别是尖端领域和民用高技术领域，并把成熟的研究成果迅速推广，以形成生产力。基于以上发展趋势，下面介绍几种重要的新型功能材料： 智能材料

智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动(位移等)效应的一类重要功能材料，主要包括形状记忆、压电和磁料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前产业关注的热点。另外，薄膜太阳能电池由于大大地减少了半导体材料的消耗，也容易批量生产，从而大幅度地降低了太阳能电池的成本，但是效率相对较低，目前商用薄膜电池的光电转换效率只有6～8%。随着纳米技术的发展和成熟，纳米结构材料成为新颖的太阳能电池材料，在太阳能电池中使用纳米结构材料将能够提高太阳能电池的光电转换效率，降低电池的生产成本，对于实现太阳能电池的大规模应用将起着重要的作用，例如燃料敏化纳米晶膜太阳能电池的光电转换效率已达到11.04%，而其成本只有传统硅光电池的十分之一，已成为目前应用前景看好的光电转换器件。电子信息材料

电子信息材料是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料，主要包括单晶硅为代表的半导体微电子材料；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料； 纳米材料

纳米材料是指三维空间中至少有一维处于1～100nm或由它们作为基体单元构成的材料，其命名出现在20世纪80年代。纳米技术、信息技术及生物技术将成为世纪社会经济发展的三大支柱。

纳米科技的兴起，对我国提出了严峻的挑战，同时也为我国实现跨越式发展提供了难得的机遇。1991年美国将纳米技术列入“政府关键技术”。1993年德国提出今后10年重点发展的9个关键技术中有4个涉及纳米技术。日本、欧盟也都斥巨资用于纳米材料与技术的开发。我国将其列入“863”、“973”计划和“十五”、“十一五”规划，在2001年7月下发了《国家纳米科技发展纲要》，指出我国纳米科技在今后5～10年的主要目标：在纳米科学前沿取得重大进展，奠定发展基础；在纳米技术开发和应用方面取得重大突破；逐步形成精干的、具有交叉综合和持续创新能力的纳米科技骨干队伍；建立全国性的纳米科技研发中心和以企业为主体的产业化基地，促进基础研究、应用研究和产业化的协调发展。2004年曼彻斯特大学的Geim和Philip Kim首先发现了该材料并于2010年获物理学诺贝尔奖。石墨烯的出现打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，带来了众多出乎人们意料的新奇特性，使它成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。目前，该材料的研究和产业孕育开发正在全世界范围内轰轰烈烈地展开，都在力争抢占石墨烯产业创新的制高点。光纤通信材料 磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。电子信息材料的总体发展趋势是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展。当前的研究热点和技术前沿包括柔性晶体管、光子晶体、SiC、GaN、ZnSe等宽禁带半导体材料为代表的第三代半导体材料、有机显示材料以及各种纳米电子材料等。电子信息材料及产品支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。电子信息材料产业的发展规模和技术水平，已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，在国民经济中具有重要战略地位，是科技创新和国际竞争最为激烈的材料领域。

新能源材料

寻找清洁的能源和可再生能源是当今世界共同关心的问题。太阳能是一种用之不竭的绿色环保能源，太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，自从1954年单晶硅太阳能电池在贝尔实验室问世以来，硅电池因其较高的光电转换效率（约20%）而在各类光伏电池中占据主导地位。但由于其制造工艺复杂、硅原材料的短缺而限制了硅电池的广泛应用。寻找与传统能源材料价格相当的新材料和制备工艺是太阳能电池能够得到普及的关键。IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前产业关注的热点。另外，薄膜太阳能电池由于大大地减少了半导体材料的消耗，也容易批量生产，从而大幅度地降低了太阳能电池的成本，但是效率相对较低，目前商用薄膜电池的光电转换效率只有6～8%。随着纳米技术的发展和成熟，纳米结构材料成为新颖的太阳能电池材料，在太阳能电池中使用纳米结构材料将能够提高太阳能电池的光电转换效率，降低电池的生产成本，对于实现太阳能电池的大规模应用将起着重要的作用，例如燃料敏化纳米晶膜太阳能电池的光电转换效率已达到11.04%，而其成本只有传统硅光电池的十分之一，已成为目前应用前景看好的光电转换器件。

5、课题研究的方法及研究中的主要难点及解决方法

课题主要采用文献法，即通过查阅各类资料、图表等,分析、比较得出结论。搜集和分析研究各种现存的有关文献资料，从中选取信息，以达到某种调查研究目的的方法。它所要解决的是如何在浩如烟海的文献群中选取适用于课题的资料，并对这些资料做出恰当分析和使用。

课题研究中存在的问题

（1）理论支撑的力度不够

课题研究，离不开理论学习，无论是研究的方法、研究的途径、手段，必须经过一系列的理论学习，没有理论做指导，任何一种的研究都是盲目的，甚至是无从着手的，没有成体系的理论依据来指导自己的课题研究以致理论依据比较单薄，无法支撑课题。

（2）盲目的选取材料 在进行课题的研究过程中，对于浩瀚如烟的资料，刚开始时我将显得分外芒然，不知该怎么从这些资料中选取有用的资料来为课题服务。解决方法

通过老师的讲解及专业知识的学习，加深对于课题理论知识的认识和了解。收集资料初步研究，在找到相关资料后，对问题进行初步讨论和研究，查找解决问题的有关理论、文献，充分占有资料，听取专业老师及各方意见，以便为总体计划的拟定做好诊断性评价。

6、总结

目前新型功能材料是世界各国研究的热点，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷，新型功能材料在整个新材料产业中的市场份额越来越大，我国目前在功能材料的创新性研究和产业化方面与发达国家相比仍有较大差距。但近年来，在国家“863”、“973”、国家自然科学基金等计划的支持下在功能材料领域取得了丰硕的成果，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地，培养了一批优秀的功能材料研发人才和队伍，随着我国在功能材料系统集成和产学研相结合等方面的完善，我国新型功能材料产业化的能力将得到大幅的提升和快速的发展。

参考文献

[1] “科学中国人”，2013年2期，P60-64.[2] 殷景华，等.“功能材料概论”，哈尔滨工业大学出版，ISBN978-7-5603-1384-9，2009年7月。

[3] 张立德，牟季美.“纳米材料和纳米技术”，科学学出社，ISBN978-7-03-008459-0，2008年1月。

[4]功能材料及其应用手册编写组.功能材料及其应用手册.北京：北京机械工业出版社

[5]高技术新材料要览编辑委员会.高技术新材料要览.北京：中国科学技术出版社

[6]师昌绪.新型材料与材料科学.北京: 科学出版社,1988.14

第二篇：新型功能材料

先进功能陶瓷材料

摘要:本文概述了先进功能陶瓷材料的基本分类和优良性能,并对研究现状做了陈述和对未来先进功能陶瓷材料的发展做了展望.关键词: 先进功能陶瓷材料；分类；优良性能；发展概况；展望

Advanced ceramic materials

Abstract: This paper provides an overview of advanced ceramic materials the basic classification and excellent performance, and the research situation on the statement and the future of advanced ceramic materials is prospected.Key words: advanced ceramic materials;classification;excellent performance;development situation;Prospect

1.功能陶瓷材料的简要介绍

功能陶瓷材料对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的一种陶瓷材料。功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，说它们多才多能一点都不过分【1-3】．它们在电、磁、声、光、热等方面具备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。

超导陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷在98K时具有超导性能，为超导材料的实用化开辟了道路，成为人类超导研究历程的重要里程碑【2】。压电陶瓷在力的作用下表面就会带电，反之若给它通电它就会发生机械变形。电容器陶瓷能储存大量的电能，目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支，在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应：热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用【3】。

2.先进功能陶瓷材料的发展

先进功能陶瓷是包括具有电，礠，光，声，热，力学等不同性能极其交叉偶合效应的压电，磁电，热电，光电等能量互换的功能材料，主要分类有电子陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，光电陶瓷，生物陶瓷，快离子导体和高温超导陶瓷材料等【4】。目前，残叶规模最大的功能陶瓷是新型元期间用的信息功能陶瓷或电子陶瓷，约占60%-80%的份额，主要包括：电介质陶瓷（电绝缘陶瓷和电容器陶瓷），铁电陶瓷，压电陶瓷，微博陶瓷，半导体敏感陶瓷和磁性陶瓷等。

3.先进功能陶瓷材料的基本分类

3.1压电陶瓷

主要是以锆钛酸铅为主，应用于超声换能器，压电谐振器，滤波器，微位移器和压电驱动器等【4-5】。近年来，作为环境友好性材料，无铅压电陶瓷的研发和应用的到普遍重视。3.2电容器陶瓷

陶瓷电容器是电子技术中使用量醉倒的电容器，其成分主要有金红石，钛酸钡等。其结构有圆片式高压陶瓷，晶界层电容器和多层陶瓷电容器【5】。3.3 装置陶瓷

主要包括用于电子技术，微电子技术和光电子技术中，起绝缘作用的高压电瓷，陶瓷理念，基片及多层陶瓷封装材料等，有滑石瓷，莫来石，刚玉磁等【6】。随着高温和低温供热陶瓷技术的快速发展，陶瓷和玻璃陶瓷基板材料的需求昨年增加。3.4微波介质陶瓷

主要为钛酸盐，锌酸盐基的陶瓷和玻璃陶瓷。是一种高频，低能耗，温度稳定型电介质材料，已经广泛应用于滤波器，移相器，微波电容等现代微波通讯的关键材料。

3.5 半导体陶瓷

主要组成有钛酸钡，钛酸镁等，主要用于热敏，电敏，光敏，气敏等敏感元件和传感器中【7】。

3.6 磁性陶瓷

是制造各种磁性与电感器件的基础材料，包括软磁铁氧体，永磁材料以及纳米微晶软磁合金等，其中主要是锰锌铁氧体，镍锌铁氧体等。3.7 压电晶体

应用于以声表面波器件为主的各类高频器件，主要有石英晶体，四硼酸锂和新型雅典单晶等【8】。另外，驰豫型贴点压电单晶陶瓷等，已经在医用超声成像方面取得突破性进展和应用。3.8功能陶瓷薄膜

随着集成铁电学的深入研究，铁电陶瓷薄膜与微电子工艺的兼容，利用其贴典型，美国已成功研制了非挥发性铁电随机存储器，并且已批量生产。微小型话和集成化的不断发展，才来与器件的融合，分立和集成器件的界限越来越模糊，这使得传统的材料分类变得困难【8-10】。

3.9其他功能陶瓷

除了上述得到广泛应用的功能陶瓷外，还有很多很有发展潜能和应用前景的陶瓷材料，例如远红外陶瓷，压电复合材料，磁电复合材料，透明导电材料，快粒子导体陶瓷，生物医用陶瓷，高温超导陶瓷以及核反应堆陶瓷等【9】。

4.先进功能陶瓷材料的应用领域

高性能先进功能陶瓷材料具有电、光、磁、半导、化学等多方面的功能特性，从而在广泛的应用领域中占有重要地位，并有广阔的开拓前景。

（1）电学、电子功能材料 该领域中有各种类型的材料，例如：绝缘材料、压电材料、半导体材料、离子传导材料等，现将典型的材料列举如下：氧化铝、钛酸钡、钛锆酸铅、氧化锌系陶瓷等。

（2）磁学功能材料 铁氧体就是在这种功能的材料，铁氧体有软质和硬质之分。在软质铁氧体中，有尖晶石型和石榴石型；在硬质铁氧体中，有磁铅酸盐型【11】。

（3）光学功能材料 透光陶瓷有氧化铝、氧化镁、氧化钇；透光压电陶瓷（光电陶瓷）已知有PLZT【12】。

（4）化学功能材料 这一领域的材料中，作为敏感元件的有：气敏元件、湿敏元件和催化剂；作为氧化物有的：氧化锡、氧化锌、复合氧化物等，应用很广。（5）热功能材料 作为红外线辐射材料的有氧化锆、氧化钛。可用作热源。（6）生物体功能材料 应用在人工牙齿、人工骨、人工关节等等。以下是几种常用的先进功能陶瓷的大概分类和应用领域：

（一）电性陶瓷——可分别归纳为几大类

1．介质材料。许多陶瓷材料具有高的介电常数，称为介质材料。按其结构与性能，可分为以下几类。

（1）绝缘陶瓷。其典型代表有al2o3、aln及beo等。al2o3陶瓷已广泛用作半导体集成电路的基片与高性能的封装材料。aln具有更高的导热系数，有利于在日益增长集成度条件下热量的散失，是继al2o3之后，下一代的基片材料。beo同样具有高的导热系数，但由于铍的毒性，而且价格昂贵，限制了它的应用。

（2）铁电陶瓷。这是一大类功能陶瓷，具有铁电性，以ba-tio3、srtio3等为代表，有宽广的应用性，其中电容性陶瓷的产量及销售额占有最大的比重。

（3）压电陶瓷。铁电陶瓷经过极化处理，在大多数情况下可使其电畴转向、排列，从而具有压电性，以钛酸钡、锆钛酸铅等为其主要代表。用它们制成的器件，在水声、电声、超声、滤波、引燃、引爆等方面，有甚为广泛的应用【13】。最近，微位移器的发展，压电陶瓷及电致伸缩陶瓷发挥了很大作用。著名的huber望远镜在外层空间的位置的微小而精确的调整，就是用这种微位移器实现的。2．半导陶瓷——不少类无机物质具有半导性，被利用为在不同环境下的敏感材料，发展成为传感器。

（1）湿敏材料、器件。

（2）温度敏感材料与器件——典型的有被广泛使用的ptc、ntc器件。

（3）气氛敏感材料与器件。

（4）变阻器（varister）——sic、zno等。吸收高电压、脉冲电流，作为避雷器等。

3．离子导体。其中以掺杂cao或y2o3的四方稳定zro2作为氧离子导体，以及β”al2o3和nasicon作为钠离子导体最有代表性。前者作为在各种环境下，包括高温窑炉、烟道气、汽车尾气和钢水中测定氧的浓度等，已发展成相应的器件，获得广泛的应用。在近年来发展中的氧化物燃料电池（sofc），氧离子导体是整个系统中构成传导氧离子的电介质部件，起到核心的作用。而钠离子导体材料则是多年来引起材料界与电化学界重视的钠-硫电池的关键材料。

（二）磁性陶瓷

1．软磁材料。以铁氧体为代表的软磁材料，人们经过多年的工作，开发了几代材料，为磁记录介质的应用与发展做出贡献。它的优点之一，是更适于在高频下使用。

2．硬磁材料。另外一大类铁氧体陶瓷构成铁磁体材料，也适用于高频，同样获得广泛的应用。

（三）光性陶瓷

陶瓷材料做到透明，从而可利用其光性，是陶瓷材料制备科学的一大进步。其关键是要在烧结致密化过程中，排除其中几乎所有的闭口气孔。否则，由于存在着许多与可见光波长相似的气孔，射入光因强烈的散射作用，不能透过，使陶瓷材料失透。

1．透明氧化铝。一般al2o3陶瓷是不透明的，利用其耐高温、高硬度、耐磨损，高强度以及电绝缘等特性。但当人们掌握了在制备al2o3陶瓷时，排除其中的全部气孔，即成为透明氧化铝。现在的水平，已可制出透过95％可见光的管子，用做高压钠蒸气灯。在灯管内，温度可达1400℃，同时钠蒸气有强烈的腐蚀作用，透明氧化铝成为理想的灯管材料，现已是一巨大的产业。

2．透明mgo、zns等。是红外及特殊的窗口材料。在工业、高温实验室及国防上均有重要应用【13】。

3．透明掺镧的锆钛酸铅（plzt）陶瓷，是一种有广泛应用价值的功能陶瓷。由于可制备得到透明的材料，在光阀、光调制、光存储、显示等领域获得应用，成为光信息处理技术中的重要材料和器件。

（四）化学陶瓷即利用其化学及电化学性能的一类材料。

1．气敏材料与器件，如zno、fe2o3、sno2等。已用于气氛检测器、漏气报警及自动换气风扇等。

2．催化剂载体及催化剂——沸石、氧化铝、尖晶石以及相应的纳米材料是很好或已获得广泛应用的催化剂载体，有些经过修饰就具有很好的催化剂功能。

3．电极材料。用于诸多的电解工业，主要是碳化物、硼化物等。

（五）热性陶瓷

主要利用陶瓷，特别是涂层材料在适当的高温下具有高效率的红外辐射特性。例如以 zro2及 tio2为基的涂层，在食品、化工、医药等许多行业中获得应用。

5.先进功能陶瓷材料的发展现状

先进功能陶瓷材料已经发展成为多晶体，单晶，薄膜，多层膜，复合材料等多种材料形态的大家族，功能效应的多样性，成分和结构的复杂性和应用的广泛性，使得先进功能陶瓷材料科学发展成为一门新兴的的交叉学科，设计固体物理，晶体化学，固体力学，电子器件与信息工程科学等多学科领域【14】，具有丰富的科学内涵，目前，先进功能陶瓷已经成为新一代电子元器件残叶的关键材料，是促进信息技术重大创新的源泉和先导，是技术创新和高科技发展十分活跃的研究领域，其地位仅次于集成电路，是当今世界竞争最激烈，发展最迅速的基础性和战略性的产业。同时也是衡量一个国家综合实力和国际竞争力的重要标志之一。先进功能陶瓷以每年15%的高速度增长，大约五年年产量增加一倍，信息功能陶瓷材料及其制品的用量逐年增加，因此先进功能陶瓷材料对电子信息产业及集成电路产业发展有着非常重要的作用【15】。

6.先进功能陶瓷材料的发展前景和展望

功能陶瓷的不断开发．对科学技术的发展起了巨大促进作用．功能陶瓷的应用领域也随之更为广泛．目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检羽、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。根据功能陶瓷组成结构的易词性和可控性，可以制备超高绝缘性、绝缘性、半导 性、导电性和超导电性陶瓷；根据能量转换和耦合特性，可以制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷；根据其对外场条件的敏感效应，可制备热敏气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷【16】。高温超导氧化物陶瓷的发现，能陶瓷的研究形成了全球性的热点，高温超导陶瓷的研究开发，为未来的技术革命带来新的曙光。本世纪90年代开始的纳米功能陶瓷的研究，表明人们已开始深入到介于宏观与原子尺度的纳米层次来研究功能陶瓷的性能与结构，以期进一步开拓功能陶新的应用领域无论从应用的广度。还是市场占有率来看，在当前及以后相当一段时间内。功能陶瓷在现代陶瓷中仍将占据主导地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面会向着高教能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向发展【17】。在设备技术方面向着多层、多相乃至超微细结构的调控与复合、低温活化烧结、立体布线、超细超纯、薄膜技术等方向发展，在材料及应用的主要研究方向应包括智能化敏感陶瓷及其传感器；具有高转换率、高可靠性、低损耗、大功率的压电陶瓷及其换能器；超高速大容量超导计算机用光纤陶瓷材料；多层封装立体布线用的高导热低介电常数陶瓷基板材料；量大面广、低烧、高比容、用定性的多层陶瓷电容器材料等。现代工业技术的快速提高，极大地促进了陶瓷工业的发展 陶瓷产品的应用也日益扩大，因此我们可以相信现代陶瓷必将给我们的生活带来巨大的变化，渗透到我们生活的各个方面。参考文献： 【1】 张金升张银燕编著.陶瓷材料显微结构与性能.北京:化学工业出版社2007 【2】 张玉龙, 马建平编著.实用陶瓷材料手册.北京: 化学工业出版社2006 【3】 李荣久编编著.陶瓷金属复合材料.北京: 冶金工业出版社2006

【4】 潘金生, 仝健民, 田民波.材料科学基础[ M].北京:清华大学出版社.1998.【5】 金宗哲等.复相陶瓷增强颗粒尺寸效应[ J].硅酸盐学报, 1995, 23(6): 610.【6】 穆柏春.陶瓷材料的强韧化[M].北京: 冶金工业出版社.2002.【7】黄 勇.晶须补强陶瓷基复合材料界面研究进展[ J].硅酸盐学报, 1996, 24: 453.【8】 张俊善.材料强度学[M].哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社.2004.【9】 Evans A G.Perspective on the development of high-toughness ceramics [ J].J Am Ceram Soc, 2005, 75(3):187.【10】Upadhya K, Yang J M ,Hoffmann W P.Materials for ult ra2high temperature st ructural applications[J ].Am Ceram SocBull ,1997 ,76(12):51

【11】 Bronson A , Ma Y T , Mut so R.Compatibility of ref ractorymetal boride/ oxide composites at ult ra2high temperatures[J ].J Elect rochem Soc ,1992 ,139(11):3183 【12】 Fahrenholtz W G, Hilmas G E.Ref ractory diborides of zir2conium and hafnium[J ].J Am Ceram Soc ,2007 ,90 :1347

【13】 吕春燕, 顾华志,汪厚植.ZrB2 系陶瓷材料的研究进展[J ].材料导报,2003 ,17(9):246 【14】 Fahrenholtz W G.The ZrB2 volatility diagram[J ].J Am Ce2ram Soc ,2005 ,88 :3509

【15】程秀梅.含碳耐火材料中添加ZrB2 的性状和效果[J ].国外耐火材料,1994 ,11 :52

【16】 Norasetthekul S.Use of zirconium diboride2copper as anelect rode in plasma applications [J ].J Mater Sci ,1999 ,34 :1261

第三篇：新型功能材料综述

功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。新型功能材料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高科技的发展及新产业的形成具有决定意义的新材料。新型功能材料例如微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机智能材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。

超导材料 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非

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应用化学 常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场[H c2(4K)>50T]，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。

生物医用材料 作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，其市场销售额正以每年16%的速度递增，预计20年内，生物医用材料所占的份额将赶上药物市场，成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向；医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料，带有治疗功能的HA生物复合材料的研究也十分活跃。

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应用化学 能源材料 太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。

生态环境材料 生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO 2 气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。

智能材料 智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感

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应用化学 器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

我国非常重视新型功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，新型功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列； 高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权； 新型功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。

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应用化学 目前世界各国新型功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。近年来，我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国目前新型功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国新型功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

根据预测，2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，预期到2010年将达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元,预测2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60％；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达14.6万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，目前全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，近年来一直保持每年20%以上的速率持续

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应用化学 增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。可见，在全球经济中，新型功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。

我国经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素，我国目前是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家。发展电动汽车、使用清洁能源、节约石油资源等政策措施使得新型能源转换及储能材料的需求不断增加。近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，我国便携式电器如手提电话、笔记本计算机用户每年均以超过 20%的速度增加，形成了一个对小型高能量密度电池的巨大社会需求。

随着移动通信等新一代电子信息技术的迅速崛起，作为一大批基础电子元器件技术核心的信息功能陶瓷日益成为我国发展相关高技术的需求重点。按照 5%的世界市场占有率计，2010 年我国信息功能陶瓷材料及制品的年销售额将达 300亿元人民币，对信息通讯产业发展具有举足轻重的作用。

我国是一个稀土大国，其工业储量占世界总储量的 70%以上，发展稀土功能材料我国有着独特的资源优势。例如，稀土永磁材料全世界的年平均增长率为23%,而我国高达60%，1995年全球的钕铁硼永磁材料的生产总量为6000吨，其中我国为2000吨，占

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应用化学 总量的1/3，预测2010年全球钕铁硼永磁材料的产量将达14.6万吨，产值达80亿美元,其中我国的产量将达5.4万吨，产值达20多亿美元，相关器件产值达100～150亿美元。稀土在发光、催化等领域的应用也具有广阔的市场需求。

我国西部还拥有一些储量丰富的资源，如稀土、钨、钛、钼、钽、铌、钒、锂等，有的工业储量甚至占世界总储量的一半以上，这些资源均是特种功能材料的重要原材料。研究开发与上述元素相关的特种功能材料，拓宽其应用领域，取得自主知识产权，将大幅度地提高我国相关特种功能材料及制品的国际市场竞争力，这对实现西部资源的高附加值利用，将西部的资源优势转化为技术优势和经济优势具有重要意义，将有力地支持国家的西部大开发。

随着我国人民生活质量的进一步改善和提高 ,我国潜在的生物医用材料市场将很快转化为充满勃勃生机的现实市场,从而创造出巨大的社会经济效益，成为国民经济的一个支柱产业。

我国已确定“在发展中解决保护，在保护环境的基础上实现持续发展”的原则，签署了有关国际公约，并通过了国家有关环境保护的法律、法规，这些都为生态环境材料需求发展创造了有利条件。发展生态环境材料，除了在社会和经济方面具有巨大的需求之外，在政治上还对我国加入 WTO，融入国际社会，提升国际地位具有重要作用。此外，生态环境材料还对我国的“科技、人文、绿色”奥运工程起着特殊的作用。

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应用化学 总之，在未来的五到十年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

新型功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，新型功能材料约占 85 %。随着信息社会的到来，新型功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。发展新型功能材料技术也正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

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应用化学

第四篇：新型功能材料产业发展趋势及对策研究-招商一部

新型功能材料产业发展以及

招商对策研究

招商一部 2013年12月

新型功能材料产业发展以及招商对策研究

新型功能材料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高科技的发展及新产业的形成具有决定意义的新材料。新型功能材料例如微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机智能材料。

一、全球行业发展态势

发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。

2001年新材料技术产业在世界市场的销售额超过4000亿美元，其中功能材料约占75～80%。某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，到2010年达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元, 2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60％；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量达14.6万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，目前全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，近年来一直保持每年20%以上的速率持续增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。可见，在全球经济中，特种功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。

二、国内行业发展态势

我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列； 高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权； 功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。

中国作为一个 12亿人口的大国，正在实施宏伟的第三步发展战略，这一根本国情加之特种功能材料在经济社会发展中的重要作用和地位，决定了我国对功能材料的需求将是巨大的。功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础,直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。在未来的五到十年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

发展重点：高温超导材料制备与应用技术、稀土功能材料、新型能量转换材料与技术（能源材料）、生物医用材料、绿色奥运工程材料与技术、分辨离膜材料与技术（海水、氯碱膜）、印刷（制版、感光）、显示（OLED）材料、高新技术改造传统产业技术

关键技术选择：能源材料-①固体氧化物燃料电池②光电转换效率大18%的硅基太阳能电池商品③太阳能的综合利用及其与风力发电的耦合技术；稀土材料-①稀土催化材料②稀土永磁材料③高亮度、长寿命白光LED节能照明系统；生物医用材料-①生物芯片②生物兼容性好可降解或可诱导再生的人体软、硬组织替换材料③具有分子识别和特异免疫功能的血液净化材料和装置；生态环境材料-①有机膜分离技术②固沙植被材料与技术③节能、环保的建筑材料及其关键工艺技术；特种功能材料-①无机分离催化膜②大尺寸光学金刚石膜③有机磁性材料:突破本征有机磁性材料的关键技术④敏感材料与传感器；超导材料-高温超导材料的制备与应用技术。

三、新型功能材料龙头企业简析(一)永太科技

浙江永太科技股份有限公司成立于20世纪末，总部位于浙江台州临海的国家级化学原料药基地。公司在江苏和浙江共计建设了三个主要的生产基地，总占地面积40万平方米，全职员工共计1200名。公司共计生产四大系列80多种氟苯化合物，是全球产品链最完善、产能规模最大的氟苯精细化学品制造商。公司服务于国内外的液晶、医药和农药等多个创新性化学子行业，产品远销美国、欧洲、日本和印度等主要国际市场。经过十来年的创业，公司已经发展成为专业研发、生产和销售氟精细化学品的国家级重点高新技术企业和上市公司。

永太科技含氟精细化工品下游领域具有容量大和多元化的特征：21世纪，液晶显示和数字化浪潮是新媒体发展的必然方向，而氟苯化合物是单晶的必备关键原料，永太科技已经和全球三大液晶厂商德国默克、日本智索和永生华清均建立战略业务关系，占据氟化工价值链高端市场；含氟专利医药和农药具有高效、广谱、低毒、低残留等特点，越来越多的重磅专利医药和农药含有氟苯片段，永太科技已经多次成功为国际专利医药公司和专利农药公司提供百吨级的定制加工服务，成为专利创新性跨国企业全球供应链上不可或缺的关键一环。

依托现有的综合性氟化产业化技术和生产研发平台，永太科技对氟精细化学品领域进行了持续深耕。2010年永太科技直接投入研发费用2187.78万元，比2009年增长61.56%，连续三年保持50%以上的增长。2010年，公司已完成75个产品的小试开发工作，产品涵盖液晶、医药高级中间体、原料药等。

紧紧抓住国际专利液晶、医药和农药定制加工向亚太地区转移的重大战略机遇，坚持“创新、品质、服务”的经营理念，凭借强大的综合氟化产业技术和先发优势，永太科技立志成为独树一帜的优秀化工企业。

（二）诚志股份有限公司

公司是一家清华大学控股的高科技上市公司，在生命科技领域，有L-谷氨酰胺和D-核糖等国际领先的高科技产品；在医药产业领域拥有包括国家中药保护品种、国家二类新药等在内的产品生产批准文号84个品种、102个剂型规格，有千喜片、化积口服液、肾宝等一批市场畅销产品；在信息技术领域，以机械制造集成软件为代表的高新技术产品，已进入国内业界的领先行列；在精细化工领域，有“秀波”高分子助洗剂、荧光增白剂、恒威油品等高科技产品；在日化产品领域，有国内名牌“草珊瑚”牙膏、“月月红”及“莎筠”系列产品。2007年，公司拟通过增发收购家庄永生华清液晶有限公司、石家庄开发区永生华清液晶有限公司股权，全资拥有全球第三、国内第一大液晶材料生产商，成为上市公司中第一家涉及液晶材料的化工行业上市公司。公司计划在三年时间内将TFT液晶材料产能由2吨/年提高至50吨/年。

在生命科技领域，有L-谷氨酰胺和D-核糖等国际领先的高科技产品，稳定出口美国等国际市场，有世界领先的高科技产品医用稳定同位素；

在医疗产业领域，有丹东诚志医院投资管理有限公司（丹东市第一医院）、北京诚志健管科技发展有限公司（北京华清门诊部有限公司）等企业；

在医药产业领域拥有包括国家中药保护品种、国家二类新药等在内的产品生产批准文号84个品种、102个剂型规格，有千喜片、化积口服液、肾宝等一批市场畅销产品，并建立了全国范围内的医药营销网络；

在日化技术领域，有国内名牌“草珊瑚”牙膏、“莎筠”等系列产品。

在贸易投资产业领域，有珠海诚志通发展有限公司、北京金诚合利投资发展有限公司等企业。

目前公司正朝着建设国内一流高科技上市公司的目标，稳健快速地向前发展。

（三）中材科技股份有限公司

中材科技股份有限公司是中国特种纤维复合材料行业最大的集研发设计、产品制造与销售、成套技术与装备于一体的高新技术企业，是中国特种纤维复合材料的技术装备研发中心，也是中国国防工业最大的特种纤维复合材料配套研制基地，引领着中国特种纤维复合材料的技术发展方向。

“十五”期间中材科技股份有限公司共承担国家科技计划项目 29项，其中国家973计划项目1项、国家自然科学基金项目2项、国家863计划项目16项、国家科技攻关计划项目10项；同时，承担国家科技部、国防科工委等省部级科研项目107项。共荣获国家科技奖励5项，其中国家科技进步一等奖1项、二等奖4项；获得国防科工委科技进步一等奖等省部级科技奖励40余项。公司拥有国家专利31项，专有技术67项。公司生产的先进复合材料成功应用于我国自主研制的“神舟”系列载人飞船。2011年入选首批“国家技术创新示范企业”。

（四）方大集团

方大集团现有节能环保、轨道交通设备和半导体照明产业等三大产业体系。主要从事节能环保幕墙、太阳能光伏幕墙、LED彩显幕墙、铝塑复合板、单层铝板、蜂窝铝板、纳米自洁铝板、地铁屏蔽门系统、自动门、安全门、半导体照明（LED）外延片和芯片、芯片封装及各种LED灯具、LED泛光和景观照明系统等产品的研发、生产与施工等，是我国节能减排行业的“领头羊”。

方大集团坚持走自主创新道路，自主创新能力和水平不断提高，其综合创新能力已居于国内同类企业前列。是中国企业创纪录最多的企业之一；有590项专利，其中发明专利92项，专利总数居国内同行业前列；主持或参与制定了我国首部建筑节能标准《建筑节能国家标准》、我国首部《城市轨道交通站台屏蔽门》国家标准等50多项国家和行业标准，是我国同行业中参与制订国家、行业标准最多的企业；承担了包括国家863计划、国家重大攻关计划、国家火炬计划在内的15项国家级科技攻关计划，独立完成省部级以上科技攻关成果近百项；有10多项产品被列为国家级重点新产品，多项科技成果被列为国家重点推广项目。建成国家级光电材料与器件工程研究中心、全国同行业第一家企业博士后工作站、技术中心实验室，获国家级、省部级、市级科技进步奖60多项。

（五）乐普医疗

乐普（北京）医疗器械股份有限公司创立于1999年，总部位于北京市中关村科技园区昌平园。公司是从事冠状动脉药物支架、先心封堵器、心脏瓣膜、造影机等心血管疾病植介入诊疗器械及设备产品研发、生产与销售的中外合资央企控股高新技术企业，是2009年在深交所创业板首批上市的28家企业之一。公司目前拥有国内外8家子公司，产品临床应用覆盖全国1200家以上心脏诊疗中心，已发展成为国内领先的心血管病植介入诊疗器械与设备的高端医疗产品产业集团。

四、相关行业协会

（一）中国材料研究学会

在我国老一代材料科学家倡导和有关部门的支持下，经多年筹备，中国材料研究学会(英文名称 Chinese Materials Research Society，简称 C-MRS)于1991年5月16日在北京成立。协会工作主要围绕组织、举办国内、国际材料科技领域学术会议；编辑、出版和发行中外文的材料科技学术期刊；组织编著材料科技图书、会议论文集及其他出版物；开展材料领域的科技咨询服务活动；组织举办材料科技展览；设立材料科技奖励基金；推荐、表彰和奖励优秀材料科技工作者；开展材料科学普及和继续教育工作；承接项目评审、标准制定、成果鉴定以及专业技术职务任职资格评审等工作；履行国际材料研究学会联合会会员的权利和义务；维护本会会员的正当权益，举办为会员服务的事业和活动。

（二）中国建材工程建设协会（新型材料工程应用专业委员会）

鼓励和支持新型建筑材料在工程建设中的研究与应用，推动和引导会员企业深化对工程建设中对建材耗能和节能潜力的研究，逐步提出节约资源和能源的节能降耗目标及措施；着重于工程建设中应用的优质环保建材产品的宣传和推广；在工程材料应用领域进行协调、指导和交流，促进行业内新型建材的技术进步和技术创新。

第五篇：新型功能材料发展趋势

新型功能材料发展趋势

功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。

功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 %。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的 比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中, 都把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。

1、新型功能材料国外发展现状

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

超导材料 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场[H c2(4K)>50T]，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力，吸引了大量的科学工作者采用最先进的技术装备，对高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，在研究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。

生物医用材料 作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，其市场销售额正以每年16%的速度递增，预计20年内，生物医用材料所占的份额将赶上药物市场，成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向；医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料，带有治疗功能的HA生物复合材料的研究也十分活跃。

能源材料 太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。

生态环境材料 生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，主要研究方向是：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO 2 气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。

智能材料 智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

2、国内功能材料发展的现状和差距

我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列； 高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权； 功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。

目前世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。近年来，我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国目前功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

3、国内外功能材料社会经济发展需求分析

1)功能材料的国外需求分析

根据预测，2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，预期到2010年将达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元,预测2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，全球与超导相关的产业的产值（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60％；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达14.6万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，目前全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，近年来一直保持每年20%以上的速率持续增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。可见，在全球经济中，特种功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。

2)功能材料的国内需求分析

中国作为一个 12亿人口的大国，正在实施宏伟的第三步发展战略，这一根本国情加之特种功能材料在经济社会发展中的重要作用和地位，决定了我国对功能材料的需求将是巨大的。

功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础 ,直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运，所以我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。

我国经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素，我国目前是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家。发展电动汽车、使用清洁能源、节约石油资源等政策措施使得新型能源转换及储能材料的需求不断增加。近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，我国便携式电器如手提电话、笔记本计算机用户每年均以超过 20%的速度增加，形成了一个对小型高能量密度电池的巨大社会需求。

随着移动通信等新一代电子信息技术的迅速崛起，作为一大批基础电子元器件技术核心的信息功能陶瓷日益成为我国发展相关高技术的需求重点。按照 5%的世界市场占有率计，2010 年我国信息功能陶瓷材料及制品的年销售额将达 300亿元人民币，对信息通讯产业发展具有举足轻重的作用。

我国是一个稀土大国，其工业储量占世界总储量的 70%以上，发展稀土功能材料我国有着独特的资源优势。例如，稀土永磁材料全世界的年平均增长率为23%,而我国高达60%，1995年全球的钕铁硼永磁材料的生产总量为6000吨，其中我国为2000吨，占总量的1/3，预测2010年全球钕铁硼永磁材料的产量将达14.6万吨，产值达80亿美元,其中我国的产量将达5.4万吨，产值达20多亿美元，相关器件产值达100～150亿美元。稀土在发光、催化等领域的应用也具有广阔的市场需求。

我国西部还拥有一些储量丰富的资源，如稀土、钨、钛、钼、钽、铌、钒、锂等，有的工业储量甚至占世界总储量的一半以上，这些资源均是特种功能材料的重要原材料。研究开发与上述元素相关的特种功能材料，拓宽其应用领域，取得自主知识产权，将大幅度地提高我国相关特种功能材料及制品的国际市场竞争力，这对实现西部资源的高附加值利用，将西部的资源优势转化为技术优势和经济优势具有重要意义，将有力地支持国家的西部大开发。

随着我国人民生活质量的进一步改善和提高 ,我国潜在的生物医用材料市场将很快转化为充满勃勃生机的现实市场,从而创造出巨大的社会经济效益，成为国民经济的一个支柱产业。

我国已确定“在发展中解决保护，在保护环境的基础上实现持续发展”的原则，签署了有关国际公约，并通过了国家有关环境保护的法律、法规，这些都为生态环境材料需求发展创造了有利条件。发展生态环境材料，除了在社会和经济方面具有巨大的需求之外，在政治上还对我国加入 WTO，融入国际社会，提升国际地位具有重要作用。此外，生态环境材料还对我国的“科技、人文、绿色”奥运工程起着特殊的作用。

总之，在未来的五到十年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

4、发展重点与关键技术选择 1)发展重点

高温超导材料制备与应用技术 稀土功能材料

新型能量转换材料与技术（能源材料）生物医用材料

绿色奥运工程材料与技术

分辨离膜材料与技术（海水、氯碱膜）印刷（制版、感光）、显示（OLED）材料 高新技术改造传统产业技术 2)关键技术选择

能源材料

①固体氧化物燃料电池：

固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果，可减少二氧化碳排放 50%，不产生NOx，已成为发达国家重点研究开发的新能源技术。但目前研究的固体氧化物燃料电池的工作温度达800～900℃，其关键部件的材料制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技术主要有：a）高性能电极材料及其制备技术；b）新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术；c）电池结构优化设计及其制备技术；d）电池的结构、性能与表征的研究。②光电转换效率大于 18%的硅基太阳能电池商品化；

研制出光电转换效率大于 18%的低成本、大面积、可商业化的硅基太阳能电池及其组件。

③太阳能的综合利用(光电、热电、热交换)及其与风力发电的耦合技术；建立总体利用效率达15%的追尾聚集光式太阳能光电、热电、热交换系统并实用化，建立太阳能综合利用与风力发电耦合的实用型分布式地面电站，并可并网供电。稀土材料

①稀土催化材料 ②稀土永磁材料

突破高性能(N50)、高均匀性、高工作温度、低温度系数的烧结稀土永磁材料和高性能(磁能积20MGOe）粘结稀土永磁材料的产业化关键技术。③高亮度、长寿命白光 LED节能照明系统

低成本、高亮度、长寿命白光 LED节能照明系统产业化并进入普通百姓家庭。生物医用材料

①生物芯片； ②生物兼容性好、可降解或可诱导再生的人体软、硬组织替换材料； ③具有分子识别和特异免疫功能的血液净化材料和装置。生态环境材料

①有机膜分离技术：海水（或盐碱水）淡化效率达 50%的有机膜实用化和产业化。②固沙植被材料与技术；

③节能、环保的建筑材料及其关键工艺技术：

突破日产 2000吨的流态化水泥烧成技术，其单位能耗与粉尘排放低于目前的新型干法工艺；实现纯氧燃烧生产浮法建筑玻璃的产业化。特种功能材料

①无机分离催化膜：突破无机分离催化膜（透氧膜、分子筛膜、透氢膜）的关键制备技术，建立无机分离催化膜用于天然气催化转化制备合成气和液体燃料、天然气直接转化制备乙烯、生物质原料制备乙醇、天然气制氢等方面的示范性生产装置。

②大尺寸光学金刚石膜；

③有机磁性材料 :突破本征有机磁性材料的关键技术。④敏感材料与传感器。

超导材料 高温超导材料的制备与应用技术