新材料作為全球科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的核心基礎(chǔ)領(lǐng)域，同時也是支撐我國現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建、培育新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平直接關(guān)系到產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化進程，對實現(xiàn)高水平科技自立自強及制造強國、質(zhì)量強國建設(shè)具有不可替代的戰(zhàn)略價值。發(fā)展有色金屬新材料是發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)的重要部分。在近日發(fā)布的《“十五五”新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，提及多項有色金屬新材料。
一是發(fā)展先進基礎(chǔ)材料。夯實產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基，先進基礎(chǔ)材料是新材料產(chǎn)業(yè)的“壓艙石”，聚焦傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料的性能升級與綠色化轉(zhuǎn)型，重點突破高附加值、高性能產(chǎn)品，滿足高端制造與民生領(lǐng)域的升級需求，發(fā)展先進有色金屬材料是發(fā)展先進基礎(chǔ)材料的重中之重。
“十五五”期間，將重點圍繞輕量化、高功能化需求，突破高強高韌鋁合金（航空航天領(lǐng)域結(jié)構(gòu)件、汽車輕量化車身核心材料）、高性能鎂合金（3C產(chǎn)品、醫(yī)療器械輕量化材料）、鈦合金（寬幅板材用于航空蒙皮、精密型材用于高端裝備）等先進基礎(chǔ)材料。此外，發(fā)展銅基電子材料（如高頻高速覆銅板）、稀有金屬功能材料（如釹鐵硼永磁材料、鎢鉬合金），支撐電子信息、新能源領(lǐng)域發(fā)展。
二是發(fā)展關(guān)鍵戰(zhàn)略材料。突破“卡脖子”瓶頸關(guān)鍵戰(zhàn)略材料是保障國家重大工程、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)安全的核心，聚焦高端裝備、新一代信息技術(shù)、新能源、生物醫(yī)藥等重點領(lǐng)域，攻克對外依賴度高、技術(shù)壁壘強的核心材料。
“十五五”期間，涉及的關(guān)鍵有色金屬戰(zhàn)略材料主要包括耐蝕合金（如哈氏合金用于化工、核電領(lǐng)域耐腐蝕部件）、高強輕型合金（鋁鋰合金減重航空結(jié)構(gòu)件、鈦鋁系合金用于發(fā)動機低壓渦輪葉片）、金屬基/陶瓷基復(fù)合材料（CMC用于航空發(fā)動機熱端部件，提升耐高溫性能）、極端環(huán)境服役材料（超低溫材料用于液化天然氣裝備，強輻射耐受材料用于核電領(lǐng)域）。在新一代信息技術(shù)材料方面，圍繞半導(dǎo)體、顯示產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化需求，重點布局集成電路材料（300mm及以上大尺寸硅片突破晶圓制造瓶頸，碳化硅/氮化鎵襯底與外延片支撐第三代半導(dǎo)體器件，高純金屬靶材Cu/Co/Ru用于芯片布線，ArFi/EUV先進光刻膠及配套試劑支撐7nm及以下制程，電子特氣、高精度拋光材料保障芯片制造純度，F(xiàn)an-out/3DIC先進封裝材料助力芯片高密度集成）；新型顯示材料（OLED發(fā)光/傳輸/注入材料提升屏幕畫質(zhì)與壽命，量子點材料實現(xiàn)廣色域顯示，Micro-LED外延與巨量轉(zhuǎn)移材料推動顯示技術(shù)升級，柔性顯示基板材料支撐折疊屏等創(chuàng)新形態(tài)）。在新能源材料方面，支撐新能源產(chǎn)業(yè)規(guī)?；c高安全性發(fā)展，重點研發(fā)電池材料（高比能高安全鋰離子電池材料，如高鎳無鈷正極、硅碳/鋰金屬負極、固態(tài)電解質(zhì)解決電池自燃風(fēng)險；鈉離子電池材料適配低成本儲能需求；液流電池材料支撐長時儲能；氫能材料如高效電解水催化劑、高密度儲氫材料、高性能燃料電池膜電極及質(zhì)子交換膜，推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈落地）、光伏材料（高效晶硅電池材料如N型硅片、新型金屬化漿料提升光電轉(zhuǎn)換效率；鈣鈦礦電池材料突破穩(wěn)定性瓶頸，推動鈣鈦礦-晶硅疊層電池產(chǎn)業(yè)化；薄膜光伏材料如碲化鎘、鈣鈦礦薄膜，適配柔性光伏場景）。
三是發(fā)展前沿新材料。搶占全球技術(shù)制高點，前沿新材料是引領(lǐng)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，聚焦低維、量子、生物基等顛覆性技術(shù)方向，布局具有原創(chuàng)性、前瞻性的材料領(lǐng)域，培育產(chǎn)業(yè)新增長極。
航空航天領(lǐng)域因極端工況與高性能需求，材料標準嚴苛。航空發(fā)動機需新型高溫合金：1100℃下持久強度≥120MPa，抗氧化性能較傳統(tǒng)材料提升30%，以增強熱效率與運行可靠性；飛行器結(jié)構(gòu)需高性能碳纖維復(fù)合材料，纖維強度達7GPa、模量達350GPa，實現(xiàn)減重并提升有效載荷與續(xù)航里程。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)升級依賴新材料突破。動力電池高鎳三元正極材料需鎳含量≥90%，能量密度達300Wh/kg，滿足高續(xù)航需求；車身輕量化需研發(fā)屈服強度≥350MPa且沖壓性能優(yōu)良的鋁合金板材，應(yīng)用于車身及零部件制造，降重提能效、助力節(jié)能降耗。電子信息領(lǐng)域技術(shù)迭代對材料要求更高。集成電路用12英寸超高純硅片純度需達11N（99.999999999%），適配先進制程；5G基站高性能射頻前端材料需滿足插損≤0.5dB、隔離度≥40dB，保障信號傳輸質(zhì)量，支撐5G規(guī)模化應(yīng)用。
在新能源汽車高能量密度動力電池材料方面，研發(fā)鎳含量≥95%的高鎳三元正極材料與硅基負極材料，搭配高電壓電解液，實現(xiàn)動力電池能量密度達350Wh/kg、循環(huán)壽命超2000次，顯著提升新能源汽車續(xù)航里程與電池使用壽命。
汽車輕量化鋁合金材料方面，將6系、7系鋁合金應(yīng)用于汽車車身及底盤，材料屈服強度達400MPa以上，延伸率≥12%，可實現(xiàn)汽車零部件減重20%~30%，有效降低整車重量，提升能源利用效率。
在燃料電池關(guān)鍵材料方面，突破質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層等核心技術(shù)，使燃料電池成本降低30%，耐久性提升至5000小時以上，推動燃料電池汽車商業(yè)化進程，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展。在半固態(tài)工藝鎂合金方面，通過半固態(tài)工藝優(yōu)化鎂合金的強度、延伸率與耐腐蝕性能，為新能源汽車部件性能提升與輕量化提供新方案，助力降低整車能耗、提高續(xù)航能力。
在交通運輸領(lǐng)域，將碳纖維復(fù)合材料、鋁合金復(fù)合材料應(yīng)用于軌道交通車輛車體、轉(zhuǎn)向架，降低車輛自重15%~20%，提升列車運行速度與能源利用效率，同時具備良好防火、隔音性能，優(yōu)化乘客乘坐體驗，開發(fā)高性能防腐涂料與金屬涂層材料，用于船舶船體、甲板、設(shè)備，提升海洋環(huán)境下耐腐蝕性能，延長船舶使用壽命，降低維護成本30%以上，確保船舶長期安全運行。
在能源電力高效光伏電池材料方面，研發(fā)新型鈣鈦礦光伏電池材料、高效多結(jié)太陽能電池材料，其中，鈣鈦礦光伏電池效率達28%以上，多結(jié)太陽能電池效率突破35%，降低光伏發(fā)電成本，推動太陽能廣泛應(yīng)用。在大容量儲能電池材料方面，優(yōu)化鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池的電極材料、電解液材料與隔膜材料，提升儲能電池能量密度、充放電效率與循環(huán)壽命，鋰離子電池能量密度達300Wh/kg以上，循環(huán)壽命超3000次，滿足能源存儲與穩(wěn)定供應(yīng)需求。在電力傳輸用超導(dǎo)材料方面，突破高溫超導(dǎo)帶材大規(guī)模制備技術(shù)，應(yīng)用于電力傳輸、儲能、電機等領(lǐng)域，降低電力傳輸損耗20%~30%，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，促進能源高效利用。大規(guī)格高性能鋁合金儲氫管材方面，達到抗拉強度≥310MPa，屈服強度≥264MPa，延伸率≥12%，超聲波檢測符合A級標準，循環(huán)打壓次數(shù)滿足相關(guān)要求，兼具良好力學(xué)性能與儲氫性能，適用于氫氣儲存與運輸，支撐氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
在海洋工程領(lǐng)域，研發(fā)耐海水腐蝕、耐沖刷的金屬材料與復(fù)合材料（如耐蝕合金鋼、纖維增強塑料），用于海洋平臺、船舶、海底管道，延長海洋結(jié)構(gòu)物使用壽命，降低維護成本，保障海洋工程設(shè)施安全穩(wěn)定運行。深海探測用高性能材料方面，將鈦合金、高強鋼、陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用于深海探測器、水下機器人，滿足深海高壓、強腐蝕環(huán)境對材料的嚴苛要求，確保設(shè)備可靠運行，助力深海資源探測與開發(fā)。在海洋新能源材料中，開發(fā)風(fēng)電葉片用高性能纖維復(fù)合材料、潮汐能發(fā)電裝置用耐腐蝕金屬材料，推動海上風(fēng)電、潮汐能發(fā)電等海洋新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進清潔能源開發(fā)利用。
在智能裝備領(lǐng)域，將高強度鋁合金、碳纖維復(fù)合材料、工程塑料應(yīng)用于機器人關(guān)節(jié)、傳動部件，提升機器人運動性能與負載能力，降低自身重量，增強靈活性與工作效率。
來源： 中國有色金屬報
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