耐磨材料市場發展狀況淺析

    耐磨材料是新材料領域的核心，對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，在全球新材料研究領域中，耐磨材料約占85％。隨著信息社會的到來，特種耐磨材料對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，是二十一世紀信息、生物、能源、環保、空間等高技術領域的關鍵材料，成為世界各國新材料領域研究發展的重點，也是世界各國高技術發展中戰略競爭的熱點。

    鑑於耐磨材料的重要地位，世界各國均十分重視耐磨材料技術的研究。1989年美國200多位科學家撰寫了《90年代的材料科學與材料工程》報告，建議政府支持的6類材料中有5類屬於耐磨材料。從1995年至2001年每兩年更新一次的《美國國家關鍵技術》報告中，特種耐磨材料和製品技術占了很大的比例。2001年日本文部省科學技術政策研究所發布的第七次技術預測研究報告中列出了影響未來的100項重要課題，一半以上的課題為新材料或依賴於新材料發展的課題，而其中絕大部分均為耐磨材料。歐盟的第六框架計劃和韓國的國家計劃等在他們的最新科技發展計劃中，都把耐磨材料技術列為關鍵技術之一加以重點支持。各國都非常強調耐磨材料對發展本國國民經濟、保衛國家安全、增進人民健康和提高人民生活質量等方面的突出作用。

    耐磨材料發展趨勢

    耐磨材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學以及生物功能的新型材料，是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料，同時也對改造某些傳統產業，如農業、化工、建材等起著重要作用。耐磨材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。耐磨材料按使用性能分，可分為微電子材料、光電子材料、傳感器材料、信息材料、生物醫用材料、生態環境材料、能源材料和機敏（智能）材料。由於我們已把電子信息材料單獨作為一類新材料領域，所以這裡所指的新型耐磨材料是除電子信息材料以外的主要耐磨材料。

    1、新型耐磨材料國外發展現狀

    當前國際耐磨材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如超導材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉換及儲能材料、生態環境材料、生物醫用材料及材料的分子、原子設計等正處於日新月異的發展之中，發展耐磨材料技術正在成為一些已開發國家強化其經濟及軍事優勢的重要手段。

    超導材料以NBTI、NB3SN為代表的實用超導材料已實現了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典範已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由於常規低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴複雜的液氦（4.2K）系統中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。

    高溫氧化物超導體的出現，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區。同液氦相比，液氮是一種非常經濟的冷媒，並且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的上臨界場【HC2（4K）》50T】，能夠用來產生20T以上的強磁場，這正好克服了常規低溫超導材料的不足之處。

    正因為這些由本徵特性TC、HC2所帶來的在經濟和技術上的巨大潛在能力，吸引了大量的科學工作者採用最先進的技術裝備，對高TC超導機制、材料的物理特性、化學性質、合成工藝及顯微組織進行了廣泛和深入的研究。高溫氧化物超導體是非常複雜的多元體系，在研究過程中遇到了涉及多種領域的重要問題，這些領域包括凝聚態物理、晶體化學、工藝技術及微結構分析等。一些材料科學研究領域最新的技術和手段，如非晶技術、納米粉技術、磁光技術、隧道顯微技術及場離子顯微技術等都被用來研究高溫超導體，其中許多研究工作都涉及了材料科學的前沿問題。高溫超導材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應用等方面取得了重要進展。

    生物醫用材料作為高技術重要組成部分的生物醫用材料已進入一個快速發展的新階段，其市場銷售額正以每年16％的速度遞增，預計20年內，生物醫用材料所占的份額將趕上藥物市場，成為一個支柱產業。生物活性陶瓷已成為醫用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是醫用高分子材料的重要方向；醫用複合生物材料的研究重點是強韌化生物複合材料和功能性生物複合材料，帶有治療功能的HA生物複合材料的研究也十分活躍。

    能源材料太陽能電池材料是新能源材料研究開發的熱點，IBM公司研製的多層複合太陽能電池，轉換率高達40％。美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有50％用於儲氫技術。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關鍵是電池材料，如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等，都是目前研究的熱點。

    生態環境材料生態環境材料是20世紀90年代在國際高技術新材料研究中形成的一個新領域，其研究開發在日、美、德等已開發國家十分活躍，主要研究方向是：①直接面臨的與環境問題相關的材料技術，例如，生物可降解材料技術，CO2氣體的固化技術，SOX、NOX催化轉化技術、廢物的再資源化技術，環境污染修復技術，材料製備加工中的潔淨技術以及節省資源、節省能源的技術；②開發能使經濟可持續發展的環境協調性材料，如仿生材料、環境保護材料、氟里昂、石棉等有害物質的替代材料、綠色新材料等；③材料的環境協調性評價。

    智能材料智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的第四代材料，是現代高技術新材料發展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發展，使傳統意義下的耐磨材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現結構功能化、功能多樣化。科學家預言，智能材料的研製和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。國外在智能材料的研發方面取得很多技術突破，如英國宇航公司在導線傳感器，用於測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況；英國開發出一種快速反應形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環，且輸出功率高，以它作制動器時、反應時間，僅為10分鐘；在壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件材料在航空上的應用取得大量創新成果。

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