新材料作為高新技術(shù)的基礎和先導,應用范圍極其廣泛,它同信息技術(shù),生物技術(shù)一起成為二十一世紀最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I域.同傳統(tǒng)材料一樣,新材料可以從結(jié)構(gòu)組成,功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類,不同的分類之間相互交叉和嵌套.
新材料主要有傳統(tǒng)材料革新和新型材料的推出構(gòu)成,隨著高新技術(shù)的發(fā)展,新材料與傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合日益緊密,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出橫向擴散的特點.
新材料的分類:按照應用領域來分,一般把新材料歸為以下幾大類:
1 信息材料
電子信息材料及產(chǎn)品支撐著現(xiàn)代通信,計算機,信息網(wǎng)絡,微機械智能系統(tǒng),工業(yè)自動化和家電等現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè).電子信息材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術(shù)水平,在國民經(jīng)濟中具有重要的戰(zhàn)略地位,是科技創(chuàng)新和國際競爭最為激烈的材料領域.微電子材料在未來10～15年仍是最基本的信息材料,光電子材料將成為發(fā)展最快和最有前途的信息材料.信息材料主要可以分為以下幾大類:
集成電路及半導體材料:以硅材料為主體,新的化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料也是重要組成部分,也包括高純化學試劑和特種電子氣體;光電子材料:激光材料,紅外探測器材料,液晶顯示材料,高亮度發(fā)光二極管材料,光纖材料等領域;新型電子元器件材料:磁性材料,電子陶瓷材料,壓電晶體管材料,信息傳感材料和高性能封裝材料等.
當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括柔性晶體管,光子晶體,SiC,GaN,ZnSe等寬禁帶半導體材料為代表的第三代半導體材料,有機顯示材料以及各種納米電子材料等.
2 能源材料
全球范圍內(nèi)能源消耗在持續(xù)增長,80%的能源來自于化石燃料,從長遠來看,需要沒有污染和可持續(xù)發(fā)展的新型能源來代替所有化石燃料,未來的清潔能源包括氫能,太陽能,風能,核聚變能等.解決能源問題的關鍵是能源材料的突破,無論是提高燃燒效率以減少資源消耗,還是開發(fā)新能源及利用再生能源都與材料有著極為密切的關系.
傳統(tǒng)能源所需材料:主要是提高能源利用效率,現(xiàn)在集中在要發(fā)展超臨界蒸汽發(fā)電機組和整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)上,這些技術(shù)對材料的要求都十分苛刻,如工程陶瓷,新型通道材料等;氫能和燃料電池:氫能生產(chǎn),儲存和利用所需的材料和技術(shù),燃料電池材料等;綠色二次電池:鎳氫電池,鋰離子電池以及高性能聚合物電池等新型材料;太陽能電池:多晶硅,非晶硅,薄膜電池等材料;核能材料:新型核電反應堆材料.
新能源材料就材料種類主要包括專用薄膜,聚合物電解液,催化劑和電極,先進光電材料,特制光譜塑料和涂層,碳納米管,金屬氫化物漿料,高溫超導材料,低成本低能耗民用工程材料,輕質(zhì),便宜,高效的絕緣材料,輕質(zhì),堅固,復合結(jié)構(gòu)材料,超高溫合金,陶瓷和復合材料,抗輻射材料,低活性材料,抗腐蝕及抗壓力腐蝕裂解材料,機械和抗等離子腐蝕材料.當前研究熱點和技術(shù)前沿包括高能儲氫材料,聚合物電池材料,中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料,多晶薄膜太陽能電池材料等.
3 生物材料
生物材料是和生命系統(tǒng)結(jié)合,用以診斷,治療或替換機體組織,器官或增進其功能的材料.它涉及材料,醫(yī)學,物理,生物化學及現(xiàn)代高技術(shù)等諸多學科領域,已成為21世紀主要支柱產(chǎn)業(yè)之一.
現(xiàn)在幾乎所有類型的材料在健康治療中都已得到應用,主要包括金屬和合金,陶瓷,高分子材料,復合材料和生物質(zhì)材料.高分子生物材料是生物醫(yī)用材料中最活躍的領域;金屬生物材料仍是臨床應用最廣泛的承力植入材料,醫(yī)用鈦及其合金,以及Ni-Ti形狀記憶合金的研究與開發(fā)是一個熱點;無機生物材料近年來越來越受到重視.
目前,國際生物醫(yī)用材料研究和發(fā)展的主要方向,一是模擬人體硬軟組織,器官和血液等的組成,結(jié)構(gòu)和功能而開展的仿生或功能設計與制備,二是賦予材料優(yōu)異的生物相容性,生物活性或生命活性.就具體材料來說,主要包括藥物控制釋放材料,組織工程材料,仿生材料,納米生物材料,生物活性材料,介入診斷和治療材料,可降解和吸收生物材料,新型人造器官,人造血液等.
4 汽車材料
汽車用材在整個材料市場中所占的比例很小,但是屬于技術(shù)要求高,技術(shù)含量高,附加值高的三高產(chǎn)品,代表了行業(yè)的最高水平.
汽車材料的需求呈現(xiàn)出以下特點:輕量化與環(huán)保是主要需求發(fā)展方向;各種材料在汽車上的應用比例正在發(fā)生變化,主要變化趨勢是高強度鋼和超高強度鋼,鋁合金,鎂合金,塑料和復合材料的用量將有較大的增長,汽車車身結(jié)構(gòu)材料將趨向多材料設計方向.同時汽車材料的回收利用也受到更多的重視,電動汽車,代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開發(fā)和應用工作不斷加強.
5納米材料與技術(shù)
納米材料及技術(shù)將成為第5次推動社會經(jīng)濟各領域快速發(fā)展的主導技術(shù),21世紀前20年將是納米材料與技術(shù)發(fā)展的關鍵時期.納電子代替微電子,納加工代替微加工,納米材料代替微米材料,納米生物技術(shù)代替微米尺度的生物技術(shù),這已是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律.
納米材料與科技的研究開發(fā)大部分處于基礎研究階段,如納米電子與器件,納米生物等高風險領域,還沒有形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè).但納米材料及技術(shù)在電子信息產(chǎn)業(yè),生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè),能源產(chǎn)業(yè),環(huán)境保護等方面,對相關材料的制備和應用都將產(chǎn)生革命性的影響..
6 超導材料與技術(shù)
超導材料與技術(shù)是21世紀具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù),廣泛用于能源,醫(yī)療,交通,科學研究及國防軍工等重大領域.超導材料的應用主要取決于材料本身性能及其制備技術(shù)的發(fā)展.
目前,低溫超導材料已經(jīng)達到實用水平,高溫超導材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也取得重大突破,高溫超導帶材和移動通訊用高溫超導濾波子系統(tǒng)將很快進商業(yè)化階段.
7 稀土材料
稀土材料是利用稀土元素優(yōu)異的磁,光,電等特性開發(fā)出的一系列不可取代的,性能優(yōu)越的新材料.稀土材料被廣泛應用于冶金機械,石油化工,輕工農(nóng)業(yè),電子信息,能源環(huán)保,國防軍工等多個領域,是當今世界各國改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),發(fā)展高新技術(shù)和國防尖端技術(shù)不可缺少的戰(zhàn)略物資.
具體包括:稀土永磁材料:其是發(fā)展最快的稀土材料,包括NdFeB,SmCo等,廣泛應用于電機,電聲,醫(yī)療設備,磁懸浮列車及軍事工業(yè)等高技術(shù)領域;貯氫合金:主要用于動力電池和燃料電池;稀土發(fā)光材料:有新型高效節(jié)能環(huán)保光源用稀土發(fā)光材料,高清晰度,數(shù)字化彩色電視機和計算機顯示器用稀土發(fā)光材料,和特種或極端條件下應用的稀土發(fā)光材料等;稀土催化材料:發(fā)展重點是替代貴金屬,降低催化劑的成本,提高抗中毒性能和穩(wěn)定性能;稀土在其他新材料中的應用:如精密陶瓷,光學玻璃,稀土刻蝕劑,稀土無機顏料等方面也正在以較高的速度增長,如稀土電子陶瓷,稀土無機顏料等.
8新型鋼鐵材料
鋼鐵材料是重要的基礎材料,廣泛應用于能源開發(fā),交通運輸,石油化工,機械電力,輕工紡織,醫(yī)療衛(wèi)生,建筑建材,家電通訊,國防建設以及高科技產(chǎn)業(yè),并具有較強的競爭優(yōu)勢.
新型鋼鐵材料發(fā)展的重點是高性鋼鐵材料.其方向為高性能,長壽命,在質(zhì)量上已向組織細化和精確控制,提高鋼材潔凈度和高均勻度方面發(fā)展.
9 新型有色金屬合金材料
主要包括鋁,鎂,鈦等輕金屬合金以及粉末冶金材料,高純金屬材料等.
鋁合金:包括各種新型高強高韌,高比強高比模,高強耐蝕可焊,耐熱耐蝕鋁合金材料,如Al-Li合金等;鎂合金:包括鎂合金和鎂-基復合材料,超輕高塑性Mg-Li-X系合金等;鈦合金材料:包括新型醫(yī)用鈦合金,高溫鈦合金,高強鈦合金,低成本鈦合金等;粉末冶金材料:產(chǎn)品主要包括鐵基,銅基汽車零件,難熔金屬,硬質(zhì)合金等;高純金屬及材料:材料的純度向著更純化方向發(fā)展,其雜質(zhì)含量達ppb級,產(chǎn)品的規(guī)格向著大型化方向發(fā)展.
10新型建筑材料
新型建筑材料主要包括新型墻體材料,化學建材,新型保溫隔熱材料,建筑裝飾裝修材料等.國際上建材的趨勢正向環(huán)保,節(jié)能,多功能化方向發(fā)展.
其中玻璃的發(fā)展趨勢是向著功能型,實用型,裝飾型,安全型和環(huán)保型五個方向發(fā)展,包括對玻璃原片進行表面改性或精加工處理,節(jié)能的低輻射(Low—E)和陽光控制低輻射(Sun-E)膜玻璃等;此外,還包括節(jié)能,環(huán)保的新型房建材料,以及滿足工程特殊需要的特種系列水泥等.
11新型化工材料
化工材料在國民經(jīng)濟中有著重要地位,在航空航天,機械,石油工業(yè),農(nóng)業(yè),建筑業(yè),汽車,家電,電子,生物醫(yī)用行業(yè)等都起著重要的作用.
新型化工材料主要包括有機氟材料,有機硅材料,高性能纖維,納米化工材料,無機功能材料等;納米化工材料和特種化工涂料是近年來的研究熱點.精細化,專用化,功能化成了化工材料工業(yè)的重要發(fā)展趨勢.
12生態(tài)環(huán)境材料
生態(tài)環(huán)境材料是在人類認識到生態(tài)環(huán)境保護的重要戰(zhàn)略意義和世界各國紛紛走可持續(xù)發(fā)展道路的背景下提出來的,一般認為生態(tài)環(huán)境材料是具有滿意的使用性能同時又被賦予優(yōu)異的環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料.
這類材料的特點是消耗的資源和能源少,對生態(tài)和環(huán)境污染小,再生利用率高,而且從材料制造,使用,廢棄直到再生循環(huán)利用的整個壽命過程,都與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào).主要包括:環(huán)境相容材料,如純天然材料(木材,石材等),仿生物材料(人工骨,人工器臟等),綠色包裝材料(綠色包裝袋,包裝容器),生態(tài)建材(無毒裝飾材料等);環(huán)境降解材料(生物降解塑料等);環(huán)境工程材料,如環(huán)境修復材料,環(huán)境凈化材料(分子篩,離子篩材料),環(huán)境替代材料(無磷洗衣粉助劑)等.
生態(tài)環(huán)境材料研究熱點和發(fā)展方向包括再生聚合物(塑料)的設計,材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價的理論體系,降低材料環(huán)境負荷的新工藝,新技術(shù)和新方法等.
13 軍工新材料
軍工材料對國防科技,國防力量的強弱和國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要推動作用,是武器裝備的物質(zhì)基礎和技術(shù)先導,是決定武器裝備性能的重要因素,也是拓展武器裝備新功能和降低武器裝備全壽命費用,取得和保持武器裝備競爭優(yōu)勢的原動力.
隨著武器裝備的迅速發(fā)展,起支撐作用的材料技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢:一是復合化:通過微觀,介觀和宏觀層次的復合大幅度提高材料的綜合性能;二是多功能化:通過材料成分,組織,結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計和精確控制,使單一材料具備多項功能,達到簡化武器裝備結(jié)構(gòu)設計,實現(xiàn)小型化,高可靠的目的;三是高性能化:材料的綜合性能不斷優(yōu)化,為提高武器裝備的性能奠定物質(zhì)基礎;四是低成本化:低成本技術(shù)在材料領域是一項高科技含量的技術(shù),對武器裝備的研制和生產(chǎn)具有越來越重要的作用.

標簽：新材料產(chǎn)業(yè)材料