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材料被視為人類社會進化的里程碑，滿足社會發(fā)展的需要是材料不斷創(chuàng)新發(fā)展的源動力。材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在人類歷史上起著重要的作用。從歷史上看，理解和利用材料的能力決定了社會形式和人類生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其工具作為劃分時代的標(biāo)志:從舊石器時代，到新石器時代、青銅時代、鐵器時代、鐵器時代、高分子時代、高性能陶瓷時代，甚至復(fù)合材料時代。

物質(zhì)是人類一切生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是生產(chǎn)力的象征。對物質(zhì)的理解和利用能力決定了社會形態(tài)和人們的生活質(zhì)量?？茖W(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展可以使材料具有更好的性能或新的功能，以滿足社會發(fā)展中層出不窮的新需求。

新材料是指具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能的新材料或正在開發(fā)的材料。新材料又稱先進材料，其特點是性能優(yōu)越、質(zhì)量高、穩(wěn)定性高、知識性強、技術(shù)密集度高。

新材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。前者主要利用新材料的力學(xué)性能，后者主要利用各種物理化學(xué)效應(yīng)。

主要包括電子信息、光電子學(xué)和超導(dǎo)材料；生物功能材料；能源材料和生態(tài)環(huán)境材料；高性能陶瓷材料和新型工程塑料；粉末、納米和微孔材料、高純金屬和高純材料；表面技術(shù)和涂層及薄膜材料；復(fù)合材料；智能材料；新型結(jié)構(gòu)和功能輔助材料、性能優(yōu)異的新型結(jié)構(gòu)材料等。

美國MGI的主要新材料及其與國內(nèi)需求的關(guān)系

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在全球化加速發(fā)展的背景下，新材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出以下主要特征和趨勢。

▌高新技術(shù)的發(fā)展促進了材料的不斷更新?lián)Q代

▲全球硅材料技術(shù)和產(chǎn)量按直徑的演變

▌綠色低碳已成為新材料發(fā)展的重要趨勢

▌跨國集團在新材料行業(yè)仍占據(jù)主導(dǎo)地位

心悅、蘇姆科、斯?fàn)柼啬峥撕吞枑鄣仙绕髽I(yè)占據(jù)了國際半導(dǎo)體硅市場80%以上的份額。

日立電氣、住友電氣、三菱化學(xué)和德國FCM占據(jù)了GaAs半絕緣市場90%以上的份額。

陶氏杜邦、通用電氣、威克、羅納-普倫茨和一些日本公司基本上控制了全球有機硅材料市場。

▲國外主要化工企業(yè)波士頓矩陣分析

陶氏化學(xué)、杜邦、大金、豪斯特、3M、澳新、ATO、ICI等七家公司擁有全球90%的有機氟材料產(chǎn)能。

美國Cree公司的碳化硅襯底制備技術(shù)具有很強的市場競爭力，飛利浦控股的美國Lumileds公司的功率白光led是國際領(lǐng)先的，美國、日本、德國的企業(yè)擁有LED外延生長和芯片制備的70%核心專利。

小絲束碳纖維的制造基本上被美國的東麗纖維公司、東邦公司、三菱公司和赫克塞爾公司壟斷，而大絲束碳纖維的市場幾乎被美國的福塔爾公司、佐爾泰克公司和阿爾迪拉公司以及德國的SGL公司占領(lǐng)。

美國鋁業(yè)、德國鋁業(yè)、法國鋁業(yè)等世界先進企業(yè)，在高強度高韌性鋁合金材料的研發(fā)和生產(chǎn)方面占據(jù)領(lǐng)先地位。美國的Timet、RMI、Allegen Teledyne的總產(chǎn)量占美國鈦加工總量的90%，是全球航空空級鈦材的主要供應(yīng)商。

一些具有國際代表性的新材料企業(yè)

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▌新材料研發(fā)模式的改革已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點

進入21世紀(jì)以來，發(fā)達國家逐漸認識到，依靠試錯法的傳統(tǒng)材料研究方法已經(jīng)跟不上工業(yè)的快速發(fā)展，甚至可能成為制約技術(shù)進步的瓶頸。因此，迫切需要創(chuàng)新材料的研發(fā)方法，加快材料從研發(fā)到應(yīng)用的過程。

例如，作為美國政府先進制造合作伙伴計劃(AMP)的重要組成部分，2011年啟動的材料基因組計劃(MGI)將新材料從發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用的速度至少提高了一倍，成本至少降低了一半，旨在發(fā)展基于先進材料的高端制造，并保持其在核心科技領(lǐng)域的優(yōu)勢。

▲材料的基因組元素

亞太地區(qū)已成為新的投資熱點

隨著國際新材料巨頭產(chǎn)能的全球擴張，新材料產(chǎn)業(yè)鏈低端逐漸轉(zhuǎn)移到亞太地區(qū)，成為國際巨頭的投資熱區(qū)。

例如，跨國公司通過增加投資規(guī)模、投資形式和內(nèi)容多樣化、在中國和其他后發(fā)國家設(shè)立R&D中心等方式，不斷促進新材料產(chǎn)業(yè)的投資布局，從而帶動了中國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

一些國際新材料巨頭投資亞太

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▌向多功能、智能化方向發(fā)展，開發(fā)與應(yīng)用的聯(lián)系更加緊密

21世紀(jì)，新材料技術(shù)的突破將在很大程度上使材料產(chǎn)品智能化、多功能化、環(huán)保化、復(fù)雜化、低成本化、長壽化、用戶定制化。這些產(chǎn)品將加速信息產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)的革命性進步，也將對制造業(yè)、服務(wù)業(yè)和人們的生活方式產(chǎn)生重要影響。

新材料的發(fā)展正在從創(chuàng)新向革命轉(zhuǎn)變，發(fā)展周期正在縮短，創(chuàng)新已經(jīng)成為新材料發(fā)展的靈魂。

同時，新材料的開發(fā)和應(yīng)用也更加緊密地聯(lián)系在一起。針對特定應(yīng)用目的開發(fā)新材料，可以加快開發(fā)速度，提高材料的性能，便于新材料的快速應(yīng)用，減少材料的“性能浪費”，從而節(jié)約資源。

▌在新材料和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化方面有一個全球趨勢

在經(jīng)濟日益全球化的背景下，不同國家的材料及其產(chǎn)品的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，會造成混亂、效率低下，增加成本，不利于市場應(yīng)用的國際化。

因此，材料供應(yīng)商和用戶在不同國家以相同的方式測試材料性能非常重要，尤其是對于新材料。

2018