一、低碳經(jīng)濟及其產(chǎn)生背景
　　2009年12月7日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第15次締約方會議暨《京都議定書》第5次締約方會議在丹麥首都哥本哈根召開。192個國家、110國元首出席、1.5萬人參加，經(jīng)過十多天艱苦的會議，在達成不具法律約束力的《哥本哈根協(xié)議》后于12月19日閉幕。該協(xié)議維護了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》及其《京都議定書》確立的“共同但有區(qū)別的責任”原則，就發(fā)達國家實行強制減排和發(fā)展中國家采取自主減緩行動作出了安排。會議廣泛深入地研討了溫室氣體排放與全球氣候變暖的嚴峻局面和危機，同時也向世人展示了低碳經(jīng)濟給能源安全、經(jīng)濟收益、地方環(huán)境和氣候變化等領域帶來的好處，對鼓勵和促進世界各國減少二氧化碳的排放大有裨益。

　　十多年以來，聯(lián)合國有關氣候變化的大會已召開過多次，一直深受世人的廣泛關注。這究竟是為什么？因為在可預見的將來，溫室氣體水平繼續(xù)增高將會導致全球氣候進一步變暖，給人類生活與生存帶來多方面的負面影響。據(jù)科學預測，與工業(yè)化前相比，如果地球平均氣溫增加量超過“2℃” ，地球上將會發(fā)生人類難以承受的氣候變動，從而使社會和生態(tài)系統(tǒng)遭到毀滅性的破壞。因此，作為全球長期的氣候目標， 《哥本哈根協(xié)議》進一步確認了把全球氣溫的升幅控制在2℃以內(nèi)的氣候目標。

　　自從工業(yè)革命以來，隨著全球工業(yè)化進程的推進，人類活動排放的各種溫室氣體的濃度不斷增加。例如，二氧化碳濃度現(xiàn)已達到368ppm，是地球42萬年歷史以來的最大值。據(jù)預測，目前全球的溫室氣體排放約為470億噸的二氧化碳當量，如果不采取任何行動，到2020年這個數(shù)字將達550億噸以上。 為保證全球氣溫的上升能有50%的概率不超過2℃，2020年全球的碳排放當量不能超過440億噸；而即使按照世界各國過去幾個月的減排計劃推算，2020年的碳排放約為460億噸。因此，這次大會能為拯救這顆星球做些什么，無疑是21世紀第一個十年即將過去時的全球視線中心。

　　面對二氧化碳不斷在大氣層中聚集的現(xiàn)實，面對各種溫室氣體愈排愈多與全球氣候變暖不斷加劇的現(xiàn)狀，國際社會給予了越來越多的關注。人類開始反省自己，檢討自己的所作所為。作為對策就是倡導節(jié)能減排，調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)清潔能源和可再生能源，進而對整個國民經(jīng)濟體系進行革新等。這是人類和社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的必然選擇和重要舉措。

　　正是由于這個背景，近年來發(fā)展低碳經(jīng)濟逐漸成為各國政府、非政府組織、學者、媒體和民眾關注和重視的課題，認為推行低碳經(jīng)濟是避免氣候發(fā)生災難性變化、保持人類可持續(xù)發(fā)展的有效方法之一。隨之在社會經(jīng)濟領域，各種冠以“低碳”前綴的新名詞和新術語不斷涌現(xiàn)，諸如：低碳經(jīng)濟、低碳發(fā)展、低碳技術、低碳工業(yè)、低碳農(nóng)業(yè)、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳旅游、低碳能源、低碳食品、低碳生活、低碳消費、低碳市場、低碳社會等等。此外，各種冠以“碳”的新名詞和新概念也應運而生，比如：碳足跡、碳形象、碳責任、碳主張、碳困境、碳對策、碳交易、碳金融、碳稅（碳關稅）等。與此同時，各國都爭先恐后地提出和制定了各種相應的政策、 法案法規(guī)和行動計劃， 雖然這些都是從遏制全球氣候變暖和拯救地球文明為出發(fā)點，但仔細研究后就會發(fā)現(xiàn)，低碳經(jīng)濟里包涵著巨大的商機，與國家的生存和持續(xù)發(fā)展密切相關。因此，推行低碳經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。

　　那么，低碳經(jīng)濟到底是什么涵義呢？低碳經(jīng)濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經(jīng)濟模式，是人類社會繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進步。低碳經(jīng)濟的內(nèi)涵很廣，涉及到社會政治經(jīng)濟層面的各個領域，上面列舉的各種冠以前綴“低碳”和“碳”的活動與行為僅僅是其中的一部分內(nèi)容。低碳經(jīng)濟包括三個方面，一個是提高能源效率，一個是采用低碳能源或者是零碳能源，還有一個是去碳技術，這樣能夠保證二氧化碳排放量少。它的實質(zhì)是能源高效利用、清潔能源開發(fā)、追求綠色GDP的問題，是遏制地球生態(tài)環(huán)境惡化和全球氣候變暖趨勢， 建造人類和自然和諧共存的發(fā)展模式。 其核心是能源技術和減排技術創(chuàng)新、能源結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變，是落實科學發(fā)展觀實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，并由此可以導致經(jīng)濟及其管理體制上的重大革新和社會進步。 

　　二、各國有關低碳經(jīng)濟的戰(zhàn)略部署和計劃
　　如前所述，氣候變暖的核心是如何控制溫室氣體排放的問題。歸結(jié)起來是如何盡快和健康地發(fā)展低碳經(jīng)濟的問題。 為此工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)和正在通過各種立法以促進其低碳經(jīng)濟的發(fā)展，并通過包括碳關稅等各種手段來給發(fā)展中國家特別是中國施加壓力。因此，在當今全球形勢下，我們一方面要充分認識到發(fā)展低碳經(jīng)濟對人類生存的長遠意義，但更重要的方面是應該清醒地認識到工業(yè)發(fā)達國家的政治經(jīng)濟戰(zhàn)略。與此同時，我們必須十分重視發(fā)展低碳經(jīng)濟。

　　低碳經(jīng)濟的概念最初由英國在2003年的能源白皮書《我們能源的未來—創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》提出的。作為第一次工業(yè)革命的先驅(qū)和資源受限的島國，英國充分認識到了氣候變化和能源安全的威脅。該報告指出了當英國的能源結(jié)構(gòu)從自給自足漸變到了主要依靠進口的模式，之前的能源政策沒有在環(huán)境方面給予足夠的重視， 需要新的能源政策來保證能源與環(huán)境管理和經(jīng)濟發(fā)展更加協(xié)調(diào)。提出了以當前排放為基準，到2050年減少碳排放60%的目標，并計劃要增加可再生能源在總發(fā)電量中的份額，使2020年時的可再生能源份額比2010年時的份額（10%）翻一番。接著英國政府在2009年3月倫敦舉行的低碳工業(yè)峰會上又提出了關于促進低碳工業(yè)的四個主要措施，即：提高能源效率；改善能源基礎結(jié)構(gòu)（可再生能源，核能，碳捕獲和存儲（CCS）及智能電網(wǎng)系統(tǒng)）；低碳汽車的生產(chǎn)；促進英國低碳經(jīng)濟的商業(yè)行為。 

　　英國提出的碳減排目標和概念得到了世界上其他國家和地區(qū)的積極響應。美國，日本，加拿大，歐共體等各國也先后制定了相應的政策法規(guī)來減少二氧化碳的排放。

　　2007年11月，美國進步中心公布了題為《抓住能源機遇：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟》的報告，指出美國已在與環(huán)境和能源相關的關鍵綠色技術方面喪失了優(yōu)勢。報告提出了創(chuàng)建低碳經(jīng)濟的10步計劃，其中主要包括培養(yǎng)建立碳交易市場環(huán)境，促進低碳經(jīng)濟政策出臺，鼓勵對能源技術的投資等。奧巴馬政府通過了《2009美國復興和再投資法案》，以此來刺激經(jīng)濟的復蘇，該法案把開發(fā)和利用新能源作為國家發(fā)展的重點之一。而美國《清潔能源和安全法案》則是一個應對氣候變化的一攬子計劃，包括了改變美國對能源的依賴性，提高能源效率，加強對新能源開發(fā)以及碳限額排放貿(mào)易機制的經(jīng)費投入等重要措施。

　　2008年6月，日本首相福田康夫提出了日本新的防止全球變暖對策—“福田藍圖” ，作為日本減排的長期目標，到2050年使本國的溫室氣體排放量比目前減少60%至80%。新出臺的行動計劃草案中明確表示，從2009 年起將對碳捕捉及封存技術進行大規(guī)模的驗證實驗，并力爭在2020 年前將這些技術實用化?！案Ｌ锼{圖”還提出了未來太陽能的發(fā)展目標，到2020 年日本太陽能發(fā)電量要達到目前的10倍，到2030年要提高到目前的40倍。前不久，日本新首相鳩山由紀夫提出了新的中期減排目標—到2020年將日本的溫室氣體排放量比1990年時減少25%。這相當于麻生政權(quán)所定8%目標的3倍。

　　自2003年以來，我國制定了一系列社會經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略方針，明確提出要實施科學發(fā)展觀，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，促進人與自然的和諧發(fā)展。胡錦濤主席于2007年9月8日在亞太經(jīng)合組織（APEC）第15次領導人會議上，鄭重提出了4項建議，明確主張“發(fā)展低碳經(jīng)濟” 。去年8月國務院常務會議，審議并原則通過《規(guī)劃環(huán)境影響評價條例（草案）》。一個時期以來，我國堅定不移地走可持續(xù)發(fā)展道路，認真貫徹實施環(huán)境保護法等法律法規(guī)，成立了國家應對氣候變化領導機構(gòu)，制定了《中國應對氣候變化國家方案》，不斷增加對氣候變化科技研發(fā)投入，落實調(diào)整經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排和提高能效等政策和措施，盡力減少溫室氣體排放，取得了積極成效。隨之全國人大常委會表決通過了關于積極應對氣候變化的決議。在最近哥本哈根召開的“聯(lián)合國氣候變化會議”上溫家寶總理再次強調(diào)了我國節(jié)能減排的目標，即到2020年時，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%－45%。大力發(fā)展生物質(zhì)能、太陽能、地熱、風能等新型可再生能源。節(jié)能減排和提高能源利用效率，是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟與控制碳排放量的基本國策。

　　綜上，包括中國在內(nèi)的世界各國，在發(fā)展低碳經(jīng)濟方面主要可歸納為以下四點：1）把發(fā)展低碳經(jīng)濟提高到國家戰(zhàn)略高度；2）逐步改變能源結(jié)構(gòu)，減小對不可再生能源的依賴度；3）提供研究基金加強研究部署，進行能源材料和技術的研究開發(fā)；4）進行環(huán)境意識教育，培育和促進低碳消費和低碳市場的成長。
 
　　三、低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的關系
　　對于環(huán)境惡化、資源匱乏的關注，使得一些學者和產(chǎn)業(yè)界開始思考如何改變資源流通模式？如何從傳統(tǒng)資源—消費—垃圾場的線性流通模式向資源—消費—再生利用的閉合循環(huán)的流通模式轉(zhuǎn)變？

　　也就是說，在當前,資源庫實際已經(jīng)由傳統(tǒng)意義上的一個資源庫變成了兩個資源庫，即“天然資源庫”和由各種廢棄物構(gòu)成的“再生資源庫” ，而且前者在不斷的減少或貧化，后者正在迅速的增長。當今人類社會所面臨的挑戰(zhàn)，就是如何將天然資源庫與再生資源庫通過產(chǎn)業(yè)有機地組合起來，形成和建立作為循環(huán)經(jīng)濟物質(zhì)基礎的新型循環(huán)產(chǎn)業(yè)。因此，循環(huán)經(jīng)濟是通過機制革新建立起來的以眾多循環(huán)型產(chǎn)業(yè)（企業(yè)）為核心并與社會有機結(jié)合起來的龐大的社會經(jīng)濟體系，是一個精密的社會系統(tǒng)工程。

　　循環(huán)經(jīng)濟主要是出于提高資源與環(huán)境效率以達到緩解資源短缺實現(xiàn)保護環(huán)境的目的，是實現(xiàn)資源或者物質(zhì)可持續(xù)利用的全新的經(jīng)濟模式和發(fā)展戰(zhàn)略。

　　德國是世界上最早實施循環(huán)經(jīng)濟的國家之一，其循環(huán)經(jīng)濟法制建設也走在前列。自1986年始，相繼頒布了《廢棄物管理法》、《包裝條例》、《限制廢車條例》等，并于1994年9月，率先公布了《循環(huán)經(jīng)濟和廢物處置法》，具體規(guī)定了建立循環(huán)經(jīng)濟的3R原則（Reduce，Reuse，Recycle），即減量化、再利用和再生循環(huán)，把資源閉路循環(huán)的循環(huán)經(jīng)濟思想從商品包裝擴展到社會相關領域。此后又制定了《垃圾法》、《持續(xù)推動生態(tài)稅改革法》、《再生能源法》等等。相關法律法規(guī)由個別領域逐漸向社會各行各業(yè)推展，并且從生產(chǎn)領域擴展到了消費領域，現(xiàn)已形成條款日益嚴密、結(jié)構(gòu)不斷完善的循環(huán)經(jīng)濟法律體系。

　　日本自1991年始，先后制定了《再生資源利用法》、《環(huán)境基本法》，并1994年制定了環(huán)境基本計劃，首次提出“實現(xiàn)以循環(huán)為基調(diào)的經(jīng)濟社會體制” ，包含了循環(huán)經(jīng)濟的內(nèi)容。1998年日本制定“新千年計劃” ， 把循環(huán)經(jīng)濟作為構(gòu)建21世紀日本社會發(fā)展目標。2000年日本國會通過了《建立循環(huán)型社會基本法》，先后修訂頒布了《廢棄物處理法》和《資源有效利用促進法》、《建筑材料循環(huán)法》、《綠色采購法》等十多部配套法律法規(guī)。日本的循環(huán)經(jīng)濟立法是世界上較為完備的，以此為依據(jù)，使其成為世界上第一個號稱建立“循環(huán)型社會”為目標的國家。

　　此外，美國和歐洲許多國家也都制定了有關循環(huán)經(jīng)濟的法律法規(guī)和計劃。

　　如上所述，循環(huán)經(jīng)濟是以生態(tài)設計（Ecodesign）的理念和原則為指導，以對資源和能源、生產(chǎn)、使用、消費和廢棄全過程的生命周期評價為手段，追求在產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過程中，運用清潔能源實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，貫徹節(jié)能減排，節(jié)省資源使用量，減少環(huán)境污染并使廢棄物成為新的原材料再次進入生產(chǎn)和消費環(huán)節(jié)，從而最大限度地實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，以達到提高資源與環(huán)境效益的目的。這是對物質(zhì)和資源循環(huán)利用的全新的經(jīng)濟形式。因此，從某種意義上講，促進資源的循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟的核心內(nèi)涵。而低碳經(jīng)濟則是更多地強調(diào)了低能耗、低污染、低排放的方面。其實，低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟本質(zhì)上講都是提高資源（能源）與環(huán)境效率、追求綠色GDP的問題，都是為了實現(xiàn)人類社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。表面上看，似乎前者更強調(diào)減排溫室氣體，遏制全球氣候變暖趨勢的問題，而后者似乎更為綜合地強調(diào)了在盡可能減小污染的情況下地球資源的循環(huán)再生利用。實質(zhì)上，兩者是一個問題的兩種表達方式或者兩個側(cè)面，都是保護地球生態(tài)環(huán)境、促進人類與自然和諧共存，從而實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟模式，并且其評價的方法學也都源于生命周期評價（LCA）。

　　低碳經(jīng)濟的著重點在于能源及其結(jié)構(gòu)調(diào)整，而循環(huán)經(jīng)濟則著重于資源/能源的再生循環(huán)利用，但前提都是盡可能減小對環(huán)境和生態(tài)體系的損傷和污染。在當前地球氣候變暖以及 “哥本哈根氣候大會”成為世人注視焦點的大形勢下，在全球范圍內(nèi)掀起低碳經(jīng)濟熱潮是完全可以理解的，當然也是十分必要和緊迫的。此外，我們還必須清醒地認識到，低碳經(jīng)濟不僅是應對氣候變化的手段，還是改變國家能源結(jié)構(gòu)，即從傳統(tǒng)的高碳能源向低碳能源轉(zhuǎn)化的大事。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)減少二氧化碳排放量的目標，還可以為擺脫過分依賴國外能源和不可再生能源創(chuàng)造有利條件，從而保障國家的能源供應，實現(xiàn)國家的能源安全戰(zhàn)略。

　　四、生態(tài)設計原則與生命周期評價方法是低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的指導思想與理論基礎
　　1、生態(tài)設計（Ecodesign）
　　生態(tài)設計又叫環(huán)境協(xié)調(diào)性設計，它是一種全新的設計思想，即在產(chǎn)品或材料設計中，在考慮成本、功能（或性能） 、質(zhì)量、外觀等傳統(tǒng)使用性能指標的同時，充分考慮產(chǎn)品或材料的環(huán)境性能。通過實施減量化、再利用、再制造與再生循環(huán)利用（4R原則）和生命周期評價（LCA），達到經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益的和諧統(tǒng)一。順便述及，這里的所謂 4R，是在前面提及 Reduce，Reuse，Recycle 基礎上增加了 Remanufacturing（再制造）。從3R到4R使得生態(tài)設計和循環(huán)經(jīng)濟的內(nèi)涵更加科學和切合實際，作者完全贊同和支持這種觀點。

　　生態(tài)設計、循環(huán)產(chǎn)業(yè)以及在此基礎上形成的低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟，是新時代所有材料、產(chǎn)品、生產(chǎn)活動以及企業(yè)遵循的原則，也是其發(fā)展的趨勢和方向。這是人類解決所面臨的資源、環(huán)境問題以及遏制地球氣候變暖、保護地球家園，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

　　必須強調(diào)，生態(tài)設計的思想與原則，一定要逐步地貫徹到各種材料、產(chǎn)品和社會服務的設計實踐中去，每個人都應該成為生態(tài)設計者和積極的低碳消費者，提高資源環(huán)境意識，實行節(jié)能減排，倡導和厲行低碳生活方式。

　　勿庸置疑，作為社會經(jīng)濟的物質(zhì)基礎—材料，必須貫徹生態(tài)設計的原則或者進行生態(tài)化改造，這就是所謂的生態(tài)環(huán)境材料?？梢钥隙ǖ卣f，生態(tài)環(huán)境材料是新世紀材料發(fā)展的必然方向和趨勢。

　　2、生命周期評估（LCA）方法是低碳經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟有力的評價和認證手段
　　生命周期評估的全局觀念是低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟的核心理念和評價方法。 根據(jù)通常采用的SETAC和ISO的定義，生命周期評價（LCA）是一種系統(tǒng)的環(huán)境評價工具，它對一種產(chǎn)品、過程或活動，從原材料提取、材料制備直至最終廢棄的整個生命周期內(nèi)，對能源和資源消耗以及廢物排放對環(huán)境所造成的潛在影響進行評價，進而提出改善環(huán)境性能的建議和措施。

　　在這里必須強調(diào)指出，生命周期評價方法已經(jīng)從上世紀70 年代“從搖籃到墳墓”的線性全程控制向著適應循環(huán)經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟的“從搖籃到搖籃”的閉合循環(huán)流程控制演進。

　　碳的減排目標、碳限額排放貿(mào)易機制（carbon cap and trade）、碳交易、碳稅等將在政治經(jīng)濟領域里對我國有重大影響，這些機制都與生命周期評價（LCA）緊密相關。美國的清潔能源和安全法案也專門提到了要每年監(jiān)查中國和印度是否執(zhí)行了減排標準，而其工具就是基于LCA。哥本哈根大會上，溫家寶總理也提到我國將進一步完善對減排信息的統(tǒng)計以及監(jiān)測和考核辦法。

　　美國的各個產(chǎn)業(yè)都在積極開展和應用LCA來進行二氧化碳排放量的基準調(diào)查。例如美國乳制品管理的行業(yè)協(xié)會（Dairy Management Inc）就投資一百七十萬美元進行牛奶及其各種包裝品，奶酪的LCA研究，并制定了以2007年排放量為基準，到2020年要達到減少25%的目標，這件事在美國及國際上也造成了很大影響。美國農(nóng)業(yè)部和該行業(yè)協(xié)會在哥本哈根進行了新聞發(fā)布會，簽署了諒解備忘錄，表明農(nóng)業(yè)部將支持美國牛奶業(yè)的二氧化碳減排目標，大力推薦LCA方法，并將進一步提供數(shù)量可觀的研究資金支持。美國農(nóng)業(yè)部還提出要在未來五年之內(nèi)，還將繼續(xù)增加農(nóng)業(yè)應對氣候變化的研究經(jīng)費，從現(xiàn)有的三千萬美元增加到一億三千萬美元。

　　因此，我國應進一步加強LCA的研究與實例應用，建立產(chǎn)品（尤其是出口的產(chǎn)品）的生命周期評價的數(shù)據(jù)庫，做到知己知彼，以便在今后的國際碳交易中處于有利地位。

　　環(huán)境保護與治理和遏制氣候變暖是低碳經(jīng)濟/循環(huán)經(jīng)濟生產(chǎn)方式追求的目標。但是，今天的低碳經(jīng)濟/循環(huán)經(jīng)濟概念已經(jīng)遠遠超出了單純的環(huán)境保護與治理范疇，涉及到社會再生產(chǎn)、貿(mào)易體系、技術支撐、法律體系、政策保障等領域的全方位經(jīng)濟運作形式。

　　五、材料及其產(chǎn)業(yè)在新經(jīng)濟模式下的發(fā)展現(xiàn)狀與動向 
　　在全球氣候變暖、環(huán)境惡化與資源面臨枯竭的大形勢下，材料科技及其產(chǎn)業(yè)領域必須不斷地增強環(huán)境意識，將材料研發(fā)、生產(chǎn)與生態(tài)平衡、環(huán)境保護密切結(jié)合起來，延長材料使用壽命、提高循環(huán)使用特性和再生利用率是今后的重要課題，而材料在制備、生產(chǎn)和使用全過程的節(jié)能減排、環(huán)境友好與凈化以及無毒無害、保障人類生存安全則是今后研發(fā)新材料時所要考慮的首要因素。眾所周知，材料作為社會進步的基礎和先導，為社會帶來了巨大的物質(zhì)財富，并推動了人類文明的進程。同樣，在國民經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)型的過程中，新材料及其產(chǎn)業(yè)也必將為這一轉(zhuǎn)變提供強有力的物質(zhì)基礎。

　　因此，為適應材料及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的新形勢，在充分考慮環(huán)境和能源問題與材料之間相互關系的基礎上完善材料科學體系已成為許多材料科學家所關心的問題。日本國家材料科學研究所（NIMS）發(fā)布的《能源與環(huán)境材料展望》報告對傳統(tǒng)材料科學進行了再論證與再認識，評述了日本能源與環(huán)境材料的發(fā)展現(xiàn)狀和今后的發(fā)展重點，并提出了重建材料科學體系的問題。其實，包括中國在內(nèi)的世界各國，都不失時機地提出了類似的新材料發(fā)展戰(zhàn)略，并相繼出臺了相關的研究計劃與研究報告。

　　總之，為適應發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟，材料研發(fā)與材料產(chǎn)業(yè)首當其沖的是兩大材料領域：一是新能源材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，包括直接用于產(chǎn)生能源或轉(zhuǎn)化的材料以及為實現(xiàn)轉(zhuǎn)化與輸送的其他相關配套材料，還有除天然碳匯之外能夠?qū)崿F(xiàn)CO2捕獲或固化的技術所必需的新材料等；二是生態(tài)環(huán)境材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，而其中的生態(tài)建筑材料則成了低碳經(jīng)濟熱潮中比較引人注目的材料門類。這是由于建筑材料量大面廣，在生產(chǎn)與使用過程中都要耗費大量的能源與資源，是貫徹低碳經(jīng)濟方針時必須重點抓的材料領域之一。

　　1、能源材料：
　　隨著人們對環(huán)境問題和能源問題的日益重視，清潔能源已成為一種有市場競爭力的能源形式，而且隨著技術進步，清潔能源的價格繼續(xù)朝著越來越為人們所能接受的方向發(fā)展。其中，風能對某些風能資源豐富的地區(qū)來說，是一種最廉價的能源；乙醇目前已在美國、巴西等國家和地區(qū)應用于汽車領域；生物燃油，包括各種各樣不同的動物和植物油，隨著生物燃油柴油機性能的改善，已逐漸貼近了實際應用。轉(zhuǎn)瞬之間，一直以來作為備用能源方式的清潔能源，已成為能源應用市場的熱點投資領域。因此，相應的能源輸送和轉(zhuǎn)換材料，如：超導材料、磁制冷材料、永磁體材料、力學響應材料、低摩擦材料、輕質(zhì)材料是發(fā)展清潔能源中需要大力發(fā)展的材料門類。

　　在能源技術領域，有兩個值得特別注意的方向：一是太陽能供電系統(tǒng)；二是便攜式供電系統(tǒng)。電子能源材料與此直接相關，如：用于 PDA、移動電話、便攜式電動工具和筆記本電腦等的太陽電池材料、LED 材料、電子產(chǎn)品、元器件材料、金屬化電極材料、熱電轉(zhuǎn)換材料以及用以滿足太陽電池性能提升要求的精密絲網(wǎng)印刷及相關材料技術等。在此領域，材料與產(chǎn)品的一體化是其發(fā)展趨勢的明顯特征，而進一步提高太陽電池的性能如光電轉(zhuǎn)換效率仍是電子能源材料領域的永久的課題；其次，化學能源材料引人注目，如：氫能源和儲藏用材料、光催化材料、燃料電池材料、二次電池材料、耐蝕材料等；再次，應用于大型高效發(fā)電廠的材料，如：燃氣渦輪發(fā)電機用超耐熱材料，超臨界界面穩(wěn)定的火力發(fā)電用材料等也是關注的方面；最后，納米級能源材料，如：原子開關材料，納米級材料，納米組裝材料、納米控制技術等作為新寵這些年發(fā)展十分迅速。 最近報道的納米器件自供能系統(tǒng)及其相配套的納米發(fā)電機的成功研制可能是納米能源材料將邁向?qū)嶋H應用的重大進展之一。

　　2、生態(tài)環(huán)境材料
　　生態(tài)環(huán)境材料應是同時具有滿意的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性或者能夠改善環(huán)境的材料。所謂環(huán)境協(xié)調(diào)性是指資源和能源消耗少，環(huán)境污染小和循環(huán)再利用率高。它是在生態(tài)設計思想和原則的指導下，在材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價（LCA）的基礎上，采用環(huán)境協(xié)調(diào)性工藝開發(fā)出來的新型材料。需要強調(diào)的是，這里包括對傳統(tǒng)材料經(jīng)過生態(tài)化改造賦予特別優(yōu)異環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料，而且，這部分材料是相當量大面廣的。因此，可以說生態(tài)環(huán)境材料是在傳統(tǒng)材料的基礎上相比較而產(chǎn)生、相比較而發(fā)展起來的一大類材料，其判斷和認知往往是相對的和動態(tài)的，其環(huán)境特性也隨技術進步而不斷得到改善與提升。

　　生態(tài)環(huán)境材料、生態(tài)設計以及在此基礎上形成的循環(huán)產(chǎn)業(yè)，是新時代所有材料、產(chǎn)品和企業(yè)發(fā)展的必然趨勢和方向，是循環(huán)經(jīng)濟的物質(zhì)基礎，也是人類解決所面臨的資源、環(huán)境問題，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

　　自上世紀九十年代以來，生態(tài)環(huán)境材料研得到了長足進步，其理念已對材料科學與工程產(chǎn)生了重要影響，并推動了材料制備科學的發(fā)展，豐富了材料科學的內(nèi)容。自 1993 年以來每年多次舉行的《Ecomaterials》、《Ecobalance》、《Ecodesign》國際會議以及《Ecoproducts展覽會》，已經(jīng)成為材料科學領域最重要的系列盛會，其研討的內(nèi)容主要包括：長壽命材料及材料的延壽技術、材料與產(chǎn)品的再生循環(huán)利用、生態(tài)建筑材料、環(huán)境相容材料、仿生物材料、綠色包裝材料、生態(tài)建材、環(huán)境降解材料（生物降解塑料等） 、環(huán)境工程材料(包括沙漠治理材料、蓄水滲膜材料等)、環(huán)境修復材料、環(huán)境凈化材料（光催化材料、分子篩、離子篩材料） 、環(huán)境替代材料、材料的環(huán)境友好制備技術以及作為評價認證基礎的材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價體系（LCA）等。我國相關部門一直十分重視和支持生態(tài)環(huán)境材料的發(fā)展，已經(jīng)并將繼續(xù)得到國家自然科學基金、863、973 以及國家支撐項目的大力支持。產(chǎn)學研結(jié)合是開發(fā)生態(tài)環(huán)境材料的基本特點，這種態(tài)勢目前已深入到產(chǎn)業(yè)的各個領域，它在提高資源/能源效率和減少環(huán)境負荷方面具有不可替代的作用，是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟戰(zhàn)略的重要物質(zhì)基礎。

　　3、生態(tài)建筑材料
　　生態(tài)建筑材料的概念來自于生態(tài)環(huán)境材料，由于其具有量大面廣和相對比較自成系統(tǒng)的特點，許多時候又被單列一類。其特點是：具有優(yōu)異的使用性能；盡可能使用可再生資源；采用清潔的生產(chǎn)技術，廢氣、廢渣和廢水的排放量相對較少；與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用過程中有益于人體健康，有利于改善生態(tài)環(huán)境；廢棄后可作為再生資源/能源加以利用或易于凈化處理等。

　　近些年來，生態(tài)建材研發(fā)態(tài)勢比較迅猛，最新的材料可簡要例舉以下幾種：1）TIM 透明絕熱材料：在建筑上通常將其與外墻復合成為透明隔熱墻(TIW)，從而減少因?qū)α髟斐傻臒崃繐p失。在瑞士、英國和日本等國已有完全用TIM透明絕熱材料作為外立面的“零能耗（或零碳）”房屋或者“生態(tài)住宅” ；2）復合保溫玻璃：已經(jīng)歷熱反射中空玻璃，低輻射中空玻璃以及低輻射-熱反射中空玻璃三個階段，后者是前兩代產(chǎn)品復合物，同時具有雙重保溫性能的理想組合，目前在歐洲的生態(tài)建筑中被廣為使用；3）太陽能光電材料：將太陽能電池與建筑材料復合而成的新型建材。太陽能光電屋頂、太陽能電力墻和太陽能光電玻璃是目前已在日本、德國和瑞士等國得到應用的主要太陽能光電材料。它們不僅能吸收太陽熱能，還能將其轉(zhuǎn)換為電能，支持住宅內(nèi)部用電，有些甚至還能將多余電力輸入電網(wǎng)。用以取代玻璃的透明太陽能光電池，也即太陽能光電玻璃，有望在十年之內(nèi)成為生態(tài)建筑中的主流玻璃材料。隨著太陽能技術不斷取得突破，太陽能發(fā)電效率進一步提高，太陽能光電材料的前景非?？春?。

　　結(jié)束語
　　發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟是人類社會經(jīng)濟發(fā)展的歷史必然。 在國民經(jīng)濟向低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)型的過程中，材料必將為這一經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)變提供強有力的物質(zhì)基礎。

　　1、面向未來，我們必須認真對待資源、能源和環(huán)境問題以及全球氣候變暖的問題。只有政府、企業(yè)、消費者在資源與環(huán)境等方面的通力合作，以及產(chǎn)、學、研密切真誠的合作，才能推動低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的推行與發(fā)展，為社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。在這里企業(yè)的主動精神、積極進取和必要的經(jīng)費投入是非常必要的。

　　2、材料是國民經(jīng)濟的物質(zhì)基礎，在推進和發(fā)展低碳經(jīng)濟與循環(huán)經(jīng)濟的進程中，革新材料的制備/生產(chǎn)技術是當務之急。因此，加強材料工作者的環(huán)境觀念，普及全民的環(huán)境意識教育十分重要。隨著全民環(huán)境意識的增強、低碳消費和綠色采購的逐步普及以及材料與產(chǎn)品低碳認證與環(huán)境認證的推展與強化，生態(tài)設計的原則和方法必將得到更為廣泛的普及與推廣，能源材料、生態(tài)環(huán)境材料/產(chǎn)品以及生態(tài)建筑材料的研究開發(fā)必將出現(xiàn)新局面。

　　3、不管歐、美、日等工業(yè)發(fā)達國家在減排指標分配問題上動機和表現(xiàn)如何，我們必須走自己的路，從國家利益和長遠戰(zhàn)略目標出發(fā)，安排好有關低碳經(jīng)濟的戰(zhàn)略部署和時間表。材料產(chǎn)業(yè)必須從傳統(tǒng)的資源消耗、環(huán)境污染型，向資源節(jié)約和循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)和零排放為特征的低碳經(jīng)濟型和資源循環(huán)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。這是材料及其產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的方向，也是所有材料科技工作者義不容辭的歷史重任。

來源：《中國材料進展》