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聚焦新材料行業的5大熱點方向，3大發展趨勢！產業風口在哪里？

文章來源：賢集網更新時間：2023-10-10 15:07:18

“十四五”及今后很長一段時期，是我國構建現代化產業體系、推動制造業高質量發展的關鍵時期。實現制造強國目標，離不開材料的支撐與保障作用。當前，新材料領域已成為全球經濟和科技競爭的戰略焦點之一，美國、歐盟、英國和日本等發達經濟體為鞏固其優勢主導地位，不斷出臺戰略政策措施，并實施相應策略，加大新材料領域的研發及應用投入力度，推動該領域跨越式發展；在新材料的模擬設計、合成制備方法和性能功能突破等基礎研究方面，通過精準設計并創制新材料，高通量、多維度、多尺度地對材料進行表征及解析，發展材料物理與化學性質的精準調控原理、方法和技術等，取得了眾多重要進展。

主要國家/地區新材料基礎研究布局

01. 美國：聚焦優先方向

聚焦優先方向，更新多項規劃美國歷來重視新材料的研發，進行了全方位布局，目標是保持其在新材料領域的全球領先地位，并支撐信息技術、生命科學、環境科學和納米技術等的發展，滿足其他行業領域對新材料的需求。

2021年末，指導美國材料領域科技發展的兩大計劃——材料基因組計劃（Materials Genome Initiative，MGI）和國家納米技術計劃（National Nanotechnology Initiative，NNI）先后發布新版戰略規劃，提出了之后五年的發展目標。新的《材料基因組計劃戰略規劃》提出材料創新基礎設施、材料數據和人員培養三個目標，盡管未明確提及具體的材料研究方向，但更加強調材料基因組計劃對于推動材料創新，尤其是推動新材料走向應用方面的潛力。在發展目標上，繼續關注開展技術研發、推進商業化、加強基礎設施建設和負責任發展等方向，并將公眾參與和勞動力培養的相關內容單獨列出，體現了對人才培養的重視。

02. 歐盟：推動數字化綠色化發展

歐盟期望在材料科學與工程的多個研究方向成為國際領導者，將新材料列為關鍵使能技術之一，在盡可能多的新材料技術中爭取世界領先。歐盟重視環境友好，當前正在實施的“地平線歐洲”框架計劃關注石墨烯、綠色與可持續材料和工業材料等的研發，助力數字與綠色轉型。

2022年12月，歐洲材料聯盟組織發布《材料2030路線圖》，提出推動材料開發數字化，加速材料設計與開發；加強新材料加工和規模化的支撐活動等行動建議。路線圖圍繞九大類材料創新市場，詳細闡述了面臨的研發挑戰與優先事項以及預期的社會經濟效益。按照應用領域，這九類材料分別是：健康與醫療材料、可持續建筑材料、新能源材料、可持續運輸材料、家庭及個人護理材料、可持續包裝材料、可持續農業材料、可持續紡織品材料和電子電器材料等。

03. 英國：建設關鍵技術集群

作為新材料領域的老牌優勢國家，英國新材料科技發展策略是利用世界先進材料技術助推可持續發展。英國在新材料的發現和早期研究方面具有世界領先的學術水平，其高校在材料科學、新材料發明與發現以及與工業界合作等方面有著長久優勢。英國新材料領域主要研究所之一的亨利·羅伊斯研究所認為，“材料 4.0與信息學”（Materials 4.0 and Informatics）將有望發揮更大作用，并結合數字和物理孿生進行高通量制造、測試及表征。2021年7月，英國政府發布的《英國創新戰略：創新引領未來》報告將“新材料與制造”確定為未來助推英國經濟的七項關鍵技術集群之一，希望實現新材料的批量化制造，并將安全性評估與可持續發展融入材料的設計與創新。該報告將超材料、二維材料、智能仿生自修復材料、復合材料結構與涂層技術等列為有發展潛力的機遇方向。

04. 日本：注重新材料的實用性和數據基礎能力

日本向來重視新材料技術開發，研發注重實用性，并強調材料與環境、資源與能源等的協調發展，所選取的重點是市場潛力巨大和附加值高的新材料方向，并希望盡快實現專業化、產業化。日本在碳纖維、電子材料、特種鋼、陶瓷材料等領域處于國際領先地位，并重點開發各類可應用于信息通信、新能源、生物技術等的新材料。

2021年4月，日本內閣府發布的《材料創新力強化戰略》報告認為，面向未來科學技術和社會經濟發展，材料將發揮重要的推動作用；通過創新發展戰略能夠快速高效解決當前日本材料行業中存在的發展瓶頸與問題。

05.中國：材料基礎研究日益受到重視

近年來，隨著我國科技發展水平的提升和國際環境的變化，原始創新能力成為我國進一步提升國際競爭力的關鍵要素，基礎研究的重要性逐漸得到我國政府的高度重視。2020年1月，科技部等五部門聯合印發《加強“從0到1”基礎研究工作方案》，面向國家重大需求對關鍵核心技術中的重大科學問題給予長期支持，其中就包括重點基礎材料、先進電子材料、結構與功能材料等方向。

大科學裝置與材料研究聯系更加緊密，發揮著原始創新“策源地”的作用。近年來，我國多個綜合性國家科學中心的大科學裝置建設與應用正在提速，這將幫助深入探索材料納米尺度量子結構、極端條件下物性與物質演變、長期服役性能等，推動材料基礎研究從經驗摸索向人工設計調控的升級轉變，成為探索材料科技前沿和滿足國家重大戰略需求的“殺手锏”。與此同時，我國各地方政府依托相關高校院所、企業，建設省級實驗室，打造“國家實驗室預備隊”。2018年以來，廣東、江蘇和浙江先后啟動了以材料為關注領域的實驗室建設，通過探索新的研究組織模式，加快新材料基礎研究和應用轉化。

我國新材料行業背景

我國具備獨立完整的現代工業體系，是全世界唯一擁有聯合國產業分類中所列全部工業門類的國家[2]。我國是制造業強國，經過多年耕耘，逐漸形成完備的材料生產體系。制造業的發展離不開材料科學，世界各主要經濟體均在新材料領域投入巨大人力、物力，以期在國際市場競爭中拔得頭籌。在我國，新材料更是被列為戰略新興產業。

國家成立新材料產業發展領導小組重點扶持新材料行業發展，從國家層面整體布局，政府監督與市場手段相結合，“十四五”規劃提出在新材料領域取得突破，突顯了國家對新材料產業的重視程度。目前國際經濟環境日益嚴峻，高科技產品對外依存度高，涉及軍事安全、信息安全等敏感領域的新材料產品支撐力不足，新材料對國家發展的戰略性保障作用愈加明顯。

新材料領域基礎研究發展趨勢

中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心與科睿唯安每年聯合發布的《研究前沿》和《研究前沿熱度指數》報告顯示，近年來，在化學與材料科學領域，我國研究活躍程度位列全球第一。以2022年為例，我國在該領域排名前三的前沿數量占比為92.31％，研究前沿熱度指數是排在第二位的美國的約2.5倍，顯示出我國材料科學基礎研究的整體實力和影響力處于世界領先位置。

報告顯示，我國學者近年來在Nature和Science期刊發表的新材料領域相關學術論文逐年增加，涌現出一批具有引領作用的材料基礎研究成果。對這些論文進行歸類解讀可以發現，我國新材料領域基礎研究的目標是圍繞現有材料的性能極限和功能制約開展突破性研究，為新能源、生物醫學、信息技術、高端制造等行業提供滿足應用需求的核心材料支撐。因而，材料基礎研究的普適性科學問題在于：如何精準地設計和創制新材料？如何更為準確深入地開展材料性能調控與表征解析？材料在走向結構功能一體化的同時，可持續發展面臨的資源約束問題如何破解？對這些問題的回復，從一定程度上也正好展現了材料領域基礎研究的發展趨勢。

01. 材料設計與研發加速向新范式轉變

隨著超級計算機、機器學習、人工智能、量子計算等先進信息技術的發展，新材料的設計與研發過程正在發生巨變。這些數字化技術在新材料領域不斷滲透，影響效應不斷提升，顯著深化了人們對材料理論基礎的認識，大力推動了新材料的遴選、設計和研發。這些信息技術在新材料領域的應用，可大幅縮短新材料的研發周期，顯著降低制備成本，實現新材料研發由“經驗指導型”向“理論預測 +實驗驗證”的新模式轉變。未來，新材料研發將加速向第四范式轉變，各類信息技術在新材料開發中的作用將進一步凸顯。

02. 新材料制備與表征技術不斷發展

以分子、原子為起點開展新材料的合成制備，并在微觀尺度上進行成分與結構控制，材料制備合成的新技術、新裝備層出不窮，助力新材料向多功能、智能方向發展，將產生體積更小、集成度更高、功能更優異、更加智能的產品。同時，基于同步輻射光源、散裂中子源等大科學裝置的成像、譜學和衍射技術，研究人員充分利用其在亮度、空間分辨率、穿透性等方面的優異特性，發展了多種高通量、多維度、多尺度的材料表征技術，并應用于新材料微結構及其演化等的研究，反映了材料表征技術的重要進步，新材料內在機理得到進一步探索。

03. 更加關注能源與資源約束

碳中和、碳達峰為新材料發展帶來重大需求，更加重視新材料的綠色發展，在研發、制造到應用等環節更加突出環境友好、成分簡約、循環利用。新材料的發展更加依賴戰略性原材料資源的使用，并對支撐高端裝備制造、國防等作用舉足輕重。此外，隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，全生命周期理念漸入人心，短流程制備、稀缺元素替代、近凈成形、結構功能一體化和回收技術等日益得到重視。

資本眼中的新材料產業風口

1. 千億級風口

千億級風口主要是高性價比、高性能電子化學品，包括芯片、傳感器，以及半導體電子（電子膠粘劑、光刻膠、導電材料、高純氣體、溶劑等）。

2. 萬億級風口

萬億級風口主要是新能源相關材料，包括固態電池、燃料電池、氫燃料電池、鋰電池、太陽能光伏、可再生能源、儲能、風能等。

3. 其他風口

其他風口包括：處于加速發展期的生物可降解材料（有利于垃圾分類等）、3D打印新材料、結構化材料、以及輕量化、節能材料。

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