3.2 国外功能材料发展现状及趋势

3.2.1 国外功能材料发展现状

目前，以功能材料为核心的新材料产业已被公认为是全球最重要、发展最快的高新技术产业之一，尤其是新型功能材料，对工业、农业、交通、信息、国防以及其他高新技术产业的发展具有毋庸置疑、不可替代的支撑作用。当前功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%以上，世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

仅就2014年而言，美国在纳米功能材料、生物功能材料、特种金属功能材料以及非金属材料领域获得多项突破。英国纳米功能材料的石墨烯研究应用依然领先，其他新型材料研究及应用取得新成果。德国成功研发人造骨髓、离子液体聚合物智能薄膜、钢铝混合化合物等新材料。俄罗斯在世界上首次使用可吸收血管支架，培育出可制造软骨组织的人工材料；开发出具有防窃听功能的复合涂层。法国研制出可吸收污染物的纳米管海绵、高导电性有机金属材料以及一种新结晶形式“冰十六”。加拿大研制出先进“隐形”伪装布料，设计出可显著降耗的纳米光缆。韩国在太阳电池和可穿戴电子装备的可用材料方面取得突破。日本开发出世界上最耐热的生物塑料、高强度医用凝胶和更节省稀土的磁石制造技术。

根据统计，2014年新材料技术产业在世界市场的销售额预计超过10000亿美元，其中功能材料约占80%。某些特种功能材料就其单项而言，市场也是巨大的。2014年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达800亿美元。2014年半导体材料市场规模增长3%，收入增长10%，销售额达443亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额达250亿～260亿美元，到2020年，全球与超导相关产业的产值可能达到1500亿～2000亿美元，其中高温超导占60%。2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量达13.4万t，产值达80亿美元，带动相关产业产值700亿美元。生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，2014年全球生物医用材料及制品的产值超过1000亿美元，美国约400亿美元，是美国经济中五种高技术关键新材料产业之一，近年来生物医用材料一直保持每年20%以上的速率持续增长。随着可持续发展政策被各国政府广泛采纳，生态环境材料的市场需求迅速增加，2015年的社会需求高于800亿美元。可见，在全球经济中，功能材料无论是需求规模，还是需求的增长速度，都相当惊人。

3.2.2 国外功能材料产业发展趋势

1．美国发布《材料基因组战略规划》

2014年12月美国发布了《材料基因组战略规划》，预计该规划的执行时间在2015—2018年。在资金投入方面，美国联邦政府已投入2.5亿美元用于基础设施研发和创新，预计未来投资将持续加大。《材料基金组计划战略规划》以国家层面最高级规划的形式保证后续实施。其目标是：将发现、发展、生产和部署先进材料的速度提高2倍（由原来的10～20年缩减到5～10年），并将成本降为原来的一小部分。这个战略规划将协调和指导联邦政府的投资和研发活动，为其的发展指明方向。该战略规划公布了9大材料类别研究领域下的63个重点方向，其中树脂基复合材料、关联材料、电子和光子材料、储能材料以及轻质结构材料这5类材料涉及的37个重点方向对国家安全影响重大。

2．俄罗斯公布《2030年前材料与技术发展战略》细节

俄罗斯联邦政府所属的军事工业委员会科学技术委员会在2012年批准了全俄航空材料研究院及其他合作研究机构合作制定的《2030年前材料与技术发展战略》，该战略预期执行时间为2014—2030年。从2014年开始实施，5年内总拨款规模约500亿卢布。2014年1月开始，该战略的重点材料发展方向相继公布，主要有18个战略发展方向，包括智能材料、金属间材料、高温金属材料、聚合物材料、纳米结构复合材料和涂层等，战略本身将附带10个主要计划。在18个战略发展方向中，约80%的方向与发动机研制和现代化有关，主要有以下五个方面：单晶耐高温合金发动机叶片、自组织纳米复合材料涂层、高梯度定向结晶技术、真空熔炼技术、发动机材料与国际标准接轨。

3．欧盟发布石墨烯旗舰计划首份招标公告和科技路线图

2014年2月欧盟发布石墨烯旗舰计划，预期执行时间2013—2020年。资金投入方面分两个阶段进行：初始阶段（2013年10月1日至2016年3月31日）共资助5400万欧元，稳定阶段（2016年4月开始）预计每年资助5000万欧元。2014年2月初，欧盟未来新兴技术（FET）石墨烯旗舰计划发布了首份招标公告和科技路线图，介绍了拟资助的研究课题和支持课题，以及根据领域划分的工作任务，每项课题都涉及多项工作任务。根据路线图，石墨烯旗舰计划将分初始热身阶段和稳定阶段两部分进行，主要包括新兴传感技术与生物学的融合、面向射频应用的无源组件、高频电子学三个重点方向。

4．欧盟制定“欧洲冶金计划”

2014年9月欧盟制定“欧洲冶金计划”，预期执行时间2014—2020年，预计该计划总经费投入10亿欧元。2014年9月9日，欧洲空间局联合一些知名研究机构和超过180家欧洲公司，在伦敦科学博物馆正式启动名为“欧洲冶金”计划的研究，旨在发展21世纪新型金属及其制造技术，参与该计划的有空客、罗罗、西门子、BAE系统公司等大型公司。“欧洲冶金”计划将围绕13个主题开展研究，包括用于空间和核系统的新型耐热合金、基于超导合金的高效电源线、可将废热转化为电的热电材料、生产塑料和药物的新型催化剂、用于医疗移植的生物相容性金属以及高强度的磁系统等。

5．日本最大碳纤维供应商东丽公司制定中远期碳纤维计划“AP-G 2016”

2014年2月日本最大碳纤维供应商东丽公司制定中远期碳纤维计划“AP-G 2016”，预期执行时间2014—2017年。从2014年开始，在三年内投资1800亿日元用于技术开发，另外投资4000亿日元用于资产建设。截至2017年3月，计划实现销售额2.3万亿日元，净利润1800亿日元。

从世界各国关于材料的规划来看，功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，而新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领我国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。