產(chǎn)業(yè)新聞 | 化工新材料如何撐起未來(lái)產(chǎn)業(yè)

從傳輸速度更快的芯片到更安全可靠的電網(wǎng)，從可被人體吸收的心臟支架到能走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)的機(jī)器人，每一項(xiàng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)的突破，背后都離不開(kāi)化工新材料的支撐。在近日召開(kāi)的2026石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，與會(huì)專(zhuān)家一致認(rèn)為，化工新材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化能力，正成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。

支撐未來(lái)信息系統(tǒng)

“人工智能發(fā)展和數(shù)字中國(guó)建設(shè)對(duì)高性能計(jì)算與存儲(chǔ)、高速及大容量網(wǎng)絡(luò)通信和智能化人機(jī)交互系統(tǒng)提出更高要求，這離不開(kāi)一批新型信息材料的支撐。”國(guó)家新材料專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)謝曼表示。

在先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域，隨著集成電路工藝技術(shù)向2納米以下制程節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，計(jì)算所依賴(lài)的半導(dǎo)體技術(shù)逐步接近物理極限，石墨烯、金屬型碳納米管和金屬相過(guò)渡金屬二硫族化合物等二維半導(dǎo)體材料有望擺脫硅基半導(dǎo)體的限制，成為后摩爾時(shí)代新一代芯片用關(guān)鍵材料。在存儲(chǔ)方面，受限于電容的微縮難題，傳統(tǒng)依賴(lài)于半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)密度提升的內(nèi)存路線(xiàn)已經(jīng)落后，急需研發(fā)新材料、新工藝以支撐三維內(nèi)存性?xún)r(jià)比和容量提升。

在通信及網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵材料領(lǐng)域，下一代人機(jī)交互網(wǎng)絡(luò)、住行合一網(wǎng)絡(luò)、空天地全域立體網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景將不斷涌現(xiàn)，亟須發(fā)展面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所需的新器件及新材料，如氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體材料、高極化的纖鋅礦鐵電材料、前沿功能陶瓷材料和磁材料等。

在新型顯示技術(shù)及關(guān)鍵材料領(lǐng)域，顯示應(yīng)用形態(tài)將由平板顯示向卷對(duì)卷工藝的柔性顯示、泛在顯示，再到多維顯示、立體顯示發(fā)展，支撐溶液法OLED/QLED顯示、超大容量微納顯示、超高清激光顯示的新材料將競(jìng)相涌現(xiàn)。

助力能源體系變革

謝曼指出，當(dāng)前，能源體系正經(jīng)歷深刻變革，急需開(kāi)發(fā)新型能源材料，提高能源清潔利用效率。

在光伏領(lǐng)域，N型單晶硅電池技術(shù)將逐步取代鈍化發(fā)射極背場(chǎng)點(diǎn)接觸電池技術(shù)，成為市場(chǎng)主流。同時(shí)，薄膜太陽(yáng)能電池和新型疊層太陽(yáng)電池在效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面均展現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)。提高晶硅電池轉(zhuǎn)化效率，推動(dòng)薄膜太陽(yáng)能電池材料和新型疊層太陽(yáng)能電池材料快速產(chǎn)業(yè)化，是中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)領(lǐng)先全球的關(guān)鍵路徑。

在電池領(lǐng)域，隨著交通電動(dòng)化與能源清潔化的發(fā)展，動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池需在提升能量密度、循環(huán)性和安全性等方面加快突破。目前，中國(guó)在納米硅碳負(fù)極材料，高電壓三元、鈷酸鋰和富鋰錳基正極材料，氧化物固態(tài)電解質(zhì)和原位固態(tài)化電解質(zhì)等新型電池材料方面取得了重大突破，但電池、電堆性能及衰減率等核心技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)域仍需加強(qiáng)攻關(guān)。

此外，在風(fēng)電領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)碳纖維已經(jīng)在120米級(jí)海上風(fēng)電裝置上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)140米級(jí)超大型風(fēng)電裝置用碳纖維及復(fù)合材料。在能源清潔高效利用領(lǐng)域，超超臨界發(fā)電技術(shù)是化石能源清潔高效利用的主流技術(shù)方向，目前，各國(guó)都在研發(fā)700℃超超臨界電站，亟須通過(guò)材料和部件產(chǎn)業(yè)化搶占技術(shù)制高點(diǎn)。在智能電網(wǎng)領(lǐng)域，中國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)工程對(duì)交直流輸電裝置的功率密度、可靠性和可控性提出了更高的要求，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體器件將成為下一代功率變換的核心技術(shù)。

多維賦能健康產(chǎn)業(yè)

醫(yī)用高分子材料是未來(lái)健康產(chǎn)業(yè)的重要基石，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所石恒沖研究員介紹了生物醫(yī)用高分子材料的五大趨勢(shì)。

一是聚烯烴類(lèi)材料正在“換掉”傳統(tǒng)材料。比如，聚丙烯正逐步替代玻璃和聚碳酸酯，超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯替代陶瓷，聚甲基戊烯替代特氟龍，聚烯烴彈性體替代軟質(zhì)聚氯乙烯和橡膠，這些“替代”將使常用的無(wú)菌注射器、預(yù)充式?jīng)_管注射器等產(chǎn)品變得更安全、更耐用。

二是耐輻照高分子專(zhuān)用料發(fā)展空間大。傳統(tǒng)環(huán)氧乙烷滅菌雖處理量大，但存在致癌殘留和污染問(wèn)題。輻照滅菌具有不產(chǎn)生廢棄物、無(wú)化學(xué)殘留、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，但多數(shù)醫(yī)用高分子材料并不耐輻照，因此需開(kāi)發(fā)耐輻照高分子專(zhuān)用料。

三是非鄰苯增塑和非聚氯乙烯材料成長(zhǎng)空間大。傳統(tǒng)輸注器械常用含鄰苯二甲酸二辛酯增塑劑的聚氯乙烯，增塑劑會(huì)進(jìn)入人體并蓄積，甚至與藥物反應(yīng)，影響人體健康。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所與威高合作，建成了萬(wàn)噸級(jí)醫(yī)用熱塑性彈性體合金專(zhuān)用料生產(chǎn)線(xiàn)和醫(yī)療器械生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。

四是醫(yī)用工程塑料正加速?lài)?guó)產(chǎn)化。此前，人工關(guān)節(jié)用超高分子量聚乙烯對(duì)我國(guó)禁售，人工關(guān)節(jié)型材也是完全依賴(lài)進(jìn)口。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所與威高等單位合作，建成了年產(chǎn)20噸超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯人工關(guān)節(jié)型材產(chǎn)線(xiàn)，打破了長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面。

五是可降解聚酯高分子成為增長(zhǎng)最快的方向。聚乳酸、聚乙交酯、聚對(duì)二氧環(huán)己酮、聚己內(nèi)酯等材料憑借能被人體吸收等特點(diǎn)，將被廣泛用于可吸收縫線(xiàn)、可吸收心臟支架等產(chǎn)品，材料需求量猛增。

推動(dòng)人形機(jī)器人“進(jìn)化”

人形機(jī)器人是未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新賽道，而它能否真正從“顫顫巍巍”“進(jìn)化”到“從從容容”，很大程度上取決于材料。

“碳纖維復(fù)合材料是人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化的關(guān)鍵材料基礎(chǔ)。”國(guó)地共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心高級(jí)工程師劉輝指出。機(jī)身的骨架、下肢主結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)臂桿、傳感器基準(zhǔn)件等，都離不開(kāi)碳纖維復(fù)合材料，具體而言，T700級(jí)以上高強(qiáng)碳纖維可用于骨架減重，M40J+高模量碳纖維材料則可用于臂桿，保障毫米級(jí)定位精度。此外，聚醚醚酮憑借比鋁合金輕40%且具備自潤(rùn)滑、耐磨損的特性，在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)和減速器襯套中應(yīng)用潛力巨大。

為了讓機(jī)器人能安全地走進(jìn)家庭和商場(chǎng)，它們的“皮膚”需要柔軟有彈性。雙組分彈性體、閉孔發(fā)泡材料等柔性材料，既能模擬人體觸感，又做到無(wú)毒無(wú)刺激，還能成型為任意復(fù)雜曲面，成為大家優(yōu)選的“皮膚”材料。

來(lái)源：中國(guó)石油和化工網(wǎng)

政府主導(dǎo) 鏈圈結(jié)盟

產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向 協(xié)同發(fā)展

電郵:lianmeng@cdxcl.org

電話(huà):028-85469987