中国团队复现室温超导材料 新材料产业面临怎样的发展机遇?

2023-08-03 12:44:10 来源: 中研网

7月下旬,韩国科研团队宣称,研制出世界上首个室温常压超导体,引发全球关注。有网友表示,人类世界的未来之门即将开启。随之而来的,是全世界许多实验室都进入室温超导的复现狂潮。8月1日下午3点多,华科大UP主“关山口男子技师”公布视频,宣布成功复现该材料。


(相关资料图)

超导体是能以零损耗传导电流的材料,但极难运用在实际中,因为它通常需要被冷却至零下196摄氏度左右的极低温,并且需要施加极高的压力才能成为超导态。

因此,若能在常温常压下实现超导,对人类的科技发展具有重大意义。近年来,有多个研究团队声称实现了室温超导,但最终都被证明是造假。

中国团队复现室温超导材料

8月1日,B站UP主“关山口男子技师”首发视频宣布,他所在的实验室已合成了可以磁悬浮的LK-99晶体。视频简介显示,该UP主来自华中科技大学,其所在的团队是由华中科技大学材料学院教授常海欣带领,成员是博士后武浩、博士生杨丽。

在“关山口男子技师”发布的两个视频中,一个是复现的LK-99晶体,样品比牙签还细,当把一个钕铁硼磁体缓慢靠近材料下面时,样品竖了起来,表现出斥力。第二个视频是补充,当UP主用磁铁吸引样品时,没有吸引力,材料体现的不是铁磁性——由此,证明了实验产物具备一定的抗磁性。

在公开范围内,华科大团队复现了全世界首个可以表现出磁悬浮现象的LK-99的样品。

超导材料在核磁共振、电力传输、高速磁浮交通和可控核聚变等领域存在巨大应用优势,当前主要通过超低温和超高压路径制取,常温超导材料的突破将显著释放应用潜力。全球超导材料应用中低温超导材料占90%以上。

新材料产业面临怎样的发展机遇

超导材料是新材料。新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,以及传统材料在成分、工艺改进后性能明显提高或产生新功能的材料。前者如石墨烯,2004年首次从石墨中分离得到,是目前世界上已知最薄的材料,强度比最好的钢高100多倍,同时导电、导热性能优异,具有广泛应用前景。

全球新一轮科技革命和产业革命不断深入,为我国新材料产业注入了新动力。信息技术、制造技术、能源技术、材料技术、生物技术协同应用,使得新技术、新业态、新产业层出不穷,一批标志性通用技术(数字化制造、5G、大数据、增材制造、区块链等)涌现并向各产业领域渗透。新材料与这些新技术、新业态、新产业高度融合,为产业发展提供了广阔的市场空间。随着全球高新技术产业快速发展和制造业不断升级,新材料的产品、技术、模式不断更新,应用领域不断拓展,市场需求旺盛,产业规模持续增长。全球新材料产业每年以10%以上速度增长,已成为最具发展潜力的高技术产业之一,我国新材料产业每年增速在20%左右。随着新能源、新一代信息技术、航空航天产业崛起,新材料的应用市场进一步扩大。我国新材料自主创新步伐加快,为国产新材料推广应用、规模化生产和迭代升级带来机遇,关键材料的突破和国产化,不仅填补了国内市场空白,而且部分进入全球供应链体系,极大拓展了市场空间。

“双碳”目标的驱动,为新材料产业发展提供了新增长点。传统产业转型升级离不开新材料的支撑,如轻量化材料、生物基材料、节能环保材料等。新材料自身发展也更加重视节能低碳发展,从材料的研发设计、生产应用到回收再利用都高度注重绿色化,不断突破材料品质、装备等方面的应用极限,带动产业高质量发展。新材料产业与“双碳”目标的结合成为新的增长热点,生物基材料、生物制造等非化石原料的材料和材料制备技术不断涌现,清洁可再生能源或化石能源的洁净利用等,有效推动了制造业的绿色转型。

在全球产业链重构、消费升级和“双碳”战略推进的新形势下,我国新材料产业迎来了历史性发展机遇,但也面临着巨大挑战。一方面,面临来自世界各国的竞争压力。作为新一轮科技革命和产业变革的基石与先导,世界各国纷纷布局材料技术和新材料产业,抢占战略制高点。美国、日本、欧盟等主要发达国家和地区持续制定新材料产业发展战略,针对高温合金、碳纤维及复合材料、新型显示材料、新能源材料、第三代半导体材料、稀土新材料、石墨烯等新材料重点领域出台专项政策,进一步巩固其新材料技术和产业优势。韩国、巴西等新兴工业化国家在技术创新和产业培育方面加大力度,出台了一系列促进新材料产业发展的政策。另一方面,自身发展还存在诸多不足。虽然近年来我国新材料产业在产业规模、技术创新能力、推广应用、集群化发展等方面取得长足进步,但中低端产品过剩和高端产品不足的结构性矛盾仍然突出。

根据中研普华研究院《2023-2028年版新型材料项目可行性研究报告》显示:

党的十八大以来,我国新材料产业发展取得了长足进步,跻身全球第二梯队前列,朝着新材料强国迈进。一是发展质量不断提升。产业规模快速增长的同时,产业结构持续优化。从市场规模看,我国新材料产业总产值由2010年的0.65万亿元提高到2022年的6.8万亿元。稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等新材料产能居世界前列,占全球市场份额50%以上。

从品种结构看,高性能碳纤维、高品质特殊钢、高强轻合金、特种橡胶等曾经大量依赖进口的新材料实现规模化生产;光刻胶、电子特气等新材料研制生产进程加快,产业链供应链韧性和安全水平明显提升。从经营主体来看,培养了一大批龙头企业和专精特新中小微企业,带动整个产业向高端化、智能化、绿色化发展。

全球主要国家均高度重视新材料的研究和开发,纷纷出台了一系列战略和政策,同时高新技术的发展也促使新材料产品不断更新换代,近年来全球新材料产业发展迅速,产业规模不断扩大。据统计,全球新材料产业总产值从2016年约2万亿美元增长至2020年近3万亿美元。从产业构成来看,先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料分别约占50%、40%、10%。随着汽车、医疗器械、信息和航空航天等重要产业持续发展,新材料的需求和产业产值预计保持稳定增长态势。

从全球竞争格局来看,西方发达国家普遍在新材料及其支撑体系上长期布局,拥有大部分大型跨国公司,因此在科技、人才、研发以及市场等方面占据绝对优势,位于第一梯队。中国、俄罗斯、韩国等国的新材料产业整体处于快速发展期,并在部分领域形成自身优势,位于第二梯队。第三梯队是巴西、印度等新兴市场经济体。随着世界经济格局变化,新材料产业的市场及技术配置方式也将随之发生变化,预计地区差异化将加剧。

从产业结构来看,随着经济一体化以及工业技术上各类元器件向微型化、集成化发展,材料与元器件一体化趋势明显,新材料上下游产业紧密融合,逐渐呈现产业结构垂直扩散趋势,并向集约化发展。产业向集约化发展,一方面有利于产品研发与下游应用融合,但另一方面也导致寡头垄断出现。大型跨国企业凭借其在技术、人才、市场等方面的优势,建立技术和专利壁垒,主导高技术含量和高附加值的新材料产品领域,通过跨国合作、并购重组构建整个产业链生态。

从世界范围看,新材料产业也呈现出新的发展趋势。一是随着行业细化,对新材料的需求更加多元化。例如,汽车工业需要使用轻量化、高强度的新材料,航空航天需要使用耐高温、抗腐蚀的新材料。同时,新材料产业的集成化也越来越明显,新材料与先进制造技术、数字化技术、生物技术、新能源技术等深度融合,形成复合新材料和智能材料,开发新产品和新应用。

《2023-2028年版新型材料项目可行性研究报告》由中研普华研究院撰写,本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析,重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力,以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态,对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

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