本報實(shí)習記者 趙萍
“國家高質(zhì)量發(fā)展對重大裝備、重大工程高端裝備提出需求，新材料的重要性日益凸顯。隨著(zhù)信息技術(shù)、能源技術(shù)、交通技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展，中國進(jìn)入到對高端材料核心技術(shù)進(jìn)行突破的關(guān)鍵時(shí)期?！苯?，國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì )主任，中國工程院原副院長(cháng)、院士，中國科協(xié)先進(jìn)材料學(xué)會(huì )聯(lián)合體主席干勇在接受《中國冶金報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示。
“新材料的研發(fā)及工程化應用依賴(lài)新原理、新方法、新技術(shù)、新工藝，以及新裝備的綜合運用。而顛覆性技術(shù)可以催生新材料，加速產(chǎn)業(yè)變革?！备捎陆榻B，近年來(lái)，世界主要國家都對新材料革命具體發(fā)生的領(lǐng)域和率先突破的技術(shù)展開(kāi)了深入預測和分析，未來(lái)可能引發(fā)產(chǎn)業(yè)巨大變革的顛覆性技術(shù)包括量子技術(shù)、基因編輯、增材制造技術(shù)、可再生能源技術(shù)、納米技術(shù)等。干勇指出，未來(lái)10年~20年，這些顛覆性技術(shù)的快速發(fā)展會(huì )給我國信息、能源、醫療等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的影響，同時(shí)將催生對量子材料、新一代生物醫用材料、新型能源材料、高溫超導材料、石墨烯等二維材料、3D打印材料、高熵合金、新型顯示材料等新材料的巨大需求。
接著(zhù)，干勇從國家重大戰略需求依賴(lài)的關(guān)鍵材料和國家重點(diǎn)需求的關(guān)鍵材料兩個(gè)方面，詳細介紹了我國新材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀，以及中長(cháng)期發(fā)展重點(diǎn)、實(shí)施路徑等。
突破封鎖和高質(zhì)量發(fā)展需要強大的新材料技術(shù)來(lái)支撐
“突破封鎖和高質(zhì)量發(fā)展需要強大的新材料技術(shù)來(lái)支撐?！备捎轮赋?，當前，我國正處于開(kāi)辟新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)、提高環(huán)境承載能力的戰略轉型期，為我國新材料大力發(fā)展提供了難得的歷史機遇。
他表示，在轉型升級和新型工業(yè)化發(fā)展的交匯期，我國對新材料的戰略需求特別突出。比如到2030年，建設上千臺600攝氏度、700攝氏度超超臨界火電機組需要耐熱鋼和耐熱合金達數千萬(wàn)噸；發(fā)展高端裝備和基礎零部件用軸承鋼、齒輪鋼、模具鋼的年需求量分別達到300萬(wàn)噸、200萬(wàn)噸和50萬(wàn)噸；建設海洋資源勘探、開(kāi)采、儲運及基礎設施對鋼及耐蝕合金的年需求量達到60萬(wàn)噸等?！岸壳?，發(fā)展新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、航空裝備業(yè)建設等所需的部分高端及大規格新材料依賴(lài)進(jìn)口，自主保障率不及15%?！备捎轮赋?。
“根據戰略性和緊迫性，兼顧國家重大科技任務(wù)及相關(guān)計劃安排情況，中國工程院聚焦了國家重大戰略需求依賴(lài)的關(guān)鍵材料，涉及運載工具、國防軍工、能源動(dòng)力、信息顯示4大戰略領(lǐng)域、20個(gè)戰略系統、84項戰略產(chǎn)品?！备捎略敿毥榻B了運載工具、能源動(dòng)力、信息顯示3大戰略領(lǐng)域所需的關(guān)鍵材料及其需求特點(diǎn)。
在運載工具領(lǐng)域，重型直升機、新能源汽車(chē)、高速列車(chē)、遠程寬體客機、重型運載火箭5類(lèi)戰略系統需要戰略產(chǎn)品24項，涉及高強碳纖維復合材料、高容量稀土儲氫合金、高導熱鎂合金、高耐磨模具鋼、高溫合金等39種材料。以高鐵為例，高鐵已經(jīng)成為中國的名片，但時(shí)速350公里高鐵的走行部件、制動(dòng)部件仍部分依賴(lài)進(jìn)口。
在能源動(dòng)力領(lǐng)域，深海能源鉆采平臺、超超臨界火電機組、重型地面燃氣輪機、磁傳動(dòng)動(dòng)力系統、柔性輸變電系統5類(lèi)戰略系統需要戰略產(chǎn)品18項，涉及高強無(wú)磁不銹鋼、高強韌低密度鋼、抗疲勞低合金鋼等25種。干勇特別指出：“需優(yōu)先發(fā)展700攝氏度超超臨界電站汽輪機關(guān)鍵結構件、重型地面燃氣輪機、深海能源鉆采平臺、超大型海上風(fēng)電、靈活交直流輸變電裝置、全新磁動(dòng)力系統等6個(gè)典型裝備或系統?！?/p>
在信息顯示領(lǐng)域，激光顯示、印刷顯示、Micro-LED顯示、特種光源4類(lèi)戰略系統需要戰略產(chǎn)品13項，涉及高效紅外稀土發(fā)光材料、稀土閃爍晶體、碳化硅等23種材料。干勇介紹，預計到2030年，我國新型顯示材料的年需求量將達到3.5億平方米，需加快突破下一代顯示技術(shù)及其關(guān)鍵材料。尤其在傳感材料方面，高鐵、飛機、5G通信等的發(fā)展對傳感材料提出了更高的要求。他指出，只有不斷發(fā)展新型傳感材料，才能滿(mǎn)足傳感器件日益復雜的應用環(huán)境的要求。
聚焦國家重點(diǎn)需求關(guān)鍵材料發(fā)展重點(diǎn)
干勇從先進(jìn)有色金屬材料、碳纖維及其復合材料、高溫合金、高端裝備用特種合金、稀土新材料等方面介紹了國家重點(diǎn)需求關(guān)鍵材料的發(fā)展現狀、需求情況和發(fā)展重點(diǎn)。
針對先進(jìn)有色金屬材料，干勇指出，我國在輕合金材料方面存在產(chǎn)品結構低端、自主創(chuàng )新基礎薄弱、部分高端應用領(lǐng)域自主保障能力嚴重不足的現狀?！皩Υ?，我們應聚焦先進(jìn)民用飛機、海洋石油工程等高端裝備的應用需求，攻克高性能輕合金材料設計、冶金質(zhì)量及組織調控、殘余應力表征及控制，以及產(chǎn)品一致性、穩定性和可靠性控制等關(guān)鍵技術(shù)?！痹谛滦外伜辖鸱矫?，干勇介紹，我國目前已形成高溫鈦合金（350攝氏度~600攝氏度）等5種合金體系，另有宇航用鈦合金、阻燃鈦合金、鈦基復合材料、低成本鈦合金、功能鈦合金等5種合金體系正在逐步發(fā)展中。
碳纖維及其復合材料是材料革命的排頭兵?！半S著(zhù)下游行業(yè)快速發(fā)展，預計到2030年我國碳纖維需求量約為15萬(wàn)噸，其復合材料約為25萬(wàn)噸，涉及高強、高強中模、高強高模、高強高模高韌系列產(chǎn)品?！备捎轮赋?，與國外先進(jìn)水平相比，國產(chǎn)碳纖維總體發(fā)展水平差距在10年~15年，復合材料落后一代以上。他表示，我國當前碳纖維及其復合材料的發(fā)展重點(diǎn)包括碳纖維及其復合材料前沿創(chuàng )新技術(shù)、系列碳纖維規?；€定制備技術(shù)、國產(chǎn)碳纖維增強復合材料技術(shù)、國產(chǎn)碳纖維復合材料應用技術(shù)等。
高溫合金是航空發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機和重載火箭發(fā)動(dòng)機中熱端部件不可替代的核心材料?！案邷睾辖鹪谙冗M(jìn)航空發(fā)動(dòng)機中的用量占到40%~60%。隨著(zhù)國家高質(zhì)量發(fā)展的不斷深入，預計到2030年，我國航空發(fā)動(dòng)機及燃機制造、大修換件對高溫合金的年需求量將達到10萬(wàn)余噸?！备捎轮赋?，我國高溫合金還需在提高產(chǎn)品成分一致性和組織均勻性、掌握復雜形體空心葉片單晶體生長(cháng)控制技術(shù)、徹底解決粉末高溫合金變形化技術(shù)的夾雜物困擾等方面下功夫。
“高端裝備用特種合金是我國制造業(yè)‘空心化’的突出代表。高端耐熱合金、耐蝕合金、特種鋼/合金及其關(guān)鍵零部件嚴重依賴(lài)進(jìn)口，受制于人問(wèn)題突出?！备捎轮赋?。在重大能源、海洋工程和重大交通工程等國家戰略支柱產(chǎn)業(yè)方面，亟待自主研制我國高端裝備用特種合金及相關(guān)部件。其中，深海資源的開(kāi)采高度依賴(lài)海工裝備，而我國只掌握了海工裝備核心技術(shù)的20%，制造“心臟”部位的特種合金匱乏，存在高端空白、低端不能用的尷尬局面，亟待建立起深海特種材料體系；高端軸承幾乎100%需要引進(jìn)，且引進(jìn)量很大，如高鐵每年要引進(jìn)50萬(wàn)套高端軸承。
“稀土是我國具有重大國際話(huà)語(yǔ)權的戰略資源?！备捎卤硎?，除了在軍事、軌道交通、電子電器等領(lǐng)域應用廣泛，稀土新材料在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)升級換代上也起著(zhù)重要的支撐作用。高端汽車(chē)中需使用稀土的部件高達100件以上。他指出，未來(lái)，我國還需在高性能稀土磁性材料、高性能稀土光功能材料、新一代稀土催化材料、高能量密度稀土儲氫材料、超高純稀土材料綠色制備及其相應的應用技術(shù)上持續發(fā)力。
