化工材料是指在化學(xué)化工過程中應(yīng)用或通過化學(xué)化工過程所生產(chǎn)的材料?；ば虏牧鲜侵冈诨瘜W(xué)化工研發(fā)、制備和應(yīng)用過程中，有新結(jié)構(gòu)、新方法、新性能指標、新應(yīng)用的化工材料，是國民經(jīng)濟基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)?；ば虏牧蠎?yīng)用領(lǐng)域門類繁多，大多都涉及到高技術(shù)領(lǐng)域，如化學(xué)儲能材料、光電轉(zhuǎn)換材料、光催化材料、電子材料、汽車高鐵用材料、航空航天用材料、先進復(fù)合材料、高性能功能性涂料和粘合劑等。為適應(yīng)我國新興產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，化工新材料科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度也較快。據(jù)《中國石化報》報道，2023年我國化工新材料消費達4175萬噸，這些新材料的研發(fā)與應(yīng)用，對于支持我國先進制造業(yè)的發(fā)展，提升產(chǎn)品的附加值，具有重要的意義。

國家能源局網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)顯示：截至2023年底，我國電力工業(yè)中太陽能發(fā)電裝機量占總發(fā)電裝機量的20.8%，風(fēng)力發(fā)電裝機量占總裝機量的15.1%，風(fēng)電和光伏發(fā)電量已經(jīng)占國家發(fā)電總裝機量的1/3以上，風(fēng)和光發(fā)電總量已經(jīng)超過了城鄉(xiāng)居民生活用電量。硅基光伏發(fā)電技術(shù)較為成熟，其成本也已經(jīng)較低。近年來，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)快速發(fā)展，穩(wěn)態(tài)能量轉(zhuǎn)換效率約達26%。有機聚合物太陽能電池具備柔性和輕質(zhì)特點，但是聚合物光伏材料價格仍較貴。可喜的是陜西師范大學(xué)王曉晨教授團隊聯(lián)合橙子（遼寧）材料科技有限公司，將需要十余步合成的聚合物光伏材料（X1）簡化到五步，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。光電轉(zhuǎn)化效率達到18%以上，成本降低70%以上，使聚合物基光伏大規(guī)模商業(yè)化變?yōu)榭赡?。在風(fēng)電領(lǐng)域，吉林化纖的高模量碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域占據(jù)了重要市場份額，上海石化成功研制出48K大絲束碳纖維，填補了國內(nèi)空白，產(chǎn)品在風(fēng)電葉片制備中有應(yīng)用優(yōu)勢。

風(fēng)電和光電由于能源來源的間歇性，上網(wǎng)比例的有限制性，需要配套儲能電站?；瘜W(xué)儲能無疑是主要儲能方式之一，主要是鋰離子電池儲能，其材料和電芯制造技術(shù)達國際領(lǐng)先水平。國家能源局批準建設(shè)的第一個大型液流電池化學(xué)儲能國家示范項目——大連液流電池儲能調(diào)峰電站順利并網(wǎng)，完成整套啟動試驗。2024年11月工信部公開征求對《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案（征求意見稿）》的意見指出：引導(dǎo)上下游穩(wěn)定預(yù)期，完善配套體系，支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加強供需對接，推動形成產(chǎn)業(yè)鏈融通發(fā)展的協(xié)同聯(lián)動機制。無疑給儲能業(yè)吹來健康發(fā)展的東風(fēng)。

光催化材料與光催化反應(yīng)：在光催化材料存在下，光能促進某些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，目前主要集中在光催化降解有機物實現(xiàn)廢棄有機物的無害化處理，蘇州大學(xué)路建美團隊合成多種特殊結(jié)構(gòu)光催化材料應(yīng)用于工業(yè)有機廢氣處理，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益?！　?/span>

高性能有機纖維是國民經(jīng)濟建設(shè)的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、電力、高鐵等領(lǐng)域。目前，對于芳綸纖維、聚對苯撐苯并二惡唑（PBO）纖維等材料，我國是緊跟美日歐等國發(fā)展，產(chǎn)品基本滿足使用；在高強高模聚酰亞胺（PI）纖維制造技術(shù)方面，北京化工大學(xué)武德珍團隊與江蘇先諾新材料有限公司合作，2024年建成700噸/年生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)高強3個牌號，高模3個牌號PI纖維，制備技術(shù)和產(chǎn)品指標處于國際領(lǐng)先地位。產(chǎn)品牌號及性能見表1。

表1 2024年我國部分高強高模PI纖維產(chǎn)品牌號及性能

高性能涂料領(lǐng)域：涂料是給制造業(yè)制成品穿衣戴帽的產(chǎn)品，據(jù)報道，2024年1—9月我國涂料總產(chǎn)量2639.8萬噸，與去年同期持平。由于新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展，比如風(fēng)電、儲能電池、微電子產(chǎn)業(yè)、高鐵等領(lǐng)域的發(fā)展，也帶動涂料往這些產(chǎn)業(yè)的跟進發(fā)展。環(huán)保涂料仍是涂料界的重要話題。水性涂料、光固化涂料、無溶劑涂料和粉末涂料等環(huán)境友好型涂料得到了長足發(fā)展。北京化工大學(xué)李效玉團隊研發(fā)的聚醚型超支化環(huán)氧樹脂，以其低黏度和高官能度，應(yīng)用在無溶劑環(huán)氧樹脂防腐涂料制備中具有十分明顯的優(yōu)勢，超支化環(huán)氧樹脂改性無溶劑環(huán)氧樹脂防腐涂料具有低黏度特性，黏度小于2Pa?S，可以室溫使用混氣噴槍噴涂清漆和色漆薄涂層（50~60μm），涂層的沖擊韌性為100cm，耐中性鹽霧性能大于2000h，耐10%硫酸水液大于960h。

高性能粘合劑行業(yè)：從膠粘劑各品種的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，由于光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏用的有機硅密封膠、熱熔膠膜和反應(yīng)型熱熔膠膜需求量增長，2023年有機硅類膠粘劑增長率高達13.7%，乙烯-乙酸乙酯共聚物（EVA）樹脂類熱熔膠增長率為13.4%，聚烯烴熱熔膠增長率為11.1%。用于消費電子、鋰電池、新能源汽車、家用電器等領(lǐng)域的雙面膠帶、標簽及廣告貼、保護膜等的發(fā)展，使丙烯酸酯類膠粘劑增長率為8.3%。在微電子行業(yè)用高性能膠粘劑方面仍處于跟進研究階段。

《化工新型材料》雜志是中國化工學(xué)會化工新材料專委會的會刊，專委會與《化工新型材料》編輯部協(xié)作，從2024年起，每年組織專委會專家編寫我國當年化工新材料科技和產(chǎn)業(yè)進展情況，供廣大讀者參考。

為落實“雙碳”目標，2024年，我國風(fēng)能、太陽能發(fā)電新增裝機容量將超過3億千瓦，累計裝機容量將超過13.5億千瓦。隨著能源結(jié)構(gòu)由化石能源向新型能源體系調(diào)整，而風(fēng)能、太陽能等可再生能源存在間接性能源特性，具有不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控等劣勢。為保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，2024年新型儲能電站的裝機大幅度增加，新增電化學(xué)儲能裝機功率預(yù)計會達到30億千瓦。預(yù)計鋰離子電池的占比將超過95%。鋰離子電池材料和電芯制造技術(shù)我國已處于國際領(lǐng)先水平。

2024年，固態(tài)鋰離子電池（SSLB）材料的研發(fā)，特別是在提升能量密度、功率密度和循環(huán)壽命等方面都取得了進展。新材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計的突破正逐步解決限制SSLB廣泛應(yīng)用的瓶頸問題。

正極材料方面，鐵基鹵化物正極材料表現(xiàn)出比傳統(tǒng)氧化物正極材料更好的界面兼容性和價格優(yōu)勢。FeCl₃正極材料與LiFePO₄的能量密度相近，LiFeCl₃正極材料在具有高離子導(dǎo)的同時具備多電子轉(zhuǎn)移能力，電極層面的能量密度為傳統(tǒng)氧化物正極材料的1.5倍。此外，均質(zhì)化正極材料Li_1.75Ti₂(Ge_0.25P_0.75S_3.8Se_0.2)₃實現(xiàn)了正極層面全電化學(xué)活性化，使其具備20000圈以上的循環(huán)壽命。

固態(tài)電解質(zhì)方面，氯化物材料Li_2.9In_0.75Zr_0.1Sc_0.05Er_0.05Y_0.05Cl₆通過高熵策略實現(xiàn)高離子導(dǎo)（2mS/cm）和高氧化穩(wěn)定性（4.6V vs. Li⁺/Li）。氮氧鹵化物材料0.5LiOH-Li₇N₂I實現(xiàn)了對鋰金屬負極的兼容。低成本鋁基鹵氧化物材料僅利用反應(yīng)放熱自發(fā)進行合成反應(yīng)達到mS/cm級別的離子電導(dǎo)率。固態(tài)鋰電池器件方面，多家企業(yè)已實現(xiàn)10Ah級固態(tài)電池器件的試制。

可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例大幅度增加，本征安全、大規(guī)模、長壽命、長時儲能的釩液流電池儲能技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。其新增裝機容量將從2023年的50兆瓦/210兆瓦時增加到2024年的800兆瓦/3400兆瓦時。

釩液流電池的關(guān)鍵材料主要包括：電解液、雙極板、離子交換（傳導(dǎo)）膜及電極材料。釩液流電池電解液的儲能介質(zhì)，對4h儲能系統(tǒng)電解液的成本占系統(tǒng)總成本的50%以上。電解液的原料是氧化釩，氧化釩的來源主要是釩鈦磁鐵礦煉鋼的副產(chǎn)品、石煤提釩和廢催化劑提釩。2024年釩鈦磁鐵礦煉鋼企業(yè)都加大了氧化釩的產(chǎn)能。電解液生產(chǎn)工藝不斷創(chuàng)新，由原來的高純五氧化二釩生產(chǎn)電解液工藝，轉(zhuǎn)為由提純的釩離子溶液直接制造電解液的工藝。降低了電解液的成本。2024年我國電解液的產(chǎn)能約為20萬立方米。

在液流電池用電極材料方面，電極用聚丙烯腈預(yù)氧氈的生產(chǎn)主要依靠在中國國內(nèi)建廠的外資企業(yè)，碳化、石墨化生產(chǎn)實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化。2024年電極的產(chǎn)量大幅度提高，達到年產(chǎn)400萬平方米，可滿足液流電池電堆生產(chǎn)的需要。

液流電池用雙極板主要為碳塑復(fù)合雙極板和膨脹石墨雙極板兩大類，2024年我國液流電池用雙極板的產(chǎn)量完全滿足了液流電池電堆生產(chǎn)的需要。

液流電池用離子交換（傳導(dǎo)）膜材料主要分為全氟磺酸離子交換膜和非氟離子傳導(dǎo)膜兩大類。2024年，實現(xiàn)了全氟磺酸樹脂的國產(chǎn)批量化生產(chǎn)，國產(chǎn)的全氟磺酸離子交換膜的產(chǎn)量基本滿足國內(nèi)液流電池電堆的需要?？珊附拥膹?fù)合非氟離子傳導(dǎo)膜實現(xiàn)了小批量的生產(chǎn)。

在鈉離子電池鐵系復(fù)合聚陰離子型正極材料領(lǐng)域，開發(fā)出高比能、高可逆鐵系復(fù)合磷酸鹽系正極材料，組裝的扣式電池可以滿足0.1C下克容量為121.8mAh/g，放電中壓為3.26V，首效為95.4%；組裝的Ah級軟包電池電芯比能量超過120Wh/kg，1C能量效率超過90%，1C循環(huán)1000次容量保持率超過90%。在碳基負極材料方面，開發(fā)出具有豐富閉孔結(jié)構(gòu)的系列碳基負極材料，所研制的碳基負極材料具有低成本、儲鈉容量高和動力學(xué)快的優(yōu)勢。并實現(xiàn)了碳基負極的小試放大制備。組裝的扣式電池，首次庫侖效率為91.5%，0.1C可逆克容量大于340mAh/g，5C可逆克容量大于200mAh/g，150圈循環(huán)后容量保持率為98%；組裝的軟包電池，0.1C可逆克容量大于310mAh/g，5C容量保持率大于200mAh/g。

發(fā)展光伏技術(shù)是推動可再生能源利用的重要舉措。隨著“雙碳”目標的深入推進，分布式光伏在能源轉(zhuǎn)型中扮演著日益重要的角色。為彌補傳統(tǒng)硅晶電池的局限性，聚合物、鈣鈦礦太陽電池等新興薄膜光伏技術(shù)應(yīng)運而生。這些技術(shù)憑借高弱光效率、柔性、加工工藝簡單等獨特優(yōu)勢，極大地拓展了光伏應(yīng)用場景，使其能夠融入城市基礎(chǔ)設(shè)施和消費電子領(lǐng)域，如光伏建筑一體化、車載光伏、室內(nèi)光伏及便攜式可穿戴設(shè)備等。近年來，這些技術(shù)在能量轉(zhuǎn)換效率和大規(guī)模制造技術(shù)方面取得了顯著進展，這對于提升其競爭力并邁向商業(yè)化至關(guān)重要。

與硅晶電池不同，有機太陽電池具備柔性、輕質(zhì)和可溶液加工等特點，在可穿戴設(shè)備和透明光伏器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力，也是全球新興光伏技術(shù)布局的重要技術(shù)方向之一。近年來，中國研究人員通過設(shè)計窄帶隙類小分子受體（如ITIC和Y6），克服了富勒烯受體的局限性，推動了這一領(lǐng)域的快速發(fā)展。在器件制備中，為實現(xiàn)接近Shockley–Queisser（S-Q）極限性能，需要通過分子設(shè)計和器件工程降低能量損失、并優(yōu)化納米結(jié)構(gòu)，以提升開路電壓、增強光電轉(zhuǎn)換效率。近期，研究人員成功制備了高效三元器件，實驗室小面積器件效率超過20%，模組器件效率達到18%，展示出良好的商業(yè)化前景。然而，當前領(lǐng)域發(fā)展仍面臨若干關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括：低成本、高性能有機光伏材料的規(guī)?；苽?；針對特定應(yīng)用場景的大面積功能器件和組件的制備技術(shù)與工藝突破。

鈣鈦礦太陽能電池利用有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料作為吸光層。近年來，該技術(shù)快速發(fā)展，單結(jié)鈣鈦礦電池的能量轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8%提升至2024年的認證穩(wěn)態(tài)效率26.7%。當前，鈣鈦礦電池面臨的主要挑戰(zhàn)，包括：材料穩(wěn)定性不足，鹵化物鈣鈦礦在紫外光照、潮濕、熱輻射、氧氣等環(huán)境下易分解，影響器件壽命；界面缺陷問題，溶液法制備的多晶鈣鈦礦薄膜存在大量表界面缺陷，導(dǎo)致離子遷移加速材料老化，并引發(fā)非輻射電荷復(fù)合，限制光伏性能。

鈣鈦礦電池的理論光電轉(zhuǎn)換效率可達33%，并可通過疊層技術(shù)提升。鈣鈦礦與晶硅疊層電池的極限效率高達43%，遠超單結(jié)太陽電池的S-Q極限效率（33.7%）。目前，單結(jié)晶硅電池效率難突破30%。2024年，隆基綠能通過優(yōu)化電子傳輸層沉積工藝、引入高效缺陷鈍化材料、設(shè)計高質(zhì)量界面鈍化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了晶硅-鈣鈦礦疊層電池的突破性進展。經(jīng)歐洲權(quán)威機構(gòu)認證，該電池的光電轉(zhuǎn)換效率達34.6%，刷新了此前的世界紀錄（33.9%）。該疊層技術(shù)與現(xiàn)有晶硅電池工藝兼容，具備升級現(xiàn)有太陽電池技術(shù)的潛力。相比其他類型的疊層太陽能電池，鈣鈦礦/有機疊層電池作為新興技術(shù)備受關(guān)注。其設(shè)計采用寬帶隙鈣鈦礦材料作為頂電池吸收短波長光，窄帶隙有機活性層作為底電池吸收近紅外長波長光，從而顯著拓寬太陽光譜利用范圍并降低能量損失。這種結(jié)構(gòu)還具備多重優(yōu)勢：鈣鈦礦子電池可過濾高能量光子，保護有機層免受光降解；有機子電池作為封裝層，有效隔絕水氧，提高環(huán)境穩(wěn)定性；此外，中間透明電極層能緩解鈣鈦礦頂電池負極處的離子擴散問題，使其穩(wěn)定性優(yōu)于單結(jié)鈣鈦礦和單結(jié)有機電池。鈣鈦礦/有機疊層電池還保留了可溶液加工的優(yōu)勢，為大規(guī)模低成本制造提供了可能性。近期，李永舫院士團隊與國際合作者實現(xiàn)了26.4%的光電轉(zhuǎn)化效率（經(jīng)第三方認證為25.7%），刷新了此類疊層電池的效率紀錄。

光催化材料（又稱光催化劑）是集催化化學(xué)、光電化學(xué)、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域。光催化劑及其應(yīng)用技術(shù)的突破將徹底解決人類未來面臨的兩個關(guān)乎生存的問題，如：（1）利用太陽能光催化分解水制氫徹底解決能源問題；（2）利用環(huán)境光催化徹底解決污染問題。

光催化是實現(xiàn)太陽能實用化轉(zhuǎn)化的重要手段之一，并且太陽能作為一種可再生清潔能源，是解決人類能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇?，F(xiàn)有的光催化劑研究主要集中在無機半導(dǎo)體光催化材料，大致可以分為金屬氧化物、金屬硫化物和復(fù)合金屬氧化物這三類，無機半導(dǎo)體光催化材料在紫外和短波可見光下展現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化性能，但在應(yīng)用方面還要不斷克服兩個瓶頸問題，一是其光生載流子復(fù)合率很高造成光量子效率偏低；二是其寬帶隙造成對大部分可見光無法有效利用，太陽光利用效率低下。為了提高無機半導(dǎo)體光催化材料的太陽能利用效率，研究者通過諸如晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、微納結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控、非金屬摻雜、染料光敏化、負載助催化劑、形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)以及Z型催化反應(yīng)體系等技術(shù)措施，提升無機半導(dǎo)體光催化材料的光生載流子分離效率和光譜響應(yīng)范圍。

有機半導(dǎo)體材料相對于無機材料，具有如較寬的光吸收性能、化學(xué)可調(diào)的電子結(jié)構(gòu)、構(gòu)型的靈活性、廉價、容易進行大批量處理、可塑性好以及良好的韌性和延展性等優(yōu)勢。目前，基于有機半導(dǎo)體材料的光催化劑的研究主要集中于如下兩種類型：

（1）金屬-有機配合物和金屬有機骨架（MOF）。MOFs材料屬于一類多孔類催化材料，由于其具有高比表面積、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)的功能，在光催化方面顯示出巨大的潛力。其高結(jié)晶性質(zhì)可使光敏劑和催化位點配置在微晶點陣中，從而有效抑制光生成電子和空穴的復(fù)合。此外，MOFs出色的比表面積和孔隙率有利于污染物的運輸和進入活性位點，提升了污染物的傳質(zhì)效率和限域空間內(nèi)污染物濃度，從而強化了催化效果。但由于MOFs可見光利用率低且光催化反應(yīng)條件通常需要在酸性或中性條件下進行，較大程度限制了其在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用性能。

（2）共價有機聚合物。此類材料主要以氮化碳、基于三嗪/七嗪結(jié)構(gòu)的類氮化碳結(jié)構(gòu)為主，它們一般具有合適的帶隙和良好的可見光響應(yīng)等優(yōu)點，因此近來在光催化降解污染物領(lǐng)域受到廣泛的重視。但這些共價有機聚合物一方面合成過程相對復(fù)雜、苛刻，另一方面它們對可見光響應(yīng)的范圍較窄和強度弱、光生電子和空穴不能有效地分離和轉(zhuǎn)移且載流子遷移率較低，往往需要和其他材料復(fù)合來解決這些問題。此外，該類材料往往是粉末狀，對污染物的吸附作用有限，通常需要和一些比表面積較大的載體材料復(fù)合固定來提升其和污染物的碰撞幾率進而實現(xiàn)高效催化降解。 

我國一直以來高度重視和鼓勵光催化材料的研究和應(yīng)用，政府先后出臺了一系列政策法規(guī)，如《光催化材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《光催化材料產(chǎn)業(yè)促進法》，2022年，我國光催化材料的市場需求量超過9000噸，并且預(yù)計未來我國的光催化材料市場需求增速將保持在11%~14.3%之間，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。但從目前我國光催化材料發(fā)展態(tài)勢來看，逐漸顯露出如下幾個問題：

（1）我國光催化材料的研究主要集中在TiO₂及其改性材料上，對其他類型的光催化材料產(chǎn)品化研究較少，產(chǎn)品質(zhì)量也較差，落后于歐美日等發(fā)達國家，因此一些高端的光催化材料仍需從國外進口。

（2）我國光催化材料企業(yè)數(shù)量近年來急劇增長，但規(guī)模都偏小，面臨著行業(yè)內(nèi)低端產(chǎn)品的重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)品同質(zhì)化競爭激烈。

（3）國際標準化組織（ISO）和美國、日本等國家均建立了光催化材料的相關(guān)標準，對光催化材料性能、測試方法、應(yīng)用領(lǐng)域等方面進行了規(guī)范，而我國在光催化材料標準建設(shè)上相對滯后，造成行業(yè)光催化產(chǎn)品亂象嚴重。

針對上述問題，建議從如下幾方面強化我國光催化材料研究和產(chǎn)品市場化應(yīng)用的提質(zhì)增效：

（1）政府相關(guān)管理部門加強光催化材料的政策制定和標準設(shè)立，為光催化材料產(chǎn)業(yè)提供技術(shù)創(chuàng)新的空間和動力，鼓勵企業(yè)聯(lián)合高校和科研院所加大研發(fā)投入，提高自主創(chuàng)新能力，推動高新技術(shù)產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用，監(jiān)管和助力光催化材料產(chǎn)業(yè)的競爭秩序的規(guī)范化。

（2）通過兼并重組、產(chǎn)業(yè)整合等方式，提高產(chǎn)業(yè)集中度，培育具有國際競爭力的大型企業(yè)，積極開拓光催化材料在環(huán)保、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用，擴大市場規(guī)模。

（3）持續(xù)加強光催化材料自身結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，發(fā)展現(xiàn)有的無機光催化劑之外的無機-有機復(fù)合光催化材料和純有機光催化材料，提高光催化劑的效率和穩(wěn)定性，解決當前光催化劑在實際應(yīng)用中仍然存在效率低下和穩(wěn)定性差的問題，通過深入探討光催化反應(yīng)的機理和特性，建立催化劑的光學(xué)特性和結(jié)構(gòu)特點之間的理論聯(lián)系規(guī)律，為高效穩(wěn)定的光催化系統(tǒng)提供更精準的理論依據(jù)。

2024年，我國高性能碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)取得了顯著進展。隨著國家政策的大力支持和下游應(yīng)用市場的快速增長，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出產(chǎn)能擴張、技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用拓展等積極態(tài)勢。在產(chǎn)能方面，我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)不斷加大投資，產(chǎn)能持續(xù)擴大，2024年碳纖維產(chǎn)能將達到14.56萬噸，同比增長5.3%。以中復(fù)神鷹、吉林化纖為代表的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)能均實現(xiàn)了大幅提升。其中，中復(fù)神鷹的T800級碳纖維已應(yīng)用于國產(chǎn)大飛機C919，吉林化纖的高模量碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域占據(jù)了重要市場份額。在技術(shù)創(chuàng)新方面，國內(nèi)碳纖維企業(yè)在材料性能提升、制備工藝優(yōu)化等方面取得了突破性進展。例如，中國石化上海石化成功研制出48K大絲束碳纖維，填補了國內(nèi)空白。此外，國內(nèi)高校和企業(yè)在碳纖維復(fù)合材料的成型工藝、表面處理等方面也進行了深入研究，為產(chǎn)品的性能提升提供了保障。在應(yīng)用領(lǐng)域方面，碳纖維復(fù)合材料在航空航天、新能源汽車、風(fēng)電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在航空航天領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料在C919大型客機和ARJ21支線客機（C909）的機身、機翼、尾翼等部位的應(yīng)用比例進一步提高，為飛機減重、提高性能提供了有力支撐。在新能源汽車領(lǐng)域，寧德時代等電池企業(yè)采用碳纖維復(fù)合材料制造電池包外殼，提高了電池包的安全性、散熱性能和循環(huán)壽命；一汽紅旗、蔚來等車企在部分車型上采用了碳纖維復(fù)合材料車身結(jié)構(gòu)，顯著減輕了車身質(zhì)量，提升了車輛的性能和續(xù)航里程。在風(fēng)電領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電葉片制造中的運用，顯著提高了風(fēng)電葉片的強度、剛度和疲勞壽命，提升了風(fēng)機的發(fā)電效率。在產(chǎn)業(yè)鏈方面，中國碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，從原絲生產(chǎn)到復(fù)合材料成型，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作更加緊密，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。此外，碳纖維產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)也為產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展提供了有力支撐。值得一提的是，2024年，我國政府出臺了一系列支持碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。例如，《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2024年版)》將碳纖維相關(guān)產(chǎn)品列入關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，這將進一步推動碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其市場規(guī)模在2024年將達到171.4億元，同比增長11.5%

此外，2024年中國高性能有機纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)也取得了長足的發(fā)展。芳綸、聚對苯撐苯并二噁唑（PBO）、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、聚酰亞胺（PI）等高性能纖維在航空航天、電子電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其中，國內(nèi)多家企業(yè)在芳綸纖維的生產(chǎn)和應(yīng)用方面取得了突破。例如，中國平煤神馬等企業(yè)在聚合工藝、紡絲工藝和后處理技術(shù)等方面實現(xiàn)技術(shù)突破，在PBO纖維的研發(fā)和生產(chǎn)方面取得了重要進展，大幅提升了PBO纖維的強度和模量，并應(yīng)用于榮耀最新折疊屏Magicic V3。吉林化纖等企業(yè)在UHMWPE纖維的產(chǎn)能擴張、產(chǎn)品性能提升、下游應(yīng)用拓展等方面都取得了顯著的進展，形成了較為完整的UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)鏈，從原料生產(chǎn)到終端產(chǎn)品應(yīng)用，實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈的布局。中科院化學(xué)研究所、北京化工大學(xué)等科研機構(gòu)在新型PI單體的合成、江蘇先諾PI纖維制備工藝優(yōu)化及PI纖維的改性方面取得了新的突破，成功開發(fā)出具有超高強度和模量的PI纖維；中國石油天然氣集團專注于開發(fā)具有超高熱穩(wěn)定性的PI纖維，進一步擴展了其在極端環(huán)境中的應(yīng)用；此外，對于PI纖維導(dǎo)電、光響應(yīng)以及自修復(fù)功能等方面的研究也拓展了其應(yīng)用范圍。

在國家政策的強力支持下，2024年我國高性能無機纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)也取得了顯著的進展。碳化硅、氧化鋁、氮化硅和硼纖維等關(guān)鍵無機纖維的研發(fā)和生產(chǎn)能力不斷提升，在航空航天、核工業(yè)、能源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。碳化硅纖維方面，國內(nèi)已經(jīng)形成從研發(fā)到生產(chǎn)的完整鏈條。廈門大學(xué)、國防科技大學(xué)等高校和科研機構(gòu)，聯(lián)合蘇州賽力菲、福建立亞新材等企業(yè)，積極開發(fā)第二代和第三代碳化硅纖維。福建立亞新材已實現(xiàn)年產(chǎn)10噸第二代碳化硅纖維，同時向噸級規(guī)模的第三代產(chǎn)品邁進。此外，寧波材料所研發(fā)了含硼碳化硅纖維，進一步提升其力學(xué)性能和功能性。氧化鋁纖維方面，山東魯陽節(jié)能材料和浙江歐詩漫晶體纖維有限公司等企業(yè)在華東和華北地區(qū)擴建新生產(chǎn)基地，形成區(qū)域性集聚效應(yīng)。國內(nèi)整體年產(chǎn)量顯著提升，以滿足航空航天和工業(yè)高溫隔熱的需求。同時，中科院上海硅酸鹽研究所通過優(yōu)化溶膠-凝膠法及其熱處理工藝，在纖維直徑均勻性、高溫性能和抗蠕變性等指標上取得了技術(shù)突破，為更高端的應(yīng)用提供了技術(shù)保障；蘇州德鑫等企業(yè)專注于功能性氧化鋁纖維的研發(fā)，通過摻雜稀土氧化物，增強其耐腐蝕性和機械強度。氮化硅纖維方面，國內(nèi)研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)通過優(yōu)化氮化硅纖維涂層技術(shù)和制備工藝，大幅提高纖維的高溫抗氧化性和機械性能。例如，中材科技在氮化硅纖維的抗蠕變性和耐環(huán)境腐蝕性方面實現(xiàn)了技術(shù)突破，進一步推動材料在極端環(huán)境下的應(yīng)用。同時，清華大學(xué)等科研機構(gòu)也開發(fā)了新型復(fù)合工藝，將氮化硅纖維與陶瓷基體結(jié)合，提升了復(fù)合材料的韌性和高溫穩(wěn)定性。硼纖維方面，國內(nèi)研發(fā)機構(gòu)通過改良生產(chǎn)工藝，在硼纖維微觀結(jié)構(gòu)和涂層技術(shù)上取得了技術(shù)突破，不僅提高了硼纖維的抗拉強度和熱穩(wěn)定性，還顯著增強了其在高溫和腐蝕性環(huán)境中的應(yīng)用，進一步拓展了硼纖維復(fù)合材料在電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。

膠接作為先進的連接和接封裝技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，膠粘劑已經(jīng)成為支撐現(xiàn)代科技不可或缺的關(guān)鍵材料。膠粘劑產(chǎn)業(yè)和科技的發(fā)展受到現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求牽引和當前經(jīng)濟形式的雙重影響。2023年較2022年膠粘劑總產(chǎn)量增加約5%，銷售額卻降低1%；進口量和進口額均降低10%左右；出口量有10%的增加，但是出口額下降約6%；進口產(chǎn)品單價高4倍。在經(jīng)濟低迷的大背景下，雖然實現(xiàn)了產(chǎn)量的增長，但是銷售額首次出現(xiàn)了負增長。我國膠粘劑行業(yè)應(yīng)用總體情況仍將是市場持續(xù)萎縮或低迷，創(chuàng)新產(chǎn)品太少同質(zhì)化競爭加劇。從另一方面來看，這也導(dǎo)致企業(yè)轉(zhuǎn)型，加大科技投入。目前，國內(nèi)在電子產(chǎn)品、電池、環(huán)保和低碳相關(guān)的高性能膠粘劑技術(shù)和產(chǎn)品受到了重視，無論在產(chǎn)品銷售量和科研投入來看，也得到了良好的發(fā)展，部分產(chǎn)品也具備了一定的國際競爭力。

據(jù)中國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會楊栩秘書長所做的行業(yè)年會報告可知，我國2023年總產(chǎn)量約825萬噸，進口17萬噸，出口量94萬噸，共消費748萬噸。同2022年相比，產(chǎn)量和銷售額分別增長4.6%和-0.91%，進口量分別下降10.3%和下降11.2%，出口量和出口額分別增長9.7%和-5.8%。目前，出現(xiàn)增產(chǎn)不增收益的負增長的主要原因，是受國內(nèi)經(jīng)濟和國際環(huán)境的影響，既有市場需求下降，市場競爭激烈而導(dǎo)致產(chǎn)品價格大幅下降，另外原料價格高位運行。

市場需求下降是因為下游產(chǎn)業(yè)（房地產(chǎn)、制鞋、紙包裝、家具等領(lǐng)域）投資和生產(chǎn)下降，還有部分低端產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移至東南亞國家需求減少。從進出口情況來看，進口的產(chǎn)品單價（14.5美元/公斤）與出口的產(chǎn)品單價的比值為5倍，同2022年的4.34倍相比，說明我國高性能膠粘劑產(chǎn)品差距進一步拉大。在相當長的時期內(nèi)，高性能膠粘劑仍需要進口，“進口替代”是我國膠粘劑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的方向。因此從總體上來看，國內(nèi)的低價增量競爭和低價出口的發(fā)展模式是不可持續(xù)的，已經(jīng)引起了行業(yè)的深思和警醒。

從2023年膠粘劑各品種的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，由于光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏用的有機硅密封膠、熱熔膠膜和反應(yīng)型熱熔膠膜需求量增長，2023年有機硅類膠粘劑增長率高達13.7%，乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）樹脂類熱熔膠增長率為13.4%，聚烯烴熱熔膠增長率為11.1%。用于消費電子、鋰電池、新能源汽車、家用電器等領(lǐng)域的雙面膠帶、標簽及廣告貼、保護膜得到發(fā)展，導(dǎo)致溶劑型丙烯酸酯類膠粘劑增長率為8.3%。同比下降較明顯的是聚丙烯酸酯乳液膠粘劑（下降4.7%）、聚醋酸乙烯乳液膠粘劑（下降1.4%），其原因是紙包裝、制鞋、軟體家具等領(lǐng)域需求下降所致。

膠粘劑品種的發(fā)展強烈依賴于其下游行業(yè)的發(fā)展，不同下游行業(yè)使用膠粘劑情況如表2所示。

表2 2023年膠粘劑與密封劑產(chǎn)品的應(yīng)用市場情況

由于膠粘帶使用工藝方便和性能提升，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，2023年行業(yè)膠粘帶有較高增長的發(fā)展速度，總產(chǎn)量和銷售額分別年增長5.8%和2.4%，而進口量和進口額分別下降14.0%和14.8%，出口量和出口額分別增長7.3%和-4.3%，進口單價是出口單價的5.8倍，而上一年度為5.20倍，說明差距進一步拉大。從總體上來看，我國膠粘帶行業(yè)已經(jīng)深度融入國際市場，依托其完整的產(chǎn)業(yè)體系和規(guī)模優(yōu)勢，國際競爭力顯著增強，供應(yīng)全球市場的能力進一步提升。發(fā)展比較快的品種主要是特種膠帶，其中主要是汽車線束膠帶、民用及工業(yè)電氣用膠粘帶、醫(yī)用、電子、防偽、泡棉、反光材料、警示膠帶等功能性品種需求的增加，帶動了行業(yè)逐步向高端化、高品質(zhì)、高附加值轉(zhuǎn)型。

膠粘劑行業(yè)科技發(fā)展不僅受市場需求的影響，也受國家相關(guān)政策的影響。

國家發(fā)展和改革委員會修訂發(fā)布了新版《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2024年本）》，自2024年2月1日起實施，其中“低VOCs含量膠粘劑”列入鼓勵類條目，促進了無溶劑膠粘劑生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展?！缎挛廴疚镏卫硇袆臃桨浮返膶嵤?，國家衛(wèi)生健康委、市場監(jiān)管總局聯(lián)合發(fā)布《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用黏合劑》（GB 4806.15—2024）（2025年2月8日起實施）的出臺，原有的配方、原料和生產(chǎn)工藝都需要進行相應(yīng)的調(diào)整，對膠粘劑的配方設(shè)計和改進研究有極大的推動作用，也將對行業(yè)的生產(chǎn)、檢驗、科研、銷售等行為起到引導(dǎo)、規(guī)范作用，對行業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生長期積極的影響。

整體上，我國膠粘劑企業(yè)注重加大科技投入比例，向高性能膠粘劑方向轉(zhuǎn)型，優(yōu)化成本管理和加強風(fēng)險管理。目前，有10家以膠粘劑業(yè)務(wù)為主的上市企業(yè)，63家企業(yè)獲得工信部認定的專精特新“小巨人”企業(yè)，有14家企業(yè)獲得國家企業(yè)技術(shù)中心認定，很多企業(yè)建立了國家級企業(yè)技術(shù)中心、省級工程技術(shù)研發(fā)中心、CNAS實驗室、博士后科研工作站等。2023年我國膠粘劑和膠粘帶行業(yè)發(fā)明專利超過2400個，同比增長4.5%。

目前，從科技發(fā)展來看，國內(nèi)無溶劑化方面的技術(shù)成熟度不斷增加，在反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠（PUR）、無溶劑聚氨酯復(fù)膜膠、單/雙組分聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、UV熱熔丙烯酸酯壓敏膠等方面的工程化技術(shù)業(yè)已成熟，處于快速增長階段，極具市場前景。

隨著信息化的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品應(yīng)用膠粘劑需求一直很旺盛，也吸引了國內(nèi)許多企業(yè)都進入該行業(yè)。經(jīng)過多年的技術(shù)積累和產(chǎn)品考核，電子用膠粘劑也有了較大的發(fā)展，一些產(chǎn)品逐漸被進行裝機應(yīng)用，并形成了一定的經(jīng)濟效益。但是對于一些高端領(lǐng)域，在耐溫性、低應(yīng)力、絕緣性、工藝適用性等方面，技術(shù)上與國外還有較大差距。因此對于新型電池、顯示器、消費電子品和電子封裝用等高性能膠粘劑，在較長的時期內(nèi)仍將是國內(nèi)科技攻關(guān)重點，也會是未來充滿挑戰(zhàn)和競爭較為激烈的領(lǐng)域。由于上下游配合度要求高，導(dǎo)入周期長，產(chǎn)品換代速度快，技術(shù)難度大，目前國內(nèi)企業(yè)還難以勝任，短期內(nèi)還難以突破關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)險。如何通過“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合攻關(guān)，政策引導(dǎo)，將是高內(nèi)高性能膠粘劑科技發(fā)展需要思考的難題。

2024年，功能性玻璃的研發(fā)在全球范圍內(nèi)都取得了顯著進展。這些技術(shù)創(chuàng)新不僅推動了建筑、汽車和消費電子等行業(yè)的發(fā)展，還在可持續(xù)性和能源效率方面發(fā)揮了重要作用。目前，功能性玻璃是具有信息承載、發(fā)電、調(diào)光、防火、電致變色、抗沖擊、耐輻射等某一種或幾種優(yōu)異性能集于一身的先進材料，是民生等領(lǐng)域不能缺少的關(guān)鍵新材料，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、深空探測、信息傳遞、深海開發(fā)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也快速推動建筑業(yè)、交通運輸、家居裝修等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代。

從功能性玻璃產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的綜合發(fā)展水平分析，以美國康寧、德國肖特、日本旭硝子等為代表的國際化企業(yè)，依托核心工藝技術(shù)與知識產(chǎn)權(quán)布局，在全球功能性玻璃市場，特別是電子信息玻璃、特種玻璃原材料領(lǐng)域中占有絕對領(lǐng)先的份額，持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)的升級，并一直占據(jù)全球功能玻璃創(chuàng)新發(fā)展的主導(dǎo)地位。目前，由于國際形勢動蕩、國外持續(xù)技術(shù)封鎖導(dǎo)致我國的部分功能性玻璃在原材料、核心關(guān)鍵技術(shù)等方面存在受制于人的隱患，同時也存在原始創(chuàng)新能力不足、產(chǎn)業(yè)支撐體系不完善的問題。因此，在功能性玻璃發(fā)展方面，我國需要提高上游關(guān)鍵原材料的保障能力，瞄準下游關(guān)鍵領(lǐng)域新技術(shù)實現(xiàn)快速迭代，實現(xiàn)綠色低碳和數(shù)字化發(fā)展，縮短與歐美國家的差距。