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加码新材料:锂电新能源等新兴产业的必备材料

时间:2017-03-22 10:08 浏览:

   

    新材料发展有了新机遇。工业和信息化部(下称工信部)知情人士透露,工信部拟对新材料采取重大专项的扶持方式,建立新材料风险补偿机制,完善财税、金融、保险等综合配套政策。其中,碳纤维、稀土、耐高温金属材料,有望获得国家的重点政策支持。

  对新材料的政策倾斜并非我国特有。近年来竞相发展新材料占领制高点,多个国家制定了推动本国、本地区的新材料技术和产业发展计划,在资金上给予大力支持。

  资料显示,世界材料产业的产值以每年约30%的速度增长,微电子、光电子、新能源等是研究最活跃、发展最快、应用前景最为投资者所看好的新材料领域。

  目前,在我国产业结构升级、促进战略性新兴产业发展和国防军工飞跃的背景下,各行业对新材料的突破和应用致使我国对新材料有着旺盛且急切的需求,国家对发展新材料的扶持政策加码是必然选择。

  未来,新材料产业或将被定性为“国民经济的先导产业”,国家也将在经费投入、规划制定、产业政策和等方面给予支持,新材料投资也必将迎来新的机遇。

  在此背景下,我们特别选出新材料领域近年来最热门的特种金属功能材料,对其发展现状和未来趋势进行研究,以飨读者。

  新兴产业的必备材料

  特种金属功能材料是指具有独特的声、光、电、热、磁等性能的金属材料。《新材料产业“十二五”发展规划》将我国新材料分成6大领域,其中特种金属功能材料就是新材料产业体系的重要组成部分。

  近年来被争相发展的新能源汽车、风力发电机、LED照明、核电等领域的生产或者使用过程中,特种金属材料也被屡屡提及。从用途上看,特种金属功能新材料可以被广泛应用于机械装备、汽车、航空航天、海洋工程、家电、船舶、电子、化工、医学等多个领域,其发展水平直接影响整个国家经济的发展。

  不仅如此,特种金属功能新材料也是军用飞机、坦克、军用电子等众多军工产品生产所需的关键材料,与密不可分。因此,无论是从国民经济的发展方面还是的保障方面考虑,特种金属功能材料的发展都具有重要的战略意义。

  根据《新材料产业“十二五”发展规划》,特种金属功能新材料又被细分为稀土功能材料、稀有金属材料、半导体材料及其他功能合金材料四大类。

  先说特种金属功能新材料的第一大类——稀土功能材料。稀土功能材料包括磁性材料、发光材料、催化材料、储氢材料等。基于稀土资源的优势地位,我国稀土功能材料发展迅速,稀土永磁材料、发光材料、储氢材料、抛光材料等均占世界产量的70%以上。

  其中,稀土磁体材料产量增长最为迅速,2012年我国稀土永磁材料产量达8.96万吨,较2008年增长81.7%。稀土发光材料目前已形成节能灯用稀土发光材料、显示器用稀土发光材料和特种光源用稀土发光材料三大主流产品,随着全球节能照明和消费电子的快速发展,发光材料新技术、新产品不断涌现。

  稀土催化材料则随着汽车尾气排放标准的不断提升,尾气净化器产量不断增长而快速增长。2012年用于尾气净化器的稀土催化材料比2008年增长了62.6%。

  此外,由于中国储氢合金生产技术尚未成熟,稀土储氢材料的发展相对缓慢,近年来产量并未有明显增长,反而在稀土价格上涨后呈现明显的下滑。

  总体来看,尽管近几年我国稀土功能材料取得了较大发展,但产品质量相对低下,技术水平仍待提高。如稀土磁体材料领域,我国高性能稀土磁体材料全球市场份额不足10%;高端荧光粉领域,中国白光LED荧光粉占全球比重不足10%,CCFL荧光粉仅有小批量生产,PDP荧光粉市场尚属空白。

  特种金属功能材料的第二大类是稀有金属功能材料,它主要包括钨钼材料、钽铌材料、稀贵金属材料及核级稀有金属材料。

  其中,近年来发展最快的是钨钼材料,但与世界先进水平相比,我国钨钼加工产业还存在着相当大的差距,大部分企业装备仍较为粗糙、落后。

  钽铌材料也是近年发展较快的稀有金属功能材料。我国已具备了钽金属及合金制品、铌金属及合金制品的生产能力,并成为钽铌材料生产大国,拥有东方钽业股份有限公司、有色金属冶炼有限公司、肇庆多罗山蓝宝石稀有金属有限公司等世界著名企业。2012年,我国电容器用钽粉占世界总产量的比重为25%,电容器用钽丝产量占世界总产量60%以上。但总体来看,目前我国钽铌冶炼加工企业工业产品高端品种偏少、技术含量不高,与国际先进水平相比,企业规模、生产技术以及科技研发水平均存在一定差距。

  加快推进核级稀有金属材料国产化是当前的主要任务。锆合金是重要的核电机组堆芯结构材料,但我国现役核电机组堆芯结构使用的绝大部分锆合金材料仍然需要进口。同样,核工业中银铟镉材料受限于我国、热处理、精整和成型技术和设备制约,目前也大多采用进口。

  特种金属功能新材料的第三大类是半导体材料,它主要包括半导体硅材料、新型半导体材料及薄膜光伏材料。

  近几年我国硅材料产业发展迅速,但半导体硅材料发展十分缓慢。2009-2012年我国半导体用多晶硅的产量年均增速不足10%。虽然目前我国半导体硅材料拥有一定的生产能力,但仍与国际先进水平存在较大差距。如我国半导体硅材料只能满足国内对4-6英寸硅外延片和4-6英寸重掺硅外延衬底片的需求,满足国内企业对高阻抛光硅片的部分需求,但国内所需的8英寸及12英寸硅抛光片仍有大部分需要进口。

  虽然我国十分重视新型半导体材料产业发展,但由于我国研发基础较为薄弱,具有自主知识产权的创新较少,产业发展缓慢。我国已经具备了蓝宝石、砷化镓等新型半导体材料的生产能力,但大多数企业自主研发能力较差,低端产品较多,产品的性能指标与国外存在较大差距。目前,国内所需的高端新型半导体材料仍需进口。

  除上述三类外的高性能靶材、先进储能材料、新型铜合金、硬质合金材料等都被划分为特种金属功能新材料的第四大类——其他功能合金材料,在产业发展方面也存在迫切需求。

  存在的问题

  近几年我国特种金属功能新材料的发展取得了一定成绩,如稀土永磁材料生产规模不断增大,硬质合金产业空间布局不断优化,难冶钨资源深度开发应用关键技术获得突破,科力远、中科三环等企业迅速成长。但是,我国特种金属功能材料发展与国外先进发达国家相比还存在较大差距,产业发展也存在一些问题。主要表现在:

  第一,部分关键材料依赖进口。

  有些材料仍然停留在实验室技术研发阶段,国内尚未实现产业化,完全依赖进口,如超高纯度金属的溅射靶材、高纯度多晶硅等;而有些则是国内拥有生产能力,但产量、性能和质量不能满足要求,如平板显示器所需要的基板玻璃、液晶材料、光学元件等关键材料大部分仍依赖进口。

  第二,自主创新能力不强。

  长期以来,以模仿为主、自主创新能力薄弱成为制约当前新材料发展的重要问题。以“硅材料提纯-硅晶片生产-电池片生产-组件封装”的光伏产业链为例,其产业链上游的高纯度硅料生产技术含量高,附加值高,但由于我国多晶硅提纯技术缺失,我国光伏企业的主要业务集中于低附加值的“电池片生产”和“组件封装”,我国光伏产业处于有规模无技术的局面。

  第三,研发投入不足是制约我国新材料产业发展的现实问题,主要表现在三个方面:一是研发人才的投入不足。新材料产业缺乏高层次的工程技术人员和管理人才,尤其是缺乏创新型领军人物以及复合型、外向型人才。而且,吸引高层次人才的机制仍需改善。

  二是研发资金投入不足。以我国硬质合金领域为例,其技术研发费用占销售收入的比重不足3%,比高新技术型企业5%的比例低两个百分点。

  三是技术创新所用的试验设备、仪器等物品特别是专用设备的投入力度仍待加强,如高温测试仪、超声检测仪、氧氮分析仪、扫描电子显微镜等专用设备价格昂贵,投入严重不足。

  第四,产学研用体系仍待完善。虽然目前我国积极组织搭建服务平台,推动产学研用紧密结合,也取得了一些成绩,但产学研用严重脱节的问题并没有实质性改变,特别是特种功能金属新材料涉及范围广泛,更需要产学研用密切结合,才能促进其快速发展。

  第五,特种金属功能新材料平台建设有待加强。我国已经建成一批特种功能金属材料国家和省部级重点实验室、工程技术中心等研发平台,建立了一批创新和创业服务平台,但公共服务平台仍需进一步完善。如研发平台所需的研发设备、人员队伍等配套能力仍待加强;创新服务平台的数量还远远不能满足需要;公共服务平台的服务能力有待进一步提高;国家级的共性技术研发平台和信息共享平台缺乏等。

  针对上述情况,我们对我国特种功能金属新材料行业的发展提出如下。

  第一,未来还应加强特种金属功能新材料的重大科研攻关,提高我国特种金属功能新材料的自身保障能力。对于完全进口的特种功能金属新材料品种,设立重大攻关项目,对关键新材料的生产技术、工艺设备等制约瓶颈进行科研攻关;致力于高品质、高性能产品的研发和技术改进,并积极推进产业规模化发展。

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