当前位置:首页 极科头条 科技部出台《“十三五”材料领域科技创新专项规划》 重点发展七领域 2017-04-26 10:22:09 来源:新材料在线 领域:政策指南 浏览:439

4月26日,新材料在线®从科技部官方微信获悉,为推动我国材料领域科技创新和产业化发展,明确“十三五”时期材料领域科技创新的思路目标、任务布局和重点方向,规范和指导未来五年国家材料科技发展,科技部制定并发布《“十三五”材料领域科技创新专项规划》(以下简称《规划》)。

材料产业是国民经济的基础,具有举足轻重的地位。随着我国国力和国家地位的提高,东海防空识别区的设立,南海石油的开采,以及国防安全、海洋开发、航空航天、先进轨道交通、核电和平利用等大型工程的建设均急需高温合金、高性能碳纤维等核心关键材料。20年来,材料领域经过不懈努力,在关键技术突破、重大产品与技术系统开发、重大应用与示范工程方面取得了一系列重大成果,但是材料行业目前仍面临诸多问题。

《规划》指出,“十三五”期间,材料领域将围绕创新发展的指导思想和总体目标,重点发展基础材料技术提升与产业升级、战略性先进电子材料、材料基因工程关键技术与支撑平台、纳米材料与器件、先进结构与复合材料、新型功能与智能材料、材料人才队伍建设。

具体包括:在重点基础材料技术提升与产业升级方面,着力解决基础材料产品同质化、低值化,环境负荷重、能源效率低、资源瓶颈制约等重大共性问题,突破基础材料的设计开发、制造流程、工艺优化及智能化绿色化改造等关键技术和国产化装备,开展先进生产示范。

在战略性先进电子材料方面,以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心,以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点,推动跨界技术整合,抢占先进电子材料技术的制高点。

在材料基因工程关键技术与支撑平台方面,构建高通量计算、高通量实验和专用数据库三大平台,研发多层次跨尺度设计、高通量制备、高通量表征与服役评价、材料大数据四大关键技术,实现新材料研发由传统的“经验指导实验”模式向“理论预测、实验验证”新模式转变,在五类典型新材料的应用示范上取得突破,实现新材料研发周期缩短一半、研发成本降低一半的目标。

在纳米材料与器件方面,研发新型纳米功能材料、纳米光电器件及集成系统、纳米生物医用材料、纳米药物、纳米能源材料与器件、纳米环境材料、纳米安全与检测技术等,突破纳米材料宏量制备及器件加工的关键技术与标准,加强示范应用。

在先进结构与复合材料方面,以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心,以轻质高强材料、金属基和陶瓷基复合材料、材料表面工程、3D打印材料为重点,解决材料设计与结构调控的重大科学问题,突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术,提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。

在新型功能与智能材料方面,以稀土功能材料、先进能源材料、高性能膜材料、功能陶瓷等战略新材料为重点,大力提升功能材料在重大工程中的保障能力;以超导材料、智能/仿生/超材料、极端环境材料等前沿新材料为突破口,抢占材料前沿制高点。

在材料人才队伍建设方面,通过机制与制度创新,加强材料领域人才队伍建设,形成材料领域核心领军人才、研究开发人才、工程技术人才和技能人才组成的材料人才体系及其评价机制,提升创新创业人才队伍的整体素质和水平,满足材料领域发展的需求。

《规划》明确,将按照国家五类科技计划相关要求对不同类别的材料项目进行经费资助。

此外,《规划》提到的配套创新政策包括:完善创新发展环境。增强可持续创新能力。加大公共研发服务平台、创新基地以及产业技术创新战略联盟建设。大力加强知识产权保护,实施知识产权和标准战略。加快多层次、多类型创新人才队伍建设。深化国际合作交流。加大财税政策支持力度,健全中小企业融资体系。完善公共服务体系,优化和完善成果转化、技术转移机制。围绕“一带一路”国家战略,对支撑“产能输出、资源输入”的材料研发项目予以倾斜支持。

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《新材料产业发展指南》发布 近日,工信部、发改委、科技部、财政部联合印发了《新材料产业发展指南》,明确提出在“十三五”期间,要突破石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术,开发大型石墨烯薄膜制备设备及石墨烯材料专用计量、检测仪器,实现对石墨烯层数、尺寸等关键参数的有效控制。石墨烯其实已经要求走出实验室阶段,逐步解决实现产业化所要面临的技术难题。石墨烯概念股再次获得资本市场的关注。 石墨烯相关产业政策 2013年,我国国家自然科学基金就投入 2.1亿元推动石墨烯项目的产业化,由此也可见国家对石墨烯这种新型材料发展的重视。 2015年,国家将石墨烯纳入《中国制造2025》重点技术工程,明确了未来十年,我国石墨烯产业的发展路径,也提出了石墨烯十年的产值目标,即2020年形成百亿产业规模,2025年整体产业规模突破千亿。 随后工信部、发改委、科技部等部门发布了石墨烯产业化实施具体细则,尤其是近期印发的《新材料产业发展指南》,对石墨烯产业的发展具有十分重要的指导意义。 石墨烯产业简单介绍 石墨烯之所以能够吸引国内外产学研界和资本的疯狂追逐,主要在于石墨烯超强特性注定其蕴藏巨大的商业价值和广泛的应用前景。 石墨烯产业链主要可以分为上、中、下三大部分,其中上游部分主要是石墨烯研发、石墨烯设备、石墨烯原料;中游主要是石墨烯制备,包括氧化石墨烯以及石墨烯薄膜;下游主要是石墨烯用途,包括能源、电子、复材、环保等领域。 石墨烯研发主要来源于高校、研究所以及公司研发部门,石墨烯设备主要包括氧化设备、CVD 气相沉积系统、石墨烯清洗线以及周边设备,石墨烯原料为石墨、浓硫酸和高锰酸钾(氧化石墨烯)以及甲烷(薄膜石墨烯)。 石墨烯制备主要产品为石墨烯粉体和石墨烯薄膜,石墨烯制备产品的面积以及质量在一定程度上决定了下游石墨烯的用途。 而在下游应用方面,根据BCC Research的预测数据,未来石墨烯的应用领域最主要是电池电容、新材料和电子显示三大领域,其他下游应用占比相对较少。数据显示,到2023年,大概会有32%使用在超级电容上,24%使用在电子显示屏上,还有大概20%应用在新材料领域。 正如华为创始人任正非所言,目前正在材料行业正在进行一场颠覆性的技术革命,石墨烯时代将逐步取代硅时代。据预测,全球石墨烯大概将在2018年开始实现大规模的生产应用,到2023年全球石墨烯总体规模将达到13亿美元,2018年至2023年石墨烯产业将以47%的复合增长率增长。 石墨烯产业研发进展情况 尽管石墨烯产业的前途是一片光明,但目前要实现石墨烯产业商业化所需要面临的技术难题也不容忽视。 据中国碳谷科技集团首席专家戴加龙介绍,现在业界对石墨烯的概念大多停留在理论上,实际上在现实应用中石墨烯应该理解为:纳米+二维材料+石墨自身的性能。 石墨烯很多企业都说能做,但大多属于二维材料,结构零缺陷的高品质石墨烯,能做的却是少之又少。这也是制约石墨烯制备产品进入下游市场的主要原因。 虽然目前石墨烯制备还存在各种缺陷,但不可否认的是,已经有企业让石墨烯产品走出了实验室阶段,正在逐步实现规模化生产。 值得注意的是,东旭光电在2016年收购上海碳源汇谷50.5%的股权后,成功研发出了在满足5C条件下,可实现15分钟内快速充放电,循环寿命高达3500次,而且能在零下30℃的低温到80℃的高温环境下工作的石墨烯/磷酸铁锂电池——“烯王”。 而在此后,为推进“烯王”产品的产业化,将产品走出实验室阶段,公司于去年7月初与泰州市签订了5亿的产业投资项目计划,其中一期建设年产 3 吨低成本高品质单层石墨烯生产线一条,年产 300 吨锂电池正/负极材料生产线各一条;二期建设年产 1.5 亿 Wh 的动力电池电芯及pack 生产厂。 随后,公司基于石墨烯基锂离子电池项目推进过程中市场的良好反应,就上海碳源汇谷泰州石墨烯基锂离子电池项目扩大投资规模等事宜达成一致意见,将7月初公告的投资项目总额增加至16.5亿元。 对此,北京理工大学教授曲良体认为,“烯王”的出现,是石墨烯在新电池应用领域的重大突破,它解决了人们长期渴望的电池快速充电问题,代表着高端电池的发展方向,预期“烯王”将在未来的新能源领域发挥重要作用。 而在同一时间点,华为中央研究院瓦特实验室也宣布,他们在锂离子电池领域实现重大研究突破,推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池,而这个新型耐高温技术可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃,使用寿命是普通锂离子电池的2倍。
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0评论 2017-03-27
2062:新材料与先进制造技术构造的新世界 1962年,美国上演了一部火爆的科幻卡通剧:《杰森一家》(The Jetsons)。在剧中,机器人、外星人、全息图,以及各种异想天开、五花八门的小发明满足了那个时代的人们对未来,或者另一个时空的各种想象。 想象的魅力在于,当时看似遥不可及的事物可能会以超乎想象的速度变为现实。就像这部剧中的智能手表、平板电脑、3D打印已经成为现实,而且充满未来感的飞行汽车也正在向我们驶来。 近期,工程与制造技术公司ARCONIC发起了一场新的“The Jetsons”活动,公司工程师与几位未来学家,以及华裔电影导演林诣彬(Justin Lin)等一起分享了他们对1962年之后的100年,也就是2062年的愿景。实践者、理论家、艺术家……这样的组合本身就非常有趣,也非常鲜明地体现了科技的发展需要大胆的想象,以及艺术家般的创意思维。 在这些愿景中,高速空中旅行是一种常态;3D打印的自清洁摩天大楼能够高达数英里;建筑不仅为我们提供居住空间,还为我们提供食物;在火星上就地取材,3D打印零部件;自适应的交通系统……所有这些场景的实现都将有赖于新材料、先进制造技术的发展。 在这些愿景中,高速空中旅行是一种常态;3D打印的自清洁摩天大楼能够高达数英里;建筑不仅为我们提供居住空间,还为我们提供食物;在火星上就地取材,3D打印零部件;自适应的交通系统……所有这些场景的实现都将有赖于新材料、先进制造技术的发展。 同时,特别值得关注的是:不管是汽车、建筑,还是飞机的建造,都将在很大程度上实现对大自然的模仿。毕竟,大自然是人类最好的老师。 一、未来的成形技术 下一代超轻铝锂合金。铝锂合金比传统铝合金材料更轻,更坚固,能够有效降低车辆重量,提高能源效率。 下一代超轻铝锂合金。铝锂合金比传统铝合金材料更轻,更坚固,能够有效降低车辆重量,提高能源效率。 有机形体设计。有机形体设计源于对大自然的模仿,通过光滑的曲线和特征模仿了生物有机形态,能够有效减少阻力。 钛铝合金发动机零部件。钛铝合金零部件比传统的超级(耐高温)合金部件轻50%,能带来更高的燃油效率。 二、未来的空中旅行 多材质3D打印零部件。钛、镍、铝制3D打印结构将用于喷气式发动机以及飞机的机身、窗框、机翼等,为设计与性能提升带来更多可能。 多材质3D打印零部件。钛、镍、铝制3D打印结构将用于喷气式发动机以及飞机的机身、窗框、机翼等,为设计与性能提升带来更多可能。 仿生空气动力学表面技术。模仿自然的表面技术能够增强空气动力学性能,例如模仿鲨鱼皮肤表面的“微沟槽”,正是这种表面能够让鲨鱼在水中快速滑行。 推力矢量、超音速推进系统。推力矢量发动机可以控制发动机推力方向与飞机空气动力学表面方向的夹角(以提升飞机机动性及增大航程);具有数倍于音速推力速度的超音速发动机将使高速的航空旅行成为可能。 三、未来的汽车 有机金属粘结技术。Arconic的A951表面处理技术是一个有机的,环境友好型的粘结技术,解决了铝和铝,以及铝与其他金属之间的粘接难题。这为轻质、铝合金汽车提升性能和燃油效率打开了一扇新的大门。 有机金属粘结技术。Arconic的A951表面处理技术是一个有机的,环境友好型的粘结技术,解决了铝和铝,以及铝与其他金属之间的粘接难题。这为轻质、铝合金汽车提升性能和燃油效率打开了一扇新的大门。 3D打印集成汽车底盘设计。3D打印允许更大的设计自由度,为更多几何形状在汽车底盘设计中的应用打开了一扇大门。3D打印技术可集成流线型设计,简化制造过程,增强结构完整性。 超级成型合金。采用Arconic的Micromill技术制造汽车铝合金,比普通铝合金加工成型性能提升40%;而且能够在不降低车辆强度和耐久性的同时提供更大的设计灵活性和车辆性能。 四、未来摩天大楼 节能、保护性结构技术。Arconic的突破性技术以增强高的热性能表现来满足能源效率与弹性提升的需求,以增强抵抗飓风等自然灾害的能力。在这种情况下,高达3英里、真正直耸云霄的摩天大楼并非没有可能。 节能、保护性结构技术。Arconic的突破性技术以增强高的热性能表现来满足能源效率与弹性提升的需求,以增强抵抗飓风等自然灾害的能力。在这种情况下,高达3英里、真正直耸云霄的摩天大楼并非没有可能。 活性自清洁涂层技术。Atconic的EcoClean表面处理技术能够让建筑面板更有效地利用太阳能、水蒸气与氧气来实现自清洁,并清洁周围的空气。 有机体外形。3D打印建筑材料能够建造更多向大自然吸取灵感的有机体形状建筑。 五、未来太空探索 集成到承载结构的太阳能推进系统。3D打印太阳能电池集成到承载结构表面,就像探测器的结构和悬架,意味着太阳能电池板有两项工作:产生电力与承受荷载。 集成到承载结构的太阳能推进系统。3D打印太阳能电池集成到承载结构表面,就像探测器的结构和悬架,意味着太阳能电池板有两项工作:产生电力与承受荷载。 动态隔热涂层。动态隔热涂层意味着涂层性能随着外部环境的改变而改变。当温度转热时,涂层会保护物体免受太阳能的危害。当气温转凉时,能够使其免受冰冻之害。 3D打印无充气轮胎。增材制造、无充气、有弹性的轮胎可能会终结对悬挂系统的需求。理想的材料将是高强度和轻质的完美结合,铝和铝锂合金将是最佳的材料选择之一。 六、飞行汽车 处于汽车与航空工业的交叉点之上,能否生产出可以载人的自动驾驶无人机?强劲的超级电容与电池能否让机器飞起来,并且通过小型燃气涡轮发电机充电?附加控制与阻力的减轻可能会以等离子体反应器的形式来实现。 处于汽车与航空工业的交叉点之上,能否生产出可以载人的自动驾驶无人机?强劲的超级电容与电池能否让机器飞起来,并且通过小型燃气涡轮发电机充电?附加控制与阻力的减轻可能会以等离子体反应器的形式来实现。 七、增强现实技术 如果信息与图像的显示不再局限于屏幕?增强现实与虚拟现实有望成为日常生活中更大的部分,帮助我们工作、学习、娱乐以及沟通。 如果信息与图像的显示不再局限于屏幕?增强现实与虚拟现实有望成为日常生活中更大的部分,帮助我们工作、学习、娱乐以及沟通。 八、建筑 3D打印与拓扑结构优化正在变得可行,而我们见到的建筑将与今天的建筑迥异。少数的建筑仍然看起来像盒子或矩形,更多的建筑将与自然界的有机形态类似。建筑师将倾向于自由自在地像艺术家一样思考,而更少像工程师。 3D打印与拓扑结构优化正在变得可行,而我们见到的建筑将与今天的建筑迥异。少数的建筑仍然看起来像盒子或矩形,更多的建筑将与自然界的有机形态类似。建筑师将倾向于自由自在地像艺术家一样思考,而更少像工程师。 九、绿色空间 随着城市中的人口越来越多,绿色空间能否融入到建筑中,帮助我们放松,并为我们生产食物?坚固、轻质的材料,以及能够对结构中生物物质与水进行管理的结构涂层都是至关重要的。 随着城市中的人口越来越多,绿色空间能否融入到建筑中,帮助我们放松,并为我们生产食物?坚固、轻质的材料,以及能够对结构中生物物质与水进行管理的结构涂层都是至关重要的。 十、火星漫游 我们中的许多人在50年内都会进行火星旅行,先进材料与增材制造会为这一使命提供重要贡献。理论上来讲,从火星表面的矿物中就地取材,我们或许能在火星上3D打印出部分关键零部件,从而免去从地球上运输材料的麻烦。 我们中的许多人在50年内都会进行火星旅行,先进材料与增材制造会为这一使命提供重要贡献。理论上来讲,从火星表面的矿物中就地取材,我们或许能在火星上3D打印出部分关键零部件,从而免去从地球上运输材料的麻烦。 十一、大数据
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0评论 2017-03-28
万亿新材料产业生态困局: 一半海水一半火焰 虽然有国家政策支持的不断加码,但产业化困境犹存,投资回报的长周期、高门槛也使得一些创业投资资本望而却步,“小而美”的创业项目面临尴尬。 经过几年的发展和国家政策支持的不断加码,从前“一代型号一代材料”的观念已经变为“一代材料一代型号”,材料先行成为业内共识。 在3月29-30日举行的新材料技术投资春季峰会上,科技部“新型功能与智能材料重点专项”召集人、中国钢研科技集团有限公司副总工程师、安泰科技技术总监、总工程师周少雄表示,新材料实际上得到了国家层面的罕见重视。 周少雄透露,科技部在材料领域6大重点研发专项2017年度项目中,有四项已经启动,另外,“重点新型功能材料及器件研发与应用”项目已经组建了专家委员会,两个月会出实施方案,预计到下半年发布指南。 但冷静下来看新材料的发展,虽然已经有很多产品走出实验室进行生产,但依然是小批量的。克服了技术难题之后,应用端的问题再次显现。 因此,投资回报的长周期、高门槛也使得一些创业投资资本望而却步,“小而美”的创业项目面临尴尬。 产业化困境 自2012年发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出七大战略性新兴产业的重点发展方向和主要任务以来,新材料行业就备受关注。 而近期新材料的支持政策更加密集,从2016年末至今几个月时间内动作不断。 2016年12月国家出台了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出要提高新材料基础支撑能力,组织实施新材料提质和协同应用工程。随后在今年1月23日,工信部、发改委、科技部、财政部印发《新材料产业发展指南》。 在人员配备上,2016年12月23日,国务院决定成立国家新材料产业发展领导小组,国务院副总理马凯任组长。对此,周少雄表示,建国以来,国务院为了一个领域而成立领导小组非常罕见,足以表明国家层面的重视。 同时在领导小组下面, 今年2月28日成立了国家新材料产业发展专家咨询委员会,3月31日将召开首次大会,具体工作将马上展开。 无论是经常见诸报端的石墨烯、3D打印,还是相对陌生的富勒烯、气凝胶、超材料,这些新材料潜在的市场规模很早就被业界认可。 中投顾问产业研究院发布的《新材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》预计,2017年我国新材料产业市场规模将达到3.1万亿元,2021年达到8.0万亿元,未来五年(2017-2021年)年均复合增长率约为26.12%。 但是,从另外一个角度看,根据赛瑞研究测算,随着国内新材料产业基础提升,十二五期间,新材料产业市场规模增速呈现下滑走势。 对此,有与会专家分析,这是因为虽然很多新材料虽然已经走出实验室,有了应用,但离产业化还很远。 “材料行业是中间制造业,必然有上下游和生态圈的问题,生态圈不成熟,材料再好也没有用武之地。”安泰科技副总裁、董秘张晋华接受21世纪经济报道记者采访时表示,“严格来说,新材料有两类企业,其一是真正的新的材料,其二是材料的新应用,两者的数量比例大概在1:9。” 前两年,中国资本市场热炒过蓝宝石。蓝宝石作为一种新材料主要有两个应用领域,第一是作为LED的衬底材料,第二是在iphone和其他3C上的应用。 张晋华指出,因为照明市场有限,所以要想实现规模化,必须是在3C上运用。可直到今天,蓝宝石的应用周期依旧没有完全打开,不足以支撑它往前走。 以国外的经验看,新材料基本由政府和军方主导,虽然军方需要的批量很小,但是能够支付高价。张晋华介绍,美国和金属材料相关的两家公司,一个是洛克菲勒财团中的军火企业马丁·马里埃塔,另一个是波音。 因此,他认为,从某种角度看,新材料产业化的关键点不在材料本身,而在于生产的装备和工艺能否帮助其降低生产成本,提高生产品质。 投资的冷与热 在国家级利好政策支撑下,以石墨烯为代表的新材料行业受到了资本的热捧。 根据投中研究院的数据,2010-2015年中国新材料产业发生VC /PE投资案例358起,披露投资规模共计22.49亿美元(约合人民币139亿元)。 而因为新材料行业多、小、散、慢的特点,也吸引了越来越多的并购基金参与,根据Wind资讯,2016年新材料行业并购金额达到488亿元。 紫荆资本董事总经理李国文表示,因为新材料行业的技术门槛高,差不多一半的投资案例是发生在企业进行量化生产的时候,在初创期会非常谨慎。“通常来讲,三分之一以上的投资案例会发生在天使轮,但在新材料领域只有2%。”也就是说,虽然投资火热,但很多起步的创业团队可能并不能获得有效的资金支持。 21世纪经济报道记者与多位投资圈人士交流时,其均表示,越热的行业,投资越要冷静,直言“坑太多”。 一位投资基金管理人士向记者介绍,新材料行业从研发到成为一个产业,路线太长。 “它的周期长过80%的基金的生命周期,国内三到五年短周期的资金太多了,而国外一般要做到十到十五年。这本身就是国内一个比较急功近利赚快钱的投资现象。”上述人士表示。 彬复资本创始合伙人朱健认为,除了时间周期的因素,还需要警惕的是新材料因为资本的漫灌脱离了正常的商业价值,对投资机构来说,退出才是获得回报的本质,而不是投资,理性很关键。 “新材料行业首先具备的是科学属性,靠烧钱不能解决问题。过去一两年,在二级市场有很多新材料的概念,明显是违背科学常识的。”朱健表示,资本蜂拥到一个细分领域中,供需严重不匹配,泡沫过大,劣币驱逐良币。良币里面包括相对理性的投资人和创业者,一定程度上会对行业和务实的创业者造成伤害。 所以,在投资机构选择创业团队的同时,对于团队自身来说,如何识别资本也需要谨慎,需要不同的机构做资金接力。 除了一般都会考虑到的天使投资、VC、PE和上市后的并购投资,对于新材料这个国家重点支持的研究领域,在研发阶段,政府的支持会更加可靠。 朱健建议,实验室阶段不适合寻求风险投资。因为基金对于产业孵化不确定性太大的一个技术或产品来说,忍受度是有限的,但政府不这样去考虑问题。而一些已经从实验室走出来,经过了小试中试,甚至客户送样的团队,可以适当去对接一些早期阶段的基金,再接下来可以在公开市场对接。 上述投资基金管理人士也表示,近几年各级别的双创基金、国家科技成果转化引导基金、中国先进制造产业投资基金等都可以作为选择,“对于我们投资机构来说,政府加入新材料产业的漫长孵化,通过科研经费、高校资源和研发资源进行支持,也是在帮我们填前期投资的‘坑’”。
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