新材料技术产业化综述国内 概述1、前景新材料是高新技术及其产业发展的基础和先导，它广泛应用于信息、能源、交通、医疗等各个领 域，处于高新技术产业链的上游。新材料的创新为下游产业的发展提供了机遇，可极大地带动高技术 产业的突破和发展，而下游高技术产业的发展又能极大地刺激和推动新材料产业的发展。以电子材料 为例,单晶硅和其他半导体材料的问世和应用 ,奠定了微电子技术的发展基础,而随着电子信息产业的 迅速发展,又极大地促进了半导体等电子信息材料技术及其产业的不断发展。新材料产业的下游产业涉及广泛，包括汽车、航空设备、通讯设备、家电、IT行业以及房地产、 交通运输、城市建设等诸多领域。以上领域目前正处在高速发展时期，对新材料的需求巨大。以电子、 光电领域需求为例，到2010 年，我国所占世界的市场份额约为10%，即我国光电子产品的年总产值将 达到 2000亿元人民币，由此将极大增加对集成电路材料、敏感元器件材料、光导纤维、磁、光记录材 料的需求，而我国大直径硅片、大容量光纤、敏感材料等方面，需求大而产量低，大部分依赖进口， 这为新材料行业的发展提供了历史机遇。再以磁性材料行业为例，我国稀土资源非常丰富，稀土永磁 材料的发展迅猛异常，全世界的年平均增长值为23%，而我国则高达60%。据预测，2010 年我国的产量 将达 5.4万吨，产值31亿美元，即使如此，也难以满足市场需求，供给缺口巨大。根据“十五”计划 彩色电视机、移 动电话、固定电话机、计算机、汽车、摩托车等对磁性材料总计需求量高达 310873 吨，而到 2005年，我国磁性材料预测最大产量只有153980 吨，缺口高达156893吨。2、政策与基地新材料是高新技术产业的重要组成部分，是其他高新技术产业发展的先导和支撑。新材料的发展 不仅将促进高新技术产业的形成与发展，同时还将带动传统产业和支柱产业的改造和产品的升级换代， 因此国家历次科技发展规划都把新材料作为优先发展的领域，不断加大对新材料领域的支持力度。国 家先后通过国家计委高技术产业化新材料专项、国家科技攻关计划、火炬计划、863 计划、973计划、 国家自然科学基金、中小企业创新基金等七个项目大力支持新材料行业的发展。同时，国家还加大对 新材料产业科技攻关经费的支持，2003年投入的经费在5 亿元以上。为推进新材料产业的发展，科技部批建了一批新材料产业化基地，这是继高新技术开发区之后的 又一促进科技成果转化及产业化的有效形式。自1995 年海门被列为第一个火炬计划国家新材料产业基 地以来，目前已在全国的20 个省市建立了37家区域性新材料产业基地，仅2003 年科技部就批准建立 了“新材料产业基地”20 家。3、各地近年来，北京、上海、深圳、天津、浙江、江苏、山东等省市，都将新材料产业列为高新技术产 业发展的重点领域，纷纷制订产业发展规划，出台相应的扶持政策，新材料产业正处于一个全新的发 展时期。目前，从全国来看，新材料产业发展领先的前三个省市分别是北京、上海和深圳，三地的新 材料产业的工业总产值的增长率都在20以上。2002 年上海的新材料产业的工业总产值已达到了425 亿元（包括钢铁、化工等行业的新材料产品产值），深圳的新材料产业的工业总产值也有64.32 亿元。 另外，三地还集中了12 家新材料的业绩优良的上市公司，它们已成为推动三地新材料产业快速发展的 主导力量。从表 1 所列发展规划来看，它们的发展方向既体现了各自新材料产业的比较优势，又基本涵盖了 目前最具现金流和未来最具竞争力的新材料领域，预计未来的几年内京沪深三地的新材料产业仍将保 持它们在全国范围内的领先优势。表1：北京、上海、深圳的新材料重点发展方向地区重点发展领域北京光电子材料、新能源材料、纳米材料及技术、超导材料及技术、钕铁硼永磁材 料、生物医用材料、特种难熔合金及高温材料、钛合金精铸技术、新型汽车材 料、先进建材上海新型钢铁材料、新型化工材料、纳米材料及技术、新型咼分子材料、复合材料、 新型建材深圳新能源材料、纳米材料、有机硅材料、永磁材料、高分子功能材料和复合材料4、资本市场截止到 2003 年 12 月末，全国范围内共有55 家以新材料为主营业务的上市公司，资本市场上新材料板块的表现引人瞩目。下表2 是部分重点新材料类上市公司的2003的业绩情况。表2：新材料类的部分上市公司的业绩名称主导产品2003 年 每股收益主营业务收入增长2002 年2003 年浙大海纳单晶硅等半导体材料0.132%-16%中钨咼新钨钻合金材料0.225%8%东方钽业电容器级钽份和钽丝0.05-66%6%安泰科技稀土永磁、功能材料、超硬材料、精细 金属制品、生物医用材料0.3319%48%中科二环钕铁硼永磁材料0.2826%45%皖维咼新高性能纤维材料0.1646%63%稀土咼科稀土金属及其化合物0.09-4%65%鑫科材料铜基合金材料、金属基碳纤维、复合材 料、粉末材料0.1324%4%星新材料有机硅材料0.2435%56%天通股份软磁铁氧体材料0.3115%13%金瑞科技电子基础材料、触媒合金、超硬材料 0.0613%50%宝钛股份钛及钛合金0.306%11%长园新材热缩材料0.1636%31%厦门钨业仲钨酸铵、氧化钨、钨粉0.45-18%34%时代新材橡塑材料0.3653%31%广东榕泰ML复合材料0.3327%8%太原刚玉钕铁硼磁性材料0.026%28%津滨发展钕铁硼永磁材、稀土永磁材料0.0352%1%中国化建玻璃纤维等新材料0.2019%25%行业平均0.196421.8%31.4%从上表可以看出，2003年新材料类的上市公司的业绩相当不错，19家公司的平均每股收益接近0.20 元，其中超过0.15元的有12 家。除浙大海纳外，2003 年上表所列的新材料类的上市公司保持了十分 强劲的增长势头，19家公司内有12家的主营业务收入的增长速度超过了20，其中皖维高新高达63。 新材料类上市公司的迅速成长吸引了资本市场的广泛关注，早在 2002年安泰科技就入选了深圳成分股。光电子材料（一）国际光与电的结合是促成全球信息构架的基本科技，靠电子与光子共同完成信息的获取、传输、储存 显示、处理的材料称之为光电子材料。随着信息技术向数字化、网络化的方向迅速发展，超大容量信 息传输和超高密度信息存储、超快实时信息处理已成为信息技术追求的目标。因而电路正向高集成度， 小线宽的方向发展；电子元器件正向微型化、多功能化、模块集成化的方向发展。因此，信息的主要 载体也逐渐由电子器件向光子器件演变，发展光电子材料和器件，特别是以半导体微结构材料为基础 的光电子技术是信息技术发展的关键，使得光电子材料成为新材料发展最活跃的领域之一。各国的研 究结构、大学和各大跨国公司都投入大量的人力物力进行研究开发，并在光通信、光显示、光储存、 全固态激光器和强光应用等方面取得了进展。预计到21 世纪中期，光电子产业将超过电子产业的规模 和影响。目前，信息光电子技术正处在由“分立器件”走向“集成芯片”的转折期，发展趋势是：体器件 向波导器件发展，单个器件向阵列化发展，分立器件向集成化发展，固定参数器件向可调谐器件发展， 手工组装向自动化组装发展。相应地，光电信息功能材料的发展趋势是：材料结构由体材料发展到薄 层、超薄层微结构材料，而且材料器件一体化趋势明显，正在向功能集成芯片和纳米结构材料方向发 展，材料系统由均匀向非均匀、由线性向非线性和由平衡态向非平衡态发展，材料生长制备的控制精 度向单原子、单分子尺度发展。1、高亮度发光材料以砷化镓为代表的化合物半导体材料是最重要的光电子材料之一，发光二极管（LED）及激光二极 管（LD）是其最重要的应用之一。红、绿、蓝发光器件（LED和LD）具有体积小，耗电少，寿命长及 可靠性高等特点，广泛用于全色显示、高密度信息存储、交通信号灯和刹车灯、家电、仪器、仪表指 示等方面，市场容量巨大。其中光显示技术在信息产业中占据着十分重要的位置，包括无机发光二极 管（LED）、液晶显示（LCD）、阴极射线管技术（CRT）以及近年来发展迅猛的等离子体（PDP）、场致发 射（FED）和有机发光二极管（OLED）等新型平板显示技术。而平板化已成为显示技术的发展趋势，预 测510年内，PDP、FED和OLED有可能分别成为40英寸以上、2040英寸以及20英寸以下显示应 用领域的主要产品。全球高亮度LED销售额预计2005年为45亿美元，2010年将达200亿美元。目前，日美两国几乎 垄断了高亮度LED市场，其中日本日亚公司占有59%的份额。近期美国Cree公司已成功地在SiC单晶 衬底上制备出InGaN蓝色和绿色LED，使其亮度提高了一倍，并实现了商品化。不断提高发光效率和功 率，降低成本，研制可用于照明的白色LED是LED研发的最终目标，也是举世的热点。目前通过光学 方法，混合红、绿、蓝 LED 或是在蓝色 LED 上加荧光体的办法，虽然也可以产生白光，但每流明的价 格要比普通百瓦灯泡高两个数量级。所以 LED 目前只能在低功率的应用中使用，要取代白炽灯用于普 通照明，GaN基LED材料技术的突破将起到很关键的作用。在九十年代有机发光二极管LED）的发展 速度差不多和 LED 一样快，但在高亮度和可靠性方面还远远不能和 LED 相比，目前主要用于室内和车 内显示，它是 LCD 的未来竞争者。激光二极管（LD）是化合物半导体光电子材料的另一个重要应用领域，由于其效率高（60%）、体 积小、可靠性好和价格低等优点，日益广泛应用于光通信、光存储及全固态激光器PL）等方面。可 见和紫外全固态激光器（DPL）在大屏幕显示、光储存、和深紫外光刻等方面具有诱人的应用前景。2、人工晶体材料光电子材料的研究是信息时代光电子技术应用的基础，而人工晶体的研究在其中起着中心作用。 目前在光电子领域应用的人工晶体材料可简单地分为激光晶体和非线性光学晶体两大类，是高速光纤 通信系统和新一代激光系统的基础材料。（1）激光晶体：主要包括Nd： YAG、Nd： YV04、Ti： A1203、LiSAF和LiCAF等，其中YV04类晶体广泛应用于高速光纤通信 DWDM 系统中大量使用的光隔离器。（2）非线性光学晶体：主要有BBO、LBO、CLBO、KDP、DKDP和新型深紫外倍频晶体等。其中LiNbO3晶体广泛应用于高速 光纤通信DWDM系统中大量使用的光调制器和光波导系统，以扩展激光的有限光谱范围；非线性光学晶 体也是开发新一代激光器一一全固态激光器（DPL）的基础材料。3、高速信息传输和光纤通信领域在信息技术中，光子作为信息载体来实现信息的产生、传输、存储、显示和探测处理，不仅响应 速度快，而且信息容量大，比电子通信载体提高了三个数量级。光电信号转换能力和电子线路速度的 限制构成了当代全球骨干通信网络和高速信息处理的瓶颈，因而发展以半导体微结构材料为基础的光 电集成和光子技术，突破信息网络和高速信息处理中的瓶颈，是21 世纪初面临的最重大的科学挑战之 一。以单信道高速系统为基础，波分复用和时分复用等先进的多信道光纤通信系统疾速发展，全光网 和智能光网将成为现实。光电子器件，包括光收发器件、光复用解复用器、光放大器与光色散补偿 器、全光节点器件以及低成本、小型化的光接入网专用器件等已成为世