新材料与绿色制造体系目录新材料的发展、地位及其影响 (2)绿色制造系统 (9)绿色产品设计与评价 (17)绿色制造业与绿色再制造工程 (26)新材料的发展、地位及其影响大纲一、材料科学概述1.材料科学的地位及其影响2.材料科学的发展现状与趋势3.新材料发展的迫切性4.新材料的特点及其分类二、新材料产业现状1.国内外新材料产业及其现状2.新材料产业发展的思考三、新材料对新兴产业发展的影响1.新能源2.生物医药3.国防新科技4.电子制造业5.汽车制造业6.绿色制造业知识点汇总概念C01：材料C02：新材料C03：纳米材料原理和观点K01：新材料发展的趋势K02：新材料领域发展面临的挑战K03：新材料的特点K04：我国新材料产业存在的一些问题重要信息I01：国内外新材料产业及其现状正文一、材料科学概述材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。

材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。

如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。

1.材料科学的地位及其影响“材料科学”的提出是在20世纪60年代初，它是一门研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。

材料科学的地位及其影响表现在：它是人类生活和从事生产的物质基础；是衡量人类社会文明程度及劳动力发展水平的标志；是人类社会进步的里程碑，社会现代化的物质基础与先导。

2.材料科学的发展现状与趋势首先，我们要从历史发展进程中看材料的发展。

100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代；1万年以前，人类对石器进行加工，从而进入新石器时代；公元前5000年，人类进入青铜器时代；公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代；18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础；19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代；20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。

因此我们需要站在时代的高度，探讨材料科学的发展现状与新趋势。

材料学科研究的重点在于新材料及其新材料技术的开发与应用。

就新材料的发展而言，其主要趋势有：一、继续重视高性能的新型金属结构材料；二、结构材料的复合化、功能化，低维材料正扩大应用；三、非晶材料日益受到重视；四、功能材料迅速发展——多功能集成化、智能化、材料和器件一体化；五、特殊条件下应用的材料；六、依靠计算材料科学设计新型材料。

3.新材料发展的迫切性我国材料领域面临着很多急需解决的问题，其中传统材料产业亟待振兴，更为重要的是相关新材料领域发展面临更大的挑战。

这其中包括：一、关键新材料亟待开发；二、纳米材料研究虚火旺，产业化障碍大；三、前瞻性新材料和具有知识产权的材料研发能力不足；四、高水平新材料研究开发人才的培养；五、材料产品急需应对入世的挑战。

4.新材料的特点及其分类（1）新材料的概念新材料是指新出现的或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；或采用新技术（工艺、装备），使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料；一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。

（2）新材料的特点新材料一般具有以下特点：一、新材料获得途径与传统材料不同；二、新材料是多学科相互交叉、相互渗透、相互促进，综合研究的成果；三、新材料具有高新性能，能满足尖端技术和设备制造的需要；四、新材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变；五、新材料的开发与应用联系更加紧密；六、新材料应注重与生态环境及资源的协调性。

（3）新材料的类型一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

（4）典型材料以下介绍当下各类新材料中两种最为典型的材料。

一是纳米材料。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。

纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。

纳米材料主要用于医药、家电、电子计算机和电子工业、环境保护、纺织工业以及机械工业等。

二是生态环境材料。

生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。

生态环境材料研究的主要方向有：一、减少人均材料流量，减少材料集约化程度；二、减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺；三、开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料；四、避免使用有害物质，使用“清洁”材料；五、使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；六、修复环境，强调生态效率(性能-环境负荷比)；七、采用环境负荷小的高分子合金设计；八、采用可再生循环的高分子材料设计；九、采用完全降解的高分子材料设计；十、强调高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。

二、新材料产业现状1.国内外新材料产业及其现状（1）美国新材料产业现状美国早在1991至1995年的《国家关键技术报告》中就将材料科学与技术列为重要的研究领域。

自1996年以后，有关材料的立项列入到《国防领域的研究、开发、实验及评估计划》中的61101E子项（国防研究科学，该子项包括信息科学、电子科学和材料科学三大领域）和62712E（材料与电子技术，该子项包括材料加工技术、微电子器件技术、低温电子器件技术和军用医疗与损伤技术四个领域）中，主要预算合计为15亿美元左右。

在新材料的单项方面，美国2000年制定的国家纳米技术计划被列为第一优先科技发展计划。

（2）德国新材料产业现状德国自1994年就启动了跨世纪国家级新材料研究计划，实施周期为1994—2003年。

该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面确保德国的国际领先地位。

进入21世纪后，德国在9大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以确保资源和环境；德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。

（3）日本新材料产业现状日本政府历来十分重视材料技术的发展，把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标，认为新材料技术是推动21世纪创新和社会繁荣的主导力量。

在日本新的五年“科学技术基本计划”中，重点发展的材料技术包括：分析和控制微粒、分子、原子、电子等微观结构技术；高纯化和功能组合技术；功能性结构材料技术；使材料具有特殊功能的表面处理技术；应用计算机设计和制造材料的技术等。

（4）我国积极扶持新材料产业发展在我国，新材料产业发展得到了政府的积极扶持。

1999年国家颁布实施《当前国家优先发展的高技术产业化重点领域指南》，其中新材料得到重点扶持；2000年实施《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项的公告》，“十五”期间在我国新材料产业发展过程中，国家给予了大力支持，初步形成了比较完整的新材料产业体系；“十一五”期间进一步加大了支持力度。

按我国目前经济发展趋势预计，新材料需求增长速度将高于经济增长速度，按10%的增长速度计算，到2010年我国新材料市场可达6500亿元。

新材料产业也已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。

（5）我国新材料产业发展现状政府支持力度不断加大，新材料产业取得长足发展；新材料产业规模不断扩大，技术水平日益提升；新材料产业基地不断涌现，产业呈现集群化发展态势；新材料上市公司已成为我国新材料产业发展的尖兵。

2.新材料产业发展的思考我国新材料产业发展虽然取得较大的进展，但也存在一些急需解决的问题，主要表现在以下几个方面：一、新材料产业的科技创新能力不强；二、新材料产业技术集成能力差，加工技术及装备制造水平低是我国新材料及材料工业发展的薄弱环节；三、资源及能源利用效率低，资源优势转化为产业优势尚有较大的差距；四、新材料成果转化和产业化过程需要大量资金投入，但多元化的投融资体系尚未建立，面向产业化服务的中介服务体系尚不完善，这在某种程度上制约了我国新材料产业的发展。

我国新材料技术领域有以下几个重大研究方向：一、面向信息产业的关键新材料技术；二、面向国家传统和支柱产业的关键新材料；三、改善人类生活环境和提高生活质量的新材料技术；四、面向战略性竞争的关键新材料技术。

三、新材料对新兴产业发展的影响1.新能源新能源材料的种类主要包括专用薄膜，聚合物电解液，催化剂和电极，先进光电材料，特制光谱塑料和涂层，碳纳米管，金属氢化物浆料，高温超导材料，低成本低能耗民用工程材料，轻质、便宜、高效的绝缘材料，轻质、坚固、复合结构材料，超高温合金，陶瓷和复合材料，抗辐射材料，低活性材料，抗腐蚀及抗压力腐蚀裂解材料，机械和抗等离子腐蚀材料。

当前研究热点和技术前沿包括高能储氢材料，聚合物电池材料，中温固体氧化物燃料电池电解质材料，多晶薄膜太阳能电池材料等。

这些新能源材料的研究、开发与应用将极大推进新型能源产业的大幅发展。

2.生物医药纳米技术在医药方面已经有了极广泛的应用。

纳米技术的实现使得人们可在纳米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品纳米材料粒子，将使药物在人体内的输运更加方便。

同时，运用基因和药物传送纳米级的MRI对照剂还可以发现癌细胞或定位人体组织器官。

疾病早期诊断的纳米传感器系统也是通过纳米技术实现的。

此外，生物降解材料在生物医药领域也有很大的市场。

目前可吸收材料已经被做成可吸收骨科植入物、骨钉、骨板、骨修复材料、可吸收性缝合线、可吸收性手术防粘连膜、可吸收性止血敷料、组织工程支架、药物载体、整形材料、血管栓塞剂、组织黏合剂等，为众多患者带来了福音。

3.国防新科技军工材料对国防科技、国防力量的强弱和国民经济的发展具有重要推动作用，是武器装备的物质基础和技术先导，是决定武器装备性能的重要因素，也是拓展武器装备新功能和降低武器装备全寿命费用、取得和保持武器装备竞争优势的原动力。

军工材料包括了以下几个方面：（1）火炮身管材料：高强韧炮钢制造身管，耐热合金身管，陶瓷衬管材料，电磁炮材料，复合材料身管；（2）新型装甲材料：薄、硬、纯装甲钢，金属基复合材料装甲，防弹陶瓷，贫铀装甲；（3）其他兵器材料：兵器用阻尼材料技术，兵器用隐身材料技术，兵器用功能陶瓷材料。

4.电子制造业电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料，包括介电材料、半导体材料、压电与铁电材料、导电金属及其合金材料、磁性材料以及其他相关材料。

电子材料是现代电子工业和科学技术发展的物质基础，同时又是科技领域中技术密集型学科。

它涉及到电子技术、物理化学、固体物理学和工艺基础等多学科知识。

根据材料的化学性质，电子材料可以分为金属电子材料，电子陶瓷，高分子电子、玻璃电介质、云母、气体绝缘介质材料，电感器、绝缘材料、磁性材料、电子五金件、电工陶瓷材料、屏蔽材料、压电晶体材料、电子精细化工材料、电子轻建纺材料、电子锡焊料材料、PCB制作材料、其他电子材料。