“现代化的国家是什么样的，不仅是一个陆地强国，也是一个海洋强国，一个陆海兼修的现代化强国。”我国作为海洋大国，海洋事业关系民族生存发展状态，关系国家兴衰安危。党的十八大以来，以习近 平同志为核心的党中央将建设海洋强国作为中国特色社会 主义事业的重要组成部分和实现中华民族伟大复兴的重大战略任务，坚持走依海富国、以海强国、人海和谐、合作共赢的发展道路，扎实推进海洋强国建设。

一代材料，一代装备，材料是装备的基石。多种类型的材料是支撑海洋观测探测装备“下得去、上得来、看得见”的基础，材料的性能直接影响装备的技术水平。

21 世纪是海洋的世纪，海洋在国家经济发展格局和对外开放中的作用更加重要，在维护国家主权、安全、发展利益中的地位更加突出。加快实施国家海洋战略，大力推进海洋科学和技术的创新是国家的重大需求。而材料科学是发展海洋科学技术的基础，没有高性能材料作为物质保证，海洋科技的发展和产业化将受到很大制约。

海洋新材料

现代海洋产业的物质基础与保障

海洋新材料是指用于高湿、高盐、高压环境下海洋开发的各类特殊材料，是海军装备、船舶运输、海洋工程、海洋资源、渔业生产、海洋环境等领域装备设施的物质基础。随着海洋开发新时代的来临，海洋资源开发、海上船舶运输、港口建设以及海防建设等需要使用大量的新型材料，部分传统材料表面经过新型材料防护在船舶和海洋工程中普遍使用。

目前，海洋新材料的产品包括海洋用钢、海洋用有色金属、防护材料、混凝土、复合材料与功能材料等。 海洋新材料是技术与装备创新的物质基础与保障。加强海洋新材料的研究，有利于海洋的探索和资源的开发利用。对于推进海洋生态保护、海洋经济发展和海防建设，培育壮大海洋战略性新兴产业，建设现代海洋产业体系，具有十分重大的意义和作用。

海洋观探测材料应用现状

金属及非金属结构材料是耐海水压力的装备平台的“筋骨”，以承载为其主要特性。而浮力材料、照明材料、密封及润滑材料等结构功能一体化材料则除受海水压力影响外，还为海洋装备提供广义的功能属性。

1、金属结构材料实现从钢到钛合金转变

目前海洋装备结构以钢、钛等金属材料为主，并以钢的应用最早。以载人深潜耐压壳体为例，20 世纪 60 年代，美国研制的 Sea Cliff 和 Alvin 潜水器的载人壳体均采用钢建造。随着潜水器下潜深度增加导致海水压力增大，以及长期服役导致累积海水腐蚀的破坏作用增大，钢的比强度（强度/密度的比值）和耐腐蚀性能逐渐不适应结构设计的要求。钛及钛合金具有较高的比强度和优异的耐腐蚀性能，被称为“海洋金属”，是海洋工程制造领域理想的结构材料。美国 Sea Cliff 和 Alvin 潜水器的载人舱体在后期被逐步替换为钛合金。目前国际上主流载人潜水器载人舱基本采用 800 MPa 强度级别的 Ti-6Al-4V 钛合金，包括我国在“十一五”“十二五”期间研制的“蛟龙”号和“深海勇士”号载人潜水器。

2、高分子复合材料

纤维增强树脂基复合材料以其高比强度、高比模量、耐腐蚀、提供静浮力等特性，成为深海轻量化耐压舱体的候选材料之一。2002 年，美国千米级潜水器 Deep Flight I 采用玻璃纤维/环氧树脂复合材料制备了耐压壳体。近期，中国科学院空间应用中心采用纤维增强树脂基复合材料制备了全海深轻量化复合材料耐压舱体，较 Ti-6Al-4V 钛合金结构减重 20% 以上。

3、高分子透明材料

聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）高分子透明材料具有密度小、透明度高等物理特性。在力学性能方面，有机玻璃表现出应变速率强化、高应变速率脆化等特征，在准静态载荷作用下呈现延性破坏，高速动态作用下表现出明显的脆性断裂。基于以上的物理学和力学特征，有机玻璃在低应变载荷下的水下透明耐压结构领域得到了广泛应用。20 世纪 30 年代 开始，美国的载人潜水器观察窗即开始采用有机玻璃，近 100 年来，国际上主流的载人潜水器观察窗一直采用有机玻璃的主导方案。基于对大作业视野的追求，国外研制的 Deep Rover、Triton 3300/3 系列载人潜水器的载人舱体也采用有机玻璃。受有机玻璃材料特性及工艺制备水平的制约，目前有机玻璃载人耐压舱体下潜深度一般不超过 2000 m。

4、有机玻璃

在观测视角方面，相比于金属耐压壳体，有机玻璃壳体具有明显的视角优势，但其黏弹性力学特征和缺陷敏感性对结构设计、大尺度部件制备均提出了挑战。

1. 蠕变和延迟恢复。有机玻璃兼具弹性和黏性形变特征，表现为受力后发生随时间的蠕变行为，卸载后则发生延迟恢复。蠕变和延迟恢复特性给有机玻璃耐压部件的长期、往复使用带来了技术挑战。

2. 大尺寸有机玻璃缺陷控制。有机玻璃的断裂韧性较低，—40℃—40℃ 温度范围内其断裂韧性在1.45—2.90 MPa · m1/2 之间，制造工艺缺陷（微裂纹、气孔等）对有机玻璃的承载能力具有显著影响，增加了大尺寸有机玻璃耐压壳体的制造难度。基于有机玻璃的黏弹性力学特征及缺陷敏感性，其作为耐压壳体，在结构设计、寿命预测方法及大尺寸部件缺陷控制等技术方面有待进一步发展。

5、高分子复合材料

纤维增强树脂基复合材料耐压舱体由内胆/承力层/防水层多种材料复合而成，舱体在长期服役过程中多层材料界面应力演化，以及树脂基体防水、抗冲击性能是下一步关注、提升的重点。

打造完整产业链

品种全角色重

海洋新材料与海洋产业的关联体现在海工装备产业链，其主要包括船舶、海洋工程装备、海洋涂料、发电、海上钻井平台、海洋污染治理等行业。

一直以来，在军事领域特别是航空航天领域碳纤维复合材料发挥着重要作用，近年来随着应用研究的发展，国内外对其在海军舰艇上的应用越来越重视。碳纤维复合材料减重明显，有着优良的力学性能，并且耐酸、碱、海水侵蚀，水生物也难以附生在表面;还具备着优良的声、磁、电性能，容易维护，维护费用远低于钢制舰艇。目前，碳纤维复合材料的成本随着研发技术的提高在不断降低，未来碳纤维在军事领域发挥的作用将无法取代。

而另一种海洋新材料高吸油树脂在清除油类污染，改善人类生存环境中也起着重要作用。随着世界工业的不断发展，油污排放日益增加，油品泄漏的机率越来越大。特别是海上航运造成的大规模泄漏事故。随着我国经济尤其是沿海经济的迅速发展，我国港口的石油吞吐量正以每年10万吨的速度增长，发生油泄漏事故的可能性越来越大。因此开发新型油水选择性高、保油性好的吸油材料引起了世界各国重视，独特的高吸油树脂应运而生。

高吸油树脂是一种兼有吸附和吸收作用的自溶胀型功能高分子材料，具有吸油倍率高、可吸油品多、油水选择性高、压力下保油性好而且吸油前体积小的众多优点，不但可以替代传统材料用于废油处理，而且适于海洋中漏油的处理，回收水面浮油。随着人们环保意识的增强，对高效环保用吸油材料的需求量必将迅速增长，因此系统开发新型高吸油树脂具有很大的社会和经济效益。

多重利好驱动

未来发展空间广阔

下游领域拉动市场需求，行业迎来高质量发展

海洋环境是一种严酷复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对海洋装备的腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。目前我国每年腐蚀所造成的经济损失可达到8000多亿元人民币。因此，海洋重大工程在设计和使用过程中都必须考虑海洋环境的腐蚀问题，海洋防腐新技术、新材料的开发尤为重要。

近年来，在全球化发展大趋势下，国际货物运输频繁，而在多种运输方式中，据调查，海洋运输在国际货物运输中应用最为广泛， 目前，海上运输占国际货运总量的80%以上。海洋腐蚀却让海上唯一运输工具——船舶的寿命急剧缩短。所以开发高可靠性、长寿命、耐腐蚀的海洋新材料对保证海洋工程设施安全持久运行意义重大。

另外，今年是实现2027建军百年目标的既往开来之年，是我国军工行业全面迎来黄金时代的关键之年。根据权威数据预测，未来五年海军装备释放市场规模约为1万亿左右，预计未来五年海军装备领域多功能复合材料市场空间能够达到1000亿左右。

其他下游领域如海上交通、海底隧道、海洋平台、海上光伏/风力发电等工程建设方兴未艾，海洋新材料需求随之释放。未来下游应用领域的高速发展，将为海洋新材料行业带来广阔市场需求空间。

文章来源： 《中国科学院院刊》，人民网，材料委天津院