【世界新要闻】2022年化工与新材料产业十大关键词：碳纤维复合材料、多功能水凝胶、镁基固态储氢……

材料是工业之母，新材料的诞生与经济结构的调整休戚相关，工业、通信和消费等诸多产业的进步都无法脱离材料的进步。作为一种基础性和支柱性战略产业，新材料产业是现代高新技术和产业的基础和先导。新材料的突破将有可能引发新的产业性革命。

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在本文中，前瞻经济学人根据100大行业全景图谱（2022版），盘点了2022年化工与新材料产业的十大关键词，看看在过去这非凡的一年中，该产业迎来了怎样的变化。

2022年12月7日，快舟十一号固体运载火箭在中国酒泉卫星发射中心点火升空，将行云交通VDES试验卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。快舟十一号运载火箭全箭采用碳纤维复合材料，起飞质量78吨，箭体直径2.2米，700公里太阳同步轨道运载能力不小于1吨，总体技术水平达到固体运载火箭国际先进水平。该型火箭具有“移动测试对接、移动发射、移动云测控”等特点，具备快速发射能力，能够适应多样化发射任务。

碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。目前，中国复合材料专利申请量占全球复合材料专利总申请量的22.1%，排世界第二。

2022年 9月19日，国家能源集团榆林化工5万吨/年聚乙醇酸（PGA）可降解材料示范项目正式建成投产，打通全部生产流程，标志着世界首套万吨级煤制聚乙醇酸可降解材料示范项目实现工业化生产，对促进我国煤化工产业向“高端化、多元化、低碳化”转型发展，有着重要示范意义和积极影响。该项目生产的煤基生物可降解材料采用国家能源集团自主知识产权技术，关键设备全部实现国产化。而且该项目产出的可降解材料能大量替代一次性塑料制品，可在土壤、海水等环境中完全无害降解。

2022年6月1日，《生物降解塑料与制品降解性能及标识要求》和《生物降解饮用吸管》两项推荐性国家标准正式实施，意味着推广应用可降解材料制品大幅提速。我国煤炭资源丰富，年产煤炭40亿吨左右，煤化工生产可降解材料不仅原料充足，还能拉低可降解材料的成本，更有利于传统塑料等“白色污染”的治理，保护环境。目前，全球可降解材料的产能约150万吨，我国现在产能约80万吨，已经占到一半以上。预计到2025年，可降解材料新增需求有望超过400万吨，未来空间十分广阔。

以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体被认为是支撑“后摩尔时代”数字经济发展和“双碳”目标下保障能源安全的核心半导体材料，也是世界各国争相布局和加紧攻关的战略高地。第三代半导体是助推中国式现代化的关键材料，在国防军工、碳中和与新基建三大应用领域已迎来稳步爬升的光明期。但是，我国第三代半导体产业发展也面临着诸多挑战，如成本端、良率、可靠性有待提升，设备、材料、软件存在卡脖子环节，国内外技术存在代差等等。

2022年12月，中国电科48所第三代半导体装备研发取得重大突破，牵头申报的“大尺寸超高真空分子束外延技术与装备”项目，获得国家科技部“高性能制造技术与重大装备”重点专项立项。

水凝胶具有可回收性、环境污染和可持续性，预计全球水凝胶市场将在未来四年内实现业务迅速增加。水凝胶的创新和不断增长的应用将在整个预测期内推动全球市场。水凝胶通常用于制药行业以延长药物的保质期。在制药行业，蒸发冷却水凝胶包装增加了现有药物的储存稳定性，越来越受欢迎。这是推动全球水凝胶市场发展的主要因素之一。

2022年10月，四川大学华西医院的研究团队开发了一种组织粘附性优异的多功能水凝胶，可以用于复杂创面的紧急处理，研究团队基于光触发共价键、动态共价键和氢键的复合交联策略，成功开发了一种多功能天然多糖基水凝胶，相关成果发表在《Bioactive Materials》期刊上。该水凝胶具有优异的组织粘附性能，粘附强度是市售组织粘合剂——纤维蛋白胶的12.3倍。并且该材料能显著地促进血细胞粘附与激活，实现对脏器损伤的快速止血。此外，该水凝胶能够通过抗菌、抗氧化和促血管再生等多机理协同促进感染创面的修复，修复效果也优于市售生长因子凝胶和抗菌凝胶。

2022年12月15日，位于重庆两江协同创新区的重庆纳米金属研究院正式启动建设世界首个纳米金属工艺数据库。该数据库将实现金属新材料设计模式的新突破，支撑中国在纳米金属领域进一步实现自主创新。未来五年，研究院将持续汇聚科学家工作室团队，在纳米金属领域研究过程中获得的一系列突破性的进展和原创科技成果，将建设纳米金属工艺数据库作为核心研发项目，通过收集和整理纳米金属工艺数据，结合数据分析和处理技术，全面落实纳米金属数据库项目的技术研发与运营，推进纳米金属的成果转化和工业应用。

中国在纳米科技领域的研究起步较早，基本上与国际发展同步。中国已经初步具备开展纳米科技的研究条件，国家重点研究机构及相关高科技技术企业对纳米材料的研究步伐不断加快；在纳米科技领域，我国在部分领域已达到国际先进水平。这些都为实现跨越式发展提供了可能。近年来，随着纳米材料生产技术的改良及下游需求增加的拉动，纳米材料的市场规模呈现了较快的增长趋势。

2022年4月11日，镁合金高密度储氢技术产业化项目在全球的首条生产线在新乡高新区氢能产业园测试投产。这是河南新乡高新区氢能产业园的氢储（新乡）能源科技有限公司首条镁基固态储氢装置生产线建成投产测试。该企业2021年12月入驻新乡高新区氢能产业园,计划建设6条镁基固态储氢设备、储氢装置生产线，全部达产后，可年产镁基固态储氢设备约720套，预计年销售收入4亿元，利税总额约9000万元。

镁基储氢材料因其储氢量大、资源丰富、成本低廉而被认为是最具应用前景的金属储氢材料之一。镁基固态储氢材料，作为氢的可逆“存储”介质具有优良的吸放氢性能以及长期循环无动力学衰减和容量损失的优点，可实现大容量固态储氢，常温常压长距离运输。不但可降低氢气的储运成本和能耗，而且安全便捷，有望成为氢储运领域的重要关键材料，从而推动氢能行业的发展。

2022年12月，英国肯特大学团队创造了一种新的减震材料，这种材料可彻底改变国防和行星科学领域。这种新型的基于蛋白质的材料家族被命名为踝蛋白冲击吸收材料（TSAM），代表了已知的第一个能够吸收超音速射弹冲击力的合成生物学材料，为开发下一代防弹装甲和弹丸捕获材料打开了大门，从而能够研究太空和高层大气中的超高速撞击。TSAM也适用于新的装甲设计和航空航天领域，提供更轻、更耐用的装甲，保护穿戴者免受更广泛的伤害，包括由冲击引起的损害。有助于设计航空航天设备，提高宇航员的安全性和昂贵的航空航天设备的使用寿命。

活性蛋白质材料，也可作为一种药物载体，可极大地提高生物材料的载药效率，从而为活性蛋白质材料展现出制备简单、效率高、成本低等优点，在生物医学应用中也具有广阔的前景。

2022年2月，美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室华人博士后王美香发现了一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能，拉伸长度能达600%，而且还非常坚韧。相关研究发表在Nature子刊上，这款材料在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录，也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为，“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能，而且最大的亮点是制作简单，易于使用。

2022年5月10日，国家发改委印发首部《“十四五”生物经济发展规划》，提出“十四五”时期生物经济增加值占国内生产总值的比重稳步提升，生物经济成为推动高质量发展的强劲动力，提出医疗健康、食品消费、绿色低碳、生物安全等为优先发展的四大重点领域。业内人士表示，生物经济将在人类健康、绿色农业、生物能源、生物安全等方面形成下一个经济增长点，蕴藏着巨大的经济、社会潜能。据中国生物工程杂志刊文表示，目前前景颇为看好的生物经济产业的投资机会主要集中在生物制药、生物基材料和化学品、生物农业和未来食品等领域。

生物基材料是以谷物、豆科、秸秆、竹木粉等可再生生物质为原料，通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料。在如今“低碳经济”的大环境下，生物基材料的发展前景十分乐观。与石油基材料相比，生物基材料主要来源于植物，减少了二氧化碳的排放以及对石油的依赖，同时它的生产过程更加绿色，符合人们对环保的追求。而因其环境友好、资源节约等特点，生物基材料将逐渐成为引领世界经济发展和科技创新的又一新兴主导产业。

2022年12月，入驻重庆两江协同创新区的哈尔滨工业大学重庆研究院项目负责人、博士生导师杨治华带领团队，围绕“先进陶瓷及其智能制造技术”取得重大突破，掌握了结构功能一体化陶瓷及其器件制备核心技术，特别是攻克了陶瓷3D打印“定制化”关键技术，能够针对不同器件和需求进行规模化加工生产。

3D打印又称增材制造、快速成型、无模成型等，是以数字模型文件为基础，通过逐层打印方式来构造三维空间实物的先进技术。 增材制造融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术，已被列入“中国制造2025重点发展领域”。

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