新材料作為二十一世紀(jì)三大關(guān)鍵技術(shù)之一，是高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，已成為全球經(jīng)濟(jì)迅猛增長的源動(dòng)力。
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們?cè)趥鹘y(tǒng)材料的基礎(chǔ)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(jī)非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導(dǎo)體等）、有機(jī)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強(qiáng)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(yīng)， 以實(shí)現(xiàn)某種功能，如半導(dǎo)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(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導(dǎo)致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計(jì)算機(jī)運(yùn)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(dòng)機(jī)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(chǎn)業(yè)中分布情況

　　21世紀(jì)科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應(yīng)用。新材料的研究，是人類對(duì)物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用向更深層次的進(jìn)軍。

　　一、信息材料

　　信息材料是最活躍的新材料領(lǐng)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(dǎo)體材料將以硅材料為主體，化合物半導(dǎo)體材料及新一代高溫半導(dǎo)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(lǐng)域。

　　2004年，在“國家半導(dǎo)體照明工程”計(jì)劃的推動(dòng)下，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速，關(guān)鍵技術(shù)取得突破，藍(lán)光功率型LED芯片發(fā)光效率達(dá)到90mW，處于國際先進(jìn)水平;封裝的功率型白光LED發(fā)光效率超過30lm/W，達(dá)到國際先進(jìn)水平。建立了上海、大連、廈門、南昌4個(gè)國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地，民營資本投資近37億元人民幣，我國LED產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展的時(shí)期。

　　2004年我國推出了激光電視樣機(jī)，技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)。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(shù)，高功率光學(xué)元件的鍍膜技術(shù)，鍍膜的直接檢測技術(shù)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(chǔ)，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(guān)鍵材料。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和技術(shù)前沿包括高能儲(chǔ)氫材料、聚合物鋰離子電池材料、質(zhì)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(jìn)展，為我國鋰電池產(chǎn)業(yè)更大發(fā)展，特別是鋰電池動(dòng)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(chǎn)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(fù)極材料已研制開發(fā)并投入批量生產(chǎn)。

　　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(jìn)展，其成本估算0.5-1$/pW。如果效率達(dá)到5%，性能價(jià)格比將超過非晶硅，有很強(qiáng)的市場競爭能力，成為值得關(guān)注的新型太陽能電池。

　　三、生物醫(yī)用材料

　　隨著生物技術(shù)、醫(yī)藥技術(shù)、信息技術(shù)、制造技術(shù)、納米技術(shù)和材料科學(xué)技術(shù)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(shì)和方向。

　　在國家科技政策和計(jì)劃資助下，我國生物醫(yī)用材料已取得了長足進(jìn)步，主要集中在骨科修復(fù)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(xué)歸國人員的創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，我國介入診療材料與器械產(chǎn)業(yè)化取得了較大進(jìn)展。國內(nèi)年產(chǎn)值達(dá)到25—30億人民幣，國內(nèi)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(chǎn)品國內(nèi)市場分別達(dá)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(shù)的注入，以及人類對(duì)自身健康的關(guān)注度隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高，生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。2000-2010年全球市場復(fù)合增長率(CAGR)高達(dá)22%以上，2010年全球市場達(dá)US20億元，預(yù)計(jì)2009-2020年市場CAGR可保持15%左右，2015年世界市場可達(dá)US50余億元，2020年達(dá)US40余億元，與此同時(shí)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)(不含醫(yī)療)新增產(chǎn)值約3倍，2015年和2020年直接和間接銷售總額分別可達(dá)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(dá)200余萬個(gè)和600余萬個(gè)(按美國醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)每新增1個(gè)崗位，將另增1.5個(gè)配套產(chǎn)業(yè)崗位，2010年全球工作崗位≈250萬個(gè)計(jì))。同時(shí)，它亦是世界貿(mào)易中最活躍的領(lǐng)域，年貿(mào)易額復(fù)合增長率達(dá)25%，正在成長為世界經(jīng)濟(jì)的一個(gè)支柱性產(chǎn)業(yè)。

世界醫(yī)療器械及生物醫(yī)用材料市場及發(fā)展預(yù)測

　　生物醫(yī)用材料的研究與開發(fā)必須有明確的應(yīng)用目標(biāo)，即使化學(xué)組成相同的材料，其應(yīng)用目的不同，不僅結(jié)構(gòu)和性質(zhì)要求不同，制造工藝也不同。因此，生物醫(yī)用材料科學(xué)與工程總是與其終端應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(fù)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(fù)材料，皮膚掩膜、醫(yī)用導(dǎo)管、組織粘合劑、血液凈化及吸附等醫(yī)用耗材，軟組織修復(fù)及整形外科材料，牙科修復(fù)材料，植入式微電子有源器械，生物傳感器、生物及細(xì)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(jì)40年代中期，產(chǎn)業(yè)形成在上世紀(jì)80年代，但是由于臨床的巨大需求和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)，卻取得了巨大的成功。其應(yīng)用不僅挽救了數(shù)以千萬計(jì)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(zhì)量。同時(shí)其發(fā)展對(duì)當(dāng)代醫(yī)療技術(shù)的革新和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的改革正在發(fā)揮引導(dǎo)作用，并顯著降低了醫(yī)療費(fèi)用，是解決當(dāng)前看病難、看病貴及建設(shè)和諧穩(wěn)定的小康社會(huì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　伴隨著臨床應(yīng)用的巨大成功，一個(gè)高技術(shù)生物醫(yī)學(xué)材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，且是一個(gè)典型的低原材料消耗、低能耗、低環(huán)境污染(一個(gè)售價(jià)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(shù)附加值(知識(shí)成本可達(dá)總成本的50-70%)的新興產(chǎn)業(yè)，近十余年來以高達(dá)20%以上的年增長率持續(xù)增長，即使近年國際金融危機(jī)導(dǎo)致世界經(jīng)濟(jì)衰退，2009年美國醫(yī)療器械產(chǎn)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(duì)國家經(jīng)濟(jì)及安全具有重大意義，是世界經(jīng)濟(jì)中最具生氣的朝陽產(chǎn)業(yè)。

　　生物醫(yī)用材料是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)中涉及學(xué)科最為廣泛的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，涉及材料、生物和醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)兩大支柱—生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程的重要基礎(chǔ)。由于當(dāng)代材料科學(xué)與技術(shù)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的進(jìn)展，在分子水平上深化了材料與機(jī)體間相互作用的認(rèn)識(shí)，加之現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的進(jìn)展和臨床巨大需求的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)代生物材料科學(xué)與產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生革命性的變革，并已處于實(shí)現(xiàn)意義重大的突破的邊緣─再生人體組織，進(jìn)一步，整個(gè)人體器官，打開無生命的材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩�命的組織的大門。在我國常規(guī)高技術(shù)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(xué)與工程正在發(fā)生革命性變革的有利時(shí)機(jī)，未來20-30年的世界生物材料科學(xué)與產(chǎn)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(xué)與產(chǎn)業(yè)，趕超世界先進(jìn)水平贏得難得的機(jī)遇，且可為人類科學(xué)事業(yè)的發(fā)展做出中國科學(xué)家的巨大貢獻(xiàn)。

　　四、納米材料與技術(shù)

　　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(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。

　　納米材料與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一方面是開展納米加工、納米電子、納米醫(yī)療以及機(jī)器人（300024）等未來能形成新興主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究;一方面是對(duì)現(xiàn)在的信息高科技產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造和提升。

　　目前，國內(nèi)規(guī)模較大的納米產(chǎn)業(yè)主要包括特種納米碳材料、納米粉體材料、納米復(fù)合材料、納米改性的紡織品及醫(yī)療保健等領(lǐng)域。納米材料的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，主要是利用納米粉體材料的功能特性，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)。在紡織行業(yè)，納米材料改性的功能纖維產(chǎn)品相繼問世;抗菌抑菌、紅外保溫、負(fù)離子釋放、自清潔、阻燃和防水防靜電產(chǎn)品已進(jìn)入市場;納米涂料市場份額進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　在最新的納米技術(shù)研究領(lǐng)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(jī)分子納米存儲(chǔ)材料，存儲(chǔ)點(diǎn)尺寸為2個(gè)納米，存儲(chǔ)密度在1013比特/厘米2，是傳統(tǒng)存儲(chǔ)密度的105倍;在國際上首次創(chuàng)新提出GaAsSb/InGaAs非對(duì)稱雙量子阱結(jié)構(gòu)，并在實(shí)驗(yàn)上獲得室溫1.3微米發(fā)光納米材料在國內(nèi)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(dǎo)材料與技術(shù)

　　超導(dǎo)材料與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是不斷探求更高溫度超導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)在能源、電力、移動(dòng)通訊、國防領(lǐng)域的應(yīng)用。從目前國際上高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的趨勢(shì)來看，在繼續(xù)改善BSCCO帶材(也稱為第一代帶材)的同時(shí)，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(dǎo)體(第二代高溫超導(dǎo)帶材)。鉍系高溫超導(dǎo)線材目前已實(shí)現(xiàn)商品化，主要產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)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(dǎo)線材已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在超導(dǎo)材料的應(yīng)用方面如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)濾波器等方面取得了突破性進(jìn)展。

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

　　2004年3月，清華大學(xué)研制的超導(dǎo)濾波器系統(tǒng)在中國聯(lián)通（600050）CDMA移動(dòng)通信基站上現(xiàn)場試驗(yàn)獲得圓滿成功。這是我國高溫超導(dǎo)技術(shù)在移動(dòng)通信中的首次實(shí)際應(yīng)用，各關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，成為繼美國之后、第二個(gè)擁有此類實(shí)用核心技術(shù)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(xì)化、低成本化、生產(chǎn)全球化、工藝無害化、裝置大型化、應(yīng)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(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)、組合化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)了技術(shù)人員對(duì)于微觀化學(xué)合成領(lǐng)域的控制能力，使得化工新材料新產(chǎn)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(chǎn)品日益成為化工新材料領(lǐng)域中發(fā)展最快、研究最活躍的領(lǐng)域。

　　化工新材料由于涉及面廣，與下游應(yīng)用結(jié)合緊密，因而成為邊緣學(xué)科活躍的領(lǐng)域。如納米技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合，生物技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)與材料技術(shù)的結(jié)合，膜材料技術(shù)與過程控制的結(jié)合等等為新學(xué)科的不斷涌現(xiàn)提供了機(jī)會(huì)。

　　七、高性能結(jié)構(gòu)材料

　　高性能結(jié)構(gòu)材料是支撐航空航天、交通運(yùn)輸、電子信息、能源動(dòng)力以及國家重大基礎(chǔ)工程建設(shè)等領(lǐng)域的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是目前國際上競爭最激烈的高技術(shù)新材料領(lǐng)域之一。

　　在傳統(tǒng)材料改性優(yōu)化方面，通過對(duì)鋼鐵凝固和結(jié)晶控制等基礎(chǔ)理論研究，發(fā)現(xiàn)冶金過程晶粒細(xì)化調(diào)控可大大提高鋼材強(qiáng)度，發(fā)展的新一代鋼鐵材料的強(qiáng)度約為目前普通鋼材的一倍，研究成果已部分應(yīng)用于汽車、建筑等行業(yè)，被國內(nèi)冶金界認(rèn)為是推動(dòng)鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品更新?lián)Q代、提高鋼鐵行業(yè)技術(shù)水平的一次“革命”。

　　從世界上新材料的發(fā)展趨勢(shì)看，鋼鐵材料和有色金屬材料的生產(chǎn)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(jié)構(gòu)陶瓷在保持原有耐高溫、高強(qiáng)度的前提下向強(qiáng)韌化、易成形加工方向發(fā)展;高分子材料向材料的微觀設(shè)計(jì)、多層次結(jié)構(gòu)調(diào)控、集成化、智能化、多功能化方向發(fā)展;復(fù)合材料以高性能、低成本制造技術(shù)為發(fā)展重點(diǎn)，向材料設(shè)計(jì)-制造-評(píng)價(jià)一體化、功能化、智能化的方向發(fā)展。