1933年不饱和聚酯树脂专利公开,1938年美国欧文斯科宁公司连续玻璃纤维投产为复合材料发展提供了基本物质条件。目前全球每年约生产4,000,000kT的混凝土,1,578,079kT的钢铁,299,000kT的塑料,49,714kT的铝及其合金,10,800kT的复合材料。
新材料具有优异性能的、能满足高技术需求,对现代科学技术进步和国民经济发展有重大推动作用。新材料是人类社会发展的标志,是推动科学技术进步的关键,是综合国力竞争的重要领域,也是新军事变革的物质支撑。在新技术革命浪潮的推动下,材料领域发生了革命性的变化,一系列新兴材料大量出现和应用。新材料技术与信息技术、航天技术、能源技术、海洋技术、生物技术一起,构成了当代高新技术的六大领域。这六大高新技术,都在国防科技和武器装备上得到广泛的应用,从而引起了军事领域的一系列变革。
新材料技术是综合国力竞争的重要领域.国民经济各个部门都离不开材料,工业产品的使用性能在很大程度上取决于所使用的材料的性能。材料的性能也在很大程度上决定了工业生产的装备水平和制造水平,从而影响到产品的性能、生产效率和生产成本。材料技术已成为现代工业各个领域技术进步的共性关键技术,成为提高国家综合国力和国际竞争能力的共性关键技术。当前主要工业发达国家都在集中人力、物力,寻求新材料方面的突破,以期在材料领域保持领先优势。美国、欧盟、日本和韩国等在他们的最新科技发展计划中,把新材料技术列为关键技术之一加以重点支持,非常强调材料对增强国家综合实力、发展国民经济、保卫国家安全和提高人民生活质量等方面的突出作用。新材料促进了我国高新技术产业的形成与发展,也带动传统产业的技术提升和产品的更新换代,现已成为了我国“战略性新兴产业重点领域”。我国新材料技术由跟跑到并跑,并逐步跨入世界先进行列,少部分材料开始能够占据领跑地位。目前,我国的材料产业在国民经济中占有举足轻重的地位,已有钢铁、有色金属、稀土、水泥、玻璃、聚乙烯、化学纤维和光纤等百种材料产量达到世界第一位,材料产业年产值占全国工业总产值的46%左右,其中超过30%是新材料产业。新材料已成为我国多数地区优先发展的重点领域。
新材料技术是实现新军事变革和新型作战力量建设的物质支撑。“有木可做弓,有铁可铸剑”。新材料技术不仅是满足军事装备研制生产和提高武器装备性能的支柱性技术,也是新军事变革的物质诱因和技术支撑,是武器系统及其性能的重要载体,是满足各种武器装备对速度、强度、精度、生存力、信号特征、重量等要求的前提和重要保障。新材料技术的应用极大提升武器装备的综合性能,从机动性能上向更高速、更远程、更深度、大过载、大范围的高机动方向发展,具备远程、快速、大载荷的机动能力;从打击性能上向超远程、高精度、强毁伤的方向发展,具备远程精确打击能力;从防护性能上向隐身化、复合化、智能化、无人化方向发展,具备隐身防护和抗毁伤防护双重能力。新材料技术的应用加快推进武器装备的更新换代,使武器装备从设计论证到制造生产的周期缩短,进度加快,不仅极大地提高了武器装备的战技性能和可靠性,也大大降低了武器装备的制造成本。同时,新材料技术的应用给作战带来革命性的变化,促进了武器装备信息化、智能化、一体化的发展,先进复合材料、信息功能材料、智能材料与结构等技术的广泛应用,已经建立起以侦察卫星和预警机以及多种成像设备为代表的新型侦察监视装备,以隐身飞机、新型舰艇和新型坦克为代表高技术的作战平台,以巡航导弹和反导导弹为代表的精确制导武器,以计算机、信息网络为代表的指挥控制一体化系统以及大规模杀伤武器、新概念武器等高技术武器装备体系。未来智能材料、生物材料、纳米技术与材料的广泛应用会进一步加快作战样式的革命性变化。可以成千倍地提高指挥自动化系统处理战场信息的能力,使战场真正“透明”;可以成千倍地提高侦察预警能力和精确打击能力,将使侦察与伪装、打击与防护的对抗更趋白热化;使作战在全领域、多维空间、全天候的监控与对抗更加实时化和多元化。因此,新材料技术是国防科技和武器装备发展的先导技术,是取得和保持国防科技和武器装备竞争优势的源动力,对于国防科技和武器装备的发展具有至关重要的作用。目前,我国国家重大工程和国防建设对部分新材料需求特别强烈,新材料技术一直是制约我国国防科技和武器装备发展的瓶颈技术之一。
材料服务于国民经济、社会发展、国防建设和人民生活的各个领域,成为经济建设、社会进步和国家安全的物质基础和先导,支撑了整个社会经济和国防建设。因此,新材料技术是世界各国必争的战略性新兴产业,成为当前最重要、发展最快的科学技术领域之一。发展材料技术既可促进我国战略性新兴产业的形成与发展,又将带动传统产业和支柱产业的技术提升和产品的更新换代。近几年来,全球新一轮产业变革为材料产业结构调整提供了重要的机会窗口。随着我军信息化建设的持续深入和国防科技的迅猛发展,我国新材料技术研究由传统的“一带装备带动一代材料跟踪仿制”发展模式向现代科学技术基础上的“一代材料自主创新引领一代装备”发展模式的转变,新材料技术发展对军事高科技的引领作用日益突出。同时,材料技术领域研发面临新突破,新材料、新结构、新概念不断涌现,高性能结构材料、新型功能材料和各种新兴材料正在日新月异的出现发展,特别是先进复合材料、信息功能材料、隐身材料、智能材料与结构、纳米材料与技术的飞速发展与应用,,新材料技术成为世界各国竞争的热点之一。
2 复合材料产业的发展现状及趋势
随着环保督察、规范管理的日趋常态化,一大批“散乱污”企业被清理出行业。但部分行业龙头骨干企业订单快速增长,全行业出现产量下降但主营业务和利润稳步增长的局面。据协会初步统计,2018年全行业复合材料制品总产量430万吨,同比降低3.15%。近年来我国热固性复合材料增长率呈下降趋势,热塑性复合材料增长率呈上升趋势。
2013-2017年我国复合材料年产量
2011-2016年我国复合材料制品产量及同比增速
2016年,规模以上复合材料制品企业实现主营业务收入约1083.6亿元,同比增长10.5%;利润总额73.4亿元,同比增长5.5%。2016年,热塑性复合材料制品产量196.5万吨,较去年增长11.39%,连续两年保持两位数增长。长纤维增强热塑性复合材料制品、连续纤维增强热塑性复合材料制品发展迅速。
2015年和2016年全国树脂基复合材料产量及构成
2014年我国玻璃纤维增强热固性复合材料(热固性玻璃钢)272万吨,与上年持平;玻璃纤维增强热塑性复合材料(热塑性玻璃钢)162万吨,较2013年(137万吨)增长18%。
2016年我热固性复合材料产品结构
据法国JEC测算,2016年全球复合材料制品总产量达到1080万吨,总产值约为820亿美元。其中:玻纤增强复材约占总产量的85%,总产值的76%,碳纤增强复材约占总产值的23%,芳纶及其它纤维增强复材约占总产值的1%。
当前中国复合材料制品主要以玻璃纤维增强复合材料制品为主,占全行业总产量的95%以上,总产值的88%以上,碳纤维及其它纤维增强复合材料制品发展相对落后,不足全行业总产量的5%,总产值的12%。
全球及中国复合材料细分产品产值份额
经有关方面统计,2016年我国碳纤维的消费量约为19,563吨,同比增长16.5%。其中,体育休闲市场是碳纤维应用最大领域,约占碳纤维增强复合材料制品总产量的50%。
2008-2016年我国碳纤维消费量 /吨
2018年中国大陆碳纤维产量为7000吨,德国Lipex公司将向广安华蓥市-四川谦宜复合材料有限公司交付一条玄武岩纤维无纺布生产线。
(待续)