日本在材料科技领域的发展

日本在材料科技领域的发展（精选6篇）

1.日本在材料科技领域的发展 篇一

材料表面与界面

题 目：金属基复合材料在航空领域的应用与发展

学 院： 化学与化工 专业及班级： 无机121 年 级： 2012级 学生姓名： 严红梅 学 号： 1208110439 教

师：

张

煜

2014

年月

日

金属基复合材料在航空领域的应用与发展

严红梅

（贵州大学

无机121班）

【摘要】：介绍了金属基复合材料的构成、分类，以及性能特点分析了铝合金和钛合金复合材料的性能。讨论了金属基复合材料在航天器结构材料、热管理系统、电子封装、惯性器件、光学仪器和液体发动机中的典型应用。【关键字】 复合材料，金属基，性能，应用。

引言

金属基复合材料（简称 MMC）是以金属、合金或金属间互化物为基体、用各类增强相进行增强的复合材料。它是复合材料的一个分支。近代科学高新技术的迅速发展，特别是航空和航天应用技术的发展，对材料的要求越来越高。除了要求材料具有高强度、高模量、耐辐射、低热胀、低密度、可加工性外，还对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀及抗蠕变等理化性能提出种种特殊要求，这对单一的某种材料来说是很难都具备的。必须采用复合技术，把一些不同的材料复合起来，取其所长来满足这些性能要求。金属基复合材料就是在这样的前提下产生的。这些年来 MMC得到了广泛关注，并在航空和航天工程中取得了应用的成果。据美国航天局预测：金属基复合材料将成为本世纪空间战、卫星和空间飞行器的主要结构材料[1]。正文

1金属基复合材料的分类

MMC 通常按增强相形态分为连续纤维增强 MMC 和非连续增强（颗粒、晶须、短切纤维）MMC两大类，最常用的增强纤维为碳纤维（Gr）、硼纤维、碳化硅（SiC）纤维、氧化铝（Al2O3）纤维。晶须和颗粒增强体有碳化硅、氧化铝、碳化钛（TiC）、氮化硅（Si3N4）等。MMC 也可以按金属基体类型分类，分为铝基、镁基、铜基、钛基、钛铝互化物基等 MMC。其中铝基镁基 MMC 使用温度在 450℃以下、钛基和钛铝互化物基 MMC 使用温度 450～700℃，镍基钴基 MMC 可在 1200℃下使用。铝基 MMC 是各国开发的重点，我国亦已列入相关计划。连续纤维增强 MMC 中由于纤维是主要承力组元，而且这些纤维在高温下强度很少下降，因此 具有很高的比强度和比刚度，在单向增强情况下具有很强的各向异性。其中连续纤维增强钛合金基复合材料，已成为竞争力很强的高温结构材料。由于制造工艺复杂，且有些长纤维（如硼纤维）价格十分昂贵，基体仍起到主要作用，其强度与基体相近，但刚度、耐磨性、高温性能、热物理性能明显增强，制造工艺也相对简单，技术难度较小，可以在现有冶金加工设

备基础上工业化生产，成本较低。例如，非连续纤维增强的铝基复合材料开发已比较普遍，但它的增强作用也主要是体现在重量的降低和刚度的提高。

2金属基复合材料的性能特点

金属基复合材料集高比模量、高比强度、优良导热和导电性、优良尺寸稳定性和耐高温性能于一体，是近年来复合材料研究的热点。其具体性能取决于所选金属基体和增强材料的特性、含量和分布。

比强度和比模量

基体和增强相的直接增强和基体组织变化产生的间接增强，显著地增强了材料的强度和刚性。在金属基体中加入体积份数 30～50%增强材料后，材料强度和模量就会有显著增大。和未增强金属材料的性能比较

导热性和导电性

由于金属基体在 MMC 中含量通常很高，体积份数一般为 50～70%，因此它仍旧保持金属材料所具有的良好导热和导电性。采用高导热性增强材料（如超高模量碳纤维）增强后复合材料导热率有时比纯金属还高，因此非常适合制作集成电路底板和封装件，将电子部件的热迅速散发出去。优良的导电性能，使它具有其它类型复合材料缺乏的波导功能。

尺寸稳定性

许多增强材料既具有很小的热膨胀系数（甚至是负值热膨胀系数），同时又具有很高的模量用这些材料增强的 MMC 可以使热膨胀系数明显下降，并且达到很高的模量，因此十分有利于航天部件在大幅度温度交变环境中，保持良好的尺寸稳定性，使部件实现高精度，高效率。

耐高温性能

MMC 高温性能通常优于金属材料，特别是在连续纤维增强时，由于纤维起主要承载作用，很多增强纤维在高温下强度很少下降，因此许多 MMC 的高温力学性能可保持到金属熔点，这和普通金属材料（如铝合金、钛合金）随着温度升高，强度迅速下降的特点形成鲜明对比。

可焊接性

MMC 可以采用传统的电弧焊（如气体保护焊）进行焊接，这是它和其它类复合材料加工性的显著区别。其焊接性能和基体合金类似，主要区别在于其熔池具有很高的粘度，在焊接横截面大的零件时，熔池的高粘度会阻碍零件焊透，因此必须开焊接坡口。MMC 的可焊性不仅可以用来连接结构件，而且用来补焊和修复铸件缺陷，使 MMC 具有更好的可加工性。

3在航天器上的应用

由于金属基复合材料强度、刚度、疲劳性能、热性能等良好的性质，在过去 30 年中已经受到了航天应用领域极大的关注。正如在参考文献中描述的，航空航天工业需要减轻太空推进系统和航天结构重量，金属基复合材料可提供一些潜在的优点来达到这个目的。此外，这种材料还经常伴随着良好的热传导性和低密度等特性，因此具有了高比强度和比刚度，低热膨胀系数(CTE)等优点，并且有可能根据特定应用要求来设计其性能。由于这些吸引人的性质，金属基复合材料已经被用在一些重要的航天应用中，包括航天飞机轨道器的结构管件、哈勃太空望远镜的天线波导竿，通讯卫星装置中的热管理。

结构材料

MMC 用作航天器结构材料，具有超过聚合物基复合材料的一系列性能优点（耐高温能力，老化性能、出气量、抗辐射和抗原子氧、抗热冲击、导热率、尺寸稳定性、表面缺陷敏感性等）。从上世纪 80 年代以来的一系列应用已经充分展示了它的效益。然而由于成本原因，直到现在它的应用仍限定在较小范围内。MMC 在航天中的最早应用是美国航天飞机，它的轨道器中段机身主隔框、翼肋桁架、框架稳定支柱、前起落架、制动拉杆支柱，共使用了 243 根 B/Al 复合材料管形支撑件，用体积含量 60%的单向硼纤维增强铝制成，纤维方向平行于外加载荷方向，刚度好，比铝合金减重 145kg，质量比铝合金轻 45%，效益十分显著（见图 11）。继后前苏联开发的“暴风雪”号航天飞机的卫星支架，也采用了 B/Al 管材焊接而成的桁架结构，轮廓尺寸 3m×3m，可同时放置三颗卫星。所用的硼纤维直径1400µm，在钨芯上用气相沉积法制成，断裂强度 3500MPa、弹性模量 400MPa。制成的复合材料桁架重 100kg，比钛合金轻 50～60kg，在性能方面和美国大体相当。

MMC 用作航天器天线、太阳电池阵桁架等结构也取得了成功。美国的哈勃太空望远镜的高增益天线杆结构，需要非常高的轴向刚度和极低的热膨胀系数，以保障反复出入太阳直射条件下保持尺寸稳定性。它采用 P100 超高模量碳纤维（体积分数 40%）增韧的铝 6061 基 MMC，采用扩散粘结工艺制造。杆长 3.66m，杆全长的尺寸偏差仅±0.15mm，确保了太空机动飞行时天线的方位。另外它还由于具有良好的导电性能，从而提供了波导功能，保障了航天器和天线反射器之间的电信号传输，整个部件比碳/环氧材料轻 63%。为先进太阳电池阵展开机构研制的非连续增强 复合材料可折叠大梁、中空长螺杆、特形螺母、导向摇臂，是 MMC 在航天器中的一个重要应用尝试。4.2 热管理系统和电子封装

火箭和卫星热管理系统是 MMC 的另一项重要应用，包括计算机芯片基片、大功率半导体设备和远程通信的微波元件封装。这类应用要求封装材料热导率在 4～7×10-6/K 范围

内，以保证和半导体材料及陶瓷基片的热导率匹配。非连续增强 SiC（体积份数≥50%）/Al 基复合材料具有优异的匹配性。已成为当前最佳的热管理材料。从 90 年代起已在一系列先进航天器上正式应用。如美国“摩托罗拉”公司的“铱星”，“全球定位系统”（GPS）“火星探路者”和“卡西尼”深空探测器等，取代以前采用的高密度低导热率 Cu/W 合金后，重量减轻约 80%，无论是军事效率，还是经济效益和社会效益都十分可观。MMC 本身不会漏气，而且可用焊接的连接工艺确保连续处密封，这为制成密封舱体提供了先决条件，并在电源半导体封装、微波模型上得到应用。DSCS-III 军事通信卫星等，使用了超过 23kg 的镍基复合材料用于微波封装。已研发生产的石墨颗粒增韧的铝复合材料，除了具有高的比导热率外，热膨胀系数明显降低，且各向同性，将使不连续增韧铝复合材料电子封装在太空应用中继续得到发展。

液体火箭发动机

采用 MMC 对于减轻液体火箭发动机重量和降低成本都具有显著作用，目前已受到各国重视。美国国防部和航空航天局联合提出的一项为时 15 年的改进航天推进系统性能的（IHPRPT）中，提出要使液体发动机推重比提高 60%，成本降低 20%。采用 MMC 是其重要措施之一，已开展了一系列研制和演示试验。重点是下列三类部件用的铝基复合材料。第一类是在中温下有很高刚度的部件，如法兰盘、推力室、夹套、支承结构，模量>220GPa，目前使用的是 Ni 基超级合金；第二类是较高温度下工作（≯260℃）的部件，如涡轮转和定子、外壳、高温推进剂管线等。单级泵材料强度要求为 862MPa，目前为 Ni 基超级合金；第三类是低温推进剂泵部件，包括泵体、叶轮、导流轮、导流片等，需要采用可以在-244℃下工作、强度范围 675MPa，延伸率>6%，密度<4g/cm3，热膨胀系数较低且可控的 MMC 材料代替目前的锻造 Ti 合金。目前正在根据上述目标开发各种铝基复合材料，并采用近净形加工方法。其关键技术在于控制颗粒体积份数和均匀分布。研究中的有颗粒和短纤维增强铝基 MMC，前者强度已达到 620MPa 的较高水平。针对液氧泵和管线部件的相容性要求，正在研制铜基 MMC 材料，要求 260℃下强度达 413MPa，密度<7.5g/cm3。在某些发动机部件中还正在开发镍基 MMC。【结论】

金属基复合材料已在航天系统中使用，如航天飞机轨道器和哈勃太空望远镜。虽了解各种金属基复合材料的工艺/特性的关系中得到了一系列的进展，但金属基复合材料工艺复杂，制造成本高，仍然没有被航天业广泛地接受。在发展新的航天系统中成本已经成为不得不考虑的因素，因此在将来开发时，必须集中在价格适宜、质量高的材料。另一方面，金属基体

优秀的任性和良好的耐空间环境性能是 MMC 具有优异性能的基础，加之它在很大程度上可以借鉴或沿用金属材料和树脂基复合材料工艺技术，这都决定了 MMC 在航天领域更加广阔的应用前景。

参考文献

[1]赵渠森，先进复合材料手册，机械工业出版社，2002 [2]周涛，包套锻造快速凝固耐热铝合金的组织与性能，粉末冶金技术，2004 年，1 期： [3]李晓宾，金属基复合材料的性能和应用，热加工工艺，2006，16 期：71~74 [4]李瑞祥，复合材料在太阳电池阵展开机构上的应用，宇航材料工艺，2001 年,5 期： [5]崔岩，碳化硅颗粒增强铝基复合材料在航空航天应用，材料工程，2002 年，6 期： [6]李晴昊，颗粒增强型金属基复合材料的研究进展，空间科学技术，1997 年，7 期： [7]陈华辉,邓海金,李明,林晓松.现代复合材料[M].北京:中国物资出版社,1998 [8]崔岩.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J].材料工程,2002,(6)[9]樊建中,姚忠凯.颗粒增强铝基复合材料研究进展[J].材料导报.1996,11,(3)[10]张洪立,许奔容,周海丽.铝基复合材料在惯性导航仪表中的应用分析[J].宇航材料工艺,2001,(3)[9]我国航空复合材料技术发展展望.航空制造工程.1卯 [12]张国定,赵昌正.金属基复合材料.上海交通大学出版社.1996

2.日本在材料科技领域的发展 篇二

韩国、朝鲜等东亚国家以及东南亚等一些国家也纷纷出面谴责日本通过新安保法。韩国《每日经济》9月20日稱，日本强行通过新安保法案后立即推动向海外派兵，这不能不引起亚洲邻邻国的高度警惕。安倍将在联合国大会上直接就新安保法作出说明，日本向海外派兵问题上的世界舆论战可能刚开始。

韩国SBS电视台称，随着日本安倍政权强行通过允许自卫队海外参展的新安保法案，韩国各界对日本借此武力介入朝鲜半岛的忧虑也越来越大。日本政府此前为了消除韩国的疑虑，曾表示自卫队如果进入朝鲜半岛会首先征得韩国同意。但实际上新安保法案通过后，如果日本自卫队以美日同盟军的名义登陆朝鲜半岛，届时，韩国政府很难应对。

朝中社9月19日援引朝鲜外务省发言人当天发表的谈话表示，“日本新安保法是地地道道的为侵略他国铺平道路的反动法律。该法案的通过，将使日本以维护安全、为美军提供资源为借口，在世界任何地方进行军事行动，随时向海外派遣自卫队。日本军国主义活动对亚洲和世界和平稳定构成严重威胁”。

印度尼西亚东盟南洋基金会主席苏尔约诺称，安保法案将引发东北亚和东亚地区紧张局势和不稳定性，威胁本地区和平，东盟和印尼人民坚决反对。

美国《星条旗报》称，对于新安保法，奥巴马和美国政府称支持日本在地区安全发挥更大作用。该法案可能鼓励日本和美国、甚至澳大利亚一起在南海执行联合巡逻。然而在日本国内，新安保法激起了强烈反对。反对派认为日本抛弃了和平宪法，走向了“战争法”。一名持反对立场的日本议员称：“法案毫无疑问意味着日本能够参加战争了。政府称这是和平和安全法案，这是在欺骗公众。公众意识到了这种欺骗。”

《日本时报》9月20日称，新安保法带来最大的变化将是日本自卫队，最具体的成果是“提高了日本自卫队潜在的执行致命的海外行动的可能性”。报道引述日本中国问题专家的话称，虽然美国和澳大利亚都欢迎日本的新安保法，但是日本自卫队扩大活动范围可能会制造同中国的紧张局势，尤其是围绕着钓鱼岛。“如果日本通过派遣自卫队加强对钓鱼岛的保护，那么中国就会觉得要被迫做出军事回应了”。由于双方军事上互不信任，这增加了国际上对可能出现的冒险性行动的担忧，在东亚出现安全困局。

3.日本在材料科技领域的发展 篇三

为贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，落实科技发展“十二五”规划，根据国家科技计划管理改革的总体精神，为加快新材料战略性新兴产业培育和发展，满足国家重大工程和传统产业优化升级的迫切需求，充分发挥材料的基础和支撑作用，有效组织实施“十二五”材料领域国家科技计划，做好2013年度材料领域备选项目库的建设工作，特制定本指南。

一、指南方向与内容

1.半导体照明

1.1大电流驱动薄膜半导体照明技术开发（前沿技术类）

围绕提升大电流注入下LED的光电性能与驱动电源可靠性，开展薄膜LED外延结构、芯片制备及封装技术，高集成、长寿命LED驱动芯片及模块研究，突破大电流驱动薄膜LED关键技术。

1.2“十城万盏”半导体照明应用研究及示范（前沿技术类）

研究半导体照明应用产品及智能化控制等系统集成技术，开发低成本、高可靠、规格化LED照明产品，提高灯具光提取效率、散热能力和可靠性，实现量产与规模应用；形成技术规范和标准；建设展示体验中心。【具体要求见指南申报要求

（四）】

2.新型显示

2.1晶体材料和高性能激光引擎技术研究（前沿技术类）

开展掺杂铌酸锂等极化晶体和激光引擎技术研究，突破低成本、小型化、高效率、高可靠性等关键技术，研制出全激光与混合发光等多种高性能激光引擎产品，实现量产与规模应用。

2.2移动互联网显示关键技术研究（前沿技术类）

开发移动互联网用高光效、高分辨率、视觉健康等新型高性能移动互联网显示器件；突破器件结构优化设计、材料制备等关键技术；开发高性能多点触控技术，实现移动互联网显示量产与规模应用。

3.新型功能与智能材料

3.1先进超导材料及其应用技术（前沿技术类）

研发核磁共振用关键超导材料、高性能涂层导体长带材以及基于高性能超导材料的超导限流器和滤波器并实现应用。

3.2高端有机氟材料技术研发（前沿技术类）

开展六氟环氧丙烷及其衍生特种单体、耐高/低温氟橡胶、含氟涂层关键树脂、涂料级聚偏氟乙烯等制备技术开发并实现应用。

3.3新型特种功能关键材料（前沿技术类）

开展特高压绝缘材料、碳化硼基防护材料、铜包铝导体材料、多孔陶瓷/树脂复合材料等特种功能材料技术研究，实现量产与规模应用。

3.4新型无源电子器件及其关键配套材料（前沿技术类）

开展高性能声表面波滤波器、防伪防转移及抗电磁干扰材料、极细金属导体和高端电子铝箔等关键配套材料研究并实现应用。

3.5新型智能传感与驱动材料（前沿技术类）

开发新型温度敏感、电压敏感、化学敏感和压电、磁流变液等传感与驱动材料及器件，实现在核电、冶金、信息、快速智能检测等领域的应用。

4.先进结构与复合材料

4.1新型轻质高强合金（前沿技术类）

研发新型高品质轻合金材料、高强韧耐腐蚀铁镍基特种合金，开发超薄、大型、复杂合金结构件，突破材料洁净化、均质化、细晶化、冶金缺陷控制、组织调控与精密成形制备技术，实现新型合金综合性能协同提高及工业化制备和规模应用。

4.2高性能粉末冶金材料（前沿技术类）

研究新型低成本铁基粉末冶金材料和高性能钛基粉末合金及其先进制备技术，突破高品质低氧粉末制备、高密度粉末冶金成形技术、强化和组合烧结、精确热加工等关键技术，实现关键构件尺寸和致密度精确控制及稳定制备和规模应用。

4.3高性能金属基复合材料（前沿技术类）

开发金属基复合材料结构设计与大型构件制备加工技术，突破增强体与基体适配、先进复合工艺、热处理改性和构件塑性成形与连接技术，提高材料的热强性和使用效能，实现复合材料轻量化、高性能化、多功能化及其稳定制备和规模应用。

4.4层状结构先进复合材料（前沿技术类）

研究多种金属（铝、钛、钢等）间及金属与非金属复合层状结构材料，突破材料成分设计、结构复合、加工协同变形、界面适配、缺陷控制、板形精确控制等关键技术，实现高效能、低成本层状复合结构材料的量产与规模应用。

5.电子材料与器件

5.1新型超高密度和移动存储关键技术（前沿技术类）

开展电荷陷阱存储器、相变存储器和阻变存储器材料与器件研究。电荷陷阱存储器和相变存储器在移动互联网等方面获得应用；阻变存储器关键技术实现突破。

5.2光电子集成芯片及其材料关键工艺技术（前沿技术类）

开展多种光电材料集成芯片研究。基于多种材料的光电子集成芯片实现突破，硅基多种光电子器件与微电子电路单片集成芯片实现应用。

5.3新型及特种光纤材料与应用关键技术（前沿技术类）

掌握新型光纤和特种光纤的制备与应用技术。新型光纤与器件在光传输、光传感等方面获得规模应用，特种光纤与器件在医疗、电力等领域获得规模应用。

6.材料设计制备与服役安全

6.1材料多层次跨尺度设计与制备新技术（前沿技术类）

开发材料多层次跨尺度集成设计技术、全寿命周期设计技术，以及信息与数据支撑系统，研发特种粉体材料近终成型、短流程高效制备及难加工金属高效成形等新技术，实现按使用要求设计和精确制备的目的。

7.功能材料的应用开发及集成示范

7.1功能化表面活性剂绿色制备及应用技术（应用开发及集成示范类）

开发磺酸类等耐极端环境特种表面活性剂、日用化工用绿色浓缩化新型结构和生物质基表面活性剂及其表面活性剂配伍和清洁生产技术，实现规模化生产和应用。

7.2绿色制革化工材料开发及应用示范（应用开发及集成示范类）

开发绿色制革用助剂、鞣剂、整饰材料及鞋用功能新材料的生产技术，减少硫化物和重金属铬等污染物的产生，建成产业化示范工程。

7.3纺织品清洁印染技术开发（应用开发及集成示范类）

开发纺织面料湿短蒸印染、泡沫染色整理、分散染料免蒸洗印花、纱线清洁染整和矿物复合材料印染等纺织品清洁印染新技术，实现规模应用。

7.4新一代聚己内酰胺(PA6)功能性纤维材料（应用开发及集成示范类）

突破大容量PA6高效连续聚合、功能性PA6柔性化聚合、功能性PA6纤维制备及纺织染整等关键技术，建立大容量PA6连续聚合示范线，开发高附加值功能性PA6纤维材料。

7.5高性能特种玻璃开发及应用（应用开发及集成示范类）

开展高纯合成石英玻璃、工业微晶玻璃等特种玻璃生产工艺研究及其配套高抗侵蚀耐火材料研制，开发成套高性能特种玻璃生产技术，实现规模应用。

8.结构材料的应用开发及集成示范

8.1高性能聚酰胺工程塑料产业化关键技术（应用开发及集成示范类）

开展耐高温和长碳链聚酰胺树脂、聚酰胺专用材料的合成和制备关键技术研究，建成聚酰胺树脂和专用材料工业化示范装置，实现在下游产业的应用。

8.2新型水泥工业化低碳生产技术（应用开发及集成示范类）

开展新型水泥熟料的矿物组成及水化过程研究；开发水泥熟料煅烧工艺技术和关键装备，显著降低水泥制备全过程的碳排放和能源、资源消耗，产品综合性能优于普通硅酸盐水泥，实现新型水泥的低碳生产和规模应用。

二、指南申报要求

（一）实施年限

按照项目所属分类，前沿技术研究类为3-5年、应用开发与集成示范类为3年。

（二）经费额度

前沿技术研究类、应用开发与集成示范类项目申请的国拨经费原则上均不超过1000万元。

（三）申报说明

各申报单位可按指南二级标题（如:1.1）的方向申报全部或部分研究内容。其中，前沿技术研究类中有量产与规模应用要求的申请方向，须由企业牵头申报，应用开发及集成示范类申请方向均须由企业牵头申报。

（四）“十城万盏”半导体照明应用研究及示范方向具体要求

面向城市道路、隧道、广场、车站、停车场、节能建筑等市政照明不同应用场所，开展不同类型的半导体照明特色应用示范，开展特色应用相关技术开发，支撑“十城万盏”半导体照明试点工作。具体要求如下：

1．本方向仅面向37家“十城万盏”试点城市申报，每个试点城市限报一项（不占用所在省市指标），择优予以支持；

2．试点城市结合试点工作方案，针对一种典型市政照明应用场所研究提出应用示范项目，组织构建以企业为主体，产、学、研、用紧密结合的研究团队；

3．推荐项目由省级科技行政部门和省级住房城乡建设行政部门联合推荐，正式推荐函网上申报截止前报送我部。

（五）申报咨询

科技部高技术研究发展中心材料处：

联系人：史冬梅

蒋志君

4.日本在材料科技领域的发展 篇四

来源： 广东省科技厅 发布日期：2009-02-06

为全面贯彻落实科学发展观，推进我省经济又好又快发展和构建社会主义和谐社会，针对我省人口与健康、资源与环境和社会事业三大领域中的重大科技需求，加强应用技术的集成创新，重点实施社会发展科技示范，努力为我省经济社会的可持续发展提供科技支撑。

一、重点科技专项申报指南

（一）专项名称：中药现代化

1、组织背景

针对我省中药产业发展中面临的中药材生产的可持续发展、中药新产品开发滞后、中药制药技术现代化等关键技术问题，以市场为导向，以企业为主体，以政府为引导，重点突破现代中药产业链的关键、核心技术，形成重大新药产品；通过扶持、培育“大品种”、“大企业”，带动产业优化升级，促进技术跨越发展，提升我省中药产业的整体素质和竞争力，提高中药在国内外医药市场中的占有率及在国民经济中的贡献率。

2、实施内容及组织形式

专题三十：岭南中药材规范化种植（养殖）关键技术研究（专题编号：0301）

项目内容：选择10种左右大宗南药、我省名优中成药相关的岭南中药材品种，开展优良品种选育研究、野生变家种与野生抚育支撑技术、种子种苗标准化及相关栽培技术的研究，建设相应GAP种植示范基地及优质种源繁育生产基地，应用现代生物技术、现代农业技术、生态保护技术等构建岭南道地药材生产可持续发展模式。

专题三十一：中药、天然药物重大创新药物研制开发（专题编号0302）

项目内容：以重大疾病和现代疑难病为重点，研制开发具有自主知识产权的中药新药，包括基于中医方剂的原创中成药新药，基于本地区重要天然药物资源活性组分(群)分离筛选的新药创制。

专题三十二：中药现代制造关键技术研究（专题编号0303）

项目内容：结合中成药大品种生产，以中药提取浓缩环节为突破口，综合应用先进单元制造技术、工程装备和过程质量控制技术，建成高效、节能的先进示范生产线。

科技经济指标：

①建成10个左右区域布局合理的绿色道地中药材种植生产和濒危、稀缺药材的繁育示范基地，2～3个中药饮片现代化生产示范基地，逐步实现常用大宗品种、濒危稀缺品种和效益显著的中成药产品所需特殊原料品种的基地化供应；

②产生若干重大创新药物，发现一批有效组份（群）；

③通过提高3～5个中药企业的创新能力，新增2～5个年销售额在1亿元以上的中成药；

④中药制药过程若干先进单元制造技术与装备达到产业化应用，并在此基础上建成2～4条先进、示范生产线，以此带动中药产业的技术跨越。

组织数量：5～10项，每项资助经费原则上不低于100万元。

组织方式：顶层设计，政府主导，主动组织与自由申报结合，开放式管理。

（二）专项名称：重大医疗器械与医用材料

1、组织背景

针对制约我省生物医学工程产业发展的关键技术问题，保持资助的连续性，在2008年支持的基础上，重点支持涉及医学成像设备、干细胞及生物医学材料等行业共性技术，形成10个左右具有自主知识产权的新产品，促进我省生物医学工程产业的可持续发展。

2、实施内容及组织形式

专题三十三：大型医学成像设备及其核心技术的研发(专题编号0304)

项目内容：以大型医学影像设备及其核心技术为重点，加快具有自主知识产权的低场高性能永磁磁共振成像系统、低剂量CT、动态平板数字化X线透视/摄影一体化系统和其他大型医学成像设备的开发。适合农村和社区的低成本诊疗设备。

专题三十四：干细胞的临床应用关键技术研究(专题编号0305)

项目内容：针对心血管疾病、神经退行性疾病、血液病、肝病等重大疾病，开展干细胞临床应用关键技术研究。包括成体干细胞达到临床应用需求量的规模化生产关键技术、胚胎干细胞定向分化关键技术、干细胞临床应用相关评价技术等，获得相关疾病的干细胞临床应用方案。

专题三十五：生物医学材料关键技术研究(专题编号0306)

项目内容：重点研究开发用于人体组织修复、人工器官及药物载体等新型生物医学材料；突破具生物活性因子的骨重建修复材料、医用可吸收脂肪族聚酯等的关键技术。

科技经济指标：

① 突破3-4项前沿与重大核心技术，申请发明专利10-15项；

② 设备样机和材料均进入临床试验阶段，其中5-10项取得医疗器械产品注册证；

组织数量：5-10项，原则上每项不低于100万元。

组织方式：顶层设计，政府主导，主动组织与自由申报结合，开放式管理。

（三）专项名称：民生科技创新工程

1、组织背景

通过在有条件的研究院所、高等院校和企业共同组建一批省级突发公共事件应急技术研究中心为突破口，围绕防灾减灾、社会安全、生产安全、公共卫生等领域开展重点攻关，为广东省应急战略体系的规划、建设与战略提供重要的技术支撑。

2、实施内容及组织形式

专题三十六： 省级突发公共事件应急技术研究中心(专题编号0307)

项目内容：围绕防灾减灾、社会安全、生产安全、公共卫生等领域组建一批省级突发公共事件应急技术研究中心，形成技术储备和人才培养建设，为广东省应急战略体系的规划、建设与战略提供重要的技术支撑。

专题三十七：防灾减灾与突发事件应急技术（专题编号0308）

项目内容：重点研究灾害监测预报和预警系统与技术；重大自然灾害的精细预报技术；应对突发事件的关键共性技术及产品的研究、研制及验证。

专题三十八：疾病防治（专题编号0309）

项目内容：重点研究恶性肿瘤及传染性疾病等重大疾病预防、诊断、综合治疗技术。开展适合我省城镇社区特点的常见病社区预防与控制适宜技术规范、农村卫生适宜技术的研究。

专题三十九：计划生育与优生优育（专题编号0310）

项目内容：重点开展重大出生缺陷早期诊断与干预关键技术研究，不孕不育治疗的关键技术研究，流动人口生殖健康研究，开展安全、新型的避孕节育药具开发。

科技经济指标：

①组建5-8家省级突发公共事件应急技术研究中心；

②在防灾减灾预报、社会安全、计划生育、部分重大疾病等保持国内先进前列水平；

组织数量：10-20项，原则上每项不低于100万元。

组织方式：顶层设计，政府主导，主动组织与自由申报结合，开放式管理。

二、重点项目申报指南

专题四十：大气复合污染防治（专题编号0311）

重点支持：研究城市群大气污染源排放快速在线监测技术和控制关键设备，开发高效、节能的室内空气净化材料和净化设备。

专题四十一：水资源安全保障（专题编号0312）

项目内容：重点开展流域水环境质量监控、安全预警、应急技术体系开发；研究开发水库水环境生态系统修复重建核心技术；开发饮用水处理关键技术及设备；开展城镇河涌污染治理关键技术及设备研发和工程示范。

专题四十二：海洋生态与海水利用（专题编号0313）

项目内容：重点研究广东典型海湾增养殖生态系统功能变化与可持续生产调控技术与示范；近海生物灾害发生机理与监测预警；红树林生态系统恢复和修复技术研究；海水的开发与利用。

三、引导项目申报指南

围绕建设“和谐广东”和贯彻落实《广东省中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《广东省科学和技术发展“十一五”规划》的总体要求，开拓思路，鼓励创新，面向我省社会发展领域的广泛科技需求进行自由申报。

专题四十三：生物技术药物及制备技术（专题编号0314）

重点支持：生物技术药物（包括疫苗）及制备技术，包括通过生物技术方法生产蛋白、多肽、酶、生长因子、疫苗和单克隆抗体等；传统疫苗的改造技术。

专题四十四：中医药现代化（专题编号0315）

重点支持：（1）中医疾病防治技术、方法研究。开展中医防治重大疾病、优势病种的诊疗技术、临床方案的优化及规范化研究；农村、基层社区中医临床适宜技术的研发与推广；中医药预防保健、养生康复有效方法；现代新技术、新方法在中医服务领域的应用研究。（2）中药新药、新技术研究。开展具有疗效优势的中药新药筛选评价与研制开发；名优中成药的二次开发；中药新剂型与药物传递系统，新辅料技术在中药制剂中的应用；新型中药饮片以及以中药为基源的重大健康产品的研究开发。

专题四十五：重大疾病防治及优生优育技术（专题编号0316）

重点支持：（1）常见病、多发病（恶性肿瘤、心血管系统疾病、代谢性疾病及神经精神性疾病等）早期诊断、社区干预的防治技术；（2）常见重大传染性疾病及新发传染病监测防治技术；（3）重大出生缺陷早期诊断与干预关键技术研究。

专题四十六：低碳经济（专题编号0317）

项目内容：围绕低碳技术等生物质能转化与利用，研究开发新型生物柴油技术、水生生物质能利用技术、城市生物质垃圾能源化关键技术与示范、微生物燃料电池关键技术与应用。

专题四十七：农田土壤污染控制（专题编号0318）

重点支持：研究开发农田、矿山、矿场壤污染综合调控与修复技术；研究开发农业废物处置、养殖废物污染控制与资源化等面源污染控制关键技术和设备。

专题四十八：循环经济与清洁生产（专题编号0319）

重点支持：开展水泥、造纸、皮革、石油等重点行业清洁生产关键技术研究与应用示范；开发工业节水工艺、工业污水回用关键技术，集成开发重点耗水行业节水成套技术；研究开发废旧机电（含废旧机动车、废旧电子电器、废旧塑料等）回收拆解技术及资源综合利用技术。

专题四十九：公共安全（专题编号0320）

重点支持：研究人畜共患病防治关键技术；食源性致病微生物和有害化合物风险评估；新型病原体现场快速检测技术；外来物种安全性与防治研究；生物特征识别技术；科技强警关键技术。

专题五十：生物医学材料（专题编号0321）

重点支持：（1）用于修复、替代人体组织的人体植入材料，包括人体植入硬组织结构材料如人工关节、齿科材料等；人体植入软组织材料；生物型人工器官。（2）新型生物靶向载体材料和控释药物载体材料，特别是智能型的药物控释材料。（3）组织工程材料，即细胞三维培养的支架材料。

专题五十一：海洋资源开发利用（专题编号0322）

重点支持：（1）海洋绿色产品的研究与开发；（2）海洋生态环境可持续利用能力研究；（3）容量总量控制技术及污染生态的修复技术；（4）赤潮等环境灾害的处置技术研究。

专题五十二：文化体育与现代旅游（专题编号0323）

5.日本在材料科技领域的发展 篇五

生物医用材料市场重点发展领域分析

生物医用材料是指一类区别于传统材料、人体必需又安全无害的具有特殊性能的材料。医用材料在人体植入体和组织修复等方面具有广泛的应用。2016年出台的《“十三五”科技创新规划》第五章“构建具有国际竞争力的现代产业技术体系”中明确指出要大力发展新材料技术和先进高效生物技术。

在生物医用材料方向，指出以组织替代、功能修复、智能调控为方向，加快3D生物打印、材料表面生物功能化及改性、新一代生物材料检验评价方法等关键技术突破，重点布局可组织诱导生物医用材料、组织工程产品、新一代植介入医疗器械、人工器官等重大战略性产品，提升医用级基础原材料的标准，构建新一代生物医用材料产品创新链，提升生物医用材料产业竞争力。从规划内容不难看出，本次规划的重点主要集中在植介入器械、组织修复材料和前沿新技术三个大方向。

在国家科技政策和计划资助下，我国生物医用材料已取得了长足进步，生物医用材料目前在医学领域的应用和研究热点主要集中在骨科仿骨植入体（包括创伤类产品、脊柱类产品、人工关节产品、运动医学类产品、神经外科产品等）、植入和介入器械（包括人工心脏、心脏瓣膜、起搏器、封堵器、支架、介入导管和导丝、人工血管等）、金属和陶瓷等高分子材料（包括种植牙、义齿、3D打印、口腔修复等）、组织工程和再生医学（包括器官移植、人工器官、杂化人工器官和组织重建等）、高新技术和矫形领域。

1、骨科植入物市场

骨科植入物是骨肌系统治疗的方式之一，植入物的主要功能是全部或者部分替代人体关节、骨骼或肌肉骨骼系统。骨科植入市场中最常用到的三个产品类别为：关节植入物、脊柱植入物、创伤植入物，其2016年全球市场占比可参考下图。

图表 2016年全球骨科植入物销售额

单位：亿美元

数据来源：GBI Research 根据中投顾问发布的《2017-2021年中国生物医用材料行业投资分析及前景预测报告》调查数据，中国的骨科植入物市场规模在2015年达到166亿元，预计到2017年将达到218亿元。相比国际市场，该行业

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整体渗透率低于欧美国家。相比国际品牌，国产品牌在创伤类植入物中的占比相对大，而在关节和脊柱植入物中国产品牌占比低于国际品牌，因此国产品牌在关节和脊柱植入物领域有一定的提升空间。纵观我国骨科植入物产业现状，除了国家的政策支持和市场监管措施逐步进行改革之外，产品技术创新和品牌认知度是产业发展的壁垒。

2、心血管植入器械

除了人体植入骨之外，植入和介入器械在心血管领域的应用也是非常大的。应用比较广泛的产品有冠状动脉植入医疗器械（包括支架、导管和导丝等）、先天性心脏病植入医疗器械（包括封堵器、心脏起搏器、心脏瓣膜等）、脑血管植入医疗器械（颈动脉支架、椎动脉支架、颅内血管支架、覆膜支架、球囊扩张导管、微导管、微导丝、远端保护器械等）、外周血管介入器械（动脉支架、主动脉瘤覆膜支架、股静脉支架等）。

根据我国冠心病政策模型预测，2010年至2030年仅考虑人口老龄化和人口增加的因素，我国35岁至84岁人群中心血管病事件数增加将大于50%；如果考虑血压、总胆固醇、糖尿病、吸烟的因素，心血管病事件将额外增加23%。在我国城乡居民主要疾病死亡构成中，心血管病占据首位。从总体来看，我国的心血管植入器械本土企业与欧美外资企业实力悬殊很大，市场也大都掌握在外资企业手中。2004年以来，自微创医疗成为国内第一家具有药物洗脱冠脉支架系统生产能力的企业之后，随着国内心血管介入医疗器械进口替代步伐的逐步加快，我国药物洗脱冠脉支架系统的市场占有率在逐渐提高。目前，国内药物洗脱支架系统市场份额主要由国内的微创医疗、乐普医疗和吉威医疗等企业和国外的强生、BostonScientific、美敦力等企业占有，其中微创、乐普和吉威医疗占据了70%的市场份额。

3、医用新材料领域

医用新材料首次应用在人体组织修复上药追溯到公元前5000年，人类首次使用黄金修复失牙，中国和埃及在公元前2500年开始使用假牙、假手等人工假体。在近代，最先应用于临床实践的金属材料是金、银、铂等贵重金属，从1588年使用黄金修复颚骨到20世纪90年代以后，科学家借助于生物技术和基因工程的发展，由无生物存活性材料扩展到具有生物学功能的材料领域，生物医用材料的应用和发展经历了漫长的时期。近年来，随着社会经济的发展和科学技术的突飞猛进的飞跃，人们的目光开始投向精、新、前沿技术上。

我国解放军军事医学科学院野战输血研究所、全军干细胞与再生医学重点实验室裴雪涛团队历经10年急智公关，建立“人工血液”制备工艺，并通过干细胞技术，成功制备出“人工红细胞”。经军地卫生和药监权威机构检测，该“人工红细胞”与正常红细胞的血红蛋白含量、携氧能力和渗透脆性等各项指标基本一致，是干细胞来源、体外制备最接近临床应用的生物科技成果，扩增率可达10万倍以上，明显优于以往技术水平，为规模化生产奠定了重要基础，使中国干细胞制备“人工血液”的研发水平进入国际一流行列。该团队下一步将致力于规模化制备红细胞，与特定功能血浆复合，形成具有完整生理功能的新型“人工血液”。4、3D打印技术领域

近年，在3D打印技术方面，突破性的进展还是比较多的。2015年12月份中国科学院上海硅盐研究所研究员吴成铁与常江带领的研究小组首次提出将骨组织工程与光热治疗相结合的思想，在制备用于治疗与修复骨肿瘤缺损的光热功能化的生物活性陶瓷支架的研究中取得了新进展。该研究通过3D打印技术制备出

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生物陶瓷与氧化石墨烯复合支架，在超低功率近红外光下可使支架温度迅速升高，且其光热性能可控。在体外骨肿瘤细胞杀伤率达到90%，另外，该研究小组通过三年的探索，成功解决了传统3D打印生物陶瓷支架大孔尺度与大孔结构可控性不高的问题，相关研究工作得到了中组部青年千人计划、科技部“863”计划以及所创重点项目支持；此外，2015年湖南省肿瘤医院肝胆肠外科利用3D打印技术，设计了3D模型引导下的肝切除导板—3D打印肝截板，仅用两个小时，就完美地切除了肝脏上乒乓球大小的肿瘤，出血量仅100ml，成功破解两难谜题。目前3D打印肝截板技术已成功申请专利。这在肝脏疾病上的治疗又是一个大的突破。

虽然新技术和前沿研究正在取得重大的进展，但是由于技术及其他原因，传统材料至少仍将是未来20-30年内生物医学工程产业的基础和临床应用的重要材料。传统生物医用材料性能和生物相容性的改进和提高，亦是当代生物医用材料发展的另一个重点。生物医用材料和人体植入医疗器械科学和产业将发生革命性的变化，一个为再生医学提供可诱导组织或器官再生或重建的生物医用材料和植入器械新产业将成为生物医用材料产业的主体。

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6.天然材料在箱包领域的应用 篇六

关键词：天然材料；箱包；工艺；环保

首先让我们来看一看天然材料的广义定义：“取自于自然界，不经或经过加工的材料。”从上述内容中我们不难看出，相对于人工合成的材料而言，自然界原本就有且未经加工或稍作加工就可直接使用的材料，便可以称之为天然材料。像所有材料一样，天然材料首先必须具备一定的可塑性以及结实牢固的自身结构。但与其他材料不同的是，天然材料是自然生成的，未曾受到或极少受到人为因素的干扰，所以不会像合成材料那样在制造过程中给环境带来污染。而且，天然材料降解的速度较快，并且大多数可以通过其他手段进行再生并循环利用。

我们可以针对箱包领域的自身需要，简要的将天然材料分为两个部分，即植物天然材料与非植物天然材料。

我们先来了解一下植物天然材料。植物总是能够让我们联想到生长于繁衍，绿色与宁静，所以单就设计思潮中的环保理念而言，植物天然材料有着显而易见的自身优势。植物材料由于其生长周期较短，再生能力较强，在诸多生产领域有广泛的涉及。前人对于此类材料加工工艺的认知与完善也使其成为人类发展史上生产活动的首选材料。在我们熟悉的“自然之物”中，麻、棉、竹、木等材料早已是人们日用之物的主要来源，特别是在人类历史的早期，这些材料几乎占据了生活的方方面面。就箱包材料领域而言，棉、麻的应用已经十分常见，而竹、木等材料由于其本身造型和结构的特点，相对较难进行加工，因此在箱包材料方面的应用并不多见。再例如纸张、纻布等天然材料的衍生产物，在人类文明的发展历程中历久弥新，始终占据着重要的地位，但同样因为自身的物理特性的局限，极少应用于箱包的设计中。但是随着加工业的不断成熟以及对材料本身认识的不断深化，这些材料运用于箱包领域已成必然。

天然材料所特有的文化内涵也是这类材料运用于箱包设计的重要原因之一。我们都知道在中国，能工巧匠们对竹、木的应用早已驾轻就熟，这从各类竹编、竹节的应用到木质食盒、木箱的出现不难看出。且由这些材质的材料特性发展出了很多加工方式和加工工具。但当时的竹木之器绝非现代意义上的时尚之物，只是由于当时的实际需要，结合已有的制作工艺制作出的实用类工艺品。从这类箱盒的造型和处理手法我们不难看出这类材料的加工局限性。但是我们同样应该看到的是这类容器在材料的加工处理方面至今仍然存有许多值得借鉴的价值，例如雕刻的纹样、编制的图案、各部件的衔接方式等等。也正是这些元素，经过漫长的历史变迁和文化积淀最终赋予了这些材质东方人所独有的艺术表现方式与工艺美术符号。

以竹、木以为代表的植物天然材料拥有其他材料难以替代的视觉美感，而这种天然的观感既来源于大自然的馈赠也得益于人类在审美与工艺技术方面的发展。

设计师的职责在于创造更加贴近生活的设计作品，而要想达到这个目的，贴近生活的自然材料就成为了重要的材质选择。不仅如此，天然材料传承了对经典的追溯和对风格的延续，完美地契合了时尚本身的既有概念。以竹、木以及纸类为代表的天然植物材料在方寸之间都具备了独一无二的肌理与斑纹，难以模仿和复制，由此制作出的产品都是自然之手经由时间塑造出的独特模样，也会给使用者带来唯一且独特的观感。

再来看非植物天然原料：在天然材料的范畴之中，我们可以将植物类材料之外的其他材料类型统称为非植物天然材料，例如皮毛（革）、石材和有机宝石。除了皮毛（革）是传统的箱包常用材料之外，其他几类都是现代箱包设计中很少出现的新材料。下面让我们来分别认识一下。

石材：提到石材，往往会让人联想到厚重与粗糙，作为传统的建筑材料，石材在建筑业中大量被使用，却很少能够进入到箱包之类轻工业产品的设计领域，除了名贵宝石在箱包设计中的装饰作用，我们几乎很难找到两者之间的交集。

有机宝石：宝石分为无机宝石和有机宝石，“有机宝石与无机宝石的主要区别在于有机宝石一定与动物和植物活动有关，服从于生物物理学、生物结晶矿物学规律”。“产生自动物或植物并符合结晶规律的天然材料”则属于有机宝石类，也就是我们常见的珍珠、珊瑚、琥珀、象牙等，另外，砗磲、螺钿、龟甲、动物的化石等也属于有机宝石类。这些材料的共同优势是具有宝石般的色彩与质地，常用于包括手包在内的随身饰品的装饰。同时这类材料又具备各自独特的物理性质与文化特征。

珍珠：珍珠是有机宝石的代表，据地质学和考古学的研究证明两亿年前地球上就已经有了珍珠。珍珠运用于装饰之用除了它本身具有晶莹的质感，主要还由于不论在东方还是在西方的历史中珍珠都与神话传说紧密相连，并且象征着健康、纯洁、富有与幸福。

珊瑚：珊瑚是珊瑚虫分泌出的外壳，以微晶方解石集合体形式存在，成分中含有有机质。在造型上珊瑚多呈树枝状，上面有纵条纹，每个单体珊瑚横断面有同心圆状和放射状条纹。在色彩上珊瑚常呈红色、白色，蓝色和黑色，色彩饱和并且质感优异。

琥珀：琥珀是数千万年前被埋藏于地下经化学过程演变而成的树脂化石。琥珀的形状多种多样，表面常保留着当初树脂流动时产生的纹路，内部经常可见气泡及古老昆虫或植物碎屑。和许多有机宝石一样，琥珀不论在东方还是在西方都具有很高的价值，并且在历史上很早就得到权贵阶层的认可。

砗磲：也叫车渠，是蛤类贝壳的一种，广泛的分布于印度洋和西太平洋中。这类贝壳大而厚，壳面很粗糙但内部细密，与珍珠的质地非常相似。但与珍珠不同的是砗磲的造型并不局限于球形，并且体积相较于珍珠更大，所以设计过程中的造型空间也更大。

由于上述这些材料往往都因不易收集而价值不菲，所以是奢饰品级箱包中的常见元素。它们在起到装饰作用的同时，也增加了产品本身的附加值。同时，此类材料的局限也较为明显，体积因素便是其中之一。像珍珠、珊瑚、砗磲、琥珀等有机天然材料一般体积比较小，用于箱包之上时只能够在局部作为点缀或是靠拼贴、镶饰等手段组合成图案。我们在设计中应当在看到这些材料优异特性与独特视觉效果的同时良好的规避材质本身的固有缺陷，这样才能够扬长避短并使之成为设计中具有价值的元素。

对于每种类型的材料我们都应当一分为二的去认识。天然材料作为人类认知最为久远的材质分支，丰富的加工经验无疑是其发展的有力支撑。另一个天然材料在设计领域经久不衰的原因便是文化属性。地域性文化与民族文化的复兴是目前设计领域的发展趋势。挖掘民族特性与区域特征成为了这个阶段设计领域的集中发展方向。而体现在材质的选择上，则是对于自然材料的回归。

参考文献：

[1]王立新.箱包设计与制作工艺（第二版）[M].中国轻工业出版社，2014.

[2]王晓敏.工程材料学[M].哈尔滨工业大学出版社，2005.