材料是制造業(yè)的基礎(chǔ)，要加快實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，必須夯實(shí)新材料這一重要基礎(chǔ)。日前，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布《石油和化學(xué)工業(yè)“十四五”發(fā)展指南》，其中特別強(qiáng)調(diào)要加快化工新材料的發(fā)展，提出“十四五”末化工新材料的自給率要達(dá)到75%，占化工行業(yè)整體比重超過(guò)10%。
“化工新材料應(yīng)用于多個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域，如航空航天、電子、新能源、醫(yī)療健康、節(jié)能環(huán)保等。”天津大學(xué)化工學(xué)院教授姜忠義表示，未來(lái)需要構(gòu)建化工新材料自主創(chuàng)新體系，加速?lài)?guó)產(chǎn)新材料落地應(yīng)用，給予化工新材料更多市場(chǎng)支持。
從飛機(jī)到保暖衣都能用到化工新材料
大到飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、動(dòng)車(chē)、輪船這些關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“重器”，小到購(gòu)物袋、飯盒、電池、保暖衣等日常用品，都與化工新材料有著密不可分的關(guān)系。一頭連著科技和創(chuàng)新，一頭連著產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)，化工新材料研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模可謂是衡量一個(gè)國(guó)家科技、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。
姜忠義介紹，一般來(lái)說(shuō)，需要化學(xué)反應(yīng)或化工過(guò)程制造出來(lái)的材料，叫做化工材料。化工新材料則是指，近期發(fā)展的和正在發(fā)展之中的具有傳統(tǒng)化工材料不具備的優(yōu)異性能或某種特殊功能的新型化工材料。
“與傳統(tǒng)化工材料相比，化工新材料具有質(zhì)量輕、性能優(yōu)異、功能性強(qiáng)、技術(shù)含量高、附加價(jià)值高等特點(diǎn)。”姜忠義舉例說(shuō)，飛機(jī)耗油與自重有關(guān)，機(jī)身采用質(zhì)量更輕的化工新材料，油耗就會(huì)更少，但同時(shí)新材料還要滿(mǎn)足傳統(tǒng)材料具備的防凍、抗冰等性能;再如廢水處理，過(guò)去用蒸發(fā)器，能耗高，現(xiàn)在用新材料膜過(guò)濾，能耗節(jié)約了很多。
在一些領(lǐng)域，必須依靠化工新材料來(lái)滿(mǎn)足新的技術(shù)需求。比如太空飛船載人工作艙需要轉(zhuǎn)化、處理航天員呼出的二氧化碳，如果攜帶效率低、體積大的二氧化碳處理材料，就會(huì)影響太空艙內(nèi)的空間利用。應(yīng)用處理效率高的化工新材料，不僅不會(huì)影響太空艙內(nèi)的空間利用，而且航天員還可以在太空中停留更長(zhǎng)時(shí)間。
此外，在很多領(lǐng)域，化工新材料的應(yīng)用意義非常重大。
天津大學(xué)化工學(xué)院教授張生表示，能源領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，如傳統(tǒng)化石能源的清潔高效轉(zhuǎn)化、二氧化碳可持續(xù)轉(zhuǎn)化與利用等關(guān)鍵技術(shù)的突破，將成為我國(guó)能源革命的重要推動(dòng)力量。而能源及其衍生產(chǎn)品的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和利用這些典型化工過(guò)程，均與催化反應(yīng)密切關(guān)聯(lián)，催化劑材料與技術(shù)直接或間接地為世界貢獻(xiàn)了近30%GDP。因此高效綠色工業(yè)催化劑材料的開(kāi)發(fā)是我國(guó)能源、化工領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展、提升國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
我國(guó)化工新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速增長(zhǎng)
去年底發(fā)布的《2020年中國(guó)化工新材料年度發(fā)展報(bào)告》顯示，我國(guó)化工新材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速增長(zhǎng)，技術(shù)進(jìn)步顯著，已成為我國(guó)化學(xué)工業(yè)增長(zhǎng)最快的行業(yè)。
“十三五”期間，化工新材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展，形成了10個(gè)左右年產(chǎn)值超百億元的化工新材料特色產(chǎn)業(yè)園區(qū);企業(yè)組織結(jié)構(gòu)更趨合理，培育了30個(gè)左右在專(zhuān)業(yè)子行業(yè)領(lǐng)域具有引領(lǐng)作用的骨干新材料企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)，培育了300個(gè)左右專(zhuān)精新特細(xì)分領(lǐng)域單項(xiàng)冠軍企業(yè);創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，化工新材料企業(yè)科研投入占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的比例達(dá)到3%以上，建成一批國(guó)家級(jí)化工新材料研發(fā)平臺(tái)和企業(yè)技術(shù)中心。
“高性能碳纖維及其復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)、運(yùn)載火箭、大飛機(jī)、兵器艦船等國(guó)家重大工程建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。”張生表示，國(guó)內(nèi)已經(jīng)在基本型(T300 級(jí))碳纖維的研制、工程化及航空航天應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、濕法高強(qiáng)型(T700G 級(jí))碳纖維的研制和工程化關(guān)鍵技術(shù)、高強(qiáng)中模型(T800H 級(jí))碳纖維的工程化及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了一連串技術(shù)突破。
據(jù)介紹，在環(huán)保領(lǐng)域，我國(guó)已將超濾膜技術(shù)應(yīng)用于水處理中，如工業(yè)廢水含有大量有毒物質(zhì)，若未妥善處理，會(huì)對(duì)動(dòng)植物及人類(lèi)的基本生存構(gòu)成威脅。傳統(tǒng)的廢水處理存在資源浪費(fèi)、能耗過(guò)大且工藝復(fù)雜等問(wèn)題，運(yùn)用超濾膜技術(shù)進(jìn)行工業(yè)污水處理可以充分過(guò)濾水中的有害物質(zhì)，最大限度地提高凈水效率、保障生命安全。
張生介紹，再如植入性醫(yī)療器械具有維持生命、修復(fù)功能的特殊作用。“近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了與3D技術(shù)融合發(fā)展的殼聚糖基復(fù)合材料。采用3D打印技術(shù)，制備的納米羥基磷灰石/殼聚糖/聚己內(nèi)酯多孔三元復(fù)合支架材料，可制成滿(mǎn)足患者個(gè)性化需求的骨缺損產(chǎn)品。”
盡管數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已成為“材料大國(guó)”，但距離“材料強(qiáng)國(guó)”之路仍任重道遠(yuǎn)。姜忠義認(rèn)為，要建成“材料強(qiáng)國(guó)”，必須構(gòu)建自主創(chuàng)新體系。以膜材料為例，雖然還沒(méi)走向工業(yè)應(yīng)用，但現(xiàn)在一些膜材料在實(shí)驗(yàn)室的研究層面上已經(jīng)嶄露頭角。盡管是局部的領(lǐng)先，但將來(lái)這類(lèi)材料推出去，可能就會(huì)是世界領(lǐng)先。
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