2023新材料产业市场发展现状、面临挑战与机遇

新材料是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。结构材料主要是利用它们的强度、韧性、硬度、弹性等机械性能。如新型陶瓷材料，非晶态合金等。功能材料主要是利用其所具有的电、光、声、磁、热等功能和物理效应。近几年，世界上研究、发展的新材料主要有新金属材料，精细陶瓷和光纤等等。

01 新材料概述

新材料的含义根据领域的不同而有所变化，但通常包括以下要点：

1. 新性质或性能

新材料通常表现出传统材料所不具备的新性质或性能。这些性质可以在多个层面上表现，如力学性能、电学性能、热学性能、化学稳定性等。

2. 应用潜力

新材料通常被开发出来，以满足特定应用领域的需求。它们被设计用于改善或创造新的产品、技术或解决方案。例如，新材料可能用于高端电子设备、医疗器械、航空航天、可再生能源等领域。

3. 科学研究和工程开发

新材料的发展通常需要深入的科学研究和工程开发。这包括材料的合成、性质的表征、工艺的开发和产业化等方面的工作。

4. 可持续性和环保性

近年来，新材料的研究越来越关注可持续性和环保性。这包括开发可降解材料、绿色材料和环保工艺，以减少对环境的负面影响。

02 新材料的分类

复合新材料

复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力，在国内思嘉新材料开发的复合新材料代表了国内的较高水平。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。

超导材料

有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是：当电阻消失时，磁感应线将不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。

一般金属（例如：铜）的电阻率随温度的下降而逐渐减小，当温度接近于0K时，其电阻达到某一值。而1919年荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到4.2K（即-269℃）时，发现水银的电阻完全消失，

超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度称为临界温度（TC）。超导材料研究的难题是突破“温度障碍”，即寻找高温超导材料。

以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦（4.2K）系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。

高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。另外，高温超导体都具有相当高的磁性能，能够用来产生20T以上的强磁场。

能源材料

能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。

太阳能电池材料是新能源材料，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。

氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要时加热放氢，放完后又可以继续充氢的材料。储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。

固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等。

智能材料

智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司的导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间仅为10分钟；形状记忆合金还已成功在应用于卫星天线等、医学等领域。

另外，还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。

磁性材料

磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料二类。

1．软磁材料

是指那些易于磁化并可反复磁化的材料，但当磁场去除后，磁性即随之消失。这类材料的特性标志是：磁导率（μ=B/H）高，即在磁场中很容易被磁化，并很快达到高的磁化强度；但当磁场消失时，其剩磁很小。这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头、存储器磁芯；在强电技术中可用于制作变压器、开关继电器等。常用的软磁体有铁硅合金、铁镍合金、非晶金属。

Fe-（3%~4%）Si的铁硅合金是最常用的软磁材料，常用作低频变压器、电动机及发电机的铁芯；铁镍合金的性能比铁硅合金好，典型代表材料为坡莫合金（Permalloy），其成分为79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁导率（磁导率μ为铁硅合金的10~20倍）、低的损耗；并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力，广泛用于电讯工业、电子计算机和控制系统方面，是重要的电子材料；非晶金属（金属玻璃）与一般金属的不同点是其结构为非晶体。它们是由Fe、Co、Ni及半金属元素B、Si 所组成，其生产工艺要点是采用极快的速度使金属液冷却，使固态金属获得原子无规则排列的非晶体结构。非晶金属具有非常优良的磁性能，它们已用于低能耗的变压器、磁性传感器、记录磁头等。另外，有的非晶金属具有优良的耐蚀性，有的非晶金属具有强度高、韧性好的特点。

2．永磁材料（硬磁材料）

永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性，其性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。利用此特性可制造永久磁铁，可把它作为磁源。如常见的指南针、仪表、微电机、电动机、录音机、电话及医疗等方面。永磁材料包括铁氧体和金属永磁材料两类。

铁氧体的用量大、应用广泛、价格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁体。

金属永磁材料中，最早使用的是高碳钢，但磁性能较差。高性能永磁材料的品种有铝镍钴（Al-Ni-Co）和铁铬钴（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如较早的稀土钴（Re-Co）合金（主要品种有利用粉末冶金技术制成的SmCo5和Sm2Co17）广泛采用的钕铁硼（Nd-Fe-B）稀土永磁，钕铁硼磁体不仅性能优，而且不含稀缺元素钴，所以成为高性能永磁材料的代表，已用于高性能扬声器、电子水表、核磁共振仪、微电机、汽车启动电机等。

纳米材料

纳米本是一个尺度，纳米科学技术是一个融科学前沿的高技术于一体的完整体系，它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创新物质。纳米科技主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学七个方面。

纳米材料是纳米科技领域中最富活力、研究内涵十分丰富的科学分支。用纳米来命名材料是20世纪80年代，纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米。纳米材料的制备与合成技术是当前主要的研究方向，虽然在样品的合成上取得了一些进展，但至今仍不能制备出大量的块状样品，因此研究纳米材料的制备对其应用起着至关重要的作用。

03 新材料的发展现状

技术方面：新材料技术不断创新和突破，但核心技术受制于人

新材料技术是新材料产业的核心驱动力，也是新材料产业竞争力的重要体现。近年来，我国在新材料技术方面取得了一些创新和突破，例如：

在高性能结构材料领域，我国已经实现了高强度钢、高温合金、超级合金、高性能陶瓷等多种关键结构材料的自主研发和生产，满足了航空航天、核能、海洋工程等领域的需求。

在先进功能材料领域，我国已经掌握了OLED显示器件、量子点显示器件、柔性电子器件等多种关键功能材料的制备技术，实现了部分产品的规模化生产和应用。

在生物医用材料领域，我国已经突破了生物可降解支架、3D打印骨修复材料、人工皮肤等多种关键医用材料的研制技术，实现了部分产品的临床应用和市场化。

在智能制造材料领域，我国已经掌握了智能传感器、智能执行器、智能机器人等多种关键智能制造材料的开发技术，实现了部分产品的工业化应用和示范。

这些技术创新和突破体现了我国在新材料领域的不断进步和追赶，为新材料产业的发展提供了技术支撑和动力。但同时也要看到，我国在新材料技术方面仍然存在着一些不足和挑战，例如：

新材料技术创新能力不强，缺乏原创性和前瞻性。我国在新材料技术方面仍然处于跟随和模仿的状态，缺乏自主创新和核心技术。在一些前沿领域，如碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体等，我国与国际先进水平还有较大差距。

新材料技术转化能力不强，缺乏有效的技术推广和应用机制。我国在新材料技术方面存在着“两头在外”的现象，即新材料的研发和应用都依赖于国外的技术和市场。我国在新材料技术方面的研究成果往往难以转化为实际的产品和产业，缺乏有效的技术转移和产业化平台。

新材料技术标准体系不完善，缺乏统一的技术规范和评价体系。我国在新材料技术方面缺乏统一的标准和规范，导致新材料产品的质量和性能难以保证和评价。同时，我国在新材料技术方面的标准和规范往往受制于国外的技术垄断和贸易壁垒，影响了新材料产品的国际竞争力。

据数据显示，2022年我国在新材料领域申请的专利数量为17.6万件，同比增长了12.3%，但其中授权的专利数量仅为6.4万件，授权率仅为36.4%，远低于美国、日本、欧盟等发达国家和地区。

 产业方面：新材料产业规模持续扩大，但市场竞争加剧

新材料产业是指以新材料为主要产品或服务的产业，包括新材料的研发、生产、加工、销售等环节。新材料产业是一个高度细分和多元化的产业，涉及多个子行业和领域，如高性能结构材料、先进功能材料、生物医用材料、智能制造材料等。

从区域分布来看，中国新材料产业主要集中在东部沿海地区，如江苏、广东、浙江、上海等省市。这些地区具有较强的经济实力、科技创新能力、市场需求能力和政策支持力度，为新材料产业的发展提供了有利条件。同时，一些中西部地区，如四川、湖北、陕西等省份也在积极发展新材料产业，形成了一些特色优势和区域特色。

从企业情况来看，中国新材料产业呈现出多元化和分散化的特点，涌现出一批具有自主创新能力和市场竞争力的龙头企业。例如，在高性能结构材料领域，有中铝股份、宝钢股份、中钢集团等大型国有企业，也有中复神鹰、光威复材、吉林碳谷等民营企业；在先进功能材料领域，有京东方、华星光电、天马微电子等显示材料龙头企业，也有江丰电子、有研新材、隆华科技等靶材领军企业；在生物医用材料领域，有海正生材、金丹科技、凯赛生物等生物基可降解材料领先企业，也有华恒生物、卓越新能、瑞丰新材等医用高分子材料优势企业；在智能制造材料领域，有苏博特、德方纳米、昊华科技等智能传感器和执行器领域的创新企业，也有联泓新科、天奈科技、信德新材等智能机器人和智能装备领域的先进企业。

中国新材料产业也面临着市场竞争加剧的压力，主要表现在以下几个方面：

国际竞争压力增大。一方面，发达国家和地区在新材料技术方面仍然占据着优势地位，掌握着一些核心技术和关键专利，对我国新材料产业形成了技术垄断和贸易壁垒。另一方面，一些发展中国家和地区在新材料领域也在加快发展，利用低成本和灵活策略，对我国新材料产品形成了价格竞争和市场抢占。

国内竞争压力增大。一方面，随着新材料产业的发展，我国新材料企业的数量不断增加，导致了市场供需失衡和产能过剩的问题。另一方面，随着新材料技术的创新和突破，我国新材料企业之间的产品同质化和差异化的问题也日益突出，导致了市场竞争的激烈和淘汰的加速。

04 新材料未来展望

新材料产业将保持高速增长，但需要应对挑战和把握机遇。在产业政策的促进下，在技术创新的推动下，在市场需求的拉动下，在国际竞争的激励下，在环境保护的要求下，在数字化转型的引领下，在供应链协同的协作下，在人才培养的支撑下，在资本市场的助力下，在社会责任的担当下，中国新材料产业将保持良好发展势头，实现高质量发展。但同时也要看到，中国新材料产业仍然面临着一些挑战和机遇，需要做好应对和把握。具体来看：

1. 挑战主要有以下几个方面：

自主创新能力不足，核心技术受制于人。这是中国新材料产业发展的根本问题，也是影响新材料产业竞争力和发展潜力的关键问题。要解决这个问题，需要加强新材料技术的研发和创新，提升新材料产品的质量和性能，突破一些关键技术和核心专利，形成自主知识产权和品牌优势。

原材料和能源价格波动，成本压力增大。这是中国新材料产业发展的现实问题，也是影响新材料产业利润水平和市场竞争力的重要问题。要解决这个问题，需要加强原材料和能源的供应保障和价格监管，降低新材料生产的依赖性和风险性，提高新材料生产的效率和节能性，降低新材料生产的成本和消耗。

环境污染和资源浪费，社会责任缺失。这是中国新材料产业发展的潜在问题，也是影响新材料产业可持续发展和社会认可度的重大问题。要解决这个问题，需要加强新材料生产过程中的环境保护和资源利用，遵守相关法律法规和标准规范，减少新材料生产对环境的污染和对资源的浪费，提高新材料生产的绿色化和循环化，承担新材料生产的社会责任和义务。

2. 机遇主要有以下几个方面：

国家战略需求和政策支持，市场空间广阔。这是中国新材料产业发展的重要机遇，也是促进新材料产业快速发展和壮大的重要动力。要把握这个机遇，需要紧密结合国家战略需求和政策支持，开拓新材料在航空航天、电子信息、节能环保、生物医药等领域的应用市场，拓展新材料在国内外市场的份额和影响力。

技术创新和突破，产品竞争力提升。这是中国新材料产业发展的重要机遇，也是提升新材料产业核心竞争力和发展潜力的重要途径。要把握这个机遇，需要加强技术创新和突破，开发具有优异性能和功能的新型新材料产品，满足市场需求和用户期待。

数字化转型和升级，产业效率提高。这是中国新材料产业发展的重要机遇，也是实现新材料产业高质量发展和转型升级的重要手段。要把握这个机遇，需要加强数字化转型和升级，利用互联网、大数据、人工智能等技术手段，优化新材料生产过程中的设计、制造、检测、管理等环节，提高新材料生产的效率和质量。

供应链协同和优化，产业协作提升。这是中国新材料产业发展的重要机遇，也是构建新材料产业生态系统和价值链的重要条件。要把握这个机遇，需要加强供应链协同和优化，建立新材料产业的上下游合作关系和协作机制，实现新材料产业的资源共享和利益共赢。

新材料的未来发展趋势涵盖了多个领域，包括可持续性、智能化、生物医学、能源和制造技术等。这些趋势将推动科技和工程的进步，创造创新性的解决方案，提高效率、改善生活质量并促进可持续发展。新材料的发展将在未来几十年内对社会和经济产生深远影响。