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納米材料市場前景范文1
關鍵詞:納米材料應用
納米發展小史
1959年,著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德。費曼預言,人類可以用小的機器制作更小的機器,最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品,這是關于納米科技最早的夢想。
1991年,美國科學家成功地合成了碳納米管,并發現其質量僅為同體積鋼的1/6,強度卻是鋼的10倍,因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年,納米產品的年營業額達到500億美元。
什么是納米材料
納米(nm)是長度單位,1納米是10-9米(十億分之一米),對宏觀物質來說,納米是一個很小的單位,不如,人的頭發絲的直徑一般為7000-8000nm,人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm,一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小,金屬的晶粒尺寸一般在微米量級;對于微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示,1埃相當于1個氫原子的直徑,1納米是10埃。
一般認為納米材料應該包括兩個基本條件:一是材料的特征尺寸在1-100nm之間,二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。
1、納米技術在防腐中的應用
由加拿大萬達科技(無錫)有限公司與全國涂料工業信息中心聯合舉辦的無毒高效防銹顏料及其在防腐蝕涂料中的應用研討會近日在無錫召開。
中國工程院院士、裝甲兵工程學院徐濱士教授,上海交通大學李國萊教授,中化建常州涂料化工研究院錢伯榮總工等業內知名人士分別在會上作了報告,與會者共同探討了納米技術在防銹顏料中及涂料中的應用、無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應用以及新型防銹涂料和防銹試驗方法發展等課題。
徐院士就當前納米技術的發展情況作了簡單介紹,他指出:納米技術的研究對人類的發展、世界的進步起著至關重要的作用,誰掌握了納米技術,誰就站在了世界的前列。我國納米技術的研究因起步較早,現基本能與世界保持同步,在某些領域甚至超過世界同行業。
作為國內表面處理這一課題的領頭人,徐院士重點談了納米技術對防銹顏料及涂料發展的促進作用。他說,此前我國防銹顏料的開發整體水平落后于西方發達國家,仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴重,對人體的傷害很大,目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用;磷酸鋅防銹顏料雖然無毒,但由于改性技術原因,性能并不理想,加上價格太貴,難以推廣;而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。國外公司如美國的Halox、Sherwin-williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒防銹顏料,有的性能不錯,甚至已可與鉻酸鹽相比,但均因價格太高,國內尚未引進。我國防銹涂料業亟待一種無毒無害、性能優異而又價格低廉的防銹顏料來提升防銹涂料產品的整體水平,增強行業的國際競爭力。
中化建常州涂料化工研究院高級工程師沈海鷹代表常州涂料院,在題為《無毒高效防銹顏料在防腐蝕涂料中的應用》報告中,詳細介紹了復合鐵鈦醇酸防銹漆及復合鐵鈦環氧防銹漆的生產工藝、生產或使用注意事項、防銹漆技術指標及其與鐵紅、紅丹同類防銹漆主要性能的比較。
在紅丹價格一路攀升的今天,這一信息無疑給各涂料生產廠商提供了巨大的參考價值,會場氣氛十分熱烈,與會者紛紛提出各種問題。萬達科技(無錫)有限公司總工程師李家權先生就復合鐵鈦防銹顏料的防銹機理、生產工藝、載體粉的選擇、產品各項性能指標及納米材料的預處理方法等一一做了詳細介紹。
目前產品已通過國家涂料質量監督檢測中心、鐵道部產品質量監督檢驗中心車輛檢驗站、機械科學院武漢材料保護研究所等國內多家權威機構的分析和檢測,同時還經過加拿大國家涂料信息中心等國外權威機構的技術分析,結果表明其具有目前國內外同類產品無可比擬的防銹性能和環保優勢,是防銹涂料領域劃時代產品,為此獲得了中國專利技術博覽會金獎.復合鐵鈦粉及其防銹漆通過國家權威機構的鑒定后已在多個工業領域得到應用,并已由總裝備部作為重點項目在全軍部分裝備上全面推廣使用。
本次會議的成功召開,標志著我國防銹涂料產業新一輪的變革即將開始,它掀開了我國防銹涂料朝高品質、高技術含量、高效益及全環保型發展的嶄新一頁。其帶來的經濟效益、社會效益不可估量。這是新型防銹顏料向傳統防銹顏料宣戰的開始,也吹響了我國防銹涂料業向高端防銹涂料市場發起沖擊的號角。
2、納米材料在涂料中應用展前景預測
據估算,全球納米技術的年產值已達到500億美元。目前,發達國家政府和大的企業紛紛啟動了發展納米技術和納米計劃的研究計劃。美國將納米技術視為下一次工業革命的核心,2001年年初把納米技術列為國家戰略目標,在納米科技基礎研究方面的投資,從1997年的1億多美元增加到2001年近5億美元,準備像微電子技術那樣在這一領域獨占領先地位。日本也設立了納米材料中心,把納米技術列入新五年科技基本計劃的研究開發重點,將以納米技術為代表的新材料技術與生命科學、信息通信、環境保護等并列為四大重點發展領域。德國也把納米材料列入21世紀科研的戰略領域,全國有19家機構專門建立了納米技術研究網。在人類進入21世紀之際,納米科學技術的發展,對社會的發展和生存環境改善及人體健康的保障都將做出更大的貢獻。從某種意義上說,21世紀將是一個納米世紀。
由于表面納米技術運用面廣、產業化周期短、附加值高,所形成的高新技術和高技術產品、以及對傳統產業和產品的改造升級,產業化市場前景極好。
在納米功能和結構材料方面,將充分利用納米材料的異常光學特性、電學特性、磁學特性、力學特性、敏感特性、催化與化學特性等開發高技術新產品,以及對傳統材料改性;將重點突破各類納米功能和結構材料的產業化關鍵技術、檢測技術和表征技術。多功能的納米復合材料、高性能的納米硬質合金等為化工、建材、輕工、冶金等行業的跨越式發展提供了廣泛的機遇。預期十五期間,各類納米材料的產業化可能形成一批大型企業或企業集團,將對國民經濟產生重要影響;納米技術的應用逐漸滲透到涉及國計民生的各個領域,將產生新的經濟增長點。
納米技術在涂料行業的應用和發展,促使涂料更新換代,為涂料成為真正的綠色環保產品開創了突破性的新紀元。
我國每年房屋竣工面積約為18億平方米,年增長速度大約為3%。18億平方米的建筑若全部采用建筑涂料裝飾則總共需建筑涂料近300萬噸,約200~300億元的市場。目前,我國建筑涂料年產量僅60多萬噸,世界現在涂料年總產量為2500萬噸,每人每年消耗4千克,為發達國家的1/10,中國人年均涂料消費只有1.5千克。因而,建筑涂料具有十分廣闊的發展前景。
納米材料市場前景范文2
1引言
納米科技是指在納米尺度(1到100納米之間)上研究物質(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用(主要是量子特性),以及利用這些特性的多學科交叉的科學和技術。納米科技成果擁有科技成果的特征和納米科技的特點。
2科技成果簡介
2.1成果定義和特征
科技成果是指對某一科學技術研究為內容,通過試驗研究、調查考察取得的具有一定實用價值或學術意義的結果,包括研究課題結束已取得的最后結果,研究課題雖未全部結束但已取得的可以獨立應用或具有一定學術意義的階段性成果??萍汲晒哂行路f性與先進性、實用性與重復性,有獨立、完整的內容和存在形式,應通過一定形式予以確認等特征。
2.2科技成果轉化描述
科技成果轉化是指為了提高生產力水平,對科學研究與技術開發產生的具有實用價值的科技成果進行的后續試驗、開發、應用、推廣,直至形成新產品、新工藝、新材料,發展新產業的相關活動。從宏觀上來看,科技成果轉化是一個由科技供給系統、科技轉化系統、科技需求系統和科技環境系統構成的大系統。在微觀方面,科技成果轉化一般包括實驗室研究、中間試驗、工業性實驗、工廠化生產等諸多環節。
2.3科技成果轉化三個發展階段
科技成果產生階段:該階段主要從確定研究開發項目開始,到初步成果(產品)形成才基本完成??萍汲晒D移階段:該階段主要包括成果(產品)進入中試試驗和工業化試驗等??萍汲晒麘秒A段;該階段主要包括成果(產品)進入規模化生產,并進入市場等。
2.4科技成果轉化基本要求
科技成果轉化作為一項復雜的社會系統工程,需具備多方面條件,滿足多方面要求,如科技成果自身的成熟程度、轉化環境,以及相應的政策、社會服務與支持等都是重要的轉化條件,是順利轉化的基本要求。以下分別作說明。
2.4.1技術成熟度
技術成熟度,即科技成果適應社會生產發展需要的實際水平,是科技成果轉化的最根本的條件。技術成熟度特征:完全成熟的科技成果,應當是可以立即生產的;不夠成熟的成果則還需再投入進行二次開發,才可能投入生產,所需要投入量越大,表示成果就越不成熟。技術不成熟原因:技術認識不同,科技投入不足,使科研條件和科研深度都較為缺乏;中試環節薄弱,中試的欠缺使得成果的先進性、適應性、配套性、可靠性達不到要求,難以實現工業化生產的需要。例如:長期以來,由于經費短缺,我國中試基地建立的數目較少。以上海為例,2005年從基礎研究到中試再到產業化,投資比例為1:1.03:10.55,而較為合理的比例是1:10:100。中試的欠缺使我國科技成果的轉化率低,已經成為制約我國經濟持續發展的一個“瓶頸”。結論:科技成果要實現成果轉化,首先要求科技成果技術成熟。因而需加大投資力度,加強中試試驗研究力度,形成成熟的、可靠的科技成果,促進成果的推廣。
2.4.2轉化環境
轉化環境主要包括轉化的市場需求、政策和意識。第一,樹立以市場為導向的意識。要從科研源頭起與市場需求相結合,以形成產業化為根本目標,針對現有和潛在市場,開發具有市場前景的科技成果,促進科技成果的轉化;要避免科學研究與市場脫節,造成成熟的技術也無法進行推廣,致使大量的科技成果無法產業化。例如:美國儀器制造業對高科技成果的一項調查顯示:11項首次發明的新儀器,思路100%來自用戶;66項重大改進,85%來源自用戶;85項小改小革,67%來自用戶。結論:以市場為導向的研究,更容易促進科技成果的轉化,科研人員必須始終堅持以市場需求為出發點和歸宿。第二,科技發展政策??茖W技術與政策的關系日益密切??茖W技術的發展越來越依賴國家的支持,國家的科技投入和政策引導成為影響科技發展的重要因素。需著眼于促進經濟建設、依靠科技進步機制的形成和企業技術創新主體地位的建立來制定配套政策,加強政府以科技需求為導向的行為,強化政策的激勵引導作用。政策的制定要從科技成果轉化大系統和全過程出發,在促進科技成果供給的政策、促進科技成果轉化過程整體化的政策等方面,形成體系上的一體化,避免“頭疼醫頭”、“捉襟見肘”,形成不合力。例如:美國是獲諾貝爾自然科學獎最多的國家,一方面,美國較高的物質生活待遇吸引了高級人才;另一方面是美國適宜的科技政策和社會文化氛圍,推動了科技的發展。在這個意義上說,比爾•蓋茨出現在美國決不是偶然的。結論:要有激勵的政策,更容易促進科技成果的轉化。第三,科研成果轉化意識。成果轉化意識是一切成果轉化活動賴以發起的內驅力,是貫穿于成果轉化過程的內在動力;低科技成果轉化率的一個重要原因在于科技成果轉化意識的缺乏,如科技成果的價值意識、商品意識、社會科技開發意識不強??萍汲晒麚碛姓弑仨氂袕娏业霓D化意識,才能從主觀上發揮其積極性,促進科技成果轉化的進程。例如:不少科研單位和科研人員把科研成果的獲得作為科研工作的最終目標,不能主動把科研成果作為商品推向社會;同時企業對購買科技成果表現冷淡,因而造成了大量的科技成果的擱置,導致科技成果轉化率低。結論:科研人員具有強烈的成果轉化意識,更容易促進科技成果的轉化。
2.4.3宣傳策略
科技成果的推廣必須注重市場宣傳和推廣,一方面加大宣傳力度,另一方面注重宣傳適度。主要宣傳策略如下:1.強化組織領導,健全科技宣傳網絡;2.明確目標責任,強化考核督查力度;3.整合科技資源,拓寬科技宣傳渠道;4.加強媒體合作,搞好科技宣傳;5.開展科技培訓,促進成果推廣;6.開展科技活動,豐富宣傳形式;7.加強技術交流,建立信息平臺;8.注重方式方法,宣傳適度確保質量。
2.5科技成果應用現狀分析
農業、工業、醫藥、軍事、材料、電子、生物、航天等領域的科研成果,大量的成果怎么處理呢?這些都需要進行成果轉化,這些新產品、新材料、新工藝,只有進行科技成果的轉化才能有真正的作用,同時科技成果也有市場需求。突出表現出兩個特點:一方面大量科研成果生成,一方面有巨大的市場需求。
2.5.1科技成果轉化率低
我國每年有2萬余項比較重大的科學技術研究成果和5千多項專利,但是其中最終轉化為工業產品的成果不足5%,而歐美發達國家轉化率則為45%以上。我國科學技術向生產轉化的比例為10%~15%,也遠低于發達國家的60%~80%。高新技術企業的產值在社會總產值的比例僅為2%,與歐美發達國家的25~30%相比,更是不可同日而語。結論:目前我國科技成果轉化率低。2.5.2科技成果轉化率低的原因我國科技成果轉化率低的原因主要有:科技成果本身存在先天不足,成熟度低;科技成果系統配套不夠;科技成果對企業缺乏吸納和轉化的動力與活力;科技成果轉化缺乏資金支持,相應的風險投資基金匱乏;科技成果中介機構不健全,社會服務職能不完善;體制上產學研系統各自獨立,科技與生產脫節;市場體制不成熟,法律保障不足。
3納米科技成果及產業
3.1納米科技成果及產業的特點
納米技術屬于高科技領域,因此與高科技成果有著共同的特征:高風險,高投入;高額的利潤前景;巨大的市場需求。納米科技為多學科交叉領域,其應用及產業化又具有許多獨特的特征:多學科交叉特性;潛在的高額利潤;潛在的市場需求。
3.2納米科技成果市場分析
納米技術有巨大的潛在市場,它與信息技術、生物技術共同成為二十一世紀社會發展的三大支柱,也是當今世界大國爭奪的戰略制高點。據權威的研究報告顯示,2000年納米技術對全世界GDP的貢獻為4000億美元,預測2010年納米技術對美國GDP的貢獻將達到10000億美元,日本納米技術的國內市場規劃也將達到273000億日元。納米科技的健康發展,對二十一世紀的社會和經濟發展、國家安全以及人們的生活和生產方式帶來巨大的影響。結論:納米技術及產業已成為世界各國搶占的巨大市場。
3.3納米科技成果轉化現狀
在納米科技產業化方面,除了納米粉體材料在少數幾個國家初步實現規?;a外,納米生物材料、納米電子器件材料、納米醫療材料等產品仍處于開發研制階段,要形成一定市場規模還需一段時間。目前成果以基礎研究為主,納米技術應用成果處于初期階段,產業化效果不理想,成果轉化率低。如果將納米產品的成熟程度按中試、批量生產和規?;a劃分,其分布明顯呈劇烈遞減態勢。研究開發和規?;a的距離較大,大約只有5%的實驗室成果最終能轉化為規?;a。
3.4納米科技成果轉化率低原因
3.4.1投入的科研經費不足
成果轉化未知因素多,造成研究工作周期長、所需經費多;對科研的投入未考慮中試等應用技術研究,影響科技成果的轉化。
3.4.2缺乏風險意識和市場服務意識
納米技術產業與其它高新技術一樣都存在投資風險、政策性風險,市場風險和自由競爭風險等。同時,納米技術還存在著潛在風險。另外,科研工作者市場服務意識淡薄,缺乏主動為企業服務的意識。
3.4.3科研缺乏布局和規劃
缺乏制定戰略發展規劃以及科研與產業的合理布局,造成低水平重復和資源浪費;重視基礎性研究,輕視應用性研究,造成科研成果缺乏市場,成果難以被企業吸納和轉化。
3.4.4納米科技成果成熟度低
在研究中,研究人員常常只注重論文,納米科技成果論文水平很高,但產業化并不理想;注重實驗室開發,沒有潛心于后續的應用開發和技術支持,造成成果成熟度不夠,先天不足,難以轉化;大部分企業屬于生產型,缺乏持續創新和應用開發能力,只能接受非常成熟的技術。
3.4.5缺乏信息溝通缺乏信息溝通,導致產學研系統各自獨立,科技與生產脫節。從事納米科技研究的人員,分屬不同的行業和部門,條塊分割,由于缺乏相互交流,更缺乏與一線企業的交流與合作;由于信息不暢,造成成果難以滿足需求,以及成果和需求重復現象嚴重;企業間應用成果壁壘森嚴,難以推廣,導致不少低水平重復,重點不突出,阻礙了整體優勢的發揮。
3.4.6納米專業人才匱乏
納米科技由多學科交叉,因此需要具有多學科知識的復合型人才;納米科技的迅速發展,需要大量納米科技領域及其相關領域的人才。而中國傳統分門別類教育體制培養的“專業人才”,不能適應擁有多學科知識復合型納米研發人才的需要。因此,為推動我國納米材料產業的發展,需要培養一批復合型納米科研人員及納米經營管理人才。
3.4.7知識產權意識淡薄
中國納米技術近幾年有了突破性的發展,但知識產權意識在科學界尤其是開發應用領域仍然淡薄。專利數量有所增加,但是在總量上申請的專利還是很少。在我國,申請的專利大部分是納米粉體材料制備方面的專利,而國外的專利很多是納米應用專利。
3.4.8行業標準和技術規范缺乏
目前納米科技應用研究很熱,市場上出現了很多“納米商品”,然而,很多的“納米商品”還不是真正意義上的“納米產品”。市場上缺乏行業標準和技術規范的約束,一些人熱衷于炒作納米概念,造成初級產品過剩,浪費了社會整體資源;一些生產微米材料的企業,在其產品性能用途完全沒變的情況下,貼上納米標簽,搖身一變成了納米材料企業,誤導納米概念;一些企業在投入少量資金注冊了納米材料公司或納米材料應用公司后,就開始在經營業績上做文章,蓄意編造是專門從事納米科研、生產和應用的實力企業的假象,最終達到圈資、騙政策的目的。
4納米科技推廣應用思路
針對納米科技成果轉化率低及成果推廣過程中所存在的問題,促進納米科技的推廣應用,應切實做好以下工作。
4.1根據市場需求,選好研究目標
針對我國納米科技產業化處于初級階段,納米科技發展資金投入不足,納米科技產業化效果不理想等現狀,在有限的資金和設施條件下,納米科技的發展一定要從科研源頭上加以調控,科研項目選題要以市場需求為導向,以形成產業化為根本目標,強調創新意識和市場服務意識,發展具有競爭力的新技術和新產品,并推進傳統產業的發展,從而促進納米科技成果更快地得到推廣和應用。
4.1.1科研項目選題時應遵循的原則
創新性原則:強調科技源頭創新意識;產業化原則:以產業化為根本目標,能獨立形成新產品、新技術;競爭力原則:注重可提升產品競爭力的技術及材料,注重與傳統產業結合;市場化原則:以市場需求為導向,加強服務意識,注重市場推廣。
4.1.1.1強調科技源頭創新意識
自主創新已經成為科學技術發展的戰略基點和調整產業結構、轉變增長方式的中心環節。十一五發展規劃指出:“科學技術發展,要堅持自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來”。納米科技屬于高新技術領域,因而,必須強調創新意識,研究和開發具有源頭創新性的新技術和新產品,形成自主知識產權的新技術和新產品,實現技術發展的跨越,實現企業資本、社會資本和知識資本的有效組合及轉化增值。強調創新意識,發展納米科技,必須以市場為導向,以產業化為根本目標,發展成熟的技術,努力提升其競爭力,吸引企業及其它投資公司的參與和投資。加強納米科技源頭創新,要以納米電子學、納米尺度的加工及組裝技術、納米生物和醫學、納米材料學等科學前沿的理論和方法學為重點,爭取取得重大進展,獲得具有自己特色的發現和發明創造,促進納米科技的產業化。
4.1.1.2以產業化為根本目標,能獨立形
成新產品、新技術選題時要以產業化為根本目標,研究方向要與產業相結合,要策劃出一個行業的主體并且形成一個產業鏈條。開發市場前景廣闊、能夠獨立成新產品的先進技術,吸引以納米技術為關鍵生產技術的企業投資,推動納米技術的產業化進程。圍繞國家長遠發展目標,將納米技術與信息、環境、能源、生物醫藥及先進制造、海洋、空間等高新技術相結合,提高納米技術在這些產業中的含量,建立以納米技術為主旋律的一批納米產業及產業鏈并形成產品、商品,為提高我國的綠色GDP做貢獻。舉例1:信息產業中的納米技術以納米陣列體系為基礎的量子磁盤,1998年正式問世,存儲量高達465Gb/in2,相當于現在磁盤10萬個的存儲量。1999年,美國惠普公司在實驗室成功制造了100×100nm芯片。正像克林頓所說,利用現代的納米技術制備的超高密度存儲元器件,可以將美國國會所有的信息存儲在只有方糖大小的體積內。2000年,IBM公司通過納米技術把這種磁盤的存儲量提高到1000Gb/in2,相當于100萬個現在磁盤的存儲量。利用納米技術可以將動態隨機存儲器和電腦CPU縮小到70nm,晶體管的尺寸為100~200nm。結論:納米技術在電子信息產業中的應用,將成為21世紀經濟增長的一個主要發動機,其作用可使微電子學在20世紀后半葉對世界的影響相形見絀。舉例2:生物醫藥產業中的納米技術采用納米超順磁載體制作的示蹤劑使核磁共振檢出的癌細胞尺寸大大降低,便于早期診斷、早期治療;利用納米技術輸送生物大分子藥物,可克服其吸收差、穩定性低的缺點,實現其天然、高效等特點,顯示出良好的應用前景;根據藥物分子的性質設計納米顆粒表面及內部結構,從而達到人為地設計藥物的靶向目標及其釋放和作用方式,明顯提高藥效;利用納米技術制備支架、骨骼等植入材料,具有很好的生物相容性,并可發揮治療效果。結論:納米材料技術將在生物醫學、藥學、人類健康等領域有重大的應用。預計到2015年,納米技術在生物醫藥領域中的應用,全球市場將達到2000億元。
4.1.1.3注重發展提升產品競爭力的新技術和新材料
傳統行業的發展需要納米科技來提升其技術和產品的競爭力。傳統產業是國民經濟的重要組成部分,這就決定了發展納米產業應切入傳統產業,努力提升對傳統產業和產品的更新換代,提高競爭力,同時調整傳統產業結構,實現經濟增值。納米科技的發展需重視與傳統產業相結合。納米技術在傳統產業的應用具有投入少、見效快、市場前景廣闊等特點,因此,將納米科技與傳統產業結合,可以有力促進納米科技的推廣應用。加強與傳統產業合作,必須以市場需求為導向,發展具有市場潛力的產品和技術,通過納米技術顯著提高傳統產品的競爭力。加強與傳統產業合作,從一開始,就要積極吸納企業的參與投入,發展能顯著提高傳統產業和產品的新技術和新材料。舉例1:紡織行業中的納米技術納米催化劑在化纖原料滌綸聚酯合成中的應用,將使生產效率提高5倍以上,大大降低了生產周期和成本,這項技術在化纖行業的推廣可帶來數十億元的收益;利用納米技術對各類化纖進行改性,使之具有功能性,如吸水吸濕纖維、變色纖維、芳香纖維、磁性纖維、防輻射纖維、遠紅外纖維,還可采用復合紡絲法來生產功能化織物;納米功能氧化物填充到纖維中可制得各種差別化、功能化纖維,為纖維的發展帶來一場健康革命,其市場規模也超過二十億元。結論:納米技術的應用將對紡織行業的發展起到巨大的推動作用。舉例2:建材行業中的納米技術納米技術在建材領域的應用:利用納米材料的自潔功能可開發的抗菌防霉涂料、PPR供水管;利用納米材料具有的導電功能可開發的導電涂料;利用納米材料屏蔽紫外線的功能大大提高PVC塑鋼門窗的抗老化變形性能;利用納米材料可大大提高塑料管材的強度等。另外,納米抗菌不銹鋼塑料復合管、納米抗菌PPR管是在管材內層塑料中添加納米級抗菌材料,經共擠出而制成具有抗菌、衛生自潔功能的管材。僅以PVC塑鋼門窗為例,近幾年我國每年城鄉工業和民用建筑的建造量平均約12億平方米,需要門窗3億平方米,年需塑鋼門窗約3000萬平方米,年需硬PVC異型材約30萬噸。結論:納米材料在建材中具有廣闊的市場應用前景和巨大的經濟、社會效應。
4.1.1.4以市場需求為導向,加強服務意識,注重市場推廣
以市場成熟代替技術成熟是發展納米技術的最佳方式。改變傳統的“技術導向”為“市場導向”,始終堅持以市場需求為出發點和歸宿,以市場需求為拉動機制,著重推動具有應用前景的新技術和新產品的開發,注重對傳統產業的改造和提升,提升產品的競爭力,推動納米科技的產業化。著重發展有重大影響的方向與領域,注重納米技術與各個行業的交叉融合,使納米技術和產品能服務于各個行業。注重納米技術的市場推廣,加強納米科技與各個行業領域間的交叉融合,加強科研成果和企業及投資商之間的交流合作,建立信息交流平臺,創建科研成果轉化的渠道,為納米科技發展提供有力服務和支持。
4.2注重技術集成,實現自主創新
“創新”是科技發展的生命力所在。對于納米科技的發展,需加強新技術和新產品的原始性創新,提升產品和技術的競爭能力。同時在重視原始性創新的基礎上,更應該注重具有重大應用價值的集成創新,通過對集成要素的優勢整合,提升集成整體的競爭能力,實現更大的市場價值。
4.2.1技術集成創新有利于形成市場競爭力
長期以來,人們比較注重單項技術繼發展,這是技術開發初級階段的必然過程。但從科技與經濟結合的內在要求來看,單項技術的研究開發,因為缺乏與其它相關技術的銜接,在當前很難形成有市場競爭力的產品或新興產業,這就造成我國每年所取得的數萬項科技成果最終束之高閣,削弱了我國科技創新的基礎。
4.2.2技術集成創新將提高產業核心競爭力
核心競爭力的形成,不僅僅是一個創新過程,更是一個組織過程,使各種單項和分散的相關技術成果得到集成,其創新性以及由此確立的企業競爭優勢和國家科技創新能力在價值上遠遠超過單項技術的突破。加強技術集成創新,是企業實現自主創新的新思考,也是企業獲得競爭優勢、適應知識經濟發展的關鍵。
4.2.3納米技術的集成主要內容
4.2.3.1納米科技成果的集成
將分散的技術集中,形成一個可達目標功能的技術體系,即組合應用性技術成果,也稱為技術捆綁或技術整合。納米科技成果的集成應注意以下幾點:注重主題的策劃,選好技術與成果,實現目標顯示度。(1)注重主題的策劃以市場需求為導向,關注市場需求的多樣化,強化產品的競爭意識;以納米技術或產品為關鍵要素,解決需求中的重大問題,具有行業導向性與共性;拓展解決方案的豐富性,注重外部資源的易取性;強化研發時間的迅捷性,凸顯研發質量的配比性。(2)選好技術與成果始終堅持把市場需求作為出發點和歸宿點,選擇具有市場前景的技術和成果,選擇具有競爭優勢的納米材料或技術為關鍵技術要素,具有前景的技術與成果,注重其成熟度和可靠性。同時加大中試研究力度、中試研究領域和資金投入,注重集成要素中技術和成果的協調與融合,優勢互補,使集成整體具有新的價值。(3)實現目標顯示度注重目標功能的實現,不僅要實現各項集成要素的功能目標,還應實現集成系統的整體功能目標。集成要素和集成系統的功能定量指標應具有競爭性,以實現其產品的顯示度,有利于產品的推廣。
4.2.3.2注重技術集成創新
(1)從納米科技發展到產業鏈上的集成協作在產業鏈的銜接上,由于納米技術的跨學科性,急需將努力的方向由“單打獨斗”轉向“集成協作”。實驗和技術上存在局限性,而研究的廣泛和復雜,造成設施難以完備;技術的成熟度不夠;研究成本高和周期長,造成產業化難度大。因此,僅依靠某一個工業部門或者研究機構,將無法加快推動納米科技的應用和產業化的步伐。結論:要實現和促進納米技術的產業化發展,需要采用合理的產業化與投融資模式,推動納米技術產業鏈的全方位發展。這就是所謂的為了構筑我國納米產業發展的大戰略,也是目前國內眾多研究機構、企業正在的探索大聯合的適當途徑。(2)納米科技發展產業鏈上的集成協作方式第一,建立國家級研究開發平臺,充分發揮國家級研究開發平臺的作用,推動各研究部門之間的交流合作,實現軟硬件資源共享,避免重復建設。第二,建立產業孵化基地?!翱蒲?孵化-企業”一條龍式的產業化模式,有利于推動科研成果產業化,因此,在有條件的地方應建立納米科技孵化基地。第三,加強產學研的合作。積極推進產學研一體化的進程,把研究、開發和應用過程的各個階段建成一個系統,使之緊密銜接、相互交替,保證從科研到生產整個過程的連續性,從而使科研單位前期的研究、開發優勢與企業工業化生產優勢融為一體,促進科技成果的轉化。(3)各領域科學研究人員間的協作從目前情況看,我國從事納米科技的研究人員,分屬不同的行業、部門,彼此之間信息溝通不暢,研究人員之間也缺乏必要的交流,致使研究力量大大分散,而且各地研究所重復研究、重復建設嚴重。納米科技屬于多學科交叉的前沿研究領域,要動員和組織信息、物理、化學、生物、醫藥、材料等學科的專家參與納米科技的研究開發,抓好多學科在納米科技方面的集成。結論:納米科技的多學科交叉特性必然要求加強各領域科學人員之間的協作。
4.2.3.3納米科技推廣注重技術集成創新的應用案例分析
應用1:“以應用納米技術打造新世紀康居商住樓”思路(1)為了貫徹《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規劃中的要求,促進生態人居環境和綠色建筑的發展,提出集成整合最先進的納米技術研究成果,積極推動健康、環保的生態建筑技術的應用與推廣。為打造康居示范工程提供有力的技術支持和保障,致力于搭建三大公共技術平臺,即居住環境健康性和安全性公共技術平臺;建筑物與居家用品節能和環保性公共技術平臺;資源綜合利用公共技術平臺。(2)應用納米技術打造新世紀康居商住樓,可以體現在環保、健康、節能等方面的優勢上。具體應用可以包括外墻涂料、內墻涂料、變色玻璃、地毯地板門、廚房、家用電器、衛生潔具、床上用品、窗簾、玩具及衣物等。(3)面向生態人居環境和綠色建筑的發展的需要、面向《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》以及“十一五”規劃中的要求,新世紀康居樓的打造將對該行業及人們生活產生很大影響,將形成一個完整的產業鏈條,引導該行業的發展。以納米材料或技術為關鍵技術要素,具有競爭優勢;選擇具有很好市場前景的納米改性內外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷、應用納米技術的太陽能電池等技術和產品,打造一個健康、環保、節能的居住環境,具有競爭優勢。另外,選擇的納米改性內外墻涂料、納米改性紡織品、納米改性陶瓷等成果技術成熟度較好。應用2:“建立應用于汽車產業的納米技術產品產業鏈”思路(1)納米技術在汽車產業中的應用,可以包括納米材料改性內飾件、納米結構超強鋼板、納米結構鋁材料、高耐腐納米水性汽車涂料、納米隔熱涂料、納米材料改性高性能輪胎、高強度膠黏劑、納米汽車油、納米汽車燃油添加劑、納米傳感器、汽車動力應用納米新型太陽能電池、納米汽車尾氣催化凈化材料等。(2)面向十一五規劃的“建設環境友好型,資源節約型社會”,面向中國巨大的汽車產業市場,中國汽車產業發展在近幾年速度迅猛,是世界上最大最有潛力的市場。選擇具有很好市場前景的納米改性內飾件、納米改性涂料、納米改性高性能金屬材料、高強度膠黏劑、納米汽車尾氣催化凈化材料、納米汽車燃油添加劑及汽車動力應用納米新型太陽能電池等技術和產品,具有競爭優勢。納米技術在汽車上的廣泛應用,將降低汽車各部件磨損、降低汽車消耗、減少汽車使用成本,還能消除汽車尾氣污染,改善排放??梢灶A見,納米技術在汽車產業的應用將對該行業及人們生活產生很大影響,將形成一個完整的產業鏈條,引導該行業的發展。應用3:納米科技與新興行業、支撐行業及國家重大工程掛鉤納米科技與新興行業、支撐行業及國家重大工程的掛鉤可以吸引國家或地方政府等的財政撥款,同時可以吸引公司和企業的投資和參與。納米科技在新興行業、支撐行業及重大工程中等各領域中的滲透,將加快納米科技的產業化;納米科技在新興行業、支撐行業及重大工程中的應用,將提升這些行業的技術含量,增加其競爭優勢,推動其發展;同時對其產業結構的調整、經濟增長方式的改變具有深遠的影響。例如:納米技術及應用國家工程研究中心以產學研結合的方式,組織上海城建集團、上海高校和科研院所利用納米技術和其它技術集成解決道路隧道內的廢氣治理問題,這是納米科技在城市市政工程中的重要應用,該項目已列入國家支撐計劃。結論:通過集成技術、產學研合作等方式與新興行業、支撐行業及國家重大工程掛鉤,容易吸引投資,促進納米技術與其它技術和產業的融合,從而促進納米技術的發展。
4.3樹立誠信市場理念
4.3.1納米科技要健康跨越發展必須樹立誠信意識
誠信的本質首先是經濟規律,其次才表現為倫理性質。誠信不足,敗事有余。市場經濟就是信用經濟,信用是現代市場經濟的基石,沒有誠信,就沒有秩序,市場經濟和社會道德就會陷入混亂之中。目前納米科技應用研究很熱,市場上出現了魚目混珠的現象,虛假的“納米商品”,納米概念的炒作,嚴重擾亂了納米市場的秩序,誤導人們對納米的認識,損害了納米科技的形象,嚴重阻礙了納米科技的產業化發展。結論:納米科技要健康跨越發展必須樹立誠信意識,誠信的市場經濟理念。
4.3.2如何樹立誠信意識
加強誠信意識培養;健全市場競爭機制,讓誠信成為人們自覺遵奉的客觀經濟規律;強化監督,建立相互補充、相互制約的誠信監督體系;加快建立信用體系,規范信息傳遞和披露機制,發展資信評估行業;強化法制建設,為誠信規范提供堅實的法制保障。
4.4制定適合納米政策納米科技的應用推廣,需要制定適
合納米科技發展的政策,保障納米科技的可持續發展。
4.4.1制定發展規劃,實施專項行動
第一,堅持“有所為,有所不為”的方針,制定納米科技的發展戰略,制定我國納米科技發展的近期、中長期規劃,對納米技術的基礎研究進行整體規劃,制定國家納米科技產業的發展規劃,集中力量,重點突破。第二,根據市場要求,依托現有產業的優勢和基礎,確定重點發展的產業及產品,引導產業結構調整。第三,按照市場需求,集中優勢力量研究、開發具有自主知識產權、市場潛力大、技術可行的項目和對未來有重大影響的關鍵領域,突出特色。
4.4.2建立創新體系,強化專利保護意識
組建全新機制的實體性創新平臺,建立以企業為主、產學研結合的納米科技創新體系。強調納米科技的原始創新,注重技術創新、管理創新、制度創新的有機結合,在原始創新基礎上,同時注重集成創新,強化專利保護意識,提高知識產權保護在企業發展中的重要作用。另外,建立和健全納米技術成果產權保護制度,優先資助擁有自主知識產權的專利成果的產業化。
4.4.3重視人才培養,加強技術交流
制定人才優惠政策,鼓勵人才流動競爭,努力創造人盡其才、才盡其用的良好環境。建立培養和吸引納米科技人才的政策,培養高質量的納米技術人才和領軍人物,引進國外具有真才實學的優秀人才。加強國內外科研單位及企業之間關于納米技術的信息交流,建設開放式的國家納米技術信息交流平臺,加強國際交流和合作,擴大國際影響。
4.4.4加快基地建設,吸引多元投資
鼓勵科研單位、高等院校與生產企業共建納米技術創新基地、開放式研究開發中心等,改善基礎設施條件,對共性關鍵技術進行聯合攻關,建立以企業為主體,產學研結合的納米技術創新體系,加速納米技術的研究開發與產業化步伐。重視以政府政策資金為導向,建立多元投資融資體系,吸引風險投資及民間投資,使其大規模地介入納米技術產業并與科技界融合。同時,鼓勵納米科技型企業在資本市場上融資,加速納米成果的轉化和產業推進。4.4.5完善行業標準,規范技術市場重視標準意識,根據納米技術產品的性質、用途,參照國際標準,制定我國納米技術行業的產品標準,建立權威性的國家納米產品質量檢測中心,使納米產品的生產和銷售有章可循。盡快制定出臺相關的政策法規,規范納米市場,避免納米技術及應用研究重復建設和過度競爭。
4.4.6加強科普宣傳,倡導科學道德
重視納米技術的普及工作,加強對納米科技的科普教育,使大眾對納米科技有正確的科學認識,避免過分炒作和誤導。重視納米科技相關學科的建設工作,保障我國納米科技的可持續發展。
5納米科技成果介紹
納米技術及應用國家工程研究中心積極整合社會資源,積極推動納米技術成果的轉化。
5.1應用在環境領域的納米材料和技術
成果1:用于汽車尾氣催化凈化處理的介孔基催化材料成果簡介:孔道內擔載貴金屬Pt/Rh/Pd的氧化鋯基(氧化鋯/氧化鈰)復合納米介孔催化劑。該催化劑采用具有自主知識產權的涂覆工藝,成功負載于金屬載體表面,經檢測,排放性能及催化劑老化性能達到并優于歐IV標準(GB18352.3)。技術特點與優勢:特殊的介孔結構,高比表面積;貴金屬用量低,熱穩定性好;優良催化活性和穩定性;抗老化性好。產業化前景:2007年我國汽車產量達到900萬輛,并逐年遞增。同時,我國將面臨新車必須全部加裝凈化器的局面,該項目具有極其廣闊的市場前景,其經濟、社會和環境效益十分巨大。成果2:光催化凈化室內空氣應用技術光催化室內凈化技術現狀:不能有效地去除室內空氣中;危害性很大的細微顆粒物;催化劑活性組分易流失;微孔容易被顆粒物堵塞,致使催化劑失活。技術創新:將高流速高效率靜電除塵與光催化凈化室內空氣兩相單元技術有機的結合。技術內容:包括性能好低成本的金屬泡沫網狀載體的制備技術、光催化凈化活性組份在金屬泡沫載體上負載技術、凈化室內空氣污染物一體化新技術、金屬泡沫網狀物負載光催化材料、室內光催化凈化器。產業化前景:目前我國城鎮裝修過的房屋中80%存在甲醛超標問題。凈化室內裝修污染的市場規模達100億元,并正以每年30%的速度增長,據預測2008年將達到200億元的市場規模。5.2應用在能源領域的納米材料和技術成果3:鎳氫(MH/Ni)動力電池與鎳鋅動力電池技術內容:鎳氫動力電池技術;鋅鎳動力電池技術;在電極中添加納米添加劑;提高電池的循環壽命;提高電池的安全性。應用范圍:電動工具、割草機械、玩具模型、電動自行車、電動摩托車等。技術成果:《動力鎳氫電池用納米材料測試技術》項目被上海市高新技術成果轉化服務中心項目認定辦公室認定為上海市高新技術成果轉化項目。這意味著該中心又一項納米科技成果將走向市場。產業化前景:隨著WTO的加入,對動力電池的需求逐年增加。目前國內市場對鎳氫動力電池的年需求量在數千萬節以上,也將在上千億的一次電池市場中占據一席之地。
5.3應用在生物醫藥領域的納米材料和技術成果
4:超臨界粉碎技術成果簡介:超臨界粉碎技術,采用超臨界流體,通過改變壓力快速改變溶液的飽和度,使溶質瞬時成核、獲粒度均勻、超微細納米級、無污染高純度產品。通過此藥物微細化技術,實現中藥的微納米化,促進藥物的溶解性,提高藥物的生物利用度。成果內容:水飛薊素微納米顆粒,超臨界流體增強溶液分散技術(SEDS),粒徑尺寸介于50~300nm,納米化后的藥物在水中溶解速率得到顯著改善。谷甾醇納米顆粒,氣溶膠溶液萃取系統(ASES)技術,粒徑介于50~300nm,ASES處理后樣品結晶度降低;化學結構沒有明顯改變。產業化前景:超臨界微納米加工產品:如納米水飛薊素、植物甾醇可應用于相關藥物或油類產品,按1%的附加值計算,相關藥物或油品的產值達100億,該產品產值可達1億元。成果5:用于腹腔淋巴靶向治療的納米給藥系統成果簡介:以安全無毒的聚脂類生物降解聚合物為納米粒的骨架材料,用改良的乳化-液中干燥法制備載藥納米粒(NP)。腹腔化療方式治療卵巢癌,克服了紫杉醇游離藥物滲透性差、易過敏等缺點,并能實現產業化。技術特點和優勢:解決了材料的安全性,采用經FDA批準載體材料;制備工藝可實現產業化,粒徑及其分布可控制、重現性好,包裹率高,生產工藝條件不苛刻。產業化前景:全球卵巢癌每年新增病人19.2萬,死亡人數為11.4萬,其死亡率占婦科惡性腫瘤之首。建成應用示范點,年創產值可達1000萬元。成果6:基于納米生物探針的微流控陣列蛋白質芯片成果簡介:該芯片是一種納米生物技術與微生物芯片技術的集成產物。通過納米生物自組裝技術將靶蛋白配體組裝在納米粒子界面上,構成納米生物探針,可以特異性地與各種生物樣品(血清、細胞培養液等)中的靶蛋白結合,并最終被捕獲在微流控陣列的特定檢測區域,通過納米粒子所發出的光學信號實現對多種靶蛋白的高特異高靈敏的同步多元分析。技術特點和優勢:高靈敏、高分辨和低噪音;可以實現多種生物分子的同步檢測;具有在分析模式和使用便捷性上的多種優勢。產業化前景:主要應用領域有蛋白質的結構功能研究、醫學診斷和醫療、新藥開發、生物工業、低樣品消耗和快速的芯片反應器系統,以及特定用途的專家系統。
5.4應用在電子信息領域的納米材
料和技術成果7:CMP后清洗劑成果簡介:采用表面活性劑的分子設計技術,利用表面活性劑的協同效應,研制了一系列高性能CMP后清洗劑。技術特點和優勢:由表面活性劑、高性能功能性清洗助劑組成的水基清洗劑。適合拋光后高精度表面的超精密清洗。清洗效率高、對工件腐蝕小、殘留少等。技術現狀:用于硬盤清洗的清洗劑已得到世界最大硬盤基片生產商“深科技”的認可,指標達到國際先進水平。硅片清洗劑已在國內企業得到初步應用。產業化前景:可廣泛用于計算機硬盤、硅片、玻璃基片等表面的超精密清洗。系一次性使用,因而電子行業的清洗劑具有巨大的市場。CMP后清洗劑利潤豐厚,以每年銷售1千噸計,利潤在1000萬元以上。成果8:高性能納米粒子拋光液成果簡介:化學機械拋光技術(CMP)是迄今幾乎唯一可以達到全局平面化的超精加工技術,納米粒子拋光液是CMP技術的關鍵要素。通過解決納米粒子改性分散技術、納米粒子拋光液的配伍與精制技術、原子級拋光工藝技術等關鍵技術,成功制備出一系列含有納米磨粒的納米粒子拋光液。納米粒子拋光液由納米粒子研磨劑、功能性助劑、溶劑組成。技術特點和優勢:在計算機硬盤基片的拋光中可以達到表面粗糙度(Ra)小于0.5;數字光盤母盤玻璃基片拋光中表面粗糙度達到4.68;均達到國際先進水平。產業化前景:納米拋光液市場廣闊,用于高精加工的納米拋光液為消耗品,系一次性使用,不可循環使用以免影響拋光質量,因而拋光液市場容量較大。
納米材料市場前景范文3
應用領域
納米TiO2能處理多種有毒化合物,包括工業有毒溶劑、化學殺蟲劑、木材防腐劑、染料及燃料油等,迄今詳細研究過的有機物達100種以上。此外,TiO2光催化技術也被用于無機污染物的處理。利用光催化法在檸檬酸根離子存在下,可以使Hg2+被還原成Hg而沉積在TiO2表面;此法同樣適用于鉛。TiO2光催化可能降解的無機污染物還有氰化物,SO2、H2S、NO和NO2等有害氣體也能被吸附在TiO2表面,在光的作用下轉化成無毒無害物質。
1.空氣凈化
當前解決空氣污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧凈化法、靜電除塵法、負氧離子凈化法等,但是這些方法自身都有著難以克服的弊端,所以一直難以大范圍地推廣使用。與其相比,利用納米光催化TiO2凈化空氣則有如下優點:降解有機物的最終產物是CO2和H2O,沒有其它毒副產物出現,不會造成二次污染;納米微粒的量子尺寸效應導致其吸收光譜的吸收邊藍移,促進半導體催化劑光催化活性的提高;納米材料比表面積很大,增強了半導體光催化劑吸附有機污染物的能力。
利用納米光催化TiO2治理空氣污染已經得到廣泛應用,國內外都出現了很多產品,例如納米空氣凈化器、中央空調凈化模塊、光觸媒涂料等,市場前景非常廣闊。
2.水處理
傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題,污水治理一直得不到好的解決。納米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。
研究表明,納米TiO2能處理多種有毒化合物,可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為CO2、H2O等無害物質。此外,納米TiO2在降解毛紡染料廢水、有機溴(或磷)殺蟲劑等到方面也有一定效果。無機物在TiO2表面也具有光化學活性。例如,廢水中的Cr6+具有較強的致癌作用,在酸性條件下,TiO2對Cr6+具有明顯的光催化還原作用。在pH值為2.5的體系中,光照1h后,Cr6+被還原為Cr3+。還原效率高達85%。迄今為止,已經發現有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線的照射下通過納米TiO2或ZnO而迅速降解,特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法很難降解時,這種技術有著明顯的優勢。德國開發出了利用陽光和光催化劑對污水進行凈化的裝置,每小時可凈化100-150升水。
雖然利用納米光催化TiO2進行水處理目前還未得到廣泛應用,但我們可以看出它未來的應用前景必將非常廣闊。
3.殺菌消毒
納米TiO2的殺菌作用是利用光催化產生的空穴和形成于表面的活性氧類與細菌細胞或細胞內的組成成分進行生化反應,使細菌頭單元失活而導致細胞死亡,并且能使細菌死亡后產生的內毒素分解。研究表明:將TiO2涂覆在陶瓷、玻璃表面,經室內熒光燈照射1小時后可將其表面99%的大腸桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌等殺死。
目前國外新型無機抗菌劑的開發與抗菌加工技術進展較快,已經形成系列化產品,其中TiO2高催化活性納米抗菌劑是市場前景最好的品種。日本在TiO2光催化抗菌材料研究與應用起步較早,日本東陶等多家公司開發的光催化TiO2抗菌瓷磚和衛生潔具已經大量投放市場。日本將今后發展的目光投向歐美國際抗菌產品市場,預計海外市場將是其國內市場的10倍,他們也極其關注中國抗菌塑料近年來的迅猛發展,紛紛搶灘中國市場。
應用現狀
在當今世界性的環境污染問題越來越受到各國政府重視的情況下,利用納米材料進行環境治理已經成為各國高科技競爭中的一個熱點。在納米光催化方面日本、美國等國家均投入巨資開展研究與開發工作,并大力推動其產業化,目前已有多種產品出現,其中所使用的納米光催化材料絕大多數都是TiO2。
1.日本
日本對于納米TiO2光催化的研究較早,現在已有多家日本公司生產出了多種納米光催化的實用產品,見表1:
表1日本前十大催化公司及其主要產品
公司名稱主要產品公司名稱主要產品
東芝有除臭作用之光催化材料松下電器光催化空氣凈化器
隧道照明防污燈具具抗菌功能照明燈具
應用于照明燈具防污光催化膜除臭凈化設備
具光催化功能的高壓鈉燈管低折射率且具光催化功能薄膜
透光率好且平面光滑的照明燈具用于空氣凈化的光催化劑
三菱紙業具除臭效能的紙箱東陶機器汽車用防污用光催化膜
空氣凈化器光催化親水性薄膜復合材料
具除臭效能的熱風干燥器防污抗菌陶瓷器
具除臭抗菌作用的冷藏柜空氣凈化系統
適用于高溫高濕下除臭板油性防污材料
防臭抗菌面罩光催化防污導電建材
石川島播磨重工業密室環境的凈化設備大慶工業空氣凈化器
貨車與船舶防污建筑物空調系統
儲柜內部的凈化設備車用空氣凈化設備
土壤凈化方法與器具光催化凈化設備
抗菌功能食品儲藏柜匯豐汽車小型化空氣清潔機
短時間內分析光催化機能的設備具有濕度調節極高清潔能力的設備
密閉空間空氣凈化機合金半導體復合光催化劑
氣體凈化設備應用于燃燒室內防污光催化劑
三菱大氣NOx分解且防污應用日立光催化劑附著光源
防帶電效果光催化膜利用光催化的配水系統
有機襯底光催化機制備方法光催化除臭器
來源:.tw/public/Attachment/562714282071.doc
2.韓國
韓國從1999年開始有光催化方面的專利出現,近年成倍增長,起初重點為納米光催化材料,近年開始涉及水處理和空氣凈化領域。目前韓國納米光催化商品規模仍較小,產品以LG電子利用光催化生產空氣凈化式空調系統與DohabuCleantech的海水凈化裝置最受好評。下表為韓國部分光催化相關產品資料。
表2韓國部分光催化相關產品
公司名稱產品
BatuEnginnering污水處理機、薄膜材料
Enpion光催化材料、防污材料
G2K二氧化鈦光催化劑
Hanlimtech污水處理機
Nano光催化劑
NanoPac光催化劑
Pepcon空氣凈化器、除臭系統
來源:.tw/public/Attachment/562714282071.doc
3.美國
美國環保署(EPA)是美國納米光催化研發的主要支持單位,其重點著重于水處理方面;包括地下水質的改善、廢水處理以及河川污染等。河川污染除了針對因農藥造成污染的研究外,對油污的研究(包含原油)也有相當不錯的成果。
4.英國
英國倫敦和安大略核子技術環境公司開發了一種新的常溫光催化技術,利用納米二氧化鈦催化劑,能將工業廢液和被污染地下水中的多氯聯苯類分解為CO2和水。
英國皮爾金頓公司生產出了自潔凈玻璃。在玻璃表面鍍一層具有光催化作用的納米二氧化鈦薄膜,經紫外線照射后可有效降解附著在玻璃表面的有機污染物,同時具有親水性,使玻璃長期保持自潔凈效果。
市場前景
納米材料市場前景范文4
20世紀80年代以前,納米TiO2的研究開發目的主要是作為精細陶瓷原料、催化劑、傳感器等,需求量不大,沒有形成大的生產規模。80年代以后,開發的納米TiO2用作透明效應和紫外線屏蔽劑,為納米TiO2打開了市場,使納米TiO2的生產和需求大大增加,成為鈦白工業和涂料工業的一個新的增長點。
由于納米TiO2在催化及環境保護等方面具有廣闊的應用前景,并可用于日用產品、涂料、電子、電力等工業部門,因此,納米TiO2展現出巨大的市場前景。日本、美國、英國、德國和意大利等國對納米TiO2進行了深入的研究,并已實現納米TiO2的工業化生產。目前全世界已經有十幾家公司生產納米TiO2,總生產能力估計在(6000~10000)t/a,單線生產能力一般為(400~500)t/a。
根據莎哈里本公司統計,2003年全球納米TiO2銷售量僅為1800t左右,其消費量與產品應用見表1。
近幾年,有關納米TiO2的新建裝置已很少報道,主要是已建成裝置的生產能力已遠遠超出市場的實際消費量,多數廠家處于開工不足或停產的狀態。主要原因是目前國際上公認的納米TiO2制備和應用技術還有待于提高,技術要點和難點主要表現在以下幾個方面:①國際上納米TiO2的價格為(30~40)萬元/t,其成本大致是銷售價格的2/5,原料和工藝路線的選擇是降低生產成本的關鍵因素;②納米TiO2的晶型和粒度控制技術;③金紅石型納米TiO2的表面處理技術;④納米TiO2應用分散技術;⑤納米TiO2應用功能的提升技術:⑥納米TiO2產業化成套技術。由于以上條件的制約,使得納米TiO2的應用和發展受到限制。
我國納米TiO2的現狀
在國外普遍開展了納米TiO2的制備和應用技術開發,并取得了階段性成果,我國納米TiO2的研究在“九五”期間形成了,據了解,進行納米粉體制備技術研究的科學院所和高校幾乎都在進行和進行過納米TiO2的研究。重慶大學應用化學系是國內最早(1989年)研究納米TiO2的單位,華東理工大學、中國科學院上海硅酸鹽研究所是目前研究技術較全面、報道最多的單位。國內主要研究單位與制備方法見表2。
目前,國內涉足納米TiO2生產的公司約有十家,總生產能力在1000多噸。四川攀枝花鋼鐵(集團)公司鋼鐵研究院年產200t生產裝置是我國技術裝備較先進、品種最為齊全的裝置,可以生產金紅石型和銳鈦型兩大系列各有4個(10~40)nm的粉體品種;由淮北蘆嶺煤礦和騰嶺工貿有限公司共同組建的安徽科納新材料有限公司年產100t生產基地在宿州市建成;江蘇河海納米科技股份有限公司投資5000萬元,已經建成年產500t的規模;青島科技大學納米材料重點實驗室與海爾集團聯合開發的首條具有百噸生產能力的生產線已經建成并一次試車成功;濟南裕興化工總廠擁有先進的納米TiO2生產線(已通過省級鑒定),具備年產100t生產能力,可提供納米銳鈦型、金紅石型的粉體和漿料共4個品種、多種規格的產品;此外,四川永祿科技有限公司、浙江舟山明日納米有限公司、江蘇五菱常泰納米材料有限公司、河北茂源化工有限公司納米TiO2裝置也已建成。納米TiO2的發展
1)納米TiO2生產的特點
縱觀國外納米TiO2的生產,存在著以下特點:生產原料主要為四氯化鈦、硫酸氧鈦,生產方法主要有氣相法和液相法。氣相法主要有以四氯化鈦為原料的氫氧火焰水解法,而液相法主要是以四氯化鈦和硫酸氧鈦為原料的化學沉淀法,且多數生產廠家為鈦白粉生產廠,充分利用了原有氯化法和硫酸法生產裝置的中間產物、生產技術、公用工程和生產管理方面的經驗。
我國納米TiO2的研究和生產具有以下幾個特點:①對納米TiO2的研究多、面廣,力量分散,低水平的重復性研究現象嚴重,企業介入的力度不夠;②重點進行了納米TiO2制備技術的開發,對納米TiO2的應用技術開發力度較小,尤其是有關應用的關鍵技術沒有突破性進展;③工程開發能力薄弱,因納米TiO2項目一般投資較小,一些大型的工程公司(設計院)對工程化的興趣不大,不愿投入人力物力進行工程開發,④生產規模小、基本采用濕法工藝,土法上馬,產品質量差,現有市場空間較小,沒有給企業帶來想象中的高利潤。目前,我國納米TiO2的市場價格大致為(7~42)萬元/t,因為晶型、質量和產地不同價格差距較大,國內生產的產品價格為(7~24)萬元/t。
2)我國納米TiO2生產的發展建議
生產工藝的比較
氣相法反應速度快,能實現連續化生產,而且制備的納米TiO2純度高、分散性好、團聚少、比表面活性大,產品特別適合于精細陶瓷材料、催化劑材料和電子材料。但氣相法反應在高溫下瞬間完成,要求反應物料在較短的時間內達到微觀上的均勻混合,對反應器的形式、設備的材質、加熱方式、進料方式均有很高的要求。目前氣相法在我國處于小試階段,欲達到工業化生產,還要解決一系列工程問題和設備材質問題。
與氣相法相比,液相法生產的原料成本低了一個數量級。而且具有原料無毒、無危險性、常溫液相反應、工藝過程簡單易控制、易擴大到工業規模生產、三廢污染少、產品質量穩定等優點。因此;液相法中硫酸氧鈦和四氯化鈦液相中的化學沉淀法最具工業化發展潛力。
原料生產路線
我國鈦白工業近十年來發生了很大的變化,取得了令人矚目的成就,其硫酸法鈦白的生產已與國外先進技術差距不多,總生產能力已躍居世界第二位,僅次于美國。
根據納米TiO2的生產特點,結合國內鈦白生產的具體情況,我們提出了以硫酸法生產的中間產物硫酸氧鈦為原料的生產路線,充分利用我國在硫酸法鈦白工業生產中所取得的技術,以及工程化方面的經驗,發展我國的納米TiO2工業。
生產規模的確定
目前,國內納米TiO2的需求量一種觀點認為應在1萬t左右,一種觀點認為在1000t以下,我們認為在目前的情況下,后一種觀點可能更符合國內的現實。目前國內納米TiO2的生產能力已經能夠滿足現有市場的需求,但隨著我國納米產品的普及程度和人們消費觀念的改變以及我國整體經濟呈現穩步發展的態勢,納米TiO2必將迎來廣闊的市場發展空間。因此,新上項目應在(400~500)t/a的生產規模,同時最好建在鈦白生產廠內。
生產方法的選擇
化學沉淀法一般分為均勻沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三種。其中均勻沉淀法具有工藝簡單、產品質量好、易于操作等特點,是最具工業化發展前景的一種制備方法。均勻沉淀法是利用某一化學反應使溶液中的構晶離子由溶液中緩慢、均勻地釋放出來。該方法中,加入溶液的沉淀劑不立刻與沉淀組分發生反應,而是通過化學反應使沉淀劑在整個溶液中緩慢生成,使之通過溶液中的化學反應緩慢生成沉淀劑,只要控制好生成沉淀劑的速度,就可避免濃度不均勻現象,使過飽和度控制在適當的范圍內,從而控制粒子的生長速度,獲得粒度均勻、致密、便于洗滌、純度高的納米粒子,常用的均勻沉淀劑為尿素等。以硫酸氧鈦為前驅物,以尿素為沉淀劑制備納米二氧化鈦的反應原理為:尿素水溶液在70℃左右開始水解,其反應式為:CO(NH2)2+3H2O=2NH3·H2O+CO2
由于尿素的分解速度受加熱溫度和尿素濃度的控制,因此可以使尿素分解速度降得很低,從而可得粒徑分布均勻和粒徑小的納米TiO2。尿素的分解產物CO2和NH3,在反應或煅燒后均為氣體,易揮發,不會對產品的純度和質量造成影響。生成沉淀劑NH3·H2O在TiOSO4溶液中分布均勻、濃度低,使得沉淀物TiO(OH)2均勻生成:
TiOSO4+2NH3·H2O=TiO(OH)2+(NH4)2SO4
TiO(OH)2煅燒得到TiO2:
TiO(OH)2=TiO2+H2O
存在的問題
納米材料市場前景范文5
[關鍵詞]石墨烯;二維材料;性質;應用
中圖分類號:TG333.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)14-0308-01
石墨烯的興起
石墨烯研究歷史可以追溯到1947年,多年來未受到廣泛關注。直到2004年,英國的Andre Geim和Konstantin Novoselov從石墨中首次剝離出單層石墨――石墨烯,并發現這種已知的最薄、最堅硬的納米材料具有異常獨特性質。自此以后,大家深信石墨烯在不久的將來會有巨大的應用潛力和市場前景,甚至有人認為石墨烯產業化很快就要到來[1]。
1.石墨烯的結構與性質
石墨烯一層被剝離的石墨分子,結構是碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀的晶格結構,每個碳原子均為sp2雜化,并貢獻剩余一個p軌道上的電子形成大π鍵。由于每個碳原子有一個剩余的p軌道電子可以自由移動,所以石墨烯具有良好的導電性,其電阻率只有約1 Ω?m,為世上電阻率最小的材料。電子在石墨烯的二維結構中傳輸時,表現為無質量的費米子,所以石墨烯展現出許多同二維Dirac費米子特征相符的傳輸特性,包括量子霍爾效應,載流子濃度趨向為零時仍然存在的最小電導率4e2/h,和帶有π相移的Shbnikov-de Haas振蕩。
石墨烯也展現出獨特的光學性質。單層石墨烯只有一個原子的厚度,約為0.34nm,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的入射光。石墨烯的線性能帶結構和無帶隙特性允許光吸收的帶間躍遷在很寬的波長范圍內發生,表現為比較平坦的光吸收系數??茖W家們還發現石墨烯具有極強的非線性效應,其三階電極化率高達10-7esu,因此其具有低閾值的寬帶可飽和吸收效應。此外,石墨烯的導熱系數高達5300W/m?K,遠高于碳納米管和金剛石。石墨烯的機械強度和受損閾值也非常大,是目前已知的最堅硬的納米材料。
石墨烯由于其獨特的結構和優異的性能,已經在多個領域引起了人們的廣泛興趣,越來越多的科學家開始研究石墨烯的性能和應用[2]。
2.石墨烯的制備
2.1 機械剝離法
機械剝離法是通過機械力直接從石墨晶體的表面剝離出石墨烯片層,該方法能夠制備結構和電學品質都很高的、大小為毫米量級的單層石墨烯,其獲得的樣品多用于基礎研究中,但是在產量和吞度量方面存在不足,不適于大規模應用生產。
2.2外延生長法
外延生長法就是通過加熱單晶6H-SiC以脫除Si,從而在0001和000面上分解出石墨烯片層。這種方法得到的石墨烯可以分為兩種:一種是生長在Si層上的石墨烯,由于和Si層接觸,這種石墨烯的導電性受到較大影響;另一種是生長在C層上的石墨烯,有著極為優良的導電能力。外延生長法得到的石墨烯比較難以控制缺陷和多晶疇結構,物理性質受SiC襯底的影響很大,并且難以從SiC襯底上分離,不能成為大量制造石墨烯的方法。
2.3氧化石墨烯法
這是目前廣泛應用的一種方法。氧化石墨烯法就是將石墨片化學氧化為氧化石墨,氧化石墨可以在水中和許多溶液中溶解,經過適當的超聲振蕩處理在水溶液或有機溶液中分散成均勻的氧化石墨烯的懸濁液,再通過化學還原獲得石墨烯薄片。該方法效率高、成本低、能夠大規模工業化生產,但是石墨烯的電子結構以及晶體的完整性會受到強氧化劑的破壞。
2.4化學氣相沉積法
化學氣相沉積法原理是將一種或多種氣態物質導入到一個反應腔里進行化學反應,生成一種新的物質沉積在襯底表面,它被認為是最有前途的大規模制備石墨烯薄片的方法。用這種方法制備的石墨烯的尺寸在不斷的進步,現在大于1m的石墨烯薄膜樣品已經能夠制備和用于生產。利用這個方法,可以在石墨烯生長過程中對其進行化學摻雜,這對于許多光電子器件非常重要。但是這種方法制備的石墨烯在性能上仍有一些缺陷,例如與機械剝離法獲得的石墨烯樣品相比,前者很難觀察到量子霍爾效應,石墨烯的電子性質受襯底的影響也很大。
3.石墨烯的應用與發展
3.1 計算機芯片材料
硅基的計算機處理器在室溫條件下每秒鐘只能執行一定數量的操作,然而電子穿過石墨烯幾乎沒有任何阻力,所產生的熱量也非常少,石墨烯本身就是一個良好的導熱體,可以很快地散發熱量。所以,如果由石墨烯制造電子產品,其運行的速度可以得到大幅提高。與硅相比,石墨烯被分割時其基本物理性能并不改變,而且其電子性能還有可能異常發揮。因而,當硅無法再分割得更小時,比硅還小的石墨烯可繼續維持摩爾定律,從而極有可能成為硅的替代品推動微電子技術繼續向前發展。
3.2 透明導電材料
顯示器、觸摸屏、太陽能電池等光電子器件都要求電極材料具有較低的薄膜電阻和較高的透明性。目前的透明導體材料大多是半導體,其中應用最廣泛的當屬氧化銦錫(ITO),它含有90%的In2O3和10%的SnO2。但是,ITO有許多應用缺陷,人們努力在尋找新的性能更好的透明導電材料,金屬薄膜、金屬納米線、碳納米管和石墨烯都成為了ITO的替代品而被大家廣泛研究。相比于其它幾種材料,石墨烯薄膜具有更寬的光譜透射區,這對于光電子器件來說是一個巨大的優勢。
3.3 導電、導熱和防腐涂料
石墨烯的二維結構使得其成為理想的填料用于功能涂料涂層,因為石墨烯不但可以在涂層中構建導電導熱通道,又可以互相拼接形成嚴密的迷宮式物理屏障,隔絕腐蝕因子。所以,基于石墨烯的功能涂料可以具有導電、導熱、防腐、電磁屏蔽等多種功能。另外,加入石墨烯進一步可以增強涂層的附著力,使其具有優良的耐磨和耐刮擦性能。所以,石墨烯涂料在船舶、飛機、建筑物、橋梁以及日常用具(如不沾鍋、電熨斗)等領域具有廣泛的應用前景。
3.4 抗靜電塑料
近期,基于石墨烯的抗靜電塑料母粒成為了業界努力研發的方向,人們希望石墨烯在高分子材料中具有良好的分散能力,以實現少量添加就能大幅提高材料電導率的效果。實驗表明,石墨烯材料在聚乙烯、聚丙烯和尼龍等多種高分子材料中都可順利添加,且分散良好,石墨烯在抗靜電塑料方面的應用效果十分明顯[3]。
4.結束語
石墨烯的基礎研究和產業化發展依然面臨著許多重大挑戰,各方面的競爭也日趨激烈。我國是最早開展石墨烯研究的國家之一,在石墨烯基礎研究以及產業化應用研發中處于世界前列。為繼續保持這一優勢,并在未來的石墨烯產業中占據戰略主動,仍然需要科學界、產業界以及政府相關部門繼續緊密合作。
參考文獻
[1] F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, A. C. Ferrari. Graphene Photonics and Optoelectronics[J]. Nature Photonics. 2010,10: 10-13.
[2] 徐秀娟,秦金貴,李振.石墨烯研究進展[J]. 化學進展. 2009, 21(12):30-32.
[3] 黃桂榮.石墨烯的合成與應用[J].炭素技術.2009,29(1):35-38
作者簡介
納米材料市場前景范文6
一、玻璃作為化妝品包裝材料的優缺點及應用
玻璃作為傳統的包裝材料,其特點是: 光亮透明、化學穩定性好、不透氣、易成型,但重量大,易破碎。玻璃包裝容器的80 %~ 90 %是玻璃瓶、罐。通常采用鈉鈣玻璃瓶的密度為2.5 ~ 2. 6g/ cm3 ,脆性大、導熱率低。采用金屬離子著色劑可以制造成翠綠色、深綠色、淺青色、琥珀色等多種顏色的玻璃。
1. 玻璃包裝容器的優點:
① 化學穩定性好,無毒無味,衛生清潔,對包裝物無任何不良影響;
② 阻隔性好,能提供良好的保質條件;
③ 透明性好,內裝物清晰可見;
④ 剛性好,不易變形;
⑤ 成型加工性好,可加工成多種型狀;
⑥ 溫度耐受性好,可高溫殺菌,也可低溫儲藏;
⑦ 原料豐富,可回收重復使用,對環境無污染。
2. 玻璃包裝容器的缺點及使用限制:
① 脆性大,易破碎;
② 重量大,運輸費用高;
③ 加工時能耗大,對環境污染嚴重;
④ 印刷性能差。
使用限制:盡管玻璃瓶的化學穩定性好,不易與內裝物發生反應,透明度高,可在原料中添加鐵,鈷、鉻著色劑,生產出多種顏色的玻璃瓶;耐熱性好且不易變形,抗壓強度大、耐內壓、密度大、有重量感、阻隔性、衛生性與保存性好、易于密封、開封后可再度緊封等,但與此同時,由于玻璃瓶的耐沖擊性較差,易碎,灌裝成本高,成型加工較復雜;品種單一,即便有較好的設計構思,由于技術和材料的限制也常常不能實現。因此限制了玻璃瓶的廣泛應用。玻璃瓶常用于高檔化妝品或一些特殊要求的化妝品的包裝。
3.廣泛應用
在化妝品包裝方面,玻璃仍有相當重要的地位。特別是在高檔化妝品包裝,如高檔香水的包裝方面,玻璃瓶仍有很大的優勢。采用輕量化工藝減少玻璃的壁厚,減輕重量,增加透明度和表面光潔度,對玻璃表面進行磨砂工藝處理、彩繪、彩印(可達7~8彩) 、雕刻等,可以提高玻璃瓶的附加值,使得采用這類工藝玻璃瓶包裝的化妝品、香水等,不僅具有美容的使用功能,而且還有工藝裝飾功能,典雅華貴,起到美化生活的作用。這是塑料瓶所無法比擬的。
二、塑料作為化妝品包裝材料優缺點及應用
1. 塑料包裝容器的優點:
① 力學性能好,重量輕,方便儲運,便于攜帶使用;
② 阻透性,密封性好,透明度高;
③ 加工性能好,能夠制造成各種規格大小的瓶、蓋、薄膜、袋以及復合包裝材料;
④裝飾性著色和印刷性能好,藥品標識、說明書、示簽、條形碼可以直接噴墨或印刷在塑料材料上,而且不會脫落;
⑤ 化學穩定性好,毒性弱,衛生,安全。
2. 塑料包裝容器的缺點及使用限制:
①易帶靜電;
②表面容易污染;
③丟棄物會造成環境污染;
④回收處理較困難。
使用限制:對于一般化妝品如果能用塑料材料或復合材料替代玻璃容器進行包裝的,常采用塑料容器和復合容器進行包裝,然而對高檔化妝品或易揮發、易散失香味的化妝品如香水等,一般還是采用玻璃瓶進行包裝。
3. 廣泛應用
針對不同類型的化妝品,所采用的包裝材料有很大的區別。塑料瓶主要用于油劑類產品,如發油、發蠟、防曬油、浴油、按摩油等;乳劑類產品,如清潔霜、清潔奶液、潤膚霜、營養霜、雪花膏、冷霜、發乳等;表面活性劑溶液類產品,如洗發香波、浴液等。其消費量占化妝品包裝總消費量的40 %。隨著農村化妝品市場的發展,塑料軟包裝的護膚、護發化妝品的市場前景看好,化妝品的小容量軟包裝將會有較快的發展。
三、國內外化妝品包裝材料的應用及現狀分析
化妝品包裝材料主要是由玻璃、塑料、金屬三種材料組成,近來世界各國對化妝品包裝容器材料加工技術等方面進行了新的研究和開發,以達到追求新的造型,從而突出了商品的新穎與高雅的特點。
目前,玻璃在高檔化妝品中包裝領域中占有較大優勢。其透明度和光潔度是塑料所不可比擬的。在專業線和香水市場方面,玻璃制造商對玻璃包裝業的前景仍然感到很樂觀。許多人認為,玻璃作為化妝品包裝材料能更好地吸引顧客和表現商品的品牌、品位。然而,近年來,玻璃包裝業在化妝品市場其增長率僅為2%,導致其增長過慢的原因是來自其它材料的競爭以及全球經濟增長的遲緩。
1. 塑料將可能成為未來化妝品包裝材料的主要發展趨勢
化妝品包裝市場一向以玻璃為主導,但是塑料的多樣性及可塑性令塑料成為日漸流行的包裝物料,市場需求將會大增?!妒澜缁瘖y品包裝2000―2005》指出,對于跨國的化妝品公司來說,包裝是產品設計不可分割的組成部分,而塑料包裝正獲得青睞。
加之近年來中國的化妝品市場以年均15%的速度增長,年銷售額達到近500億元,到2005 年,包裝制品的數量將增長至730 億,其中塑料制品將占61 %。據預測,到2010年年銷售額將達到800億元。有關數據也表明,近年來塑料包裝已占領化妝品八成以上的包裝市場份額,成為化妝品最主要的包裝容器。中低檔普通的化妝品的包裝大多用塑料瓶、塑料袋或塑料管所替代。玻璃瓶在化妝品包裝容器中所占的比例不超過8%。
國際市場調查公司稱,塑料獲得青睬的原因在于,對于一系列沐浴產品來說,塑料較玻璃具有優勢,塑料制品的多功能性可支持最終用戶產品的日益多樣性。
①塑料瓶品種繁多,功能各異
塑料瓶比重小,容易著色,可塑性強,可以制成各種造型的瓶型并且價格較低,適于大規模生產。為了增加塑料瓶的裝飾效果,除了進行瓶體印刷之外,還可以在生產時加入著色材料進行著色處理,制成各種顏色的瓶子,還可以利用金屬蒸染法、鍍金法和熱印花法進行表面裝飾,以滿足不同檔次包裝的需要。
用塑料瓶包裝各種化妝水時,所采用的瓶型、顏色、透明度及各種裝飾裝潢變化很多。以突出產品的特點,促進銷售。如采用透明的玻璃瓶進行包裝時,一般只進行簡單的線條印刷,以突出產品清澈透明的特點,來吸引消費者。采用各種顏色的塑料瓶包裝時,一般采用瓶體印刷或粘貼標簽的方式進行裝飾裝潢.來傳達產品的信息。贏得消費者的親睞。
隨著新技術新產品的不斷推陳出新,塑料材料及其復合材料在化妝品包裝中的應用范圍越來越大,包裝容器尤其是塑料瓶的造型設計趨于多樣化,塑料容器取得了從前只有玻璃才有的透明特性,使得塑料制品在化妝品包裝市場上獨樹一幟。
a.透明的聚丙烯(CPP)塑料瓶
透明的聚丙烯(CPP)包裝瓶的開發是近幾年國內外塑料包裝的熱點.它與其他透明塑料樹脂相比,CPP具有很好的光澤度和透明度,欣賞性強,頗受歡迎.
b.透明的聚PET塑料瓶
透明的聚PET塑料瓶如今已成為日化和化妝品廠家爭相使用的包裝容器.如納愛斯、藍月亮、開米以及屈臣氏等一些企業和品牌的沐浴露、護膚品、洗滌用品等都率先使用了PET材料的包裝容器。PET經過拉伸吹塑成型工藝生產的高強度、高透明的塑料瓶,常用的容量范圍可以從幾十毫升到幾升瓶;其優點是透明度和光澤度好,有很好的可塑性、耐沖擊性和及尺寸穩定性,化學性能好,阻氣性好,觸感柔軟。
C.PETG塑料瓶
PETG塑料瓶在化妝品和個人護理品包裝方面有著良好的應用前景。它的突出優點在于:表面光澤、手感舒適、具有華麗的色彩和透明色調、耐化學性、抗沖擊和韌性良好,經過抗UV處理,透明性依舊不變。而其易于加工、可回收使用及環保等性能,更符合了現代生產商家的要求。目前消費者對商品的外表包裝要求越來越高,這就使化妝品包裝設計顯得越來越重要。要達到美觀、質感良好及經久耐用, 對設計者提出了很高要求, 而PETG的良好加工性能使設計構思成為了可能。
d.納米材料塑料瓶
在生產塑料容器的原料中添加一定比例的納米材料,可改善塑料容器的化學性能,尤其是阻隔性、耐化學品的侵蝕性及抗紫外線等性能有了較大的提高,容器的韌性也得到了加強,同時可降低一定的成本,產品具有競爭性。如:聚酰胺6納米塑料,它是高檔包裝膜材料;聚脂PET和PBT納米塑料,具有阻燃性能,阻隔性較純,代替價格昂貴的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)樹脂,符合食品包裝要求,可直接用來吹制啤酒、化妝品的包裝瓶。
e.抗菌塑瓶
開發包裝用抗菌塑瓶能抑制容器容器表面細菌的產生。將無機金屬(Ag)抗菌劑均勻分散在吹塑瓶中,經過改進吹塑工藝生產出的抗菌塑料容器,具有抗菌時效長、抗菌效果和抗菌光譜性好的特點。該產品經檢測抗菌率在99%以上,產品很受市場歡迎??蓮V泛用于化妝品的包裝。
f.玻璃聚合物塑瓶
玻璃聚合物材料具有水晶般透明的質感,幾乎可以任意著色,加工工序比玻璃制品還少, 而且價格不高可極大地節省成本,其強度高且不易破碎,是一種安全的包裝材料.
利用這種材料可生產出象玻璃制品那樣壁厚度可變化的產品,同時還可保持清澈透明的特性,使人常常誤認為就是玻璃包裝。玻璃聚合物是真正唯一兼具透明性、可變化壁厚和耐化學藥品要求的瓶用包裝材料。
②塑料瓶應用范圍廣
就目前的狀況來看,由于塑料質輕價廉,易形成規模生產,能夠做成各種各樣規格大小的.透明的、不透明的及各種顏色的瓶子,并且印刷性能很好,可以采用熱轉印、噴墨、印刷等方法把說明書、標識、條形碼直接印制在容器表面,能更好的滿足人們的需要。
a.塑料瓶規格的多樣性滿足了不同的消費層次。對于中低檔的化妝品,為了滿足不同的消費需求,包裝容器的容量大小呈現出多樣性,以方便消費者的選擇。對于高檔的化妝品采用小容量進行包裝以滿足低收入者的需求。
b.塑料用才的多樣性滿足了不同的產品包裝的需求。普通的化妝品包裝容器絕大部分取材于高密度聚乙烯HDPE,為了滿足不同的產品包裝的需求,塑料瓶選用的材料也日益豐富起來。
C.膜內貼標的技術的應用提高了包裝的檔次。該技術在國外應用已有相當長的一段時間了,它的出現給標簽包裝帶來非常大的改革。與傳統標簽包裝相比,它有著獨特的優勢:起到防偽作用;提高產品檔次,標簽顏色更鮮艷,手感光滑;簡化了生產工藝過程,大大提高了生產效率;膜內貼標產品實用性強,損耗低,不會翹標,破損,兼具有防水、防油、耐酸堿、耐磨性能等。
d.新材料的開發利用滿足了人們日益對化妝品包裝的需求。
四、前景展望
化妝品的包裝需要兼具保護性、功能性和裝飾性,三位一體才是未來化妝品包裝的發展方向。隨著包裝技術和數字化的逐漸應用,開發人士認為化妝品包裝在未來發展趨勢將主要表現在:保鮮包裝、綠色包裝、多層塑料復合技術、真空包裝、膠囊包裝上。這幾種新穎的包裝將使化妝品包裝界既能有效地保護化妝品質量,又能滿足豪華新穎的外觀需要的產品。原因分析如下:
1.保鮮包裝的化妝品會占據相當市場
由于廠家為適合顧客需要,生產不含防腐劑的產品,廠家將它們灌裝在極小的容器中,顧客可以一次用完。例如許多品牌的精華素就是采用了這種包裝方式,這種化妝品價格太高,不會成為市場的主流產品,但它是未來時尚,奢華生活方式的標志,因此會有穩定的消費者群。
2.綠色包裝材料的開發設計
許多化裝品廠家已經開始注重環保問題,采用在制造、使用的各階段中均對環境和人體無害的清潔生產技術,把污染防治由末端的治理向生產過程轉變。使用可生物降解和可再生利用的包裝材料,減少過度包裝,包裝容器盡量循環利用。
在化妝品包裝材料的選擇上也加入了環保的考慮,考慮這些材料能否被回收利用,這符合日趨受到重視的環保意識。發展綠色包裝,要考慮:重視包裝材料的開發與替代,開發環保材料以替代傳統材料;重視包裝廢棄物的回收和再利用;積極適應全球綠色消費時尚,并推動商品包裝朝“綠色包裝”發展。比如真空鍍鋁紙因其易于印刷,能印刷透明的多彩油墨,能透出高貴富麗的金屬光澤,同時給人以一種心理暗示:用了這種化妝品后自己也能光彩照人。此外,真空鍍鋁紙易于進行鐳射全息處理,具有很好的防偽作用,可根據不同化妝品的需要在外包裝上印上閃光的鐳射LOCO或特定的漂亮圖案,既美觀新鮮又易于辨認,也使假冒偽劣產品望而卻步。
3.多層塑料復合技術
共擠出工藝是一種生產多層塑料制品的加工技術,今天它已成為生產復合塑料制品的主要技術。它能使多種不同種類的塑料復合在一起,一次成塑出來,可以選擇任何可想象的色彩以及設計出各市容器。有了多層成塑技術,塑料包裝一方面能完全隔絕光、空氣,避免護膚品氧化,另一方面通過糅合不同種類的物質,在外觀上獲得了奇妙的視覺效果和獨特的手感,提高了軟管的可曲折性。
4.真空包裝悄然興起
真空包裝可保護含有脂肪、松香油、維他命的護膚品,它具有保護性強、彈力恢復性高等優點。真空包裝的另一個發展方向是突出功能性,這對于不那么復雜的容器十分重要,比如:真空噴鋁紙,外觀呈金屬色,光亮、美麗,有啞光和亮光等品種,具有極好的柔韌性、穩定可靠的印刷性能及可降解、可回收的環保性,加上材料成本較低廉,高定量的噴鋁紙板用在化裝品上能提升商品的價值。
5.塑料瓶依舊占有重要地位
塑料容器的優勢一直是重量輕、堅固和容易生產,通過化學家和塑料生產商的努力,塑料制品又取得了從前只有玻璃才有的透明特性,由于能讓消費者清楚的看到內容物,因此消費者對透明容器的要求越來越廣;另外在化妝品和個人護理品包裝方面, PETG 也有著良好的應用前景,它的突出優點在于:表面光澤、手感舒適、具有華麗的色彩和透明色調、耐化學性、抗沖擊和韌性良好,經過抗UV處理,透明性依舊不變,而其易于加工、可回收使用及環保等性能,更符合了現代生產商家的要求。
五、總結