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材料發展報告(簡體書)
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材料發展報告(簡體書)

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材料科技是現代世界競爭力的基石,當今世界綜合競爭水平的提高離不開材料科技的支撐,材料科技是各國科技開發重視的焦點之一。本書提煉當今世界材料科技領域關鍵科技問題和技術方向。采用文獻計量和專家咨詢揭示當今材料發展的關鍵科技問題,重要研究領域等;重點分析主要國家特別是美國、日本、歐盟及其成員國等國家新的材料科技戰略和政策,從材料科技投入、主要戰略、政策計劃、產業化政策等方面進行分析研究。

《材料發展報告》可供各級行政和科技部門、發展規劃部門、科技政策和管理研究部門,以及高校和研發機構研究人員、各材料行業企業的有關人士閱讀參考。

名人/編輯推薦

 《材料發展報告》可供各級行政和科技部門、發展規劃部門、科技政策和管理研究部門,以及高校和研發機構研究人員、各材料行業企業的有關人士閱讀參考。

材料是人類賴以生存并得以發展的物質基礎。無論是人類的衣食住行,還是社會的經濟活動、科學技術、國防建設,都離不開材料。材料是當代產業技術發展的基石,能源產業、資源環境產業、信息技術產業、消費電子產業、裝備制造產業、生物技術產業等當代高科技產業與材料科技的發展息息相關。材料科技的進展成為人類進步的強大“引擎”,極大地推動了社會經濟的發展。
材料科學屬多學科交叉領域,是現代工業和高科技發展的基礎和關鍵。材料產業是重要的戰略性新興產業,人類歷史上的每一次科技革命和工業革命都伴隨著材料科技的飛躍。材料科技的發展水平已經成為一個國家工業水平與技術能力的重要標志,并將在21世紀及更長遠的發展時期引領和推動人類文明的進步。
當前,材料科學是發達國家競相追逐的熱點。美國近年來強力推進制造業復興,提出打造材料創新基礎、通過先進材料實現國家目標、培育下一代材料工作者,以及力爭將材料的開發周期從目前的10~20年縮短為2~3年。歐盟著眼于材料研究和材料技術的長期基礎研究,大力支持納米科學與技術、材料和制造技術領域的研究主題活動,提高歐洲工業競爭力。日本將納米技術與材料作為日本科學技術基本計劃重點推進領域,計劃每年投入約1萬億日元,約占基本計劃總經費的25%。
我國與國外發達國家相比還存在一定差距。新材料戰略性新興產業、新材料產業“十二五”規劃等重大政策和計劃都為材料科技的發展提供了重要的發展機遇,我國材料將有望實現跨越式發展。
在這個關鍵性的戰略機遇期,國家科學圖書館武漢分館材料科學戰略情報研究中心在多年來對材料科技的政策規劃、技術發展趨勢的跟蹤和積累的基礎上,編寫了《材料發展報告》,旨在通過全面系統的分析,使關心材料科學發展的廣大公眾了解全球材料科學的發展狀況,同時為決策層提供咨詢建議。
材料的科技發展政策和計劃,尤其是發達國家的政策和計劃,對于我國材料政策和計劃的制訂、實施和管理具有重要的借鑒意義。深入剖析材料科學各主要領域的發展趨勢,有助于我們切實地把握未來。因此,本書在撰寫過程中,注重將文獻綜述和定量分析相結合,將國際態勢與國內發展相結合,將現狀分析與趨勢展望相結合,將學科分析與對策建議相結合。
全書共分為五章,第一章主要從材料的定義和分類出發,研究材料與人類社會發展的關系,以及其在社會發展中的地位和作用;第二章重點分析主要國家特別是美國、日本、歐盟及其成員國等的材料科技戰略和政策,從材料戰略、材料計劃、材料產業政策、材料科技投入、主要材料研究機構等方面進行分析研究;第三章重點分析若干戰略性材料,如稀土材料、碳纖維等的發展趨勢,主要從關鍵問題、政策計劃、專利計量和論文計量、技術發展、產業化和應用等多角度全面闡述材料的發展趨勢;第四章分析能源、信息材料、環境、生物等領域涉及的若干重點材料,提出各種材料發展中的關鍵科技問題、發展趨勢和產業化方向,并提出相關意見和建議;第五章主要對材料的總體發展趨勢進行梳理和展望,并對我國的材料科技發展提出建設性意見和建議。
本書可供各級行政和科技部門、發展規劃部門、科技政策和管理研究部門,以及高校和研發機構研究人員、各材料行業企業的有關人士閱讀參考。
本書在撰寫和出版過程中得到了余英杰、劉桂菊、譚若兵、何天白、周光遠、曹紅梅、唐清、陳丹等各位專家學者的悉心指導和大力支持,在此表示衷心的感謝。
因作者知識和經驗的局限,書中難免會有疏漏和不足之處,敬請廣大讀者批評指正。

目次

書摘/試閱



量間歇聚合工藝、快速紡絲工藝、均質氧化工藝、快速氧化碳化、單線產能,工程問題沒有徹底解決,產品性能不穩,生產成本高;②關鍵設備產業化設計制造技術沒有突破,如大容量聚合釜、脫單反應器、多工位蒸汽牽引機、寬口高溫碳化爐和高溫石墨化爐;③關鍵原料依賴進口,牌號單一,影響工藝技術和產品應用性能;④配套技術不完善,影響規模化生產(呂春祥等,2011)。
二、碳纖維主要政策和計劃分析
美國、日本、歐盟等國家和地區的政府機構都非常注重碳纖維及其復合材料的研發,制定了相關戰略和計劃促進碳纖維的研發和商業化。低成本碳纖維原絲技術或聚丙烯腈原絲替代技術開發成為各國關注的重點。
1.美國
美國能源部(DOE)、汽車復合材料聯盟(ACC)、美國國家科學基金會等致力于碳纖維材料及其復合材料的低成本研發和商業化。美國政府的行動目標主要是航空航天和國防領域的應用。美國國防部的低成本復合材料計劃,美國DOE開展的“輕量化材料項目”和“電動汽車項目”等與碳纖維密切相關。
DOE輕量化材料項目由橡樹嶺國家實驗室(ORNL)具體負責項目的實施和研發。其中低成本碳纖維計劃包括以下四個研究課題:①來自可再生資源的低成本碳纖維;②低成本碳纖維制備計劃;③應用于汽車復合材料的低成本碳纖維;④碳纖維微波輔助制造技術。低成本碳纖維制備計劃的目標是把高性能碳纖維價格降低到3美元/磅,并在大絲束PAN原絲、丙烯酸系原材料、熔融可紡PAN、丙烯腈的化學改性、輻照穩定化處理、預穩定化處理、超強牽伸、聚苯乙烯、聚烯類高分子材料、聚氯乙烯、微波碳化、等離子預氧化等方面研究取得進展(ORNL,2011)。
DOE電動汽車項目(DOE,201lc)開始于2009年10月,輕量化材料是該項目的重要技術之一。太平洋西北國家實驗室負責聚合物復合材料的開發,ORNL負責聚合物復合材料和低成本碳纖維的開發。0RNL碳纖維原絲成本降低開發任務包括:①開發木質素基碳纖維原絲,價格降至5~7美元/磅,強度至少大于l724MPa,模量至少大于172GPa;②PAN基低成本碳纖維織物開發和商業化,與FISIPE公司合作使纖維原絲成本減低到傳統碳纖維原絲的50%,并使碳纖維制備成本降低2美元/磅;③低成本熔紡聚烯烴基碳纖維開發,聚乙烯(PEs)和聚丙烯(PP)纖維是工業化產品且價格低,成為PAN基原絲纖維……。

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