從傳輸速度更快的芯片到更安全可靠的電網，從可被人體吸收的心臟支架到能走進千家萬戶的機器人，每一項未來產業的突破，背后都離不開化工新材料的支撐。在近日召開的2026石化產業發展大會未來產業發展論壇上，與會專家一致認為，化工新材料的研發與產業化能力，正成為未來產業從實驗室走向市場的關鍵因素。
支撐未來信息系統
“人工智能發展和數字中國建設對高性能計算與存儲、高速及大容量網絡通信和智能化人機交互系統提出更高要求，這離不開一批新型信息材料的支撐。”國家新材料專家咨詢委員會副秘書長謝曼表示。
在先進計算領域，隨著集成電路工藝技術向2納米以下制程節點演進，計算所依賴的半導體技術逐步接近物理極限，石墨烯、金屬型碳納米管和金屬相過渡金屬二硫族化合物等二維半導體材料有望擺脫硅基半導體的限制，成為后摩爾時代新一代芯片用關鍵材料。在存儲方面，受限于電容的微縮難題，傳統依賴于半導體工藝實現密度提升的內存路線已經落后，急需研發新材料、新工藝以支撐三維內存性價比和容量提升。
在通信及網絡關鍵材料領域，下一代人機交互網絡、住行合一網絡、空天地全域立體網等新型網絡場景將不斷涌現，亟須發展面向未來網絡系統所需的新器件及新材料，如氮化鎵等寬禁帶半導體材料、高極化的纖鋅礦鐵電材料、前沿功能陶瓷材料和磁材料等。
在新型顯示技術及關鍵材料領域，顯示應用形態將由平板顯示向卷對卷工藝的柔性顯示、泛在顯示，再到多維顯示、立體顯示發展，支撐溶液法OLED/QLED顯示、超大容量微納顯示、超高清激光顯示的新材料將競相涌現。
助力能源體系變革
謝曼指出，當前，能源體系正經歷深刻變革，急需開發新型能源材料，提高能源清潔利用效率。
在光伏領域，N型單晶硅電池技術將逐步取代鈍化發射極背場點接觸電池技術，成為市場主流。同時，薄膜太陽能電池和新型疊層太陽電池在效率、經濟性、可靠性等方面均展現出較大優勢。提高晶硅電池轉化效率，推動薄膜太陽能電池材料和新型疊層太陽能電池材料快速產業化，是中國光伏產業持續領先全球的關鍵路徑。
在電池領域，隨著交通電動化與能源清潔化的發展，動力電池與儲能電池需在提升能量密度、循環性和安全性等方面加快突破。目前，中國在納米硅碳負極材料，高電壓三元、鈷酸鋰和富鋰錳基正極材料，氧化物固態電解質和原位固態化電解質等新型電池材料方面取得了重大突破，但電池、電堆性能及衰減率等核心技術指標領域仍需加強攻關。
此外，在風電領域，國產碳纖維已經在120米級海上風電裝置上實現應用，研究團隊正在研發140米級超大型風電裝置用碳纖維及復合材料。在能源清潔高效利用領域，超超臨界發電技術是化石能源清潔高效利用的主流技術方向，目前，各國都在研發700℃超超臨界電站，亟須通過材料和部件產業化搶占技術制高點。在智能電網領域，中國的智能電網建設工程對交直流輸電裝置的功率密度、可靠性和可控性提出了更高的要求，以碳化硅為代表的第三代半導體器件將成為下一代功率變換的核心技術。
多維賦能健康產業
醫用高分子材料是未來健康產業的重要基石，中國科學院長春應化所石恒沖研究員介紹了生物醫用高分子材料的五大趨勢。
一是聚烯烴類材料正在“換掉”傳統材料。比如，聚丙烯正逐步替代玻璃和聚碳酸酯，超高相對分子質量聚乙烯替代陶瓷，聚甲基戊烯替代特氟龍，聚烯烴彈性體替代軟質聚氯乙烯和橡膠，這些“替代”將使常用的無菌注射器、預充式沖管注射器等產品變得更安全、更耐用。
二是耐輻照高分子專用料發展空間大。傳統環氧乙烷滅菌雖處理量大，但存在致癌殘留和污染問題。輻照滅菌具有不產生廢棄物、無化學殘留、高效節能等優勢，但多數醫用高分子材料并不耐輻照，因此需開發耐輻照高分子專用料。
三是非鄰苯增塑和非聚氯乙烯材料成長空間大。傳統輸注器械常用含鄰苯二甲酸二辛酯增塑劑的聚氯乙烯，增塑劑會進入人體并蓄積，甚至與藥物反應，影響人體健康。對此，中國科學院長春應化所與威高合作，建成了萬噸級醫用熱塑性彈性體合金專用料生產線和醫療器械生產線，實現了大規模生產。
四是醫用工程塑料正加速國產化。此前，人工關節用超高分子量聚乙烯對我國禁售，人工關節型材也是完全依賴進口。對此，中國科學院長春應化所與威高等單位合作，建成了年產20噸超高相對分子質量聚乙烯人工關節型材產線，打破了長期依賴進口的局面。
五是可降解聚酯高分子成為增長最快的方向。聚乳酸、聚乙交酯、聚對二氧環己酮、聚己內酯等材料憑借能被人體吸收等特點，將被廣泛用于可吸收縫線、可吸收心臟支架等產品，材料需求量猛增。
推動人形機器人“進化”
人形機器人是未來產業的新賽道，而它能否真正從“顫顫巍巍”“進化”到“從從容容”，很大程度上取決于材料。
“碳纖維復合材料是人形機器人從實驗室走向商業化的關鍵材料基礎。”國地共建人形機器人創新中心高級工程師劉輝指出。機身的骨架、下肢主結構、運動臂桿、傳感器基準件等，都離不開碳纖維復合材料，具體而言，T700級以上高強碳纖維可用于骨架減重，M40J+高模量碳纖維材料則可用于臂桿，保障毫米級定位精度。此外，聚醚醚酮憑借比鋁合金輕40%且具備自潤滑、耐磨損的特性，在人形機器人的關節和減速器襯套中應用潛力巨大。
為了讓機器人能安全地走進家庭和商場，它們的“皮膚”需要柔軟有彈性。雙組分彈性體、閉孔發泡材料等柔性材料，既能模擬人體觸感，又做到無毒無刺激，還能成型為任意復雜曲面，成為大家優選的“皮膚”材料。（曹曉敏）
轉自：中國化工報
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