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6大新材料强国,凭什么牛?

作者:鹏城科技教育 来源: 头条号 39403/13

新材料是人类赖以生存的物质基础,每种新材料的出现及应用都将伴随着现代科学技术的巨大飞跃。美国将新材料称之为“科技发展的骨肉”。新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。新材料产业的创新主体是美国、日本和欧洲等发达国家和地区,但是也有不少国

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新材料是人类赖以生存的物质基础,每种新材料的出现及应用都将伴随着现代科学技术的巨大飞跃。美国将新材料称之为“科技发展的骨肉”。新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。

新材料产业的创新主体是美国、日本和欧洲等发达国家和地区,但是也有不少国家另辟蹊径潜心钻研,在个别领域占有一席之地。接下来就来盘点一下6大新材料强国的优势之处。

01俄罗斯

先来说下俄罗斯,毕竟它最近跟乌克兰的战事势必会影响某些新材料的供应。

俄罗斯的矿产资源十分丰富,煤、石油、天然气、泥炭、铁、锰、铜、铅、锌、镍、钴、钒、钛、铬的储量均居世界前列,这就使得它在新材料方面具有得天独厚的优势。

俄罗斯在航天航空、能源材料、化工新材料等领域处于全球领先地位。上个月,俄罗斯取消与英国通信网络卫星公司OneWeb的火箭发射合作,直接导致后者至少损失2.9亿美元。

▲ 俄罗斯国家航天集团标志

俄罗斯新材料的主要研发方向是结构材料和功能材料,具体为金属材料、陶瓷材料、复合材料、高分子材料、高纯度材料以及生物、超导和纳米材料等。

需要注意的是,俄罗斯信息、通讯、计算机产业的相对滞后,也成为俄政府和科技界注意的焦点。

02美国

美国是全球新材料领域的重要领导者。美国的新材料发展特色是以国防部和航空航天局的大型研究与发展计划为龙头,主要以国防采购合同形式来推动和确保大学、科研机构和企业的新材料研究与发展工作。

▲ 美国航空航天局

美国重点把生物材料、信息材料、纳米材料、极端环境材料及材料计算科学列为主要前沿研究领域。

美国的高科技及新材料在全球如此之强,在很大程度上得益于美国对于新材料的高度重视,特别是美国新材料“产学研政”各界的有效结合。

美国拥有全球众多顶尖的新材料巨头:埃克森美孚、陶氏化学、杜邦、3M、美铝、美国钢铁、PPG 工业、空气化工产品、伊士曼、康宁。

在新材料研究领域一共有210所科研机构,如橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室、埃姆斯实验室等,以及世界顶尖的新材料高等学府。

▲ 美国橡树岭国家实验室

03日本

日本是全球公认的新材料生产技术最先进的国家。拥有世界领先的新材料巨头:京瓷株式会社、三井化学株式会社等;还拥有了享誉世界的顶尖大学:东京大学、名古屋大学 。

在高精尖的三种材料技术领域:

首先是制造洲际弹道导弹喷管和壳体以及飞机骨架——高强度碳纤维材料。在全球碳纤维生产制造厂家中,日本拥有著名的东丽、东邦和三菱三家顶尖公司,都代表了世界最顶级技术水平。

▲ 日本东丽碳纤维

其次是全球最高性能主动相控阵军用雷达的——宽禁带半导体收发组件材料;

再次是制造新式涡轮发动机涡轮叶片的——高性能单晶叶片。日本已成为全球唯一一个能制造第五代单晶材料的国家,在全球市场上具有绝对的话语权。

可以说,日本在这三种顶级科技领域遥遥领先,全球其他国家只能望其项背。

04德国

德国新材料产业重要基础来自四大领域:化工制药业、机械设备制造、汽车和汽车配件工业、电子电气工业。

德国拥有享誉世界的新材料企业:

1、巴斯夫:成立于1865年,是世界上工厂面积最大的化学产品基地,是世界领先的苯乙烯聚合物和工程塑料的制造商。

▲巴斯夫与保时捷合作开发下一代锂电池技术

2、赢创(AG)是一家全球领先的特种化工企业。

3、朗盛:一家全球领先的德国特殊化学品集团,总部及主要业务运营位于科隆。

4、汉高:业务重点在于应用化学。拥有140多年的历史,是世界性的集团公司。

5、西格里:全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一,拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链。

6、EOS 3D打印公司:成立于1989年,是世界著名的快速成型设备制造商和e-制造方案提供商。

05中国

由于起步晚,严格意义上来说,中国还只能算是新材料产业规模大国。中国新材料产业尤其在金属材料、纺织材料、化工材料等传统领域基础较好,稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。

比如,中国的石墨烯技术是世界领先水平。2017世界石墨烯创新大会是在中国常州开幕。

▲ 2017世界石墨烯创新大会

中国的人工晶体材料经过多年的发展,偏硼酸钡和三硼酸锂等紫外非线性光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化;激光晶体、太阳能电池关键技术指标达到国际先进水平,光伏发电成本降到1元/kWh)以下。

▲ 人工晶体

中国拥有全球最完备的液体金属全产业链,尤其在块状成型工艺技术里,已掌握液态金属核心技术。在材料配方、设备制造和成型工艺的三大核心技术,都拥有自主的知识产权,也是全球唯一的一家能对外公布具备大形块状非晶金属成型能力的国家。因此,中国的块体非晶产业发展技术已走在世界前列。

06韩国

韩国是新材料世界级强国之一,在2001年成为世界上第5个材料出口国。当年材料行业占韩国出口总额的45%以上,到了2015年达到68%。

韩国新材料领先企业有三星、LG化学、SK化学等,国家将材料科技作为确保2025年国家核心竞争力的6项核心技术之一。

▲ LG化学

韩国一直处于新材料研发的核心阵营,比如韩国是拥有国内和国际石墨烯专利最多的国家。2020年,三星先进技术研究院曾经报道了一种量子产率为100%的无镉蓝光ZnTeSe / ZnSe / ZnS量子点的合成。所得的器件显示出高达20.2%的EQE,亮度为88,900 cd m-2,在100 cd m-2时T50 = 15,850 h,这是迄今为止全球蓝光QD-LED报道的最高值!

韩国的未来增长动力计划,集中支持新一代半导体、纳米弹性元件、生态材料、生物材料、高性能结构材料等。

纵观全球,21世纪以来,无论是发达国家还是发展中国家,越来越多的国家纷纷将新材料产业的发展作为国家重大战略决策,近年来全球新材料产业发展迅速,目前供给竞争已经形成了三级梯队。

第一梯队是美国、日本、欧洲等发达国家和地区,在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势。第二梯队是韩国、俄罗斯、中国等国家,新材料产业正处在快速发展时期。第三梯队是巴西、印度等国家,目前处于奋力追赶的状态。


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