本书是中国科学院面向公众、面向决策人员的系列年度报告——《高技术发展报告》的第七本。全书在综述2005年高技术发展动态的同时，以材料技术、能源技术为主题，着重介绍材料技术新进展、能源技术新进展、高技术与社会等人们普遍关注的重大问题，提出促进中国高技术与产业发展的思路和政策建议。

本报告有助于社会公众了解高技术特别是材料技术和能源技术发展动态，可供各级领导干部、有关决策部门和社会公众参考。

《2006高技术发展报告》主题为“材料与能源技术”，共分6章。第一章“2005年高技术发展述评”，系统阐述了2005年国内外高技术研究主要进展；第二章“材料技术新进展”，介绍了有色金属材料、钢铁材料、建筑材料、木质材料、高分子材料、复合材料、纳米材料和生物医用材料研究开发新进展；第三章“能源技术新进展”，介绍了电力安全技术、煤的高效清洁利用技术、天然气水合物利用技术、先进核能技术、太阳能风能规模利用技术、燃料电池技术和生物质能利用技术研究开发新进展；第四章“材料和能源技术预见”，阐述了“中国未来20年技术预见研究”方法，报告了中国未来20年材料技术和能源技术领域技术预见研究结果；第五章“高技术与社会”，探讨了“技术的潜力及其社会意义”、“纳米技术及其社会风险”，提出了中国的能源安全与可行战略及中国的能源发展之路；第六章“专家论坛”，探讨了基础研究对新材料开发的推动作用，论述了我国建筑节能重点及能源可持续发展战略，提出了我国可再生能源的优先领域与对策，建议积极构建我国多元化的石油安全供应体系。结合“国家科学技术中长期发展规划”战略研究，专家们提出了发展海洋高技术、绿色制造技术和工业生物技术的策略和建议。

科学技术的伦理原则（代序）

前言

第一章 2005年高技术发展述评

第二章 材料技术新进展

2．1 有色金属材料研究新进展

2．2 钢铁材料研究新进展

2．3 建筑材料研究新进展

2．4 木质材料研究新进展

2．5 高分子材料研究新进展

2．6 复合材料研究新进展

2．7 纳米材料研究现状及发展趋势

2．8 生物医用材料研究新进展

第三章 能源技术新进展

3．1 电力安全技术研究新进展

3．2 煤的高效清洁利用技术研究新进展

3．3 天然气水合物利用技术研究新进展

3．4 先进核能技术研究新进展

3．5 太阳能风能规模利用技术研究新进展

3．6 燃料电池技术研究新进展

3．7 生物质能利用技术研究新进展

第四章 材料和能源技术预见

4．1 中国未来20年技术预见方法

4．2 中国未来20年材料技术预见

4．3 中国未来20年能源技术预见

第五章 高技术与社会

5．1 技术的潜力及其社会意义

5．2 我国的能源安全与可行战略

5．3 中国的能源之路

5．4 纳米技术及其社会风险

第六章 专家论坛

6．1 从富勒烯看基础研究推动新材料发展

6．2 我国建筑能耗趋势与节能重点

6．3 我国能源可持续发展的战略思考

6．4 中国可再生能源的优先领域与对策

6．5 积极构建我国多元化的石油安全供应体系

6．6 绿色制造技术发展重点与策略

6．7 促进工业生物技术发展的建议

6．8 海洋高技术发展战略选择

2．材料结构与新材料

目前，大部分超导材料的临界温度都接近绝对零度(-273.16)，难以在实际中应用，因而科学家一直致力于寻找临界温度较高的超导材料。2005年，科学家已经制造出138K的高温超导体。此外，有3家美国公司利用几种新技术制成了长度达100m的第二代超导导线。这种由钇、钡、铜和氧组成的第二代高温超导导线不仅性能优异，而且成本也有望大幅降低。近20年来，虽然所谓高温超导体的临界温度一再提高，但科学家仍无法确定高温超导体是如何工作的。令人感到欣慰的是，科学家目前已拥有多种极其灵敏的实验技术，这些技术将有助于更有效地研究高温超导机制。

美国布鲁克黑文国家实验室4月18日宣布，利用相对论重离子对撞机制造出了夸克一胶子等离子体。这是一种全新的物质形态，曾广泛存在于宇宙诞生后的百万分之几秒内。该成果是物理学界一次具有历史意义的重大进展，为研究宇宙在诞生后的最初形态提供了新见解。

中国科技大学微尺度物质科学国家实验室在世界上首次实现了单个分子内部的化学反应，并利用局域化学反应改变和控制分子的物理性质，从而实现重要的物理效应，为单分子功能器件的制备提供了一个极为重要的新方法，揭示了单分子科学研究新的广阔前景。

英国曼彻斯特大学发现了一个以前不为人所知、成员多达数千种的材料新家族。这类材料只有一个原子厚，具有重量轻、强度高、柔韧性好、性质稳定等特性，并且在不同环境下表现出许多不同的性能，为工程师和设计师提供了多种可选择的新材料。

美国航天飞机身上防热陶瓷瓦片的脱落曾给航天飞行带来巨大的隐患，2005年，德国航空航天中心发明的一种碳纤维耐热陶瓷瓦有可能消除这一危险。这种通过采用新工艺制造的碳纤维增强碳化硅防热瓦可以反复经受1700的高温，并且具有很强的抗冲击性和耐化学性，在大尺寸下也能保持性能稳定，没有裂纹。因而极有希望用于解决当前航天飞机上的防热陶瓷瓦脱落的难题。

美国密歇根大学将一种能起到“韧带”作用的纤维加入混凝土，制成了重量轻、难断裂、却可弯曲的新型材料。其抗韧性比目前修建人行道的材料高500倍，重量却减轻了大约40％，而耐久性则是普通混凝土的2倍。毫无疑问，这种新型材料有着极其广阔的应用市场。

到目前为止，几乎所有的太阳能模块生产厂家都使用必须经过化学交联的乙烯醋酸乙烯橡胶。这个过程非常耗时，目前一个传统的生产厂家每小时只能制造出3～4个模块。而德国拜耳公司研发的一种对太阳能电池采用塑料框架制成的薄膜包装，生产效率预计至少可以提高一倍，成为未来更经济地利用太阳能的一种解决途径。该公司仅通过混合两种基本化工原料——多元醇和异氰酸酯就能生产出聚氨酯。混合物被注入模子中，继而反应物生成并凝固。研究人员解释说，这意味着安装在房顶的聚氨酯产品及保温管道接头等可以轻易地在模具框架中整体发泡生产。研究人员将使用Bayflex框架的模块置于调节室接受长达11个月之久的各项测试，结果表明，聚氨酯能耐受最恶劣的天气条件。此外，另一个有利因素是价格：一个面积为1.3m2的太阳能模块使用的聚氨酯框架造价比同样大小的铝制框架少一半以上。

2005年3月28日，中国国家科学技术奖励大会将国家技术发明奖一等奖授予了“高性能炭／炭航空制动材料的制备技术”和“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”这两项成果，从而改变了中国该奖项连续6年处于空白的尴尬状态。前者涉及高性能炭／炭刹车材料的研究、开发及产业化，其成功不仅开辟了我国高性能航空刹车制造新产业，而且将对航天、化学化工、交通运输等行业的技术进步产生重大推动作用；后者研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型、热结构材料，可以满足航空航天器向高速度、高精度、高搭载和长寿命发展的要求，也使我国成为继法国和美国之后第三个掌握该项技术的国家。

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进入21世纪，世界科学技术发展呈现出5大特征。一是科学发现、技术突破及重大集成创新不断涌现，从科技创新到产业化的周期大幅度缩短；二是科技发展呈现出群体突破态势；三是学科交叉融合加快，新兴学科不断涌现；四是科技与经济、社会、教育、文化的关系日益紧密，科技教育在高层次上相互促进趋势明显；五是国际科技交流与合作日益广泛，各国科学家之间竞争合作与相互依存的局面初步形成。与此同时，具有独占性的高技术发展日新月异，形成了信息、生命和纳米、新材料、航空航天、新能源与环保技术等构成的高技术群，标志着高技术发展进入了前所未有的集聚时代。

材料是人类文明的重要基石。21世纪，新材料开发与其他技术领域交叉融合的趋势日益明显，已成为信息技术和生物技术革命的基础，并将深刻地影响着人们的生产和生活方式。未来新材料开发主要方向是实现功能化、复合化、智能化和环境友好。能源是人类维持生存与发展的动力之源。21世纪，能源技术开发必须解决能源供需矛盾和能源生产使用引发的污染问题。其主要发展方向，一是合理开发利用化石能源，减小环境污染，提高开发效率和效益；二是积极开发清洁、无污染、符合可持续发展要求的替代能源，包括可再生能源、氢能源和核能。

《高技术发展报告》是中国科学院面向决策、面向公众的系列年度报告之一，每年聚焦一个主题，4年一个周期，目的是关注国际动态、跟踪技术前沿、推动技术创新、促进成果转化和传统产业升级，为应对新一轮科技革命和产业革命的挑战提供重要支撑。

《2006高技术发展报告》主题为“材料与能源技术”，共分6章。第一章“2005年高技术发展述评”，系统阐述了2005年国内外高技术研究主要进展；第二章“材料技术新进展”，介绍了有色金属材料、钢铁材料、建筑材料、木质材料、高分子材料、复合材料、纳米材料和生物医用材料研究开发新进展；第三章“能源技术新进展”，介绍了电力安全技术、煤的高效清洁利用技术、天然气水合物利用技术、先进核能技术、太阳能风能规模利用技术、燃料电池技术和生物质能利用技术研究开发新进展；第四章“材料和能源技术预见”，阐述了“中国未来20年技术预见研究”方法，报告了中国未来20年材料技术和能源技术领域技术预见研究结果；第五章“高技术与社会”，探讨了“技术的潜力及其社会意义”、“纳米技术及其社会风险”，提出了中国的能源安全与可行战略及中国的能源发展之路；第六章“专家论坛”，探讨了基础研究对新材料开发的推动作用，论述了我国建筑节能重点及能源可持续发展战略，提出了我国可再生能源的优先领域与对策，建议积极构建我国多元化的石油安全供应体系。结合“国家科学技术中长期发展规划”战略研究，专家们提出了发展海洋高技术、绿色制造技术和工业生物技术的策略和建议。

《2006高技术发展报告》是在中国科学院路甬祥院长亲自指导和众多两院院士及有关专家的热情参与下完成的。报告由中国科学院副秘书长曹效业研究员总策划，中国科学院学部咨询委员会和院规划战略局审定了报告提纲，院学部咨询委员会赵忠贤主任和院规划战略局潘教峰局长提出了许多宝贵意见，汪前进、丁颖、陶宗宝等同志在报告完成过程中也给予了慷慨的支持和帮助。报告的组织、研究与编撰工作由中国科学院科技政策与管理科学研究所承担。课题组组长是穆荣平，成员有李真真、段异兵、朱效民、任中保、袁思达、乔岩和龚宇等。吴以成、陈静宜、李喜先、王春法和刘兵先生审阅了报告有关章节。在此向所有作者和参与本报告编撰与审校的同志表示衷心的感谢!

中国科学院《高技术发展报告》课题组

2006年2月3日