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借力金属新材料, 拓掘产业高附加值

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借力金属新材料, 拓掘产业高附加值
发布日期:2022-11-21 21:44    点击次数:54

阵列不断扩大、性能更显精准的金属新材料正逐步打破现有材料领域存在的诸多困局。高性能金属新材料不断涌现,成为各个产业领域能级提升的关键要素。但金属新材料发展仍需闯过“创新关”“成本关”“应用关”,才能助力相关产业深度拓掘出高附加值。

金属材料应用范围广泛、历史悠久,如何提高金属材料的强度、韧性和塑性一直是研究领域的热门课题,金属新材料是全球新材料产业发展的重要方向之一。力、热、电磁、光、声等指标左右着金属新材料的应用领域变化,制造业转型升级需要金属新材料方面的科技创新与成果转化的支持。

金属新材料的应用场景广阔。先进合金是能源、海洋和交通等高端装备不可或缺的关键结构材料,铝、镁等轻合金是装备轻量化的关键因素。快速发展的电子产品对合金材料的导电、导热、强度、应力松弛等性能指标上都提出更高要求。性能更加优异、生物可降解的新型医用金属材料是健康产业的突破点之一,抗菌医用金属、生物功能化金属、生物可降解金属等都是可发力的细分方向,其耐蚀性能、耐磨损性能、生物相容性、生物活性等方面的指标均有待深研进而提高。“双碳”目标也带动了新能源领域金属新材料的需求增加,新能源汽车的锂电池、风电与核电设备等都需要应用大量的金属新材料。

近年来,国内供给侧改革和能耗管控、疫情影响和贸易摩擦等外生扰动、新老产业加快替代等因素,致使新材料领域加速变革。对于工业金属领域来说,行业发展逻辑已经从需求端转向供给端。产业升级进程中,衍生出了众多材料方面供给需求的短期错配和长期矛盾,这在很大程度上决定了金属新材料领域的发展走向。综合市场需求和技术演进程度,业界提出,在产业链前端,可面向关键金属资源需求,提升冶金产业创新效率。在产业链中端,可将制造过程中的工艺难题转移到材料上,通过材料与结构方面的创新解决产品制造过程中的问题,突破成型工艺、应力匹配等技术环节。在产业链终端,根据产业链延伸需要定制符合相关指标的产品,最终应用于大功率微波通信、工业控制功率电子模块、5G/6G基站电子模块、高速列车控制器、电力系统功率模块等高精尖产品。

新材料产业的发展可赋能其他产业的快速跃进,按此思路,跨行业协同式创新将为金属新材料领域的发展指明路径。金属新材料领域的行业壁垒呈日渐加深的态势,高端金属材料迭代升级加速,中低端金属材料在成本线上反复,对不具备资源优势和技术优势的我国企业影响较大。在高温合金、高性能合金、高品质特殊钢、高纯稀有金属材料、高端稀土功能材料等高端金属新材料方面,我国尚处于不断追赶国际水平的过程中,随着产业升级和战略转型,国产化和进口替代的需求迅速放大因而压力较大;中低端金属材料则以价格战的形式掩盖了行业壁垒的本质,对下游终端应用的相关产业造成困扰。

节约化、增值化和循环利用等实现稀贵金属高效利用的关键方向对于金属新材料同样适用,可通过精细化制备技术创新,大力发展高分散、高致密、高纯化、高取向等精细化制备技术,在保证金属新材料的功能属性前提下,最大程度地节约原料,获取更高、更稳定的产品性能。此外,金属新材料的研发存在研发周期过长、研发投入过大的问题,使用AI赋能金属新材料的研发被视为目前的最优解,但我国相当部分的AI产业资源偏向消费类,专研制造类的不多。