稀土是新型高性能材料吗高性能稀土材料指哪些材料

电脑 2023-05-30 15:33:04 0

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（内容来源于：有色技术平台，关注查看更多详情）

报告综述：

新材料按产业阶段划分成先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类别。 先进基础材料主要包括钢铁、有色、石化、建材、轻工、纺织等基础材料中的高端产品，关键战略材料主要包括高端装备用特种合金、高性能纤维及其复合材料、新型能源材料、稀土功能材料、先进半导体材料、新型显示材料等高性能新材料，前沿新材料包括3D 打印材料、超导材料、智能仿生与超材料、石墨烯等。液态金属具有高强度、高硬度，极强的耐磨性和耐腐蚀性，非常好的散热性、电磁屏蔽性以及自驱动性。目前液态金属可用于散热器和电子增材制造领域，但凭着其优越的性能，液态金属在未来还有非常广阔的应用空间。3D 打印用合金粉末可以分为铁基合金、钛及钛基合金、镍基合金、钴铬合金、铝合金、铜合金等。由于3D 打印技术的市场前景十分广阔，打印用的材料合金粉末也相应拥有了更大的需求空间。目前我国高端3D 打印用合金粉末也开始从实验室走向了产业化阶段。超导材料具有零电阻和完全抗磁性的特点，应用领域有输电电缆、超导发电机、超导磁体、超导限流器等。目前国内超导材料主要从美国和日本进口，成本昂贵，超导行业发展必将产生对超导材料大量的需求，因此，超导行业要发展壮大，超导材料必须国产化。高温合金具有较高的高温强度、断裂韧性、抗氧化、抗热腐蚀和热疲劳性能。主要应用于航空航天领域和能源领域。高温合金作为航空发动机投入的重点材料，未来增速较为可观。中长期来看，核电、工业、舰船等领域突破性需求也带来高端合金行业的需求。稀土按功能划分为稀土永磁材料、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土超抛光材料五大类。不同种类稀土都有自己独特的性能和应用领域。我国是稀土资源大国，资源拉动了我国稀土功能材料的快速发展。我们认为新材料企业不同于互联网企业拥有未来巨大流量变现的可能，P/S 的 *** 并不试用，此外P/B 的 *** 更适用于强周期的重资产行业，【【微信】】的估值 *** 适用于资本密集型企业。考虑到新材料行业属于成长型行业同时天花板较高，PEG 是一种合理的 *** ，但新材料行业的盈利增速并不稳定，盈利增速的方差较大，如果仅凭个别年份的高增长就给予较高的估值，很可能在下一个年份就遭遇戴维斯双杀，因此我们认为结合合理P/E 的PEG *** 更适合用于给新材料板块进行估值。

报告内容：

1、国家新材料产业政策梳理

1.1 新材料的基本概念

新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料。新材料产业是材料工业发展的先导，是重要的战略性、基础性产业，在建设制造强国、巩固国防军工中占据重要地位。“一代新材料造就一代新装备，一代新装备需要一代新材料”，每个工业强国的崛起，都需要雄厚的材料工业作为坚强支柱。

新材料作为基础性和支柱性战略产业，是高新技术的先导。世界各国高度重视，纷纷出台政策大力扶持产业发展。我国 *** 更是如此，《中国制造2025》将新材料确定为十大重点领域之一，并在随后公布的《lt中国制造2025gt重点领域技术路线图(2015 版)》中，明确产业需求、目标、重点产品及关键技术，确立新材料产业发展路线。

进入“十三五”后，为促进新材料产业发展更上一层楼，相关政策频频加码。从发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》明确加快新材料等战略新兴产业发展，到成立国家新材料产业发展领导小组从发布《新材料产业发展指南》到为中国制造2025 增添百亿专项基金，不断在政策上为新材料产业提供支持。根据《lt中国制造2025gt重点领域技术路线图》及《新材料产业发展指南》，新材料产业总体分为先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料三个重点方向。

1.2 国家发展新材料产业的重要意义

新材料作为国民经济的先导性产业和高端制造及国防工业发展等的关键保障，是各国战略竞争的焦点。“一代材料、一代产业”，从材料的应用历程可以看出，每一次生产力的发展都伴随着材料的进步。新材料的发现、发明和应用推广与技术革命和产业变革密不可分。在全球新一轮科技和产业革命兴起的大背景下，欧美韩日俄等全球20 多个主要国家纷纷制定了与新材料有关的产业发展战略，启动了100 多项专项计划，大力促进本国新材料产业的发展。

我国新材料产业起步晚、底子薄、总体发展慢，仍处于培育发展阶段。新材料产业发展的滞后，已成为制约制造强国建设的重要瓶颈。在国民经济需求的百余种关键材料中，目前约有1/3 国内完全空白，约有一半性能稳定性较差，部分产品受到国外严密控制。当前，我国正处在经济转型和结构提升的关键期，加快发展新材料，对推动技术创新，支撑产业升级，建设制造强国具有重要战略意义。

1.3 国家新材料产业政策

1.3.1 国家新材料产业政策脉络

1.3.2 重点新材料相关政策文件摘要

(1)《中国制造2025》

《中国制造2025》，是我国实施制造强国战略之一个十年的行动纲领。

新材料是十个重点建设领域之一。以特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料、特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点，加快研发先进熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工、高效合成等新材料制备关键技术和装备，加强基础研究和体系建设，突破产业化制备瓶颈。积极发展军民共用特种新材料，加快技术双向转移转化，促进新材料产业军民融合发展。高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响，做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。加快基础材料升级换代。

(2)《有色金属工业发展规划(2016-2020 年)》

以加强供给侧结构性改革和扩大市场需求为主线，以质量和效益为核心，以技术创新为驱动力，以高端材料、绿色发展、两化融合、资源保障、国际合作等为重点，加快产业转型升级，拓展行业发展新空间，到2020 年底我国有色金属工业迈入世界强国行列。

(3)《稀土行业发展规划(2016-2020 年)》

以创新驱动为导向，持续推进供给侧结构性改革，加强稀土战略资源保护，规范稀土资源开采生产秩序，有效化解冶炼分离和低端应用过剩产能，提升智能制造水平，扩大稀土高端应用，提高行业发展质量和效益，充分发挥稀土战略价值和支撑作用。

(4)《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》

提高新材料基础支撑能力。顺应新材料高性能化、多功能化、绿色化发展趋势，推动特色资源新材料可持续发展，加强前沿材料布局，以战略性新兴产业和重大工程建设需求为导向，优化新材料产业化及应用环境，加强新材料标准体系建设，提高新材料应用水平，推进新材料融入高端制造供应链。到2020 年，力争使若干新材料品种进入全球供应链，重大关键材料自给率达到70%以上，初步实现我国从材料大国向材料强国的战略性转变。

推动新材料产业提质增效。面向航空航天、轨道交通、电力电子、新能源汽车等产业发展需求，扩大高强轻合金、高性能纤维、特种合金、先进无机非金属材料、高品质特殊钢、新型显示材料、动力电池材料、绿色印刷材料等规模化应用范围，逐步进入全球高端制造业采购体系。

以应用为牵引构建新材料标准体系。围绕新一代信息技术、高端装备制造、节能环保等产业需求，加强新材料产品标准与下 *** 业设计规范的衔接配套，加快制定重点新材料标准，推动修订老旧标准，强化现有标准推广应用，加强前沿新材料标准预先研究，提前布局一批核心标准。加快新材料标准体系国际化进程，推动国内标准向国际标准转化。

促进特色资源新材料可持续发展。推动稀土、钨钼、钒钛、锂、石墨等特色资源高质化利用，加强专用工艺和技术研发，推进共伴生矿资源平衡利用，支持建立专业化的特色资源新材料回收利用基地、矿物功能材料制造基地。在特色资源新材料开采、冶炼分离、深加工各环节，推广应用智能化、绿色化生产设备与工艺。发展海洋生物来源的医学组织工程材料、生物环境材料等新材料。

前瞻布局前沿新材料研发。突破石墨烯产业化应用技术，拓展纳米材料在光电子、新能源、生物医药等领域应用范围，开发智能材料、仿生材料、超材料、低成本增材制造材料和新型超导材料，加大空天、深海、深地等极端环境所需材料研发力度，形成一批具有广泛带动性的创新成果。

(5)《新材料产业发展指南》

《指南》提出，“十三五”要深入推进供给侧结构性改革，坚持需求牵引和战略导向，推进材料先行、产用结合，以满足传统产业转型升级、战略性新兴产业发展和重大技术装备急需为主攻方向，着力构建以企业为主体、以高校和科研机构为支撑、军民深度融合、产学研用协同促进的新材料产业体系，着力突破一批新材料品种、关键工艺技术与专用装备，不断提升新材料产业国际竞争力。《指南》从突破重点应用领域急需的新材料、布局一批前沿新材料、强化新材料产业协同创新体系建设、加快重点新材料初期市场培育、突破关键工艺与专用装备制约、完善新材料产业标准体系、实施“ 互联网+”新材料行动、培育优势企业与人才团队、促进新材料产业特色集聚发展等九个方面提出了重点任务。《指南》作为“十三五”时期指导新材料产业发展的专项指南，将引导新材料产业健康有序发展。

(6)《“十三五”材料领域科技创新专项规划》

依据国际发展趋势、国内基础和面临的挑战，紧密结合经济社会发展和国防建设的重大需求，重点凝练七个任务方向。

一是重点基础材料技术提升与产业升级，着力解决基础材料产品同质化、低值化，环境负荷重、能源效率低、资源瓶颈制约等重大共性问题，突破基础材料的设计开发、制造流程、工艺优化及智能化绿色化改造等关键技术和国产化装备，开展先进生产示范。

二是战略性先进电子材料，以第三代半导体材料与半导体照明、新型显示为核心，以大功率激光材料与器件、高端光电子与微电子材料为重点，推动跨界技术整合，抢占先进电子材料技术的制高点。

三是材料基因工程关键技术与支撑平台，构建高通量计算、高通量实验和专用数据库三大平台，研发多层次跨尺度设计、高通量制备、高通量表征与服役评价、材料大数据四大关键技术，实现新材料研发周期缩短一半、研发成本降低一半的目标。

四是纳米材料与器件，研发新型纳米功能材料、纳米光电器件及集成系统、纳米生物医用材料、纳米药物、纳米能源材料与器件、纳米环境材料、纳米安全与检测技术等，突破纳米材料宏量制备及器件加工的关键技术与标准，加强示范应用。

五是先进结构与复合材料，以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心，以轻质高强材料、金属基和陶瓷基复合材料、材料表面工程、3D 打印材料为重点，解决材料设计与结构调控的重大科学问题，突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术，提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。

六是新型功能与智能材料，以稀土功能材料、先进能源材料、高性能膜材料、功能陶瓷等战略新材料为重点，大力提升功能材料在重大工程中的保障能力以超导材料、智能/仿生/超材料、极端环境材料等前沿新材料为突破口，抢占材料前沿制高点。

七是材料人才队伍建设，通过机制与制度创新，加强材料领域人才队伍建设，形成材料领域核心领军人才、研究开发人才、工程技术人才和技能人才组成的材料人才体系及其评价机制，提升创新创业人才队伍的整体素质和水平，满足材料领域发展的需求。

(7)《新材料标准领航行动计划(2018-2020 年)》

计划的目标为:到2020 年，完成制修订600 项新材料标准，构建完善新材料产业标准体系，重点制定100 项“领航”标准，规范和引领新材料产业健康发展新材料标供给结构得到优化，基于自主创新技术制定的团体标准、企业标准显著增多建立3-5 个新材料领域国家技术标准创新基地，形成科研、标准、产业同步推进的新机制新模式建设一批新材料产业标准化试点示范企业和园区，促进新材料标准有效实施和广泛应用提出30 项新材料国际标准提案，助力新材料品种进入全球高端供应链。

1.3.3 不同地区新材料产业政策布局解读：略……

1.3.4 国家新材料总体政策导向小结

通过梳理和分析国家新材料产业相关的政策脉络及相关核心文件精神，我们可以看出，国家发展新材料产业的核心目标是:提升新材料的基础支撑能力，实现我国从材料大国到材料强国的转变。

具体而言，我国发展新材料产业有四个方面的核心任务要求:一是聚焦国家重大战略亟需和产业发展瓶颈，提升关键战略材料的保障能力二是推动生产过程的智能化和绿色化改造，提高先进基础材料国际竞争力三是加快布局前沿新材料，抢占全球新材料产业未来发展的制高点四是推动稀土、钨钼、钒钛、锂、石墨等特色资源新材料可持续发展。其中，前三个任务要求是围绕关键战略材料、先进基础材料和前沿新材料三大方向展开，第四个核心任务要求则是结合我国在新材料领域的特色资源优势，提出的有针对性的发展要求。

2、新材料的分类与概况

随着科学技术的发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按产业阶段划分成先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类别。

新材料作为国民经济先导产业和高端制造及国防工业的重要保障，未来将成为各国战略竞争的焦点。当前在新一轮科技革命和产业变革大势下，全球新材料产业格局发生重大调整。新材料与信息、能源、生物等高技术加速融合，互联网+、材料基因组计划、增材制造等新技术新模式蓬勃兴起，新材料创新步伐持续加快，国际竞争日趋激烈。

在此大背景下，欧美日俄韩等全球20 多个主要国家纷纷制定了与新材料相关的产业发展战略，启动了100 多项专项计划，大力促进本国新材料产业发展。相对而言，我国新材料产业起步晚、底子薄，材料先行战略没有得到落实，核心技术与专用装备水平相对落后，关键材料保障能力不足，整体仍处于培育发展阶段。

2.1 先进基础材料

(一)先进钢铁材料:钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫以及少量的其他元素所组成的合金。其中铁外，碳的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、也是最主要的，用量更大的金属材料。先进钢铁材料的含义是在环境性、经济性、资源性的约束下，采用先进制造技术生产具有高洁净度、高均匀度、超细晶粒特征的钢材，强度和韧度比传统钢材有很大提高，钢材使用寿命增加满足21 世纪国家经济和社会发展的需要。

(二)先进有色金属材料:有色金属狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色金属材料是经济社会发展的基础性材料，是国防军工和新科技革命的战略性材料，人类社会对有色金属的需求有着很大空间。有色金属工业是制造业的重要基础产业之一，是实现制造强国的重要支撑。

进入新世纪以来，我国有色金属工业发展迅速，基本满足了经济社会发展和国防科技工业建设的需要。但与世界强国相比，在技术创新、产业结构、质量效益、绿色发展、资源保障等方面仍有一定差距。坚持绿色发展理念。严格准入条件，优化产业布局，严格控制资源、能源、环境容量不具备条件地区的冶炼产能。大力推广安全高效、能耗物耗低、环保达标、资源综合利用效果好的先进生产工艺，强化从源头防控金属污染。由高耗能向绿色、低碳转变。

(三)先进化工材料:化工新材料是新材料产业的一个重要分支，是基础化学工业更具活力和发展潜力的领域。发展化工新材料产业在突破国内资源“瓶颈”，环境保护、调整产业结构，保持石油和化学工业平稳、较快和可持续发展方面“大有可为”。

坚持以安全环保、集约发展为重点，升级和调整传统化工，加快培育化工新材料及其基础原料，巩固发展高性能聚烯烃、高端工程塑料、特种合成橡胶等先进高分子材料提高化工新材料整体自给率，加快精细化工的绿色工艺和产品开发，重点突破高端表面活性剂、微电子行业的各类化学用剂等特种功能化学品。

(四)先进无机非金属材料:无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

无机非金属材料的提法是20 世纪40 年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。新型无机非金属材料是20 世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。

(五)其他材料:

(1)稀有金属:稀有金属涂层材料、高纯铟。

(2)高性能靶材:积极发展高纯稀有金属及靶材、原子能级锆材、高端钨钼材料及制品等，加快推进高纯硅材料、新型半导体材料、磁敏材料、高性能膜材料等产业化。

(3)其他:包括钛合金加工用超细硬质合金高端棒材、新型硬质合金材料、反应堆中子吸收体材料、热缩型耐温耐磨材料、高性能极细径纳米晶微钻棒材、核电燃料元件用镍基合金材料、高纯氧化铝生产用固体铝酸钠。

2.2 关键战略材料

(一)高性能纤维及复合材料:高性能纤维是国家战略性新兴产业的重要组成部分，是发展国防军工重要的基础原材料。《中国制造 2025》明确提出，新材料产业是需要突破发展的十大重点领域之一。工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017 版)》中，也将碳纤维、玄武岩纤维、连续碳化硅纤维列为“关键战略材料”。

我国高性能纤维复合材料行业面临一个新的大发展时期，如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，高性能纤维复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。

(二)稀土功能材料:推动国产高端产品在先进装备制造、新能源汽车、节能环保、高性能医疗设备等领域的应用。发展重点:扩大高性能粘结稀土永磁材料产量，提高烧结型稀土永磁材料、稀土催化材料、稀土发光材料和稀土激光材料性能。重点发展工业脱硝、机动车尾气净化等用稀土催化材料，多领域用高性能稀土永磁材料、高光效稀土发光材料和高功率、大尺寸掺钕激光玻璃、特种光纤激光器等产品。

(三)先进半导体材料和新型显示材料:先进半导体材料的发展目标是形成第三代半导体材料构建衬底、外延、器件及应用的完整产业链，着力开发衬底及外延、芯片及封装、系统集成及可靠性评价等关键技术，大力推进功率器件、射频器件与光电器件产业化，推动4G 通信及下一代互联网技术发展。

新型显示材料的发展目标是实现产能利用率保持合理水平，产品结构不断优化，行业资源环境效率显著提高。发展重点:印刷显示方面，重点发展小分子OLED 和高分子OLED柔性显示方面，重点发展关键发光材料，注入层、传输层等有机物。全面掌握有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)技术，在全息、激光、柔性等显示技术以及新型显示材料领域取得部分技术突破。

(四)新型能源材料:新能源是降低碳排放、优化能源结构、实现可持续发展的重要途径，新能源材料是引导和支撑新能源发展的重要基础，对新能源的发展发挥了重要作用。一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生，一些新能源材料的应用提高了系能源系统的效率，新能源材料的使用也直接影响着新能源系统的投资与运行成本。新能源材料主要包括硅碳负极材料、新能源复合金属材料、锂离子电池电解液、锂离子电池电解液等。

2.3 前沿新材料

(一)石墨烯:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯的具体应用分类为:石墨烯改性防腐涂料、石墨烯薄膜、石墨烯润滑油、石墨烯导静电轮胎、石墨烯增强银基电接触功能复合材料、石墨烯导电发热纤维及石墨烯发热织物。

(二)液态金属及其电子浆料:液态金属是在常温下呈液态的一大类多金属合金材料，拥有极佳的流动性和物化稳定性，易于成型，是超越铜、银、铝等传统材料的颠覆性新材料，是人类开发利用金属材料的第二次革命。液态金属具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性等。由于它的性能优异、工艺简单，从80 年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。

(三)3D 打印用合金粉末:用于3D 打印的材料，3D 打印金属材料可以分为铁基合金、钛及钛基合金、镍基合金、钴铬合金、铝合金、铜合金等。

(四)超导材料:超导材料具有零电阻、抗磁性以及宏观量子效应等特殊物理性质，应用领域非常广泛。在电工学领域，超导材料的主要应用领域包括超导电缆、超导限流器、超导磁悬浮、医疗核磁共振成像、超导储能以及超导电机等。目前各国研究人员研发和生产的重点是YBCO 超导材料(也可称为第二代高温超导材料)，并认为其是未来超导材料发展的主要方向。

3、重点材料解读

3.1 石墨烯

是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

3.1.1 石墨烯的特点与性质

(1)导电性

石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

(2)热性能

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

(3)光学特性

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV 间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。

(4)饱和吸收

当输入的光波强度超过阈值时，这独特的吸收性质会开始变得饱和。这种非线性光学行为称为可饱和吸收，阈值称为饱和流畅性。给予强烈的可见光或近红外线激发，因为石墨烯的整体光波吸收和零能隙性质，石墨烯很容易就变得饱和。石墨烯可以用于光纤激光器的锁模运作。用石墨烯制备成的可饱和吸收器能够达成全频带锁模。由于这特殊性质，在超快光子学里，石墨烯有很广泛的应用空间。

(5)自旋传输

科学家认为石墨烯会是理想的自旋电子学材料，因为其自旋-轨道作用很