新材料成高技術競爭關鍵領域
新材料產業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎性產業(yè)，也是高技術競爭的關鍵領域。2012年以來，我國新材料產業(yè)在創(chuàng)新能力、產業(yè)規(guī)模、集聚效應等方面取得了長足進步，形成了全球門類最齊全、規(guī)模第一的材料產業(yè)體系。“十四五”規(guī)劃綱要對新材料產業(yè)發(fā)展作出了科學部署。
我國新材料自主創(chuàng)新步伐加快
什么是新材料？我國新材料產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何？
唐廣波（中國產業(yè)基礎能力發(fā)展戰(zhàn)略研究院首席專家、咨詢研究部主任）：新材料是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，以及傳統(tǒng)材料在成分、工藝改進后性能明顯提高或產生新功能的材料。前者如石墨烯，2004 年首次從石墨中分離得到，是目前世界上已知最薄的材料，強度比最好的鋼高100 多倍，同時導電、導熱性能優(yōu)異，具有廣泛應用前景。后者如銅合金，目前通過成分和工藝的改進，不斷提高某方面性能或產生新功能，在信息、能源、高端制造等關鍵領域得到新的應用。新材料的范疇隨著經濟發(fā)展、科技進步、產業(yè)升級發(fā)生變化。
我國新材料研發(fā)和應用發(fā)端于國防科技工業(yè)領域。以高溫合金為例，我國高溫合金起步于1956 年，最初是為戰(zhàn)機研制噴氣式發(fā)動機材料，歷經60 多年發(fā)展，從無到有、從跟蹤仿制到自主研發(fā)、從以軍用為主到軍民兩用，逐步建立了自主的高溫合金材料體系，既保障了航空領域的高端應用需求，也支撐了航天、核工程、能源動力、石化化工、冶金等領域的廣泛應用需求。碳纖維、特種玻璃、功能陶瓷、功率半導體等發(fā)展歷程也與之類似，都是從軍用逐步擴展到民用。近年來，這種態(tài)勢有所改變，特別是在一些市場化程度較高的領域，某些新材料或在民用領域優(yōu)先發(fā)展。
與發(fā)達國家相比，我國新材料技術與產業(yè)起步較晚。2010 年《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》發(fā)布，首次將新材料作為一個獨立的產業(yè)培育。“十三五”規(guī)劃綱要、“十四五”規(guī)劃綱要都把新材料作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)予以重點支持，《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《新材料產業(yè)發(fā)展指南》等文件，明確了新材料產業(yè)的發(fā)展目標方向、重點任務和政策措施。2016 年國家新材料產業(yè)發(fā)展領導小組成立，統(tǒng)籌推進產業(yè)發(fā)展重點工作。2017 年國家新材料產業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會成立，加強產業(yè)發(fā)展決策咨詢。一系列政策措施加力提效，對新材料產業(yè)高質量發(fā)展起到了積極推進作用。
黨的十八大以來，我國新材料產業(yè)發(fā)展取得了長足進步，躋身全球第二梯隊前列，朝著新材料強國邁進。
一是發(fā)展質量不斷提升。產業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L的同時，產業(yè)結構持續(xù)優(yōu)化。從市場規(guī)?？矗覈虏牧袭a業(yè)總產值由2010 年的0.65 萬億元提高到2022 年的6.8 萬億元。稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等新材料產能居世界前列，占全球市場份額50%以上。從品種結構看，高性能碳纖維、高品質特殊鋼、高強輕合金、特種橡膠等曾經大量依賴進口的新材料實現(xiàn)規(guī)?；a；光刻膠、電子特氣等新材料研制生產進程加快，產業(yè)鏈供應鏈韌性和安全水平明顯提升。從經營主體來看，培養(yǎng)了一大批龍頭企業(yè)和專精特新中小微企業(yè)，帶動整個產業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。
二是創(chuàng)新能力持續(xù)增強。以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用結合的新材料創(chuàng)新體系逐漸完善。創(chuàng)新平臺載體方面，擁有全國重點實驗室60 余個，國家工程技術研究中心80 余個，材料及相關領域國家級創(chuàng)新中心10 余個，以及包括生產應用示范平臺、測試評價平臺、資源共享平臺在內的國家新材料重點平臺32 個，材料領域國家實驗室已啟動建設。創(chuàng)新人才隊伍方面，研究領域與材料直接相關的兩院院士超過200 人，科技人員超過150 萬人。創(chuàng)新基礎設施方面，同步輻射裝置、軟X 射線自由電子激光裝置、綜合極端條件實驗裝置、散裂中子源、納米真空互聯(lián)實驗站等大科學裝置已建成或正在投建。創(chuàng)新成果產出方面，超材料、超導材料、石墨烯、液態(tài)金屬等材料研制取得重大進展，部分新材料研發(fā)與應用實現(xiàn)了與國際先進水平“并跑”甚至“領跑”。
三是集聚效應不斷增強。產業(yè)加速集聚，并逐步形成特色產業(yè)集群。在京津冀地區(qū)，電子信息材料、生物醫(yī)用材料、納米材料、超導材料等新材料在全國具有較強競爭優(yōu)勢和特色，產業(yè)集聚態(tài)勢明顯；在長江三角洲地區(qū)，形成了浙江東陽、寧波、海寧磁性材料特色產業(yè)區(qū)域，杭州灣精細化工特色產業(yè)集聚區(qū)，以及江蘇沿江新材料產業(yè)帶；在粵港澳大灣區(qū)，形成了新型顯示材料、無機材料、改性塑料、新型電池、高性能涂料產業(yè)集群。
全球新材料需求更加多元
從世界范圍看，新材料產業(yè)呈現(xiàn)怎樣的發(fā)展趨勢？
劉慶（長三角國家技術創(chuàng)新中心主任、長三角先進材料研究院執(zhí)行院長）：當前新一輪科技革命和產業(yè)革命深入發(fā)展，對全球競爭格局產生深刻影響。新材料、信息技術和生物技術被列為新技術革命的重要標志，其中新材料是支撐戰(zhàn)略性新興產業(yè)和重大工程不可或缺的物質基礎，對促進技術創(chuàng)新和提升產業(yè)核心競爭力具有重要意義。新材料產業(yè)的發(fā)展水平成為衡量一個國家經濟社會發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標志。
全球主要國家均高度重視新材料的研究和開發(fā)，紛紛出臺了一系列戰(zhàn)略和政策，同時高新技術的發(fā)展也促使新材料產品不斷更新?lián)Q代，近年來全球新材料產業(yè)發(fā)展迅速，產業(yè)規(guī)模不斷擴大。據(jù)統(tǒng)計，全球新材料產業(yè)總產值從2016 年約2 萬億美元增長至2020 年近3 萬億美元。從產業(yè)構成來看，先進基礎材料、關鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料分別約占50%、40%、10%。隨著汽車、醫(yī)療器械、信息和航空航天等重要產業(yè)持續(xù)發(fā)展，新材料的需求和產業(yè)產值預計保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。
從全球競爭格局來看，西方發(fā)達國家普遍在新材料及其支撐體系上長期布局，擁有大部分大型跨國公司，因此在科技、人才、研發(fā)以及市場等方面占據(jù)絕對優(yōu)勢，位于第一梯隊。中國、俄羅斯、韓國等國的新材料產業(yè)整體處于快速發(fā)展期，并在部分領域形成自身優(yōu)勢，位于第二梯隊。第三梯隊是巴西、印度等新興市場經濟體。隨著世界經濟格局變化，新材料產業(yè)的市場及技術配置方式也將隨之發(fā)生變化，預計地區(qū)差異化將加劇。
從產業(yè)結構來看，隨著經濟一體化以及工業(yè)技術上各類元器件向微型化、集成化發(fā)展，材料與元器件一體化趨勢明顯，新材料上下游產業(yè)緊密融合，逐漸呈現(xiàn)產業(yè)結構垂直擴散趨勢，并向集約化發(fā)展。產業(yè)向集約化發(fā)展，一方面有利于產品研發(fā)與下游應用融合，但另一方面也導致寡頭壟斷出現(xiàn)。大型跨國企業(yè)憑借其在技術、人才、市場等方面的優(yōu)勢，建立技術和專利壁壘，主導高技術含量和高附加值的新材料產品領域，通過跨國合作、并購重組構建整個產業(yè)鏈生態(tài)。
從世界范圍看，新材料產業(yè)也呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。
一是隨著行業(yè)細化，對新材料的需求更加多元化。例如，汽車工業(yè)需要使用輕量化、高強度的新材料，航空航天需要使用耐高溫、抗腐蝕的新材料。同時，新材料產業(yè)的集成化也越來越明顯，新材料與先進制造技術、數(shù)字化技術、生物技術、新能源技術等深度融合，形成復合新材料和智能材料，開發(fā)新產品和新應用。
二是隨著減少碳排放、推進“雙碳”目標以應對氣候變化逐步成為全球共識，新材料產業(yè)必然選擇綠色化和可持續(xù)發(fā)展。例如，新型生物基和可降解材料可替代傳統(tǒng)石油基塑料，減少環(huán)境污染；光伏電池和燃料電池等新能源可替代傳統(tǒng)化石能源，減少碳排放。
三是材料研發(fā)范式和手段發(fā)生深刻變革。人工智能和大數(shù)據(jù)技術的快速突破影響著材料的研發(fā)范式，使其從傳統(tǒng)“試錯式”進入“數(shù)據(jù)驅動”的第四范式。高時空分辨率的精細表征、數(shù)字化及超精密加工技術的高速發(fā)展，極大地縮短了新材料的設計、研發(fā)、制造加工及應用周期。美國提出的“材料基因組計劃”和歐洲提出的“集成計算材料工程”，為材料全生命周期研發(fā)帶來了從模式到共性關鍵技術的重大變革，極大縮短研發(fā)周期并降低了研發(fā)成本。美國QuesTek 公司利用系統(tǒng)化集成的大數(shù)據(jù)材料開發(fā)技術研發(fā)出了新型抗疲勞合金材料，性能趕超上一代的同時研發(fā)周期縮短一半以上，并應用于美國軍機。
近年來西方國家相繼發(fā)布相關產業(yè)政策，重點推進關鍵新材料創(chuàng)新突破，以期掌握未來產業(yè)發(fā)展的主導權。例如，美國先后制定了《寬禁帶半導體技術計劃》《材料基因組計劃》《納米技術研究計劃》等多項涉及新材料的戰(zhàn)略發(fā)展計劃，2014 年以來歐盟啟動了《歐盟地平線計劃》《石墨烯旗艦計劃》支持新材料的研究和創(chuàng)新。此外，日本《2020 年日本工業(yè)技術展望報告》、英國《工業(yè)2050 戰(zhàn)略》、德國《工業(yè)4.0 戰(zhàn)略》、韓國《第三次科學技術基本計劃》等一系列發(fā)展計劃都將新材料產業(yè)發(fā)展和研發(fā)投入列為核心領域之一。
長期以來，我國在材料科學技術與工程領域進行了規(guī)劃部署。面對國際新材料產業(yè)發(fā)展的新趨勢，我國在新材料領域進一步加強布局與政策引導?！?ldquo;十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將“重點新材料研發(fā)及應用”作為面向 2030 年體現(xiàn)國家戰(zhàn)略意圖的重大科技項目之一；2017 年重點新材料首批次應用保險補償機制試點啟動，目前已布局生產應用示范、測試評價、資源共享3 類32 個新材料重點平臺。與此同時，提升原始創(chuàng)新能力以贏得未來發(fā)展主導權也成為材料領域布局的重點。例如，經中央批準設立的蘇州實驗室，目前已集聚了一批新材料領域優(yōu)勢科研力量，著力推進材料領域戰(zhàn)略性、前瞻性、基礎性研究工作。
新材料產業(yè)”加速跑“正當時
全球新一輪產業(yè)分工和貿易格局加速變革，我國新材料產業(yè)面臨怎樣的發(fā)展機遇？
肖勁松（中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院材料工業(yè)研究所所長）：全球新一輪科技革命和產業(yè)革命不斷深入，為我國新材料產業(yè)注入了新動力。信息技術、制造技術、能源技術、材料技術、生物技術協(xié)同應用，使得新技術、新業(yè)態(tài)、新產業(yè)層出不窮，一批標志性通用技術（數(shù)字化制造、5G、大數(shù)據(jù)、增材制造、區(qū)塊鏈等）涌現(xiàn)并向各產業(yè)領域滲透。新材料與這些新技術、新業(yè)態(tài)、新產業(yè)高度融合，為產業(yè)發(fā)展提供了廣闊的市場空間。隨著全球高新技術產業(yè)快速發(fā)展和制造業(yè)不斷升級，新材料的產品、技術、模式不斷更新，應用領域不斷拓展，市場需求旺盛，產業(yè)規(guī)模持續(xù)增長。全球新材料產業(yè)每年以10%以上速度增長，已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g產業(yè)之一， 我國新材料產業(yè)每年增速在20%左右。隨著新能源、新一代信息技術、航空航天產業(yè)崛起，新材料的應用市場進一步擴大。我國新材料自主創(chuàng)新步伐加快，為國產新材料推廣應用、規(guī)?；a和迭代升級帶來機遇，關鍵材料的突破和國產化，不僅填補了國內市場空白，而且部分進入全球供應鏈體系，極大拓展了市場空間。
“雙碳”目標的驅動，為新材料產業(yè)發(fā)展提供了新增長點。傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級離不開新材料的支撐，如輕量化材料、生物基材料、節(jié)能環(huán)保材料等。新材料自身發(fā)展也更加重視節(jié)能低碳發(fā)展，從材料的研發(fā)設計、生產應用到回收再利用都高度注重綠色化，不斷突破材料品質、裝備等方面的應用極限，帶動產業(yè)高質量發(fā)展。新材料產業(yè)與“雙碳”目標的結合成為新的增長熱點， 生物基材料、生物制造等非化石原料的材料和材料制備技術不斷涌現(xiàn)，清潔可再生能源或化石能源的潔凈利用等，有效推動了制造業(yè)的綠色轉型。
在全球產業(yè)鏈重構、消費升級和“雙碳”戰(zhàn)略推進的新形勢下，我國新材料產業(yè)迎來了歷史性發(fā)展機遇，但也面臨著巨大挑戰(zhàn)。一方面，面臨來自世界各國的競爭壓力。作為新一輪科技革命和產業(yè)變革的基石與先導，世界各國紛紛布局材料技術和新材料產業(yè)，搶占戰(zhàn)略制高點。美國、日本、歐盟等主要發(fā)達國家和地區(qū)持續(xù)制定新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，針對高溫合金、碳纖維及復合材料、新型顯示材料、新能源材料、第三代半導體材料、稀土新材料、石墨烯等新材料重點領域出臺專項政策，進一步鞏固其新材料技術和產業(yè)優(yōu)勢。韓國、巴西等新興工業(yè)化國家在技術創(chuàng)新和產業(yè)培育方面加大力度，出臺了一系列促進新材料產業(yè)發(fā)展的政策。另一方面，自身發(fā)展還存在諸多不足。雖然近年來我國新材料產業(yè)在產業(yè)規(guī)模、技術創(chuàng)新能力、推廣應用、集群化發(fā)展等方面取得長足進步，但中低端產品過剩和高端產品不足的結構性矛盾仍然突出。例如，部分高端材料、高性能產品對外依存度較高，產業(yè)鏈供應鏈存在斷點、堵點；標準體系不健全，專利受制于人，高端人才匱乏；等等。
在全球新一輪產業(yè)分工和貿易格局加速變革的大背景下，新材料技術和新材料產業(yè)成為全球科技、產業(yè)競爭的戰(zhàn)略焦點。對我國來說，加快新材料產業(yè)發(fā)展，是應對國際競爭、搶占未來發(fā)展制高點的關鍵，也是引領材料工業(yè)升級換代，保障國家重大工程建設，推動產業(yè)基礎高級化和產業(yè)鏈現(xiàn)代化，實現(xiàn)經濟社會高質量發(fā)展的重要舉措。
一是加強統(tǒng)籌協(xié)調，形成發(fā)展合力。要充分發(fā)揮國家新材料產業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會的作用， 統(tǒng)籌材料領域相關機構和部門，形成合力，吸納重點企業(yè)，建立聯(lián)合工作組，加強新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究，制定相應的路線圖，強化頂層設計和智力支持。
二是強化創(chuàng)新引領，攻克關鍵共性技術。圍繞重點產業(yè)鏈，按照國家科技創(chuàng)新規(guī)劃，組織重點新材料研制、生產和應用單位聯(lián)合攻關，集中突破一批關鍵短板材料、核心裝備、核心原輔料， 提升新材料產業(yè)基礎能力。夯實新材料創(chuàng)新體系薄弱環(huán)節(jié)，推動中試、檢驗檢測、資源共享、生產應用、數(shù)據(jù)資源等公共服務平臺，以及創(chuàng)新中心、孵化器等載體建設，加快新材料成果轉化， 補齊“最后一公里”。整合各地創(chuàng)新資源，構建以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用緊密結合的自主創(chuàng)新體系，優(yōu)化創(chuàng)新生態(tài)。
三是強化人才和政策支撐，營造良好產業(yè)發(fā)展環(huán)境。一方面，培養(yǎng)材料領域杰出科學家和卓越工程師，加強國際人才交流合作，引進國外企業(yè)和科研機構設立材料研發(fā)中心。另一方面，完善新材料重點領域標準體系和進出口政策體系，引導并支持新材料企業(yè)“走出去”。
