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全球新材料產業(yè)競爭“死盯”3大領域，我國發(fā)展迅速但短板突出

文章來源：賢集網更新時間：2024-01-11 15:12:38

“一代材料，一代技術，一代產業(yè)”，新材料產業(yè)作為新一輪科技革命和產業(yè)變革的先導與基石，已經成為世界經濟和科技競爭的戰(zhàn)略焦點。我國新材料產業(yè)目前正處于爬坡過坎的關鍵階段，有效提升新材料研發(fā)能力以及產業(yè)創(chuàng)新能力成為新材料產業(yè)高質量發(fā)展的關鍵所在。

本文梳理了國內外新材料產業(yè)發(fā)展現狀、趨勢及存在的問題和瓶頸，并提出了以科技創(chuàng)新及相關體制機制創(chuàng)新引領新材料產業(yè)發(fā)展的政策建議。

隨著新一輪科技革命和產業(yè)變革的持續(xù)推進，新一代信息技術產業(yè)、新能源產業(yè)、新能源汽車產業(yè)、智能制造產業(yè)等新興產業(yè)在全球范圍內蓬勃發(fā)展，對材料提出了更高要求，主要發(fā)達國家和地區(qū)均高度重視新材料產業(yè)發(fā)展，積極搶占新材料產業(yè)制高點，全球新材料產業(yè)正處于高速發(fā)展階段，產業(yè)規(guī)模由2004年的3000億美元增長至2020年的約3萬億美元。

全球新材料產業(yè)競爭聚焦于三大領域

一是以金屬、高分子、陶瓷、玻璃等為代表的傳統(tǒng)材料領域。

金屬、陶瓷、玻璃、纖維和高分子等傳統(tǒng)材料在人類歷史中一直扮演著重要角色，每次發(fā)展都會極大地推動人類社會文明和生產力的巨大進步。如今，這些傳統(tǒng)材料領域中誕生了非晶合金、透明陶瓷、多孔陶瓷、碳纖維、金屬/ 陶瓷復合材料和超高分子量聚乙烯纖維等具有廣闊發(fā)展前景的新材料，成為新材料產業(yè)競爭的主要領域之一。這一領域的特點是產業(yè)發(fā)展對資源稟賦的依賴程度較高，目前美國、俄羅斯、日本等傳統(tǒng)工業(yè)強國依托長期積累的技術和設備底蘊，在全球處于領先位置。我國在這些傳統(tǒng)材料領域處于產業(yè)第一梯隊，但產能大而不強。

二是以半導體及集成電路材料、信息存儲材料、光通信材料、傳感器為代表的信息材料領域。

信息材料構成了信息技術與應用的基礎，是實現信息感知、計算、發(fā)送、傳輸、接收和存儲的物質基礎，是人工智能、智能傳感、虛擬現實/增強現實、區(qū)塊鏈和大數據等信息技術產業(yè)發(fā)展與進步的先導條件。這一領域正處于技術與設備快速迭代的高速發(fā)展期，產業(yè)發(fā)展對技術和設備的先進程度依賴性很高，目前美國、歐盟、韓國、日本等信息產業(yè)強國（組織）仍處于領先地位，我國正在加強該領域核心技術攻關和產業(yè)鏈布局，但光刻膠等部分關鍵材料、微加工技術仍不成熟，產業(yè)化水平不高，成為制約我國信息產業(yè)發(fā)展的突出短板。

三是以光伏電池、鋰離子動力電池、氫燃料電池等為代表的新能源材料領域。

能源清潔低碳化趨勢已經成為全球共識，變革性能源材料技術是未來發(fā)展的關鍵領域。其中，汽車電動化和智能化變革為大勢所趨，新能源汽車大規(guī)模發(fā)展將大幅度降低燃油的消耗。汽車電動化需要綠色電力才能助力“雙碳”目標的實現，光伏發(fā)電和儲能技術是主要的解決方案，“光—儲—配—用”綠色電力全鏈條一體化是“雙碳”目標實現的關鍵。新能源材料這一領域發(fā)展時間相對較短，各條技術路線孰優(yōu)孰劣尚不明朗，產業(yè)未來發(fā)展的核心資源與各國自身的資源稟賦的契合程度，對各國在這一產業(yè)的發(fā)展起著關鍵作用。目前歐盟、美國等發(fā)達國家（組織）處于世界前列，我國在這一領域中處于產業(yè)第一梯隊，在光伏電池、鋰離子動力電池等細分領域處于相對領先位置。

我國新材料產業(yè)發(fā)展迅速但短板突出

1. 我國近年新材料產業(yè)處于高速發(fā)展階段

新材料產業(yè)是支撐我國經濟發(fā)展和產業(yè)結構轉型升級的基礎性、先導性、戰(zhàn)略性產業(yè)。近年來我國新材料產業(yè)在國家一系列政策舉措的指引下，產業(yè)規(guī)模實現躍升，創(chuàng)新能力顯著提高。

新材料產值規(guī)模迅速壯大，關鍵材料相繼突破

經過多年發(fā)展，目前我國已形成全球門類最齊全、規(guī)模第一的材料產業(yè)體系。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國新材料行業(yè)市場前景及投資策略研究報告》顯示，2022年中國新材料產業(yè)總產值達到約6.8萬億元，近五年年均復合增長率為15.66%。2023年1-9月中國新材料產業(yè)總產值超過5萬億元，保持兩位數增長。中商產業(yè)研究院分析師預測，2023年全年中國新材料市場規(guī)模將達到7.9萬億元，2024年將達到9.1萬億元。

近年來，我國一批重大關鍵材料取得突破性進展，涌現出石墨烯、納米材料、超導材料、高溫合金、先進3D打印材料、鈣鈦礦太陽能電池材料等一批前沿技術。

石墨烯：市場穩(wěn)步增長

石墨烯是目前世界上最薄但也是最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光，導熱系數高于納米碳管和金剛石；電阻率比銅、銀更低，是目前世界上電阻率最小的材料。近年來，中國石墨烯產業(yè)市場規(guī)模逐年增長，中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國石墨烯行業(yè)調研分析及市場預測報告》顯示，2022年中國石墨烯市場規(guī)模約為335億元，同比增長26.42%。中商產業(yè)研究院分析師預測，2023年中國石墨烯市場規(guī)模將達386億元，2024年將進一步增長至441億元。

納米材料：將成為未來全球競爭的焦點

目前，我國新材料產業(yè)面臨重大戰(zhàn)略需求，進入發(fā)展關鍵窗口期。以納米材料等先進新材料為代表的關鍵核心領域，正成為全球未來競爭的焦點。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國納米新材料行業(yè)市場發(fā)展分析與前景趨勢研究報告》顯示，2022年中國納米材料市場規(guī)模達2031億元，同比增長9.89%。中商產業(yè)研究院分析師預測，2023年市場規(guī)模將進一步增長至2270.1億元，2024年將達2490億元。

超導材料：高溫超導材料尚處于研發(fā)階段

超導材料具有常規(guī)材料所不具備的零電阻、完全抗磁性和宏觀量子效應，是國際公認可引發(fā)產業(yè)變革的重大顛覆性技術方向，在能源、信息、醫(yī)療、環(huán)保、交通等領域都有廣泛的應用。根據超導材料的臨界溫度，可將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料，低溫材料應用規(guī)模已占到超導材料市場的95.61%左右，當前已實現商業(yè)化超導材料包括鈮鈦（NbTi）和鈮錫（Nb3Sn）。高溫超導材料在制造工藝上必須克服加工脆性、氧含量的精確控制及與基體反應等問題，因此價格昂貴，目前尚處于研發(fā)階段。

高溫合金：產量不斷增長

高溫合金是現代航空發(fā)動機的基石，也是航天動力、燃氣輪機，以及超超臨界電站、核能、油氣開采、石化等領域中的關鍵材料。近年來，隨著技術的進步，我國高溫合金產量不斷增長。數據顯示，2022年中國高溫合金產量約4.2萬噸，近五年年均復合增長率為17.55%。中商產業(yè)研究院分析師預測，2023年中國高溫合金產量將增長至4.9萬噸，2024年產量將達到5.7萬噸。

我國新材料產業(yè)存在的短板與不足

創(chuàng)新引領能力不足，難以搶占未來戰(zhàn)略制高點。

由于歷史原因，所有引領現代產業(yè)發(fā)展的先進材料幾乎全部源自發(fā)達國家，26項獲諾貝爾獎的革命性材料，均是國外科學家首先發(fā)現。中國先進材料領域起步較晚，30多年的發(fā)展主要集中在量大面廣的中低端產品，鋼鐵、有色、化工、建材等的產量巨大，但能耗高、污染高，可持續(xù)發(fā)展能力不足。雖然，中國創(chuàng)新主體在先進材料產業(yè)領域已積累了一定數量的創(chuàng)新成果，但是成果質量與美國、日本、歐盟相比仍存在較大差距。特別是在前沿性、基礎性創(chuàng)新方面，缺乏體系化。例如，自由選題較多，缺乏宏觀系統(tǒng)整合；缺乏材料戰(zhàn)略科學家組織重大共性科學問題系統(tǒng)研究；基礎研究的細度、縱向深度和橫向廣度均欠佳。總體來講，中國材料領域原始創(chuàng)新能力仍處于“跟跑”階段，創(chuàng)新鏈不通暢，難以搶占戰(zhàn)略制高點。創(chuàng)新體系效能不足成為中國新材料研發(fā)中的最大短板。

創(chuàng)新鏈產業(yè)鏈融合不足，制造和應用環(huán)節(jié)發(fā)展滯后，難以對產業(yè)形成有效支撐。

從科研論文發(fā)表來看，中國材料科學高水平論文數量高居全球第1，且占比近50%。但從產業(yè)側看，中國高端制造業(yè)仍有諸多先進材料依賴進口，科技產業(yè)“兩張皮”現象在材料領域表現尤為明顯。一方面，中國產業(yè)長期處于全球價值鏈中低端，過去幾十年先進技術的獲取過度依賴國外創(chuàng)新體系；另一方面，成果大多依托于高校和科研院所，受政策、體制、機制等諸多因素的制約，中國新材料研發(fā)與應用脫節(jié)較為嚴重，新材料成果轉化率較低。

先進材料短板問題突出，嚴重制約高端制造業(yè)發(fā)展。

在運載工具、能源動力、高檔數控機床和機器人、國防軍工等5大領域，中國的先進材料有幾十種面臨國外禁運，上百種依賴進口。以高端制造為例，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高溫合金構件等支撐高端裝備向大型化、高速化、高可靠、長壽命發(fā)展的高端先進材料的制造水平與國外存在10~20年的差距，產品性能穩(wěn)定性不足、質量精準度不高、生產效率低、成本高，國產大飛機先進材料及構件國產化率不足5%。在集成電路、新型顯示、生物醫(yī)藥、新能源汽車等11個重點應用領域中，中國新材料平均自給率為50%左右。在鋰離子電池的部分新材料高端產品領域，中國的新材料技術含量不高，產品的附加值低，高端材料和電池的高精度自動化裝備仍需大量進口。

產業(yè)基礎保障能力落后，難以支撐科技創(chuàng)新發(fā)展。

用于材料設計、制造、模擬的軟件長期依賴進口，高端工控系統(tǒng)和數控裝備基本需要從國外進口，高端檢測儀器完全依賴進口，價值200萬元人民幣以上的科學儀器國產率僅1.5%；100萬元以上高端表征設備幾乎全部需要進口。新材料領域關鍵原輔料自給率嚴重不足，基礎原材料產品在純度、精細度控制等方面也嚴重不足，多種電子化學品依賴進口，材料工藝缺乏在深度、細度上的突破。材料加工數字化、智能化水平長期落后，與發(fā)達國家存在較大差距。材料數據庫、材料領域標準的布局和建設力度不足，難以形成競爭優(yōu)勢。

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來源：賢集網
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