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38种研发阶段新材料扫描:纳米材料石墨烯悸动

2019-10-08 23:00:47来源:励志吧0次阅读

据理财周报材料科学实验室数据库显示,目前处于研发生产过程中的材料有38种,涉及研究机构和公司近100家

新材料的出现颠覆了人们对于已有传统材料的认知,一个多种金属物质的结合体竟然能够变得更轻、更坚硬;一种“微小”的物质竟然拥有多种性能,作为电子器件、涂料、水处理器来运用;一层轻微的薄膜竟可以用于太用能电池、偏光片、化工行业等领域。

它们就是镁合金、纳米材料和膜材料。目前它们由于技术不过关、产出成本过高等问题,还处于研发、生产阶段。

据理财周报材料科学实验室数据库显示,目前处于研发生产过程中的材料有38种,涉及研究机构和公司近100家。

纳米重点材料从研发转入投产

材料只是物质的基础,通过不同的关键技术装备能够加工制成拥有不同性能的产品。目前,在相关技术水平的支持下,一些物质已经陆续开始投产,实现研发到生产的平稳过渡。

镁合金方面,镁合金铸轧板材、高性能镁合金挤压型材、镁合金热轧板材、镁合金锻件、镁合金锻造汽车轮毂等重点产品目前已经开始在国内生产。

随着山西闻喜和宁夏石嘴山两个新型镁合金材料基地和高强轻型合金材料专项工程的陆续建成投产,到2015年实现高强镁合金压铸及型材和板材产能15万吨的目标概率很大,基本能满足轨道交通、节能与新能源汽车等需求。

其中,高性能镁合金挤压型材是镁合金中比较先进的产品,具有高强度、高延伸率的性能,克服了传统镁合金强度不足的缺陷,广泛应用于航空航天领域。其生产的关键技术装备在于高纯净化精炼、模具设计、挤压工艺高纯净化精炼设备和挤压机。

目前研究和生产的机构以云海金属(002182,股吧)和上海交大轻合金精密成型国家工程研究中心为主。

纳米材料方面,纳米碳管及纳米碳管纤维、富勒烯、纳米环境材料等重点产品目前正从研发转入投产状态。

在纳米材料中,纳米碳管一直是近年来国际材料科学的前沿材料,层与层之间保持固定距离约为0.34nm,抗拉强度50~200GPa,弹性模量1TPa,适合应用于高强度复合结构材料、纳米结构电子器件和电池电极材料。

它的关键技术设备包括金属型或半导体型碳纳米管的提纯、单壁碳管的制备工艺和宏量制备技术,由于其有着极高的拉伸强度和断裂伸长率,被视为迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。

目前国内上海华实、轩爱科技已经开始产量化。

膜材料方面,光学聚酯膜、扩散膜、增亮膜、纳滤膜等重点产品也已开始在国内投产。科技部“十二五”规划中显示,2010年我国膜产值已超过300亿元,约占全球膜市场的10%。预期至2015年膜产业结构达千亿元规模,“十二五”期间年均增长率30%。

膜材料里面,光学聚酯膜需求的高速成长,成为市场关注的对象。光学聚酯膜具有独特的环保性、良好的光学性能及物理性能、出色的稳定性,适用于平面显示器面板。它的关键技术装备是压延拉伸工艺和挤出压延双向拉伸装置。

目前,国内生产光学聚酯膜的公司包括康得新(002450,股吧)、保定乐凯薄膜等。

镁合金研发技术持平

世界先进水平

镁合金以质轻、高强抗震为市场所热捧。在工信部“十二五”规划中,相关产品多达12个,但主要运用于航空航天、轨道交通、3C电子等产品。

我国是原镁大国,有着充足的原材料,但是镁合金的自主创新能力、产品设计能力和企业规模都和发达国家有着一定的差距。所幸的是,在业内已经有上海交大、云海金属等机构在加大投入研发,其中部分技术水平已经达到世界先进水平。

上海交大轻合金精密成型国家工程研究中心拥有世界范围内最大最先进的镁合金研究团队之一,研究领域涵盖高性能镁合金材料、镁合金液态成型技术、镁合金净化技术等七个领域,取得了国家科学技术进步奖、中国专利、国家技术发明等多项大奖,研究出高性能镁合金材料和高性能镁合金零件等前沿性高端材料。

而云海金属在行业内处于龙头地位,已经建成一条完善的产业链。公司有专门的研究所支持生产研发,已生产出包括镁合金锻件、镁合金锻造汽车轮毂、镁合金铸轧板材等在内的多种先进材料。

据前瞻产业研究院镁合金行业研究小组预计,到2015年,全球镁合金市场为600万吨,年均复合增长率为20%-25%,给镁合金市场带来极大的需求。

在工信部《新材料产业“十二五”发展规划》中,功能性膜材料拥有23种重点产品,同时还被列为十大重点工程之一,其在高分子材料中重要程度可见一斑。

从23种重点产品中可以看出,应用于平板显示、LCD等领域的光学膜相关产品最多,达到了9种;其次是应用于太阳能电池等领域的电池隔膜,有5种;此外,离子膜、水处理膜分别有2种。

以透明导电膜、电磁波屏蔽膜为例,两者都有透过率高、导电性好的性能,适用于视窗、触屏膜等领域。而光伏用PET膜则因为良好的耐候性,抗紫外性,有益的热收缩性,被用作太阳能电池背膜,其他还有注射成型表面(IMD)装饰膜、光学三醋酸纤维(TAC)膜等消费、电子类的应用。

被誉为“21世纪新材料”的纳米材料,虽然在工信部“十二五”规划中相关产品只有4种,但是其特异的化学、机械、电子、磁学及光学性能引起人们的广泛关注和重视。

所应用的领域包括高强度符合结构材料、纳米结构电子器件、低温高灵敏度传感器、水处理、高端涂料等多重领域。

在纳米材料众多产品中,石墨烯是市场最期待的物质。它是一种技术含量极高的碳材料,可作为一种理想的替代性材料,一旦实现产业化其产值至少在万亿以上。

面对纳米材料市场巨大的前景,中国宝安(000009,股吧)还成立子公司专门研制石墨烯。北京市科委支持科研项目的突破,让市场显得更为期待。

然而,纳米材料生产成本高企一直是阻碍纳米材料发展生产的重要原因。

目前贝特瑞公司石墨烯项目处于应用研究阶段,尚无法预测相关产品投入商业应用的时间及对公司未来收益的影响程度,尚未批量对外销售。

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