新材料作為二十一世紀三大關鍵技術之一，是高新技術發(fā)展的基礎和先導，已成為全球經(jīng)濟迅猛增長的源動力。
隨著科學技術發(fā)展，人們在傳統(tǒng)材料的基礎上，根據(jù)現(xiàn)代科技的研究成果，開發(fā)出新材料。新材料按組分為金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導體等）、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料性能分為結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應， 以實現(xiàn)某種功能，如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國防建設上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到每秒百億次以上；航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)等等。

在新材料產業(yè)中分布情況

　　21世紀科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應用。新材料的研究，是人類對物質性質認識和應用向更深層次的進軍。

　　一、信息材料

　　信息材料是最活躍的新材料領域，微電子材料在未來10~15年仍是最基本的信息材料，集成電路及半導體材料將以硅材料為主體，化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料共同發(fā)展。光電子材料將成為發(fā)展最快和最有前途的信息材料，主要集中在激光材料、高亮度發(fā)光二極管材料、紅外探測器材料、液晶顯示材料、光纖材料等領域。

　　2004年，在“國家半導體照明工程”計劃的推動下，我國半導體照明產業(yè)發(fā)展加速，關鍵技術取得突破，藍光功率型LED芯片發(fā)光效率達到90mW，處于國際先進水平;封裝的功率型白光LED發(fā)光效率超過30lm/W，達到國際先進水平。建立了上海、大連、廈門、南昌4個國家半導體照明產業(yè)化基地，民營資本投資近37億元人民幣，我國LED產業(yè)迎來了快速發(fā)展的時期。

　　2004年我國推出了激光電視樣機，技術水平達到國際先進。在激光顯示DPL晶體材料研究方面取得重要成果。例如，全固態(tài)激光材料的生長、后加工和鍍膜技術，高功率光學元件的鍍膜技術，鍍膜的直接檢測技術等。

　　二、新能源材料

　　新能源材料是發(fā)展新能源的核心和基礎，發(fā)展方向是開發(fā)綠色二次電池、氫能、燃料電池、太陽能（000591）電池和核能的關鍵材料。當前的研究熱點和技術前沿包括高能儲氫材料、聚合物鋰離子電池材料、質子交換膜燃料電池材料、多晶薄膜太陽能電池材料等。

　　2004年，我國在高性能鋰電池材料方面取得重大進展，為我國鋰電池產業(yè)更大發(fā)展，特別是鋰電池動力電池的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，打破了日本一統(tǒng)天下的局面，成為世界第二生產大國。我國自主開發(fā)的鈷鎳錳酸鋰成本僅為鈷酸鋰的一半，高溫穩(wěn)定性也大幅度改善，改性天然石墨球負極材料已研制開發(fā)并投入批量生產。

　　近年來，我國太陽能電池發(fā)展很快，納晶太陽能電池材料研究取得了重要進展，其成本估算0.5-1$/pW。如果效率達到5%，性能價格比將超過非晶硅，有很強的市場競爭能力，成為值得關注的新型太陽能電池。

　　三、生物醫(yī)用材料

　　隨著生物技術、醫(yī)藥技術、信息技術、制造技術、納米技術和材料科學技術的迅猛發(fā)展與交互融合，新型和新概念生物醫(yī)用材料層出不窮。藥物控制釋放材料、組織工程材料、納米生物材料、生物活性材料、介入診斷和治療材料、可降解和吸收生物材料、新型人造器官、人造血液等代表了新的發(fā)展趨勢和方向。

　　在國家科技政策和計劃資助下，我國生物醫(yī)用材料已取得了長足進步，主要集中在骨科修復材料、藥物控釋材料、介入材料、組織工程支架材料等。我國組織工程材料以骨材料研究為主，形成了以四川、上海、武漢、北京等多家單位為代表的格局。隨著安泰科技（000969）股份、法爾勝等一些上市公司的介入及留學歸國人員的創(chuàng)業(yè)活動，我國介入診療材料與器械產業(yè)化取得了較大進展。國內年產值達到25—30億人民幣，國內市場占有率也有了較大提升，其中非血管和心血管介入治療產品國內市場分別達到70%和50%以上。

　　隨著人口老齡化、中、青年創(chuàng)傷的增加，高技術的注入，以及人類對自身健康的關注度隨經(jīng)濟發(fā)展提高，生物醫(yī)用材料產業(yè)高速發(fā)展。2000-2010年全球市場復合增長率(CAGR)高達22%以上，2010年全球市場達US20億元，預計2009-2020年市場CAGR可保持15%左右，2015年世界市場可達US50余億元，2020年達US40余億元，與此同時帶動相關產業(yè)(不含醫(yī)療)新增產值約3倍，2015年和2020年直接和間接銷售總額分別可達4×US50億元≈US200余億元，和US560余億元。與2010年相比，2015和2020可新增工作崗位分別達200余萬個和600余萬個(按美國醫(yī)療器械產業(yè)每新增1個崗位，將另增1.5個配套產業(yè)崗位，2010年全球工作崗位≈250萬個計)。同時，它亦是世界貿易中最活躍的領域，年貿易額復合增長率達25%，正在成長為世界經(jīng)濟的一個支柱性產業(yè)。

世界醫(yī)療器械及生物醫(yī)用材料市場及發(fā)展預測

　　生物醫(yī)用材料的研究與開發(fā)必須有明確的應用目標，即使化學組成相同的材料，其應用目的不同，不僅結構和性質要求不同，制造工藝也不同。因此，生物醫(yī)用材料科學與工程總是與其終端應用制品(一般指醫(yī)用植入體)密不可分，通常談及生物醫(yī)用材料，既指材料自身，也包括醫(yī)用植入器械。

　　按材料的組成和結構，生物醫(yī)用材料可分為醫(yī)用金屬、醫(yī)用高分子、生物陶瓷、醫(yī)用復合材料、生物衍生材料等。按臨床用途，可分為骨科材料，心腦血管系統(tǒng)修復材料，皮膚掩膜、醫(yī)用導管、組織粘合劑、血液凈化及吸附等醫(yī)用耗材，軟組織修復及整形外科材料，牙科修復材料，植入式微電子有源器械，生物傳感器、生物及細胞芯片以及分子影像劑等臨床診斷材料，藥物控釋載體及系統(tǒng)等。

　　盡管現(xiàn)代意義上的生物醫(yī)用材料僅起源于上世紀40年代中期，產業(yè)形成在上世紀80年代，但是由于臨床的巨大需求和科學技術進步的驅動，卻取得了巨大的成功。其應用不僅挽救了數(shù)以千萬計危重病人的生命，顯著降低了心血管病、癌癥、創(chuàng)傷等重大疾病的死亡率，而且極大地提高了人類的健康水平和生命質量。同時其發(fā)展對當代醫(yī)療技術的革新和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的改革正在發(fā)揮引導作用，并顯著降低了醫(yī)療費用，是解決當前看病難、看病貴及建設和諧穩(wěn)定的小康社會的重要物質基礎。

　　伴隨著臨床應用的巨大成功，一個高技術生物醫(yī)學材料產業(yè)已經(jīng)形成，且是一個典型的低原材料消耗、低能耗、低環(huán)境污染(一個售價5000余元的藥物洗脫冠脈支架，其不銹鋼用量僅≈100mg，全球不銹鋼用量不超過1噸)、高技術附加值(知識成本可達總成本的50-70%)的新興產業(yè)，近十余年來以高達20%以上的年增長率持續(xù)增長，即使近年國際金融危機導致世界經(jīng)濟衰退，2009年美國醫(yī)療器械產業(yè)仍保持7%的年增長率，表明其發(fā)展受外部環(huán)境影響很小，對國家經(jīng)濟及安全具有重大意義，是世界經(jīng)濟中最具生氣的朝陽產業(yè)。

　　生物醫(yī)用材料是當代科學技術中涉及學科最為廣泛的多學科交叉領域，涉及材料、生物和醫(yī)學等相關學科，是現(xiàn)代醫(yī)學兩大支柱—生物技術和生物醫(yī)學工程的重要基礎。由于當代材料科學與技術、細胞生物學和分子生物學的進展，在分子水平上深化了材料與機體間相互作用的認識，加之現(xiàn)代醫(yī)學的進展和臨床巨大需求的驅動，當代生物材料科學與產業(yè)正在發(fā)生革命性的變革，并已處于實現(xiàn)意義重大的突破的邊緣─再生人體組織，進一步，整個人體器官，打開無生命的材料轉變?yōu)橛猩�命的組織的大門。在我國常規(guī)高技術生物醫(yī)用材料市場基本上為外商壟斷的情況下，抓住生物材料科學與工程正在發(fā)生革命性變革的有利時機，未來20-30年的世界生物材料科學與產業(yè)，刻意提高創(chuàng)新能力，不僅可為振興我國生物材料科學與產業(yè)，趕超世界先進水平贏得難得的機遇，且可為人類科學事業(yè)的發(fā)展做出中國科學家的巨大貢獻。

　　四、納米材料與技術

　　納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。

　　納米材料與技術發(fā)展趨勢一方面是開展納米加工、納米電子、納米醫(yī)療以及機器人（300024）等未來能形成新興主導產業(yè)領域的基礎研究;一方面是對現(xiàn)在的信息高科技產業(yè)和傳統(tǒng)產業(yè)進行改造和提升。

　　目前，國內規(guī)模較大的納米產業(yè)主要包括特種納米碳材料、納米粉體材料、納米復合材料、納米改性的紡織品及醫(yī)療保健等領域。納米材料的應用尚處于初級階段，主要是利用納米粉體材料的功能特性，對傳統(tǒng)產品進行升級。在紡織行業(yè)，納米材料改性的功能纖維產品相繼問世;抗菌抑菌、紅外保溫、負離子釋放、自清潔、阻燃和防水防靜電產品已進入市場;納米涂料市場份額進一步擴大。

　　在最新的納米技術研究領域，我國也取得了重要突破，如我國研制出高穩(wěn)定、可擦寫的有機分子納米存儲材料，存儲點尺寸為2個納米，存儲密度在1013比特/厘米2，是傳統(tǒng)存儲密度的105倍;在國際上首次創(chuàng)新提出GaAsSb/InGaAs非對稱雙量子阱結構，并在實驗上獲得室溫1.3微米發(fā)光納米材料在國內首次成功研制出性能良好的1.21-1.28微米室溫工作邊發(fā)射激光器。

　　五、超導材料與技術

　　超導材料與技術的發(fā)展趨勢是不斷探求更高溫度超導體，實現(xiàn)高溫超導材料產業(yè)化技術在能源、電力、移動通訊、國防領域的應用。從目前國際上高溫超導產業(yè)化應用的趨勢來看，在繼續(xù)改善BSCCO帶材(也稱為第一代帶材)的同時，各國正在努力研究開發(fā)一種在柔性金屬基帶上涂以YBCO厚膜的涂層導體(第二代高溫超導帶材)。鉍系高溫超導線材目前已實現(xiàn)商品化，主要產業(yè)化核心技術被美國、日本、中國、德國等少數(shù)國家所掌握。我國鉍系高溫超導線材已實現(xiàn)了產業(yè)化，在超導材料的應用方面如超導電纜、超導濾波器等方面取得了突破性進展。

　　2004年7月，北京云電英納超導電纜有限公司的三相交流33.5米35kV/2kA高溫超導電纜系統(tǒng)在云南昆明普吉變電站掛網(wǎng)運行成功，標志著我國已經(jīng)掌握了超導電纜實用化的關鍵技術。這是全球第三組并網(wǎng)運行的超導電纜系統(tǒng)，綜合性能優(yōu)于前兩組，多方面擁有自主關鍵技術。

　　2004年3月，清華大學研制的超導濾波器系統(tǒng)在中國聯(lián)通（600050）CDMA移動通信基站上現(xiàn)場試驗獲得圓滿成功。這是我國高溫超導技術在移動通信中的首次實際應用，各關鍵技術指標達到國際先進水平，成為繼美國之后、第二個擁有此類實用核心技術的國家。

　　六、化工新材料

　　化工新材料向高性能化、多功能化、精細化、低成本化、生產全球化、工藝無害化、裝置大型化、應用普及化、創(chuàng)新持續(xù)化、競爭激烈化方向發(fā)展。隨著催化劑技術、生物技術、納米技術、組合化學技術的發(fā)展，增強了技術人員對于微觀化學合成領域的控制能力，使得化工新材料新產品的合成更為靈活，速度不斷加快，效率也大為提高。專用性、功能性產品日益成為化工新材料領域中發(fā)展最快、研究最活躍的領域。

　　化工新材料由于涉及面廣，與下游應用結合緊密，因而成為邊緣學科活躍的領域。如納米技術與材料技術的結合，生物技術、醫(yī)療技術與材料技術的結合，膜材料技術與過程控制的結合等等為新學科的不斷涌現(xiàn)提供了機會。

　　七、高性能結構材料

　　高性能結構材料是支撐航空航天、交通運輸、電子信息、能源動力以及國家重大基礎工程建設等領域的重要物質基礎，是目前國際上競爭最激烈的高技術新材料領域之一。

　　在傳統(tǒng)材料改性優(yōu)化方面，通過對鋼鐵凝固和結晶控制等基礎理論研究，發(fā)現(xiàn)冶金過程晶粒細化調控可大大提高鋼材強度，發(fā)展的新一代鋼鐵材料的強度約為目前普通鋼材的一倍，研究成果已部分應用于汽車、建筑等行業(yè)，被國內冶金界認為是推動鋼鐵行業(yè)結構調整、產品更新?lián)Q代、提高鋼鐵行業(yè)技術水平的一次“革命”。

　　從世界上新材料的發(fā)展趨勢看，鋼鐵材料和有色金屬材料的生產一直在向短流程、高效率、節(jié)能降耗、潔凈化、高性能化、多功能化的方向發(fā)展;高性能結構陶瓷在保持原有耐高溫、高強度的前提下向強韌化、易成形加工方向發(fā)展;高分子材料向材料的微觀設計、多層次結構調控、集成化、智能化、多功能化方向發(fā)展;復合材料以高性能、低成本制造技術為發(fā)展重點，向材料設計-制造-評價一體化、功能化、智能化的方向發(fā)展。