中國儲能網(wǎng)訊：做完了兩期的材料科學(xué)研究后，我們更加深刻的體會到了這一領(lǐng)域的龐大、復(fù)雜與深不可測，到目前為止我們依舊只觸摸到了冰山一角。
不過這也更加堅定了我們繼續(xù)探索的決心。
本期我們將要進入的是材料科學(xué)領(lǐng)域中的另一個發(fā)展重點——先進高分子材料。
先進高分子材料是指具有相對獨特物理化學(xué)性能、適宜在特殊領(lǐng)域或特定環(huán)境下應(yīng)用的人工合成高分子新材料。
根據(jù)工信部《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，先進高分子材料共包括特種橡膠、工程塑料、有機硅材料、高性能氟材料、功能性膜材料和其他等6類共76種重點產(chǎn)品。
從國際范圍來看，高分子材料的研究與應(yīng)用的第一梯隊仍屬于美國歐洲和日本等發(fā)達國家。不過，近年來國內(nèi)頂尖研究所如中國科學(xué)院、清華大學(xué)等已經(jīng)迎頭趕上，正在逐步縮小與國外的差距。
而涉及高分子材料研究和生產(chǎn)的312家上市公司，也借著發(fā)展新材料的政策東風(fēng)，掀起了一場人才、技術(shù)和資金等全方面的深度博弈。
“聽著新鮮，并不神秘”
常見的物質(zhì)，一般是由幾個或幾十個原子組成，分子量在幾十到幾百之間，稱之為小分子，如水的分子量為18。所謂的“高分子”，指的是分子量特別高的物質(zhì)，一般分子量在1萬以上，甚至達到幾萬、幾十萬。
“高分子材料聽著很新鮮，但其實并不神秘。日常生活中很常見，如塑料、橡膠等都屬于高分子材料?！比A南理工大學(xué)曹賢武教授表示，“先進高分子材料中，有一部分是此前沒有的，是新研究合成的;還有一部分先進高分子材料則是通過改良現(xiàn)有的高分子材料，使之在性能等方面獲得了較大幅度提升來獲得?！?
與材料科學(xué)的其他領(lǐng)域一樣，高分子材料的最高端技術(shù)仍舊掌握在以美國為首的發(fā)達國家手中，全球頂尖的研究機構(gòu)包括美國的康奈爾大學(xué)、麻省理工學(xué)院等。不過近年來，國內(nèi)的研究機構(gòu)和高校研究所也在奮起直追，與國外的差距開始縮小。
資料顯示，目前國內(nèi)領(lǐng)先的高分子材料研究所，包括中科院研究所以及浙江大學(xué)、四川大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)、華南理工大學(xué)等高校研究所。
老牌浙大研究所帶頭人是中科院院士沈之荃教授，先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目40余項(包括2項重大項目和7項重點項目)，863高技術(shù)項目3項，973國家重點基礎(chǔ)研究項目1項，省部級基金項目等70余項，企業(yè)委托研究50余項;華南理工大學(xué)高分子研究所則在跟企業(yè)結(jié)合和應(yīng)用方面較為出色。結(jié)合國內(nèi)實際情況，“十二五”期間我國將重點發(fā)展特種橡膠、工程塑料、有機硅材料、高性能氟材料、功能性膜材料和其他等6大類共76種先進高分子材料。其中，特種橡膠包括丁基橡膠、丁腈橡膠等20中重點產(chǎn)品，主要應(yīng)用于汽車輪胎、醫(yī)藥和航空航天、電子等領(lǐng)域?！兑?guī)劃》中指出，特種橡膠發(fā)展目標是“自主研發(fā)和技術(shù)引進并舉，走精細化、系列化路線，大力開發(fā)新產(chǎn)品、新牌號，改善產(chǎn)品質(zhì)量，努力擴大規(guī)模，力爭到2015年國內(nèi)市場滿足率超過70%?！?
二級市場上，正在研發(fā)或涉及特種橡膠材料生產(chǎn)的企業(yè)高達62家，其中有一半以上來自化工行業(yè)。這其中，既包括中國石化(600028.SH)這樣子的航母，也包括陽谷華泰(300121,股吧)(300121.SZ)等創(chuàng)業(yè)板上市公司。
工程塑料則包括聚酰胺、聚碳酸酯等9種重點產(chǎn)品，主要應(yīng)用于電子電氣、汽車和機械等領(lǐng)域，“十二五”期間工程塑料發(fā)展目標則是“圍繞提高寬耐溫、高抗沖、抗老化、高耐磨和易加工等性能，加強改性及加工應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，擴大國內(nèi)生產(chǎn)，盡快增強高端品種供應(yīng)能力，力爭到2015年國內(nèi)市場滿足率超過50%?！?
由于塑料使用的廣泛性和較低的準入門檻，二級市場上目前涉及塑料生產(chǎn)的企業(yè)達到了157家之多。不過，如果從普通的塑料生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^高附加值的工程塑料新材料生產(chǎn)企業(yè)，是這些企業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。
第三種高分子材料是有機硅材料，共有空間級硅橡膠、烷氧基硅烷等6種重點產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域是高精尖機械電子等的粘合劑、隔離劑、密封等，二級市場涉及有機硅材料生產(chǎn)的企業(yè)有42家。
第四種高分子材料是高性能氟材料，有高檔聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等7種重點產(chǎn)品，主要應(yīng)用領(lǐng)域是電子、化工等領(lǐng)域。二級市場上相關(guān)公司有15家?！澳ぁ敝Я?
接下來是功能性膜材料——也是高分子材料“十二五”期間的發(fā)展重點。功能性膜材料又分為光學(xué)膜、水處理膜、電池膜等幾個種類一共23種重點產(chǎn)品，是六種高分子材料中重點產(chǎn)品最多的一類，其中光學(xué)膜相關(guān)重點產(chǎn)品占據(jù)了2/3，康得新(002450,股吧)(002450.SZ)、長信科技(300088,股吧)(300088.SZ)等51家公司參與分享功能性膜盛宴。
此外，鑒于功能性膜材料的重要性，《規(guī)劃》中還將高性能膜材料列為十大重點工程之一，工程目標是“到2015年，實現(xiàn)水處理用膜、動力電池隔膜、氯堿離子膜、光學(xué)聚酯膜等自主化，提高自給率，滿足節(jié)能減排、新能源汽車、新能源的發(fā)展需求。”
《規(guī)劃》只指出了“十二五”期間的發(fā)展重點、重點工程和重點產(chǎn)品。對于我國未來的先進高分子材料發(fā)展方向，可以從聚合物太陽能電池以及高分子膜材料、膜技術(shù)兩個方面看到端倪。
聚合物太陽能電池方面，目前薄膜太陽能電池的市場份額不到10%，但在美國國防先進研究項目局下，結(jié)合“燃料激活”和電池聚合物電池兩種前沿技術(shù)的新一代光伏電池，被認為是繼晶體硅和薄膜光伏電池后的第三代光伏電池，有望開發(fā)出轉(zhuǎn)換效率達到或者超過20%的低成本薄膜電池。
膜材料方面，業(yè)內(nèi)預(yù)計到2050年，我國缺水總量將達4000億m3。高性能膜在緩解水資源短缺方面優(yōu)勢顯而易見：膜法精密過濾代替蒸發(fā)，可節(jié)能40%以上，減少溶劑消耗量30%因此，膜技術(shù)的發(fā)展得到了全球范圍的高度重視，美國、日本、歐洲等多國政府將膜技術(shù)作為21世紀高新技術(shù)進行研究與開發(fā)，我國同樣高度重視。
