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“十五五”期间,将重点发展这些有色金属新材料

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2025年12月03日 08:31:54
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  新材料作为全球科技革命与产业变革的核心基础领域,同时也是支撑我国现代化产业体系构建、培育新质生产力的战略先导产业,其发展水平直接关系到产业基础高级化、产业链现代化进程,对实现高水平科技自立自强及制造强国、质量强国建设具有不可替代的战略价值。发展有色金属新材料是发展新材料产业的重要部分。在近日发布的《“十五五”新材料产业发展规划》中,提及多项有色金属新材料。


  一是发展先进基础材料。夯实产业发展根基,先进基础材料是新材料产业的“压舱石”,聚焦传统基础材料的性能升级与绿色化转型,重点突破高附加值、高性能产品,满足高端制造与民生领域的升级需求,发展先进有色金属材料是发展先进基础材料的重中之重。


  “十五五”期间,将重点围绕轻量化、高功能化需求,突破高强高韧铝合金(航空航天领域结构件、汽车轻量化车身核心材料)、高性能镁合金(3C产品、医疗器械轻量化材料)、钛合金(宽幅板材用于航空蒙皮、精密型材用于高端装备)等先进基础材料。此外,发展铜基电子材料(如高频高速覆铜板)、稀有金属功能材料(如钕铁硼永磁材料、钨钼合金),支撑电子信息、新能源领域发展。


  二是发展关键战略材料。突破“卡脖子”瓶颈关键战略材料是保障国家重大工程、战略性新兴产业安全的核心,聚焦高端装备、新一代信息技术、新能源、生物医药等重点领域,攻克对外依赖度高、技术壁垒强的核心材料。


  “十五五”期间,涉及的关键有色金属战略材料主要包括耐蚀合金(如哈氏合金用于化工、核电领域耐腐蚀部件)、高强轻型合金(铝锂合金减重航空结构件、钛铝系合金用于发动机低压涡轮叶片)、金属基/陶瓷基复合材料(CMC用于航空发动机热端部件,提升耐高温性能)、极端环境服役材料(超低温材料用于液化天然气装备,强辐射耐受材料用于核电领域)。在新一代信息技术材料方面,围绕半导体、显示产业国产化需求,重点布局集成电路材料(300mm及以上大尺寸硅片突破晶圆制造瓶颈,碳化硅/氮化镓衬底与外延片支撑第三代半导体器件,高纯金属靶材Cu/Co/Ru用于芯片布线,ArFi/EUV先进光刻胶及配套试剂支撑7nm及以下制程,电子特气、高精度抛光材料保障芯片制造纯度,Fan-out/3DIC先进封装材料助力芯片高密度集成);新型显示材料(OLED发光/传输/注入材料提升屏幕画质与寿命,量子点材料实现广色域显示,Micro-LED外延与巨量转移材料推动显示技术升级,柔性显示基板材料支撑折叠屏等创新形态)。在新能源材料方面,支撑新能源产业规模化与高安全性发展,重点研发电池材料(高比能高安全锂离子电池材料,如高镍无钴正极、硅碳/锂金属负极、固态电解质解决电池自燃风险;钠离子电池材料适配低成本储能需求;液流电池材料支撑长时储能;氢能材料如高效电解水催化剂、高密度储氢材料、高性能燃料电池膜电极及质子交换膜,推动氢能产业链落地)、光伏材料(高效晶硅电池材料如N型硅片、新型金属化浆料提升光电转换效率;钙钛矿电池材料突破稳定性瓶颈,推动钙钛矿-晶硅叠层电池产业化;薄膜光伏材料如碲化镉、钙钛矿薄膜,适配柔性光伏场景)。


  三是发展前沿新材料。抢占全球技术制高点,前沿新材料是引领未来产业发展的核心,聚焦低维、量子、生物基等颠覆性技术方向,布局具有原创性、前瞻性的材料领域,培育产业新增长极。


  航空航天领域因极端工况与高性能需求,材料标准严苛。航空发动机需新型高温合金:1100℃下持久强度≥120MPa,抗氧化性能较传统材料提升30%,以增强热效率与运行可靠性;飞行器结构需高性能碳纤维复合材料,纤维强度达7GPa、模量达350GPa,实现减重并提升有效载荷与续航里程。


  新能源汽车产业升级依赖新材料突破。动力电池高镍三元正极材料需镍含量≥90%,能量密度达300Wh/kg,满足高续航需求;车身轻量化需研发屈服强度≥350MPa且冲压性能优良的铝合金板材,应用于车身及零部件制造,降重提能效、助力节能降耗。电子信息领域技术迭代对材料要求更高。集成电路用12英寸超高纯硅片纯度需达11N(99.999999999%),适配先进制程;5G基站高性能射频前端材料需满足插损≤0.5dB、隔离度≥40dB,保障信号传输质量,支撑5G规模化应用。


  在新能源汽车高能量密度动力电池材料方面,研发镍含量≥95%的高镍三元正极材料与硅基负极材料,搭配高电压电解液,实现动力电池能量密度达350Wh/kg、循环寿命超2000次,显著提升新能源汽车续航里程与电池使用寿命。


  汽车轻量化铝合金材料方面,将6系、7系铝合金应用于汽车车身及底盘,材料屈服强度达400MPa以上,延伸率≥12%,可实现汽车零部件减重20%~30%,有效降低整车重量,提升能源利用效率。


  在燃料电池关键材料方面,突破质子交换膜、催化剂、气体扩散层等核心技术,使燃料电池成本降低30%,耐久性提升至5000小时以上,推动燃料电池汽车商业化进程,促进新能源汽车产业多元化发展。在半固态工艺镁合金方面,通过半固态工艺优化镁合金的强度、延伸率与耐腐蚀性能,为新能源汽车部件性能提升与轻量化提供新方案,助力降低整车能耗、提高续航能力。


  在交通运输领域,将碳纤维复合材料、铝合金复合材料应用于轨道交通车辆车体、转向架,降低车辆自重15%~20%,提升列车运行速度与能源利用效率,同时具备良好防火、隔音性能,优化乘客乘坐体验,开发高性能防腐涂料与金属涂层材料,用于船舶船体、甲板、设备,提升海洋环境下耐腐蚀性能,延长船舶使用寿命,降低维护成本30%以上,确保船舶长期安全运行。


  在能源电力高效光伏电池材料方面,研发新型钙钛矿光伏电池材料、高效多结太阳能电池材料,其中,钙钛矿光伏电池效率达28%以上,多结太阳能电池效率突破35%,降低光伏发电成本,推动太阳能广泛应用。在大容量储能电池材料方面,优化锂离子电池、钠离子电池、液流电池的电极材料、电解液材料与隔膜材料,提升储能电池能量密度、充放电效率与循环寿命,锂离子电池能量密度达300Wh/kg以上,循环寿命超3000次,满足能源存储与稳定供应需求。在电力传输用超导材料方面,突破高温超导带材大规模制备技术,应用于电力传输、储能、电机等领域,降低电力传输损耗20%~30%,提高电力系统稳定性与可靠性,促进能源高效利用。大规格高性能铝合金储氢管材方面,达到抗拉强度≥310MPa,屈服强度≥264MPa,延伸率≥12%,超声波检测符合A级标准,循环打压次数满足相关要求,兼具良好力学性能与储氢性能,适用于氢气储存与运输,支撑氢能源产业发展。


  在海洋工程领域,研发耐海水腐蚀、耐冲刷的金属材料与复合材料(如耐蚀合金钢、纤维增强塑料),用于海洋平台、船舶、海底管道,延长海洋结构物使用寿命,降低维护成本,保障海洋工程设施安全稳定运行。深海探测用高性能材料方面,将钛合金、高强钢、陶瓷基复合材料应用于深海探测器、水下机器人,满足深海高压、强腐蚀环境对材料的严苛要求,确保设备可靠运行,助力深海资源探测与开发。在海洋新能源材料中,开发风电叶片用高性能纤维复合材料、潮汐能发电装置用耐腐蚀金属材料,推动海上风电、潮汐能发电等海洋新能源产业发展,促进清洁能源开发利用。


  在智能装备领域,将高强度铝合金、碳纤维复合材料、工程塑料应用于机器人关节、传动部件,提升机器人运动性能与负载能力,降低自身重量,增强灵活性与工作效率。

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