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浅论材料创新在驱动经济发展中的作用

时间:2022-10-29 13:45:02 来源:学生联盟网

【摘 要】材料工业是国民经济的基础产业,新材料是材料工业发展的先导,是创新驱动的基础,材料创新是科技创新和经济发展的基础和根源。本文分析了新材料技术及产业发展现状,分类探讨了材料创新如信息材料、环保材料、汽车轻量化材料等对经济发展、技术革新、环境保护的驱动作用。最后,总结了未来材料创新驱动发展的思路,从指导思想、基本原则、发展目标、政策支持、发展重点、国际交流、行业标准等方面对材料创新提出新的思考。

【关键词】材料创新,技术革新,经济发展

材料是人类用于制造各类机器和构件的一切物质基础,是人类文明进步的基石。材料产业在促进我国科技发展、经济增长方面发挥着重要的作用。随着高新技术的发展,材料产业成为其它高新产业的基础,同时带动新能源、环保等产业技术的革新,材料的创新程度是判断国家科技进步的标准之一。

十八大报告提出实施创新驱动发展战略。驱动经济发展的创新是多方面的,其中科技创新是核心,而在科技创新中,材料创新是基础和根源,引领材料工业升级换代,支撑战略性新兴材料产业发展。鉴于此,本文对材料创新在驱动经济发展中的作用进行考察,实现材料支撑发展,创新引领未来[1,2]。

一、新材料产业发展现状概述

新材料在材料发展中起到引领和带头作用。新材料是指具备优异性能和功能的先进材料,是技术密集和知识密集型新材料,分为特殊功能材料和新型复合材料。现代科技发展表明,新技术的产生,大都依赖于新材料的发展,加快发展新材料产业,是推动技术创新的革命性力量。

(一)我国新材料技术及产业发展现状

经过几十年奋斗,我国新材料产业从无到有,不断发展壮大,新材料在国民经济各领域的应用不断扩大,为国民经济和国防建设做出了重大贡献。我国新材料产业的现状如下。

新材料发展势头强劲,新材料产业发展具有特色产业集聚趋势的区域特色,新材料学科受到国家高度重视,形成了较为完整的研发体系,与发达国家的差距缩小,某些领域具有国际领先水平。

例如:我国某些新材料领域具有较明显的资源优势,取得一批具有国际先进水平的成果,如碳纳米管、有机发光材料和功能陶瓷的研究和开发等方面进入国际先进行列,并具有中国特色。

另外,新材料产业规模不断壮大,经济效益大幅提高。

近十年以来,我国新材料产业发展迅速,其中,稀土功能材料、超硬材料、先进储能材料、有机硅、特种不锈钢、复合材料等产能居世界前列。

发展新材料产业是实现我国经济腾飞的关键。从市场规模来预测,中国新材料市场规模将以约20%的速度快速递增。

(二)国际上主要国家新材料发展战略目标概况

美国新材料战略目标是发展与信息技术、环境科学、生命科学和纳米技术有关的新材料,满足此类重要部门的需求。

日本材料科技战略目标是发展具有实用性的新材料。

欧盟新材料目标重视航空新材料的重要地位。

二、材料创新对经济发展的促进作用

新材料是高新技术发展的基础和先导,已成为全球经济快速增长的源动力。随着全球经济的快速发展,世界各国都将发展新材料产业列为21世纪的重大战略。新材料产业的创新验证了“发展才是硬道理”规律。

(一)信息材料创新对经济发展的促进作用

在人类社会的第三次技术革命中,电子信息产业在国民经济中占据越来越重要的地位。电子信息材料领域的每一次创新,例如:存储、处理、传递和显示等信息材料的蓬勃发展,为信息技术的飞速发展奠定坚实基础。

2010年为止,我国的电子信息材料研究单位大约为2500家,解决的工作岗位约30万,信息行业在信息材料发展的带动下呈现快速发展的趋势[3]。

(二)环保材料创新促进节能行业的发展

当前环保压力日益严重,环保材料创新对于节能、环境保护起到非常关键的作用。例如:玻化微珠保温混凝土保温技术验证了新材料对于节能的巨大促进作用。此类新材料具有承重和保温双重作用,是建材领域对传统混凝土的变革性创新,彻底化解承重与保温这对矛盾体。

从经济效益来看,玻化微珠保温混凝土工程实效综合成本降低,达70%-75%建筑节能标准,带来保温行业的变革和混凝土技术的创新 4,5,6]。

(三)稀土发光材料对照明行业的发展及存在的问题

近年来,新光源的不断涌现,促使发光材料产业进入了规模时期,同时稀土发光材料的利用存在较大问题。当前,稀土紧凑型荧光灯产业具有高污染、高能耗、消耗大量稀土材料国土资源的特征。

2010年,我国半导体照明产业规模约为1200亿元,在珠三角、长三角、北方地区、江西及福建地区形成半导体照明产业聚集区。

我国地域辽阔,稀土资源储藏丰富,全世界稀土产业的年平均增长值为25%,而我国则为60%。据统计,2010年中国的稀土产量将达5.4万吨。2010年和2011年灯用稀土荧光粉市场均为8千吨,比2009年增长35%。

然而,稀土是不可再生资源。在废弃的灯管中含有大量的稀土元素和有害物质。目前我国虽有处理回收废弃荧光灯的设备,但大多简陋。为了循环利用稀土资源,应该完善电光源产品材料如废弃荧光灯的回收处理制度,合理利用资源,促进绿色消费,实现对经济发展的促进作用[7]。

(四)材料创新驱动汽车轻量化发展

汽车轻量化是现实节能减排的最佳选择。从实验数据可知,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高8%;汽车整体装备质量每减少100公斤,100公里油耗可降低0.06升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%,碳排放可以降低0.5%。

材料被广泛应用于汽车制造,其中大约40%的汽车零部件源自材料实验室的研究开发。过去,材料主要用于提高汽车的舒适性和改善车外观,而现代,因材料的创新,实现汽车结构部件、覆盖件零部件、车身玻璃等零部件的轻量化。

例如,采用三明治复合材料汽车发动机罩,与金属罩相比,重量从原来的9公斤降到3公斤,减重效率高达70%,同时能满足静载性能方面的要求。塑料玻璃具备了使车身玻璃重量减轻约50%左右的潜力。这对降低燃料消耗起了积极的作用,有助于环境保护。

随着我国汽车数量的不断增加和汽车尾气排放对城市空气污染的加剧,车身轻量化发展的要求已越来越迫切。开发轻量化零部件新材料,既满足市场对汽车行业发展的需求,降低油耗,节能环保,又能帮助企业提升市场竞争力[8]。

(五)材料创新催生3D打印技术在诸多产业方向的发展

3D打印是以数字模型文件为基础,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在材料创新方面,主要使用粉末状金属或塑料等可粘合性新材料作为主体材料。近年来3D打印引起全球范围内的高度关注,是因为此技术的产生能制造新的工业革命,能极大的降低制造业建立工厂的基本要求和投资额度,3D打印催生了大量有竞争力的小型企业。

(六)超导材料促进电力行业的节能发展

当温度下降至某一临界温度时,材料电阻完全消失的现象为超导电性,具有超导电性的材料称为超导材料。

超导材料最重要的应用领域是发电、输电。利用超导材料制作超导发电机的线圈磁体,发电机的磁场强度提高到5~6万高斯,实现零能量损耗,与常规发电机相比,发电效率提高50%。

超导输电线、超导变压器能把电力几乎零损耗地输送给用户,而在采用铜导线做为导体时,约有15%的电能损耗在输电线上。据统计,中国每年的电力损失达1000多亿度,若利用超导输电,则节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。

对于超导计算机,采用普通的集成电路芯片上的元件工作时,密集排列的电路会产生大量的热量,相比较而言,若利用电阻接近于零的超导材料制作连接线或超导器件,则几乎无散热问题,提高芯片的寿命和工作效率,大大提高计算机的运行速度。

三、未来材料创新驱动发展的思路

现如今,新材料产业为技术创新提供支撑,而我国原材料工业现状存在如下问题:规模巨大,资源有限,开采率低,无长远规划,可持续增长的意识淡薄,所以需要加快研发新材料。未来材料创新及驱动发展的思路对于指导各行各业的发展尤为重要。

(一)指导思想

材料创新紧紧围绕国民经济和社会发展重大需求,以加快材料工业升级换代为方向,提高新材料自主创新能力,通过产学研用相结合,大力推进科技含量高、市场前景广、带动作用强的新材料产业化、规模化发展,

(二)基本原则

坚持市场导向原则,准确把握新材料产业发展趋势,重视新材料推广应用和市场培育。坚持突出重点原则,重点围绕经济社会发展重大需求进行推广,坚持创新驱动原则。

(三)发展目标

到2020年,建立起自主创新能力和可持续发展能力、产学研用紧密结合的新材料产业体系,部分新材料达到世界领先水平,基本实现由材料大国向材料强国的战略转变。

(四)完善新材料产业扶持政策

建立完善的新材料产业国家重点扶持和保护政策体系,实现与其他行业如科技、财税、投资、资源和环保等行业的协调发展,加大对新材料产业发展的扶持力度,引导和规范新材料产业有序发展。

(五)提高材料创新能力

加强新材料学科建设,加大创新型人才培养力度,建立面向新材料产业的人才服务体系,组织实施重点新材料关键技术研发,发挥人才的引领带动作用,促进新材料产业全面发展。

(六)培育并促使核心新材料产业成为材料创新的主体

突出新材料产业的引领效应,提高新材料产业创新能力,加大企业研发部门资金投入,实现进一步的创新。

(七)重视制定新材料产业标准

实时了解新材料领域国际最先进水平,完善新材料标准的制定,重视产学研用联合制定重要技术标准,积极与国际接轨,掌握国外材料行业先进技术标准,并加强国际标准在国内的引用和创新。

(八)加强新材料资源保护及综合利用

重视稀土、萤石、稀有金属、石英砂、稀贵金属等资源配置,为新材料产业持续发展提供保障。合理规划资源开发规模和开采效率,积极开发材料可再生循环技术,促进资源再生。

目前我国经济正处于转型发展的关键时刻,必须要以材料创新为基础,以科技创新、技术进步为动力,实现材料创新在国民经济中的基础和带领作用。

当前,新材料产业正进入新的创新发展时期,“产业升级、材料先行”已成为当前的主要任务,随着我国企业技术水平的不断提高,在国家政策的扶持下,我国的新材料产业将继续发挥引领其它战略性新兴产业发展先导作用,实现新的突破和发展。

参考文献

[1]洪银兴. 论创新驱动经济发展战略[J]. 经济学家, 2013, (1).

[2]曹磊等.新材料发展中的技术创新方法探讨[J]. 新材料产业, 2010, (4).

[3]刘祯等. 北京电子信息材料产业发展研究[J]. 新材料产业, 2012, (1).

[4]颜臻. 材料创新达到“75%”节能标准[J]. 中国建材, 2013, (11).

[5]杨珂.耐火材料粘接剂新材料对国民经济发展的作用 学术规范概念研究的现状与重新界定[J]. 绿色科技, 2014, (3).

[6]肖永清.关注安全节能的建筑装饰节能防火保温新材料[J]. 聚氨酯, 2013, (7).

[7]徐朝富.浅析新材料应用与现代建筑结构技术的创新[J]. 科技资讯, 2013, (2).

[8]王虹. 创新驱动,转型发展 [J]. 中国照明电器, 2010, (3).