未来40年新材料发展趋势图

北京市新材料产业发展现状及展望作者：杨晓丽来源：《新材料产业》 2014年第1期文/ 杨晓丽北京新材料发展中心发展研究部新材料作为各类高新技术产业发展的基础和先导，一直受到北京市政府的重视，在多项战略规划中均将其列为北京重点发展的高新技术产业之一。

近年来，北京持续加强新材料领域的科技创新力度，充分发挥北京强大的科研基础优势，使得新材料产业快速发展，产业化成效不断提高。

新材料已经成为了北京继电子信息和光机电之后的第3大高新技术产业，且其支撑下游产业增长的放大效应逐步凸显。

截至2012年底，北京市主营新材料生产、加工及服务的企业有900多家，营业收入超过1 400亿元*，总资产达到2 100亿元，实现利润总额100亿元，从业人员9万多人。

一、行业分布北京市新材料产业涉及行业面广，在工业和信息化部《新材料产业“十二五”发展规划》中公布的6大产业领域中均有涉及。

从企业数量上来看，特种金属功能材料、先进高分子材料和新型无机非金属材料是北京市的传统优势产业，具有较好的工业基础，目前分别有161、170、132家企业，合计占新材料企业总数的49%；前沿新材料近年在北京迅速发展，已经成立了155家企业，占新材料企业总数的17%；高性能纤维及复合材料有85家企业，占9%；高端金属结构材料受北京的环境条件制约，大部分已经产能转移，目前只剩以首钢为代表的16家企业，企业数约占新材料企业总数的2%；特别值得关注的是，新材料相关服务业（包括材料检测与技术服务等第三产业），作为北京新材料的特色优势产业，拥有126家企业，占新材料企业总数的13%（见图1）。

通过增值的专业化服务体系，新材料相关服务业起到扩散新材料领域最新科研成果、促进传统产业升级、产业机构优化调整和经济增长方式转变的重要作用。

从产值贡献上来看，新型无机非金属材料和特种金属功能材料产值最大，分别达到297.6亿元、293.5亿元，分别占北京市新材料总产值的30%、29%；先进高分子材料和高性能纤维及复合材料两大行业产值其次，分别达到139亿元、136亿元，分别占总产值的14%、13%；前沿新材料和新材料服务业（材料检测与技术服务类）也分别有70亿元和34.5亿元的产值（该“产值”根据各企业上报的“营业总收入”合算所得），见图2。

国内外己内酰胺市场现状与发展趋势己内酰胺是一种重要的有机化工原料，由于其特殊的结构，主要作为高聚物的单体，通过聚合生成聚酰胺6(PA 6)切片。

不同牌号的PA 6切片性能不同，其应用领域也有所区别，加工成型后的PA 6被广泛应用于纺织、包装、汽车、电子、机械等领域。

目前，己内酰胺工业生产技术路线有多种，具有代表性的有氨肟化工艺(HAO)、磷酸羟胺工艺(HPO)，以及甲苯法工艺(SNIA)，其中以荷兰DSM公司开发的HPO工艺和国内中国石化巴陵石化公司与石油化工科学研究院共同开发的HAO工艺是当今世界较为成熟先进的制造技术，也是国内外目前采用的主要工艺。

目前，我国己内酰胺在快速发展的同时，也面临一些挑战，例如安全环保压力大、替代品的竞争、产能过剩等。

作者概述了国内外己内酰胺市场现状，并分析预测了未来的发展趋势，以期为己内酰胺工业的发展提供参考。

1 世界己内酰胺市场现状1.1 己内酰胺供应情况2015—2019年，全球己内酰胺生产能力稳步增长，从6 600 kt/a增加到7 792 kt/a，增长率为18.87%，平均年增长率为4.24%，其中2019年较2018年生产能力增加1.30%(见表1)，生产能力的增加主要来自中国己内酰胺工厂的脱瓶颈扩能，而其他地区生产能力变化幅度相对较小。

由表2可知，全球己内酰胺生产能力主要分布在亚太地区，其中中国大陆生产能力占全球生产能力的52.49%。

表1 2015—2019 年全球己内酰胺生产能力Tab.1 Global caprolactam production capacity over 2015-2019表2 2019年全球己内酰胺主要生产能力区域分布情况Tab.2 Global caprolactam production capacity distribution by region in 20191.2 己内酰胺需求情况近几年，亚洲和欧美地区已经成为全球己内酰胺消费主要地区，尤其是亚洲地区的需求增长较快，其主要原因是中国尼龙行业的快速发展导致需求大幅增加。

超材料市场发展现状引言超材料作为一种具有特殊物理特性的材料，近年来在各个领域受到了广泛的关注和研究。

超材料的发展不仅给科学技术带来了新的突破，也对各个行业的发展产生了深远的影响。

本文将对超材料市场的发展现状进行探讨，分析其应用领域、市场规模和发展趋势。

超材料应用领域超材料在多个领域具有广泛的应用前景。

其中，光学领域是最先应用超材料的领域之一。

超材料的负折射特性和单负折射特性使其能够有效控制光的传播和聚焦，因此在光学透镜、光纤通信和光信息处理等领域具有广泛的应用。

此外，超材料还被应用于微波和太赫兹波领域，用于天线设计、传感器和雷达系统的改进等方面。

在声学领域，超材料也表现出了独特的性能。

超材料可以通过改变材料的结构和组成来调节声波的传播特性，具有声子晶体、声学元件和声屏障等应用潜力。

此外，超材料还可以应用于电磁屏蔽、振动控制和声波阻隔等领域。

在电磁波、热辐射和热传导领域，超材料也展现出了巨大的潜力。

超材料的负折射性质和电磁响应特性使其能够有效控制电磁波的传播和吸收。

此外，超材料的热传导特性也使其成为热管理和热辐射控制领域的研究热点。

超材料市场规模随着超材料在各个领域的应用不断扩大，超材料市场规模也在逐年增长。

根据市场研究公司的数据，2019年全球超材料市场规模达到了160亿美元。

其中，光学领域是最大的应用市场，占据了超材料市场的约40%份额。

其次是声学和电磁波领域，分别占据了超材料市场的30%和20%份额。

预计未来几年，随着超材料在新兴领域中的应用逐渐成熟，超材料市场将继续保持快速增长的势头。

特别是在5G通信、人工智能、物联网和可穿戴技术等领域，超材料的应用将会加速发展，推动超材料市场进一步扩大。

超材料市场发展趋势超材料市场的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.多学科交叉融合：超材料的开发需要多学科的协同合作，包括材料科学、光学、声学、电子工程等学科的交叉融合。

未来，超材料领域将涌现更多的跨学科研究和合作项目。

非金属材料的应用现状与发展趋势无机非金属材料 (inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。

是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

无机非金属材料的提法是20 世纪40 年代以后 , 随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。

无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

无机非金属材料工程是材料学中的一个专业。

无机非金属材料工程是为了培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习无机非金属材料及复合材料的生产过程、工艺及设备的基础理论、组成、结构、性能及生产条件间的关系，具有材料测试、生产过程设计、材料改性及研究开发新产品、新技术和设备及技术管理的能力。

我国无机非金属材料工业的发展中存在很多问题，特别是传统的无机非金属材料与国外先进水平有非常大的差距，主要有：(1)产品等级低在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。

例如：发达国家的水泥熟料强度一般都在 70MPa以上，而我国平均强度仅为 50 MPa。

我国高等级水泥（ISO≥42.5 ）仅占 18%，大量生产的是中、低等级水泥（ ISO≤32.5 ），而很多发达国家的高等级水泥占 90％以上。

(2)资源消耗高在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。

由于大量的无序开采，未能充分利用有限资源，造成了极大浪费。

例如：生产水泥熟料的主要原料是相对优质的石灰石，其化学成份须满足CaO含量不低于 45%、MgO不高于 3%等要求。

我国符合水泥生产要求，可以使用的量仅约 250 亿吨。

目前每年生产水泥消耗的优质石灰石约 5.5 亿吨，因此该储量仅可生产水泥熟料约200 亿吨，仅能提供约40 年的水泥生产需要。

随着碳纤维材料自身电性能的研究深入和固态高分子电解质的不断发展，结构/储能一体化复合材料应运而生，成为近二十年来备受关注的一类新型材料。

结构/储能一体化复合材料能够在结构件中实现电能存储，在目前全球乘用车电动化和电动飞机蓬勃发展的大环境下，这种新材料正逐渐成为功能复合材料中的一个研究热点。

碳纤维复合材料与金属材料相比，具有质轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等优点，是理想的结构减重材料。

随着碳纤维复合材料在飞机、船舶、汽车中的应用逐年上升，其应用部位正由次级承力结构向主承力结构过度，由单一结构承载向结构/功能一体化发展。

结构/储能一体化碳纤维复合材料是近年来备受关注的新型功能复合材料，目前美国和欧盟均已经在这一领域开展了多项探索性的研究。

然而在我国，对结构/储能一体化复合材料研究较少，研究水平较低，与世界先进水平仍存在差距。

01结构/储能一体化复合材料国外研究进展结构/储能一体化复合材料技术研发始于上世纪90年代。

1995年，新日铁的日本科学家Takashi Iijim等与山口大学合作，研究了不同碳材料的电学特征，证明了两种商用碳纤维（沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维）在特定条件下具有吸附锂离子的能力，可作为锂离子电池的负极材料。

实验证明碳纤维电极在高温（1000 ℃）热处理后具有不亚于石墨电极（375 mAh/g）的良好的电容量（350 mAh/g）及电池循环性能。

碳纤维材料所具有的良好力学性能和电化学性能使结构/储能一体化碳纤维复合材料成为可能。

2000年起，美国陆军研究实验室、瑞典皇家理工学院和吕勒奥理工大学、英国帝国理工大学等机构陆续发表了多种结构/储能一体化碳纤维复合材料的结构及相关性能研究报告。

美国陆军研究实验室美国陆军研究实验室（简称U. S. ARL）是最早试制成功试片级结构/储能复合材料的研究机构。

为满足美国陆军武器装备后续研制需要，该实验室首次进行了结构/储能一体化复合材料电池的设计与制造。

改革开放40年来中国科技创新的发展分析改革开放40年来，中国科技创新经历了跨越式的发展。

从最开始的引进技术到如今的自主创新，中国科技正在走向世界前沿。

一、科技创新的历程1978年，中国改革开放大门打开，开始接触国外科技。

80年代，国家投入大量资金引进西方先进技术，加快了科技发展。

90年代，中国科学院、大学、企业都在积极探索创新道路。

2006年，国家开始实施“国家创新体系建设”计划，鼓励科研机构、高校和企业开展协同创新。

至今，中国科技创新的历程已经走过了40年。

二、科技创新的成果中国在科技创新方面取得了一系列重要成果。

在新材料、微电子、生物医药等领域，中国已经处于世界领先地位。

2018年，我国的单光子量子计算机实现了指数级速度优势，被誉为“量子霸权”的标志性成果。

此外，5G、人工智能、云计算等科技领域，中国正与世界一流科技水平接轨。

三、科技创新的动力中国科技创新的强大动力源于许多方面。

首先，政府投入巨大。

2018年，我国的研发投入达到了1.97万亿元，位居全球第二。

其次，公司研发投入也在持续增加。

像华为、腾讯、阿里巴巴等一批企业，研发投入已经占到了总营收的10%以上。

此外，互联网的发展给科技创新带来了全新的机遇。

可以说，科技创新的繁荣在政策引导、民间拥抱以及时代机遇等多种力量的共同推动下，得以实现。

四、科技创新的未来虽然我们已经有了很多成果，但科技创新的道路依然漫长。

前方还有许多未知的领域等待我们探索，许多问题等待我们解决。

例如，更高超的计算能力、更迅速的数据传输速度、更完善的智能算法等等。

因此，未来的科技创新需要一个更加广泛的合作和创新生态。

国家与企业、学术机构之间的协同创新和开放式创新，将会是未来科技发展的一个重要方向。

五、结尾40年来，中国科技创新取得的成就有目共睹，我们的科技已经迈上了国际舞台。

随着南北极光卫星、复兴号、量子计算机等一批标志性成果的问世，中国正在实现“从跟随到领跑”的转变。

中国至2050年科技发展路线图——《创新2050：科学技术与中国的未来》中国科学院战略研究系列报告摘登空间科技空间科技领域是我国国家发展的重要战略领域。

该领域中一个与人类社会发展密切相关的重要部分，就是对地观测及其应用。

空间技术是实现空间科学和应用目标的重要技术支撑平台，并和空间科学与应用相互促进、共同发展。

在21世纪前半叶，中国的发展面临着如何履行大国责任、为人类的科学发展与文明进步作出重大贡献的问题，面临着如何牵引带动我国高技术领域的跨越式发展、实现科技领先，如何保护人类生存环境，以及如何提高人类生活质量、实现社会可持续发展等诸多重大问题。

空间科学、技术和应用的发展将为上述影响到国家发展和现代化进程的重大问题提供大量的、有效的和不可替代的科学和技术解决方案。

本路线图主要针对我国“到21世纪中叶基本实现现代化、达到中等发达国家水平”的国家目标，分析了我国未来发展可能面临的主要问题，以及空间科技在国家战略发展中的重要作用，并在分析国际主要空间国家发展战略和空间科技领域前沿发展趋势的基础上，结合我国本领域的研究基础和现状，重点针对空间科学、对地观测及数字地球和相关空间技术，提出了我国至2050年空间科技领域的发展愿景、目标和发展路线图。

我国至2050年空间科技领域的发展愿景为：以国家需求和科学技术关键问题为牵引，全面加强空间科学、空间技术、空间应用在国家发展中的重要地位，到2050年，使其在国家战略发展中承担和发挥应有的和突出的重要作用，为国家面临的重大问题提供大量的、有效的和不可替代的解决方案。

至2050年空间科技领域的发展战略目标如下：战略目标1（空间科学发展战略目标）：开展针对重大科学问题的前沿探索与研究，在黑洞、暗物质、暗能量和引力波的直接探测、太阳系的起源和演化、太阳活动对地球环境的影响，及其预报和地外生命探索等方面，取得原创性的突破进展，全面提升我国空间科学的研究水平，用重大科学成果提升中华民族在人类文明发展和科学文化上的贡献度。

〈中国制造2025〉重点领域技术路线图（2015版）制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。

十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。

打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。

新中国成立尤其是改革开放以来，我国制造业持续快速发展，建成了门类齐全、独立完整的产业体系，有力推动工业化和现代化进程，显著增强综合国力，支撑我世界大国地位。

然而，与世界先进水平相比，我国制造业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面差距明显，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。

当前，新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。

必须紧紧抓住这一重大历史机遇，按照“四个全面”战略布局要求，实施制造强国战略，加强统筹规划和前瞻部署，力争通过三个十年的努力，到新中国成立一百年时，把我国建设成为引领世界制造业发展的制造强国，为实现中华民族伟大复兴的中国梦打下坚实基础。

《中国制造2025》，是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。

一、发展形势和环境(一)全球制造业格局面临重大调整。

新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。

各国都在加大科技创新力度，推动三维(3D)打印、移动互联网、云计算、大数据、生物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。

基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革；网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全生命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系；可穿戴智能产品、智能家电、智能汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。

我国制造业转型升级、创新发展迎来重大机遇。

全球产业竞争格局正在发生重大调整，我国在新一轮发展中面临巨大挑战。

目录碳中和全景图 (1)碳中和实现路径 (2)能耗“双控”、碳交易与绿色金融是三大主要抓手 (3)四大产业展望及相关标的 (3)风险因素 (5)插图目录图1：碳中和全图景 (1)图2：2060年实现碳中和的路径 (2)图3：2020-2060年中国一次能源消费结构变化预测 (3)表格目录表1：细分行业影响、趋势展望及相关标的 (4)▍碳中和全景图实现碳中和的坚定决心将深刻影响中国的能源结构、工业生产与消费方式。

实现碳中和的关键，在于使占85%碳排放的化石能源实现向清洁能源的转变。

2020年非化石能源占比约为16.4%，预计2030年将达到26.0%，2060年接近100%。

增量主要由光伏风电贡献。

实现碳中和的途径主要包括：电力生产清洁化，发展氢能源，交通和工业的电动化/氢能化及碳捕捉四个方面。

我们预测2060年的中国将有以下变革：第一，借助光伏、风电装机增长，电力系统将实现完全脱碳；第二，氢能源将实现全面商业化，特别是在航空等领域；第三，钢铁、建材、交通等能源消费部门，将进行大规模的电动化和氢能化改造；第四，碳捕捉是实现雄伟目标的关键拼图。

图1：碳中和全图景资料来源：Wind，绘制▍碳中和实现路径预计2030年中国碳排放将达到116亿吨的峰值，是实现碳中和的关键里程碑。

未来十年，非化石能源将首次成为增量能源需求的主力。

预计从2020-2030年，我国能源消费总量将增长20%；非化石能源是满足这部分增量需求的关键，占一次能源比重将从16.4%上升到26.0%，其中光伏、风电潜力最大；化石能源占比将从83.6%下降至74.0%，其中煤炭、石油和天然气消耗总量分别于2025年、2030年和2040年达峰。

图2：2060 年实现碳中和的路径资料来源：图3：2020-2060 年中国一次能源消费结构变化预测资料来源：国家统计局，预测▍能耗“双控”、碳交易与绿色金融是三大主要抓手第一，能耗“双控”是直接的行政手段。

生物医用材料现状和发展趋势-图文一、生物医用材料概述生物医用材料(BiomedicalMaterial)，又称生物材料(Biomaterial)，是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，可以是天然的，也可以是合成的，或是它们的复合。

生物医用材料不是药物，其作用不必通过药理学、免疫学或代谢手段实现，为药物所不能替代，是保障人类健康的必需品，但可与之结合，促进其功能的实现。

按国际惯例，其管理划属医疗器械范畴，所占医疗器械市场份额>40%。

生物医用材料的研究与开发必须有明确的应用目标，即使化学组成相同的材料，其应用目的不同，不仅结构和性质要求不同，制造工艺也不同。

因此，生物医用材料科学与工程总是与其终端应用制品(一般指医用植入体)密不可分，通常谈及生物医用材料，既指材料自身，也包括医用植入器械。

按材料的组成和结构，生物医用材料可分为医用金属、医用高分子、生物陶瓷、医用复合材料、生物衍生材料等。

按临床用途，可分为骨科材料，心脑血管系统修复材料，皮肤掩膜、医用导管、组织粘合剂、血液净化及吸附等医用耗材，软组织修复及整形外科材料，牙科修复材料，植入式微电子有源器械，生物传感器、生物及细胞芯片以及分子影像剂等临床诊断材料，药物控释载体及系统等。

尽管现代意义上的生物医用材料仅起源于上世纪40年代中期，产业形成在上世纪80年代，但是由于临床的巨大需求和科学技术进步的驱动，却取得了巨大的成功。

其应用不仅挽救了数以千万计危重病人的生命，显著降低了心血管病、癌症、创伤等重大疾病的死亡率，而且极大地提高了人类的健康水平和生命质量。

同时其发展对当代医疗技术的革新和医疗卫生系统的改革正在发挥引导作用，并显著降低了医疗费用，是解决当前看病难、看病贵及建设和谐稳定的小康社会的重要物质基础。

伴随着临床应用的巨大成功，一个高技术生物医学材料产业已经形成，且是一个典型的低原材料消耗、低能耗、低环境污染(一个售价5000余元的药物洗脱冠脉支架，其不锈钢用量仅≈100mg，全球不锈钢用量不超过1吨)、高技术附加值(知识成本可达总成本的50-70%)的新兴产业，近十余年来以高达20%以上的年增长率持续增长，即使近年国际金融危机导致世界经济衰退，2022年美国医疗器械产业仍保持7%的年增长率，表明其发展受外部环境影响很小，对国家经济及安全具有重大意义，是世界经济中最具生气的朝阳产业。