新材料的特點(diǎn)

　　與傳統(tǒng)材料相比，新材料具有四大特點(diǎn)，即：高性能、多功能、智能化和低成本。下面以幾種新材料為例，對(duì)新材料的特點(diǎn)作一個(gè)簡(jiǎn)要說(shuō)明：

　　1、高性能

　　高性能既是新材料的特點(diǎn)，又是新材料的發(fā)展方向。從歷史上看，80年代先進(jìn)復(fù)合材料大多采用T300類(lèi)型的碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂件作為基體，這類(lèi)材料的抗拉強(qiáng)度只有3000－ 3530MPa，無(wú)法滿(mǎn)足新一代戰(zhàn)斗機(jī)和新一代戰(zhàn)略核武器的要求。隨著時(shí)間的推移，性能更好的碳纖維象T800、T1000不斷研究開(kāi)發(fā)成功，并投入市場(chǎng)。相對(duì)于T300而言，T800或T1000 在零度方向的抗拉強(qiáng)度可提高74％到100％，從而大幅度地提高復(fù)合材料的性能。預(yù)計(jì)將來(lái)還會(huì)有更多的新材料出現(xiàn)并取代現(xiàn)有的材料，從而推動(dòng)材料性能的進(jìn)一步提高和材料工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

　　2、多功能

　　高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料或功能材料，如航天高技術(shù)的發(fā)展要求由一種材料承擔(dān)多種功能，包括：防熱、抗核、承載、吸波、透波、隱身、減震、降噪等。因此材料發(fā)展中的一種新趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)材料和功能材料的互相滲透，即結(jié)構(gòu)材料的功能化（如結(jié)構(gòu)吸收材料）和功能材料的結(jié)構(gòu)化（如熱結(jié)構(gòu)材料），這就是材料發(fā)展中的綜合集成。

　　21世紀(jì)的復(fù)合材料將往復(fù)合化、多功能的方向發(fā)展，復(fù)合材料將成為具備兩種或兩種以上功能的材料，如隱身／結(jié)構(gòu)、防熱／結(jié)構(gòu)、防熱／抗核、阻尼／結(jié)構(gòu)、防熱／抗核／結(jié)構(gòu)、防熱／抗核／隱身等。

　　3、智能化

　　由材料、結(jié)構(gòu)和電子互相融合而構(gòu)成的智能材料與結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今材料與結(jié)構(gòu)高新技術(shù)發(fā)展的方向。智能材料的特點(diǎn)與實(shí)質(zhì)在于能夠?qū)ν饨绛h(huán)境變化做出適時(shí)、靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，它具備傳感、控制和驅(qū)動(dòng)的功能，即具有獲取、識(shí)別、處理和執(zhí)行的能力，可以自動(dòng)調(diào)解，并具備自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)能力。智能材料與結(jié)構(gòu)已被許多國(guó)家確認(rèn)為必須重點(diǎn)發(fā)展的一門(mén)新技術(shù)，并將成為21世紀(jì)新材料的重要發(fā)展方向。

　　4、低成本

　　碳纖維目前被劃分為宇航級(jí)和工業(yè)級(jí)兩類(lèi)，也被稱(chēng)為小絲束和大絲束。90年代以來(lái)碳纖維材料開(kāi)始向土木建筑、橋梁、交通運(yùn)輸、汽車(chē)工業(yè)、能源等領(lǐng)域發(fā)展，經(jīng)濟(jì)可承受性成為決定該材料能否應(yīng)用的關(guān)鍵。國(guó)際市場(chǎng)上每磅工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維售價(jià)在8美元－10美元，而宇航級(jí)碳纖維每磅售價(jià)在15美元－20美元，價(jià)格相差近一倍，而超高模量的碳纖維，每磅價(jià)格高達(dá)上百美元甚至數(shù)百美元，是工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維的十倍甚至幾十倍。由于價(jià)格是開(kāi)發(fā)碳纖維市場(chǎng)的關(guān)鍵因素，因此工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維是今后碳纖維發(fā)展的方向。

　　為此，國(guó)內(nèi)外大力開(kāi)展了低成本碳纖維材料技術(shù)的研究，這種低成本技術(shù)已成為近年來(lái)碳纖維材料研究的重點(diǎn)。低成本的碳纖維技術(shù)可以把生產(chǎn)周期縮短幾倍到幾百倍，大幅度降低材料成本，使該材料在民用工業(yè)中大量應(yīng)用成為可能。

　　行業(yè)特點(diǎn)

　　新材料行業(yè)包括新材料及其相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)裝備。與傳統(tǒng)材料行業(yè)相比，新材料行業(yè)具有三個(gè)特點(diǎn)：

　　1、技術(shù)與投資高度密集

　　技術(shù)密集是指新材料在研制和制造過(guò)程中技術(shù)的多樣性、邊緣性和綜合性。新材料行業(yè)涉及自然科學(xué)和工程技術(shù)，多學(xué)科交叉滲透，知識(shí)和技術(shù)高度密集，如利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì)、先進(jìn)加工和制造技術(shù)進(jìn)行新材料的生產(chǎn)、先進(jìn)的儀器設(shè)備進(jìn)行新材料的檢測(cè)和評(píng)價(jià)等。

　　投資密集指研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)新材料產(chǎn)品要求有一定的投資強(qiáng)度。新材料行業(yè)的放大技術(shù)復(fù)雜，行業(yè)裝備一次性投入大，尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)，更要求比較大的投資。

　　2、高風(fēng)險(xiǎn)、高收益

　　從風(fēng)險(xiǎn)的角度看，首先，由于應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)步，對(duì)新材料的技術(shù)要求進(jìn)一步提高，研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)提高；其次，新材料品種多，大批量產(chǎn)品相對(duì)較少，由于工藝集成度加大，生產(chǎn)流程縮短，知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和產(chǎn)品的效率提高，存在行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；第三，由于高新技術(shù)迅猛發(fā)展，新材料本身更新?lián)Q代速度加快，生命周期縮短，產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)加大。

　　從收益的角度看，一般傳統(tǒng)材料行業(yè)的附加值不過(guò)幾倍，個(gè)別達(dá)到幾十倍，新材料行業(yè)的附加值可達(dá)到百倍或更高，如有些生物醫(yī)用材料每千克的市場(chǎng)價(jià)格高達(dá)十幾萬(wàn)美元，幾乎可以稱(chēng)得上“一本萬(wàn)利”。

　　3、行業(yè)創(chuàng)新效應(yīng)明顯

　　新材料的應(yīng)用從軍事工業(yè)（航空航天、核武器等）開(kāi)始，逐漸轉(zhuǎn)向軍用工業(yè)（電子、化工、汽車(chē)等）和向人民生活直接消費(fèi)品（醫(yī)療器械、家用電器、體育娛樂(lè)等），應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。新材料的產(chǎn)品門(mén)類(lèi)品種繁多，其應(yīng)用滲透到各個(gè)行業(yè)部門(mén)，它的發(fā)展既是各行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力，又強(qiáng)烈地依賴(lài)于各行業(yè)的支撐作用。

　　新材料是其他高新技術(shù)行業(yè)發(fā)展的支撐和先導(dǎo)，新材料行業(yè)的創(chuàng)新往往帶動(dòng)其他高新技術(shù)行業(yè)的突破和發(fā)展。以信息材料為例，20世紀(jì)50年代單晶硅材料的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體晶體管從鍺向硅發(fā)展，進(jìn)一步硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命，促使微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展；70年代初，石英光纖維材料和砷化鎵等化合物半導(dǎo)體激光材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光導(dǎo)纖維通信技術(shù)迅速發(fā)展，并逐步形成高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

　　行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景

　　新材料行業(yè)涉及多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，目前世界上沒(méi)有對(duì)整個(gè)新材料行業(yè)規(guī)模的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。但是，從近年來(lái)某些新材料單項(xiàng)的產(chǎn)值和銷(xiāo)售收入，可以看出新材料行業(yè)的發(fā)展速度：

　　1994年世界汽車(chē)工業(yè)用先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)值約250億美元，石油工業(yè)用先進(jìn)金屬材料產(chǎn)值約為130億美元；

　　1995年世界上信息功能陶瓷材料及其制品的銷(xiāo)售收入約210億美元，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到800億美元；

　　1995年全球釹鐵硼稀土永磁材料的產(chǎn)值為8億美元，預(yù)計(jì)2010年產(chǎn)值將達(dá)到83億美元；

　　1996年世界多晶硅產(chǎn)量為12450噸，1997年約為17950噸，2000年將增產(chǎn)5倍；

　　1995年世界超導(dǎo)材料的年銷(xiāo)售額為10美元－20億美元，2000年預(yù)計(jì)為80美元－120 億美元，2010年的銷(xiāo)售額預(yù)計(jì)將達(dá)到600美元－900億美元；

　　1995年世界生物醫(yī)用材料的產(chǎn)值約為600億美元（占醫(yī)療器械總產(chǎn)值的50％左右），2000 年將達(dá)到1000億美元。

　　美國(guó)預(yù)測(cè)，到2000年，12項(xiàng)新興技術(shù)行業(yè)在世界市場(chǎng)的銷(xiāo)售額約為1萬(wàn)億美元，其中新材料約為4000億美元，約占40％；日本預(yù)測(cè)，2000年其國(guó)內(nèi)新材料的市場(chǎng)達(dá)到95000－126000億日元。