到2025年我國關鍵戰略新材料85%自給

到2025年我國關鍵戰略新材料85%自給

時間:2018-6-12 分享到:

到2025年我國關鍵戰略新材料85%自給

新材料產業不僅是戰略性新興產業的重要組成部分,也是其他戰略性新興產業發展的基石。新材料產業將有力支撐節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源汽車等產業的發展。然而,長期以來,我國新材料自主創新能力薄弱,很多關鍵產品依賴進口,關鍵技術受制于人。

  日前正式發布的《中國制造2025》重點領域技術路線圖(以下簡稱《路線圖》)明確提出,到2025年,產業結構調整顯著,基礎材料產品結構實現升級換代,國內市場占有率超過90%。到2025年,高端制造業重點領域所需戰略材料制約問題基本解決,關鍵戰略材料國內市場占有率超過85%。部分產品進入國際供應體系,關鍵品種填補國內空白,實現自主知識產權體系。到2025年,實現前沿新材料技術、標準、專利等有效布局;前沿新材料取得重要突破并實現規模化應用,部分領域達到世界領先水平。

A?基礎材料

先進基礎材料國內占有率超90%

先進基礎材料是指具有優異性能、量大面廣且“一材多用”的新材料,主要包括鋼鐵、有色、石化、建材、輕工、紡織等基礎材料中的高端材料,對國民經濟、國防軍工建設起著基礎支撐和保障作用。

基礎材料產業是實體經濟不可或缺的發展基礎,我國百余種基礎材料產量已達世界第一,但大而不強,面臨總體產能過剩、產品結構不合理、高端應用領域尚不能完全實現自給等三大突出問題,迫切需要發展高性能、差別化、功能化的先進基礎材料,推動基礎材料產業的轉型升級和可持續發展。

《路線圖》明確提出,到2020年,基礎材料產業總體規模得到有效控制,產業結構調整初見成效,先進基礎材料總體實現自給,形成一定出口能力。到2025年,產業結構調整顯著,基礎材料產品結構實現升級換代,國內市場占有率超過90%。

《路線圖》明確了先進基礎材料的發展重點。一是先進鋼鐵材料。突破先進裝備用高性能軸承、齒輪、工模具、彈簧、緊固件等用鋼的材料、設計、制造及應用評價系列關鍵技術,高效節能電機、高端發動機、高速鐵路、高端精密機床、高檔汽車等先進裝備用關鍵零部件用鋼鐵材料國內自給率2020年達到80%,2025年力爭全面自給,關鍵零部件壽命提高1倍以上。高性能海工鋼要滿足我國400英尺以上自升式平臺、重型導管架平臺以及新一代半潛式平臺對國產材料的迫切需求;高端海工鋼的國內市場占有率從現在的不足50%提升到90%以上,采購成本較進口材料降低20%以上。特種裝備用超高強度不銹鋼。開發屈服強度1400~2200MPa、企業具有高抗應力浮士德高強不銹鋼系列品種,滿足航空、深海鉆探、油田化工、特種船舶等行業。新型高強韌汽車鋼、高速、重載軌道交通用鋼、新一代功能復合化建筑用鋼、超大輸量油氣管線用鋼、軋制復合板等取得重大突破。

二是先進有色金屬材料。高性能輕合金材料加工成材率提高10%。稀有稀貴及高純金屬在現有基礎上純度提高1~2N,注重材料的循環再生與高效利用,利用率提高10%;開發600mm以上高純無氧銅壓延銅箔等配套材料。

三是先進石化材料。實現在液壓油、工業齒輪油、透平油、潤滑脂最常見工業潤滑油脂的通用型產品的自主知識產權配方開發;開發高性能長壽命空間潤滑劑產品。突破高熔融指數聚丙烯、超高分子量聚乙烯、發泡聚丙烯、聚丁烯-1(PB)等工業化生產技術,實現規模應用。重點發展環保型聚氨脂材料如水性聚氨酯材料,加快發展脂肪族異氰酸酯等原料。重點發展聚偏氟乙烯、PET、其它氟樹脂以及硅樹脂、硅油等。重點發展異戊橡膠并配套發展異丁烯合成異戊二烯;發展硅橡膠、溶聚丁苯橡膠和稀土順丁橡膠;發展鹵化丁基、氫華丁腈等具有特殊性能的橡膠等。重點突破生物基橡膠合成技術,生物基芳烴合成技術,生物基尼龍制備關鍵技術,新型生物基增塑劑合成及應用關鍵技術,生物基聚氨酯制備關鍵技術,生物基聚酯制備關鍵技術,生物法制備基礎化工原料關鍵基礎技術等。

四是先進建筑材料。極端環境下重大工程用水泥基材料。節能綠色結構及功能一體化建筑材料。環境友好型非金屬礦物功能材料。開發高效冶金保護渣、高端石墨制品、高效催化劑、助濾劑、緩控釋藥物和化肥、高性能聚合物等典型新材料。

五是先進輕工材料。重點發展聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚對苯二甲酸二元醇酯(PET、PTT)、聚羥基烷酸(PHA)、聚酰胺(PA)等產品。PLA關鍵單體L-乳酸和D-乳酸的光學純度達99.9%以上,成本下降20%。重點發展脂肪酶、脂肪氧合酶、葡萄糖氧化酶、天冬酰胺酶、氨基甲酸乙酯降解酶等食品工業用酶。關鍵產品酶活在現有基礎上提升100%~300%。重點發展基于熱塑性聚酰亞胺(PI)工程塑料樹脂、雜萘聯苯型聚醚砜酮共聚樹脂(PPESK)、高端氟塑料的加工成型的特種纖維、過濾材料、耐高溫功能膜、高性能樹脂基復合材料、耐高溫絕緣材料、耐高溫功能涂料、耐高溫特種膠粘劑。

六是先進紡織材料。2020年實現可吸收縫合線、血液透析材料的自主產業化,部分替代國外進口產品;滿足熱、生化、靜電、輻射等功能防護要求;高溫過濾、水過濾產品性能滿足各應用領域要求;土工材料滿足復雜地質環境施工要求。2025年,滿足多功能復合防護要求,同時實現輕質、舒適和部分智能化,過濾產品壽命和穩定性進一步提升,實現低成本應用和智能化監測預警等功能結合。

B?戰略材料

關鍵戰略材料國內市場占有率超85%

關鍵戰略材料主要包括高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖維及其復合材料、新型能源材料、電子陶瓷和人工晶體、生物醫用材料、稀土功能材料、先進半導體材料、新型顯示材料等高性能新材料,是實現戰略新興產業創新驅動發展戰略的重要物質基礎。

關鍵戰略材料,是支撐和保障海洋工程、軌道交通、艦船車輛、核電、航空發動機、航天裝備等領域高端應用的關鍵核心材料,也是實施智能制造、新能源、電動汽車、智能電網、環境治理、醫療衛生、新一代信息技術和國防尖端技術等重大戰略需要的關鍵保障材料,目前,在國民經濟需求的百余種關鍵材料中,約三分之一國內完全空白,約一半性能穩定性較差,部分產品受到國外嚴密控制,突破受制于人的關鍵戰略材料,具有十分重要的戰略意義。

《路線圖》明確提出,到2020年,實現30種以上關鍵戰略材料產業化及應用示范。有效解決新一代信息技術、高端裝備制造業等戰略性新興產業發展急需,關鍵戰略材料國內市場占有率超過70%;初步形成上下游協同的戰略新材料創新、應用示范體系和公共服務科技條件平臺。到2025年,高端制造業重點領域所需戰略材料制約問題基本解決,關鍵戰略材料國內市場占有率超過85%。部分產品進入國際供應體系,關鍵品種填補國內空白,實現自主知識產權體系。

《路線圖》明確了關鍵戰略材料的發展重點。一是高端裝備用特種合金。國產高代次渦輪盤和單晶葉片等高溫合金產品形成穩定供應能力,滿足航空發動機與燃氣輪機重大專項對高溫合金材料的需求。研發耐大氣、海洋、油氣、高溫、復雜應力狀態等環境腐蝕的鋼鐵材料,全面提高我國耐蝕鋼產業技術水平,典型鋼種耐蝕性能提高1倍以上,并構建起自主知識產權的耐蝕鋼材料體系。開發超級鎳基合金、鍋爐管材、高中壓轉子鍛件、蒸汽發生器傳熱管、主泵電機材料、安全殼、專用焊接材料等,支撐700℃超超臨界電站示范工程建設。

研制≥700℃高溫鈦合金和1300MPa以上高強韌鈦合金、直徑≥覫450mm超大規格棒材等。加工成材率提高10%。

二是高性能分離膜材料。海水淡化反滲透膜產品脫鹽率大于99.8%,水通量提高30%,海水淡化工程達到200萬噸/日,裝備國產化率大于80%。陶瓷膜產品裝填密度超過300m2/m3,成本下降20%,需求量達到20萬m2,突破低溫共燒結技術,形成氣升式膜分離裝備,能耗下降30%。離子交換膜產品膜性能提高20%,氯堿工業應用超過1000萬噸規模,突破全膜法氯堿生產新技術和成套裝置。滲透汽化膜產品滲透通量提高20%,膜面積達到10萬m2,突破大型膜組器和膜集成應用技術,推廣應用規模超過百萬噸溶劑脫水和回收,節能30%以上。

三是高性能纖維及復合材料。2020年國產高強碳纖維及其復合材料技術成熟度達到9級,實現在汽車、高技術輪船等領域的規模應用;2025年,國產高強中模、高模高強碳纖維及其復合材料技術成熟度達到9級;力爭在2025年前,結合國產大飛機的研發進程,航空用碳纖維復合材料部分關鍵部件取得CAAC/FAA/EASA等適航認證。碳纖維(T800級)拉伸強度≥5.8GPa,CV≤4%,拉伸模量294GPa,CV≤4%。2025年國產對位芳綸纖維及其復合材料技術成熟度達到9級。重點發展金屬基、陶瓷基先進復合材料、構件及相關工藝裝備。

此外,新型能源材料、新一代生物醫用材料、電子陶瓷和人工晶體、稀土功能材料、先進半導體材料、顯示材料均要取得重點突破。


C?
前沿新材料

前沿新材料實現規模化應用

革命性新材料的發明、應用一直引領著全球的技術革新,推動著高新技術制造業的轉型升級,同時催生了諸多新興產業。在發揮前沿新材料引領產業發展方面,我國的自主創新能力嚴重不足,迫切需要在3D打印材料、超導材料、智能仿生與超材料、石墨烯等新材料前沿方向加大創新力度,加快布局自主知識產權,搶占發展先機和戰略制高點。

未來10年,為滿足航空航天、生物醫療、汽車摩配、消費電子等領域對個性化、定制化復雜形狀金屬制品的需求,3D打印金屬粉末需求量將年均增長30%,到2020年需求量達800噸,到2025年達2000噸。我國在智能電網、大科學裝置方面對超導材料的需求持續增長,到2020年需求量將達到100億元,到2025年達到150億元。智能仿生與超材料是智能制造、智能傳感的核心材料,實現規模化制造及應用極為迫切,預計將以40%的年復合增長率快速發展,到2020年,其市場規模將達近650億美元。石墨烯材料集多種優異性能于一體,是主導未來高科技競爭的超級材料,廣泛應用于電子信息、新能源、航空航天以及柔性電子等領域,可極大推動相關產業的快速發展和升級換代,市場前景巨大,有望催生千億元規模產業。

《路線圖》明確提出,到2020年,積累一批前沿新材料核心技術專利,部分產品實現量產,在關鍵領域實現應用示范。到2025年,實現前沿新材料技術、標準、專利等有效布局;前沿新材料取得重要突破并實現規模化應用,部分領域達到世界領先水平。

《路線圖》明確了前沿新材料的發展重點。3D打印用材料。滿足航空航天3D打印復雜零部件用粉要求,低成本鈦合金粉末成本相比現有同等鈦合金粉末降低50%~60%。突破適用于3D打印材料的產業化制備技術,建立相關材料產品標準體系。

超導材料。掌握高性能超導線材結構設計及批量化加工控制技術。掌握涂層導體織構化基帶、功能層沉積技術和MOCVD、PLD制造裝備。掌握高電壓等級超導限流器等應用產品的電磁設計、超高壓絕緣、裝配結構與掛網運行等關鍵技術。整體突破高性能低成本超導線材集束拉拔塑形加工技術、大型高效長壽命制冷機技術和低漏熱低溫容器制備技術、面向不同波段和頻率的超導應用產品制備技術。

智能仿生與超材料。可控超材料與裝備。實現特定頻段內電磁波從吸波與透波的可控轉換,或者將特定頻段內的吸波或透波轉換為輻射電磁波。獲得2~3種長效仿生抗海洋生物粘附的涂層材料及仿生高效分離技術與裝備。具有智能化和仿生特性的自適應可控式超材料的聯合設計技術。

石墨烯材料。電動汽車鋰電池用石墨烯基電極材料較現有材料充電時間縮短1倍以上,續航里程提高1倍以上。石墨烯基散熱材料較現有產品性能提高2倍以上。整體突破石墨烯的規模制備技術,石墨烯粉體的分散技術,石墨烯基電極材料的復合技術。

《路線圖》最后還提出了戰略支撐與保障條件。設立關鍵戰略材料、前沿新材料專項計劃。重點支持產學研用創新聯盟,加強新材料研發與先進制造緊密結合,開發和突破一批面向各基礎材料行業轉型升級的共性關鍵技術和重大應用技術。加強關鍵戰略材料、基礎共性標準、關鍵技術標準和重點應用標準的研究制定;積極參與國際標準化工作。建立第三方檢測評價等公共服務平臺、新材料技術成熟度評價體系和新材料產品認定體系,構建國家基礎新材料數據庫。深入推動軍民融合發展,實現新材料技術雙向轉移。建立新材料“首批次”應用風險補償機制,完善保險、財稅等綜合配套政策,加強對新材料初期市場的培育和支持力度。開展新材料技術成熟度評價和認定。集中力量建立若干國家級前沿新材料創新中心。

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