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全球新材料產業發展趨勢分析

來源:高新院 achie.org 日期:2023-01-17 點擊:

  中國新材料產業發展報告
 
  當前新一輪科技革命和產業革命不斷深入,全球競爭格局正在發生深刻變革。科技創新成為推動全球經濟和社會發展的新引擎,制造業成為各國新一輪競爭的焦點。新一代信息技術與新材料是制造業的兩大“底盤技術”。新一代信息技術是第四次工業革命的驅動力,而新材料是支撐戰略性新興產業和重大工程不可或缺的物質基礎。信息技術與新材料深度融合,共同推動制造業向高端化發展。加快先進材料產業發展,是黨中央、國務院著眼建設制造強國、科技強國做出的重要戰略部署。加快新材料產業發展,有利于推動傳統產業轉型升級戰略性新興產業發展,實現社會生產力和經濟發展質量的躍升,對實施創新驅動發展戰略、加快供給側結構性改革、增強產業核心競爭力具有重要戰略意義。
 
  一、
 
  新材料產業發展面臨的形勢
 
  (一)新一輪科技革命和產業革命,為關鍵材料的大發展提供了歷史機遇
 
  當前,國際正在經歷一場更大范圍、更深層次的新工業革命,信息技術、制造技術、能源技術、材料技術交叉融合、深度滲透、群體性突破、協同應用,新技術、新業態、新產業層出不窮;一批標志性通用技術(數字化制造、5G、大數據等)涌現并向各產業領域滲透。新工業革命的本質是技術進步和模式創新驅動下的產業范式變遷,主要特點可以概括為“一主多翼”。“一主”是指在當前產業革命的大背景下,數字化、信息化、網絡化、智能化的智能創新和深度應用是主要的潮流和趨勢;“多翼”是指能源技術、材料技術、生物技術等領域的創新發展、融合交叉、廣泛使用。科技與產業發展日新月異,新材料與5G、人工智能、智慧城市、新能源、生命健康等新興產業的發展高度融合,創新步伐持續加快,推動了新材料產品的不斷推陳出新和產業化進程,這為材料的大發展提供了難得的歷史機遇。
 
  (二)發達國家在關鍵材料領域加速布局,搶占發展先機
 
  由于新材料的重要性,世界各國都不失時機地調整產業政策,加速布局材料前沿技術和顛覆性技術。例如在第三代半導體領域,富士通、英飛凌、三菱等跨國公司都已初步完成產業布局,并陸續開發出新一代產品,在高速列車、智能電網、5G通信等領域實現了應用。與之比較,我國尚處于發展初期,僅在照明領域具備一定優勢。石墨烯也是如此,目前歐、美、日、韓等對石墨烯在信息、生物、光電等戰略高技術領域的應用投入較大,已誕生了不少顛覆性產品原型,如射頻電路等;而我國還在進行初級開發和低端應用,產業主要集中在提升傳統產業方面(作為添加劑,添加到各種材料改善其性能),未形成在信息、生物、光電戰略高技術領域的布局,高端研發明顯滯后。
 
  二、
 
  全球新材料產業發展現狀及趨勢
 
  (一)全球新材料產業發展現狀
 
  1.全球各國新材料產業政策持續推出,紛紛搶占制高點
 
  進入21世紀,世界各國特別是發達國家都高度重視新材料產業的發展,均制訂了相應的新材料發展戰略和研究計劃。2008年金融危機以來,發達國家紛紛啟動“再工業化”戰略,將制造業作為回歸實體經濟、搶占新一輪國際科技經濟競爭制高點的重要抓手。材料作為制造業的基石,其戰略地位日益提升。此外,主要發達國家針對新材料重點領域,如高溫合金、碳纖維及復合材料、新型顯示材料、新型能源材料、第三代半導體材料、稀土新材料、石墨烯等,還出臺了專項政策。
 
  2.產業規模不斷擴大,地區差異日益明顯
 
  隨著全球高新技術產業的快速發展和制造業的不斷升級,以及可持續發展的持續推進,新材料的產品、技術、模式不斷更新,應用領域不斷拓展,市場前景更加廣闊,對新材料的需求十分旺盛,產業規模持續增長。據統計,2010年全球新材料市場規模超過4000億美元,到2017年2.3萬億美元,2019年2.82萬億美元,每年以10%以上的速度增長。
 
  世界上新材料龍頭企業主要集中在美國、歐洲和日本,擁有全球絕大部分大型跨國公司,在經濟實力、核心技術、研發能力、市場占有率等方面占據絕對優勢,形成全球市場的壟斷。中國、韓國、俄羅斯緊隨其后,屬于第二梯隊。其中,中國在半導體照明、稀土永磁、人工晶體材料領域具有較強競爭力。除巴西、印度等少數國家之外,大多數發展中國家的新材料產業比較落后。
 
  3.市場競爭日趨劇烈,關鍵材料成為焦點
 
  信息技術是當前世界經濟復蘇和推動未來產業革命的重要引擎。信息化的發展水平主要取決于光電信息功能材料,其主流仍然是半導體材料。另外,砷化鎵、碳化硅和氮化鎵等寬禁帶半導體材料也將對光纖通信、互聯網做出重要貢獻。美國等發達國家在電子信息等關鍵材料領域占據主導地位。近兩年,美國特朗普政府為鞏固其全球霸主地位,蓄意挑起中美貿易爭端,聯手其他國家對我國材料產業實施打壓。對鋼鐵、鋁等優勢基礎材料產品實施高關稅;對芯片、光刻膠等核心高端材料實施出口禁運,壓制我國高技術產業發展。
 
  4.集約化集群化發展,高端材料壟斷加劇
 
  隨著全球經濟一體化進程加快,集約化、集群化和高效化成為新材料產業發展的突出特點。新材料產業呈現橫向、縱向擴展,上下游產業聯系也越來越緊密,產業鏈日趨完善,多學科、多部門聯合進一步加強,形成新的產業聯盟,有利于產品的開發與應用,但是也容易形成市場壟斷。大型跨國公司憑借技術研發、資金、人才等優勢,以技術、專利等作為壁壘,已在大多數高技術含量、高附加值的新材料產品中占據了主導地位。國際新材料企業呈現集團化、寡頭化、國際化發展趨勢。例如,日本、德國的5家企業占據了80%以上的半導體硅材料國際市場銷售額。
 
  (二)全球新材料產業發展趨勢
 
  1.新技術與新材料交叉融合、加速創新
 
  21世紀以來,全球新材料產業競爭格局發生重大調整,新材料、信息、能源、生物等學科間交叉融合不斷深化,大數據、數字仿真等技術在新材料研發設計中作用不斷突出,“互聯網+”、材料基因組計劃、增材制造等新技術、新模式蓬勃興起,新材料創新步伐持續加快,新技術更新迭代日益加速,新思路、新創意、新產品層出不窮,國際市場競爭日趨激烈。
 
  基礎學科突破、多學科交叉、多技術融合快速推進新材料的創制、新功能的發現和傳統材料性能的提升,新材料研發日益依賴多專業合作。例如:固體物理的重大突破催生了系列拓撲材料的出現;材料與物理深度融合誕生了高溫超導材料;高密度、低功耗、非揮發性存儲器技術開發更是多專業合作的典范;物理學家提出阻變、相變、磁隧道結和電荷俘獲四種新的存儲概念,材料學家找出合適的材料來實現相應功能,微電子專家設計相應的電路保證存儲信號的寫入、讀取和擦除。
 
  以材料基因工程為代表的一系列材料設計新方法的出現,不斷突破現有思路、方法的局限性,以高通量計算、高通量制備、高通量表征、數據庫與大數據等技術為支撐,立足把握材料成分-原子排列-相-顯微組織-材料性能-環境參數-使用壽命之間的關系,推動新材料的研發、設計、制造和應用模式發生重大變革,大幅縮減新材料研發周期和研發成本,加速新材料的創新過程。
 
  2.綠色化、低碳化、智能化成為新材料發展的新趨勢
 
  進入21世紀以來,面對日益嚴重的資源枯竭、不斷惡化的生態環境和大幅提升的人均需求等發展困境,綠色發展和可持續發展等理念已經成為人類共識。資源、能源、環境對材料生產、應用、失效的承載能力,戰略性元素的綠色化高效獲取、利用、回收再利用以及替代等受到空前重視。
 
  以新能源為代表的新興產業崛起將引起電力、IT、建筑業、汽車業、通信行業等多個產業的重大變革和深度裂變,拉動上游產業(如風機制造、光伏組件、多晶硅深加工等一系列加工制造業和資源加工業)的發展,促進智能電網、電動汽車等輸送與終端產品的開發和發展,促進節能建筑和光伏發電建筑的發展。歐美等發達國家已經通過立法要求必須或鼓勵使用低輻射(Low-e)等節能玻璃,目前歐洲80%的中空玻璃為Low-e玻璃,美國Low-e中空玻璃普及率達82%。短流程、少污染、低能耗、綠色化生產制造,節約資源以及材料回收循環再利用,是新材料產業滿足經濟社會可持續發展的必然選擇。
 
  隨著物聯網、人工智能、云計算等新一代信息技術和互聯網技術的飛速發展,以及新型感知技術和自動化技術的應用,先進制造技術正在向智能化的方向發展,智能制造裝備在數控裝備的基礎上集成了若干智能控制軟件和模塊,使制造工藝能適應制造環境和制造過程的變化以達到優化,從而實現工藝的自動優化。具有感知、分析、推理、決策、控制功能,實現高效、高品質、節能環保和安全可靠生產的下一代制造裝備的支撐材料是未來材料產業發展的急需。
 
  3.新材料技術日益提升人類生活質量
 
  伴隨著新材料研究技術的不斷延展,產生了諸多與人類生活水平提升息息相關的新興產業。如氮化鎵等化合物半導體材料的發展,催生了半導體照明技術;質子膜燃料電池(PEMFC)已用于交通示范運行,促進了新能源汽車產業的發展。生物醫用材料的應用顯著降低了心腦血管、癌癥等疾病和重大創傷的病死率,極大地提高了人類的健康水平和生命質量,是保障全民醫療保健基本需求和發展健康服務的重要物質基礎。基于分子和基因等臨床診斷材料和器械的發展,使肝癌等重大疾病得以早日發現和治療;血管支架等介入器械的研發催生了微創和介入治療技術;生物活性物質(如藥物、蛋白質、基因等)的靶向/智能型控釋系統及其載體材料的發展,不僅導致傳統給藥方式發生革命性變革,而且為先天性基因缺陷、老年病、腫瘤等難治愈疾病的治療開辟了新的途徑。
 
  三、
 
  我國新材料產業取得的成績
 
  與發達國家相比,我國新材料技術與產業起步較晚、基礎薄弱。新中國成立以來,特別是改革開放以來,我國出臺多項政策,在材料領域全面部署,對標發達國家奮起直追。經過40多年的不懈努力,我國在體系建設、產業規模、技術進步、集群效應等方面取得了較大進步,取得了舉世矚目的巨大成績,為國民經濟和國防建設做出了重要貢獻。
 
  (一)國家及地方高度重視,產業政策密集出臺
 
  近些年,國家高度重視新材料產業發展,相關部委陸續推出了一系列政策,如《增強制造業核心競爭力三年行動計劃(2018—2020年)》、《“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃》、《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》、《國家新材料生產應用示范平臺建設方案》、《國家新材料測試評價平臺建設方案》、《新材料標準領航行動計劃(2018—2020年)》、《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2018年版)》,這些政策加強對產業發展的統籌規劃和頂層設計,引領新材料產業快速健康發展。2010—2018年國家出臺了相關新材料產業相關政策。同時,各地方政府和主管部門對新材料產業也十分關注,北京、內蒙古、安徽、河北、廣東等多個省(自治區、直轄市)及部分計劃單列市也先后出臺了新材料產業指導意見、發展規劃、行動計劃、實施方案,突出地方特色,推動新材料產業快速發展。
 
  (二)加強新材料產業發展頂層設計
 
  2016年12月國務院批準成立國家新材料產業發展領導小組(以下簡稱領導小組)。2017年2月,作為領導小組的咨詢機構,國家新材料產業發展專家咨詢委員會(以下簡稱專家咨詢委)成立,干勇院士任主任,張濤、徐惠彬、謝建新、李仲平、俞建勇等院士任副主任。專家咨詢委自成立以來,對“新材料2030重大項目實施方案”進行論證;組織重點新材料首批次保險補償系列政策論證、項目評審及目錄修訂;對新材料生產應用示范平臺、測試評價平臺、新材料資源共享平臺等國家重點平臺進行方案論證和實施效果評估;制訂重點產品、重點企業、重點集聚區“三個目錄”;組織重點領域產業調研;開展新材料“十四五”規劃思路研究;編撰新材料產業發展年度報告等。49位委員群策群力,履行國家智庫職責,為新材料產業發展發揮了積極的作用。
 
  2017—2020年,中國工程院先后依托專家咨詢委開展“新材料強國2035年戰略研究”“新材料產業發展戰略研究”“提升新材料產業基礎能力戰略研究”重大咨詢項目研究,旨在對我國新材料產業發展進行頂層設計,為國家加快提升新材料自主創新能力和產業核心競爭力提供咨詢建議。
 
  (三)產業規模不斷壯大,部分材料進入世界前列
 
  經過多年發展,新材料在國民經濟各領域的應用不斷擴大,基本涵蓋金屬、高分子、陶瓷等結構與功能材料的研發、設計、生產和應用各個環節。先進基礎材料,目前能滿足國民經濟和社會發展基本需求。關鍵戰略材料,為我國高速鐵路、大飛機、載人航天、探月工程、風力發電、超高壓電力輸送、深海油氣開發、資源節約及環境治理等重大工程的順利實施做出了巨大貢獻。前沿新材料當前以基礎研究為主,產業尚處于發展初期,正經歷從實驗室向商業應用的過渡時期,我國前沿材料許多領域處于與國際并跑階段,但產業規模與體量較小,大規模應用尚未到來。
 
  “十三五”以來,在國家的大力支持下,通過新材料業界協同攻關,關鍵材料突破了一批關鍵核心共性技術,研發了一批關鍵核心材料及產品,支撐了一批重大工程和關鍵型號建設,基本形成了完善的技術創新和產業發展體系,為我國經濟社會及國防安全的發展做出了重要貢獻。據統計,我國新材料產業市場規模快速擴張,從2011年的0.8萬億元增長到2020年的5萬億元。
 
  部分新材料重點領域產業規模已位居世界前列。例如,我國碳纖維產能和實際用量兩項指標均跨入世界前三位,多種電子陶瓷產品的產量在世界占首位,我國新型顯示材料產值全球第一。
 
  (四)創新能力不斷提升,一系列核心技術取得重大突破
 
  新材料產業發展始終堅持“需求牽引、創新發展”的原則,我國新材料產業研發能力在不斷積累中逐步增強,自主創新能力不斷提升,新材料品種不斷增加。在一些涉及“受制于人”的重點、關鍵新材料從制備、工藝流程到新產品開發及節能、環保和資源綜合利用等方面取得重大突破。在碳纖維及其復合材料方面,我國已經突破了T300級和T700級軍用高性能碳纖維研制與應用系列關鍵技術,基本解決了國防安全等的迫切需求問題,在碳纖維工程化及產業化關鍵技術、裝備等方面取得較好進展。在高溫合金方面,我國已形成研發應用體系,研制出200多個牌號的合金及其零部件。近年來,國家高度重視,高溫合金技術進步加快,授權專利年均增長30%,研發單位和生產企業的裝備水平已進入國際先進行列。先進半導體材料方面,直徑200mm以下硅材料已具備產業規模;掌握了滿足65~90nm線寬集成電路用300mm硅片制備技術和無位錯450mm硅單晶實驗室制備技術。
 
  (五)產業集聚效應明顯,區域特色產業集群初步形成
 
  近年來,我國新材料產業正呈現出快速集聚并形成特色產業集群的趨勢,各地根據自身資源、人才、區位和產業基礎,充分發揮比較優勢,出臺專項規劃和行動方案,支持新材料產業特色發展,逐步形成了特色鮮明、各具優勢的區域分布格局,產業集聚效應不斷增強。京津冀、長三角、珠三角等沿海發達地區依托人才、市場優勢,形成新材料研發與應用為主的新材料產業集群。
 
  四、
 
  我國新材料產業發展存在問題及分析
 
  雖然我國新材料取得了有目共睹的成績,但依然存在諸多問題。
 
  (一)新材料對外依賴度高,產業基礎能力薄弱
 
  從中國工程院開展的產業鏈安全性評估結果可看出,我國新材料對外依賴度高,產業基礎能力薄弱。我國高端材料大量依賴進口,如我國雖然集成電路和顯示產業規模居世界前列,但集成電路材料和顯示材料70%以上尚需進口。部分領域材料研發與生產脫節,材料、工藝與裝備多學科交叉融合研究不足,流程和裝備問題未受到重視,導致企業生產被迫陷入“依靠市場換技術”和“成套引進—加工生產—再成套引進—再加工生產”的怪圈,導致“天價的技術及裝備”和“低端產品低價競爭”。部分關鍵原輔材料依賴國外進口,已成為制約我國新材料高性能化和高端元器件及零部件制造的重大瓶頸。
 
  (二)引領發展能力不足,難以搶占戰略制高點
 
  新材料的發明和應用引領著全球的技術革新,不僅推動了已有產業的升級,而且催生了諸多新興產業。無論是20世紀50年代崛起的半導體產業,還是90年代崛起的網絡信息技術產業乃至現在的信息通信技術(Information Communication Technology,ICT)產業,無一不是由單晶硅、光纖等革命性新材料的發明、應用和不斷更新換代促成的。現代航空業的繁榮興旺離不開以高溫合金為代表的先進高溫結構材料在航空發動機上的應用,高鐵、飛機、汽車等現代交通工具的綠色化、輕量化發展也迫切需要以碳纖維增強樹脂基復合材料為代表的一系列新型復合材料的支撐。例如,波音787夢想客機的復合材料用量達50%,可實現整機減重超過20t和油耗降低超過20%。然而,在上述發揮引領作用的重大材料突破中,中國人的貢獻乏善可陳。事實上,從19世紀70年代開始的第二次工業革命以來的近150年間,中國人在新材料引領產業發展方面基本上沒有做出實質性貢獻;我國在新材料領域的引領發展能力嚴重不足,更罔談搶占戰略制高點。
 
  目前,國際產業巨頭不僅在多數高端領域占據壟斷地位,還在不少前沿領域再次實現率先發展,未來我國可能處于更加不利的位置。比如對于第三代半導體,富士通、英飛凌、三菱等跨國公司都已初步完成產業布局,并陸續開發出新一代產品,在高速列車、智能電網、5G通信等領域實現了應用。與之比較,我國尚處于發展初期,僅在照明領域具備一定優勢。
 
  (三)投資分散,初創期融資能力弱,缺少統籌
 
  我國部分新材料領域的產業結構不夠合理,新材料產業的投資和支持只看到一些“點”,尚未形成以點帶線、以線帶面的聯動效應。國家更愿意把扶持資金發放到國有企業和科研院所,對民營企業設置的條件太多。以新型顯示材料為例,近幾年有20多家生產有機發光二極管(OLED)材料的公司成立,主要來自私人投資或風投,但缺乏統一部署,研發力量薄弱,資金投入小而分散,沒有長遠規劃,市場追逐短平快項目。
 
  (四)管理支撐體系不健全,未形成良好生態
 
  材料測試、表征、評價、標準等材料支撐體系貫穿材料研發、生產、應用全過程,是材料產業提質升級的基礎。完善的材料綜合性能測試和應用技術評價體系是持續支撐技術及行業發展的基石,統一、科學、規范的標準體系是產業上下游交互的基礎,是實現降低產品成本、提升研發效率的關鍵。
 
  我國雖然擁有眾多的材料測試評價機構,但材料測試評價機構普遍規模較小,部分測試評價方法落后,高性能測試儀器設備未能完全自主掌握,長期依賴進口,部分高端儀器設備長期閑置,高水平測試評價人才不足,市場化服務能力弱。新材料測試評價數據積累不足、缺乏共享,應用企業對新材料生產企業的測試評價結果缺乏信任,導致產業鏈上下游良性互動通道受阻。大部分測試評價機構的國際話語權不足,難以提升產品的國際競爭力。
 
  五、
 
  發展思路
 
  根據中國工程院重大咨詢項目“新材料強國2035戰略研究”成果,以及國家新材料產業發展專家咨詢委員會編制的新材料產業“十四五”規劃思路,我國下一階段新材料發展總體思路為:面向在世界材料強國行列中占有一席之地的戰略目標,圍繞保障國家安全、產業安全、科技安全的重大需求,著力破解核心系統、補強重大工程和應用系統中器件的核心問題。以新材料產業高質量發展為目標,建立高效協同的常態化管理機制,進行合理分工協作,通過產業鏈、創新鏈、資金鏈三鏈合一,相互對接,相互融合,提升新材料產業治理體系能力、產業基礎能力水平和現代產業體系發展水平。新材料產業總體水平與世界新材料強國差距大幅縮小,重點新材料領域總體技術和應用與國際先進水平同步,部分達到國際領先水平。
 
  (一)目標
 
  1.先進基礎材料。到2035年,基礎材料中中高端產品占比達到50%,基礎材料進入全球產業價值鏈的中高端,二氧化碳等溫室氣體排放減少20%,綠色制造達到國際一流水平,基礎材料的設計、生產、服務全過程基本實現智能化。
 
  2.關鍵戰略材料。國民經濟和國防建設重點領域所需戰略材料制約問題全面解決,關鍵戰略材料實現全面自主保障。關鍵戰略材料產業體系全面建成,實現資源平衡利用、供給保障有力,關鍵戰略材料領域軍民深度融合發展,綠色、創新、可持續產業體系全面建成,整體水平達到國際領先水平。
 
  3.前沿新材料。到2035年,前沿新材料領域擁有一批具有全球影響力的跨學科研究團隊,形成一批具有國際領先水平的原創性研究成果;在3D打印(又稱三維打印、增材制造)材料、智能仿生與超材料、液態金屬、氣凝膠材料等方向實現引領發展;形成完善的材料研發和產業化體系,形成若干條完整的前沿新材料產業鏈,培育若干個基于前沿新材料的顛覆性技術產業集群,部分關鍵零部件獲得長期穩定的應用。
 
  (二)重點任務
 
  1.實施重點領域短板材料產業化攻關
 
  推動“重點新材料研發及應用重大項目”啟動。發揮舉國體制優勢,在新一代信息技術、國防軍工等重點領域啟動實施“短板材料產業化攻關行動”,集中突破一批關鍵短板材料。以50種有望在五年內實現規模化應用的新材料為突破口,組織重點新材料研制、生產和應用單位聯合攻關,提升新材料產業基礎保障能力。推動實施產業基礎再造工程,提升產業基礎能力。
 
  2.加強新材料成果轉化能力
 
  夯實新材料創新體系薄弱環節,補齊新材料創新鏈條中科技成果轉化成功率低的短板,構建20個以上規模逐級放大的新材料中試中心,加快整合各地創新資源,在此基礎上成立6家以上“國家新材料工程轉化中心”。繼續優化首批次保險補償機制,完善新材料生產及應用領域國有資本考核機制,加速新材料推廣應用。
 
  3.完善創新能力體系建設
 
  建立起以企業為主體、市場為導向、產學研用緊密結合的自主創新體系,加快新材料創新平臺布局。在應用端繼續推動國家新材料生產應用示范平臺,在材料開發端布局部分關鍵材料領域和前沿材料領域一批創新平臺,推動數字研發中心建設。加強新材料人才培養,促進國際人才交流合作。鼓勵新材料學科發展,注重培養基礎扎實、視野開闊的研究型人才,培養有工匠精神、實踐操作能力強的應用型人才。有序開展國際交流,提高交流實效。
 
  4.推進新材料產業協同發展
 
  加速推動新材料產業集聚區培育,支持建立產業集聚區培育平臺,加強新材料產業鏈相關產業、科研機構、成果轉化機構、高等院校、服務貿易機構、金融機構等各類業態與產業集聚區的融合協同,推動形成高效協同融合發展集聚區試點示范(現代產業體系試點示范)。
 
  5.開展新材料領軍能力建設
 
  針對我國具有優勢或潛在優勢的新材料品種,實施“新材料長項技術和產品提升專項行動”,支持重點企業面向國內外市場需求,鞏固和強化競爭優勢,形成一批國際知名品牌和新材料行業巨頭,以期在國際競爭中形成戰略反制能力。
 
  6.攻克一批新材料生產用核心裝備及核心原輔料
 
  實施“材料裝備一體化行動”,組織新材料生產單位、裝備研制單位、高校、科研院所等開展聯合攻關,加快專業核心裝備的研發和應用示范,解決新材料研發、生產、測試所需的核心設備、儀器、控制系統等不能自主生產,甚至高端裝備面臨國際禁運的問題。對新材料生產原輔料相關的國際、國內礦產資源和加工生產技術,實施“新材料專用原輔料保障行動”,提升保障能力。
 
  六、
 
  對策建議
 
  (一)加快完善宏觀管理體系
 
  統籌協調各部委資源,協同推進新材料產業發展。加快推動數字政務建設,建立國家、地方、企業、社會等協同聯動統一的新材料數字化管理政務服務平臺。積極引入區塊鏈技術,推動在政務建設形成認證審核試點示范。推動5G技術及新一代信息技術在政務工作的融合發展。開展新材料產業鏈發展動態評估機制,摸清我國新材料產業發展的痛點、難點、熱點。根據新材料產業發展規律,建立新材料技術成熟度評價管理體系,動態跟蹤重點新材料發展水平。基本形成以“材料質量評價”為目的的材料產品質量評價體系和材料生產流程質量控制評價體系,能夠以準確的材料性能質量評價體系和技術成熟度評價體系促進材料產業的高質量發展。定期梳理重點新材料產品目錄、重點新材料企業目錄、集聚區目錄、顛覆性技術目錄,加強政策評估,為政府對新材料發展精準決策提供依據,為社會和企業發展提供指引。
 
  (二)統籌協調財政金融支持
 
  加強政、銀、企信息對接,充分發揮財政資金的激勵和引導作用,積極吸引社會資本投入,進一步加大對新材料產業發展的支持力度。通過中央財政、制造業轉型升級基金,統籌支持符合條件的新材料相關產業創新及發展工作。利用多層次的資本市場,加大對新材料產業發展的融資支持,支持優勢新材料企業開展創新成果產業化及推廣。鼓勵金融機構按照風險可控和商業可持續原則,創新知識產權質押貸款等金融產品和服務。鼓勵引導并支持天使投資人、創業投資基金、私募股權投資基金等促進新材料產業發展。支持符合條件的新材料企業在境內外上市、在全國中小企業股份轉讓系統掛牌、發行債券和并購重組。研究通過保險補償等機制支持新材料首批次應用。
 
  (三)加強資源共享能力建設
 
  以國家戰略和新材料產業發展需求為導向,建立和完善新材料領域資源開放共享機制,聯合龍頭企業、用戶單位、科研院所、互聯網機構等各方面力量,整合政府、行業、企業和社會資源,同時緊密結合政務信息系統平臺建設工作,充分利用國家數據共享交換平臺體系和現有基礎設施資源,加強與各部門現有政務信息服務平臺及商業化平臺的對接和協同,結合互聯網、大數據、人工智能、云計算等技術建立垂直化、專業化資源共享平臺,采用線上線下相結合的方式,開展政務信息、產業信息、科技成果、技術裝備、研發設計、生產制造、經營管理、采購銷售、測試評價、金融、法律、人才等方面資源的共享服務。
 
  (四)營造產業發展良好環境
 
  加快布局一批新材料重點領域標準體系組織,建立完善的標準體系,根據新材料發展階段積極推進團體標準、行業標準、國際標準工作,加快推進新材料標準國際化,積極參與國際標準制定、修訂工作。推進重點新材料專利布局工作,制訂高價值專利目錄,制訂新材料專利指引。加快新材料統計工作,完善新材料統計工作開展機制,解決新材料統計困局。完善進出口政策體系,維護公平貿易環境。支持新材料企業運用貿易救濟、反壟斷等方式維護公平競爭秩序,引導并支持新材料企業做好貿易摩擦應對。支持新材料企業“走出去”。
 
  (五)協力推進國際開放合作
 
  支持企業在境外設立新材料企業和研發機構,通過海外并購實現技術產品升級和國際化經營,加快融入全球新材料市場與創新網絡。充分利用現有雙邊、多邊合作機制,拓寬新材料國際合作渠道,結合“一帶一路”建設,促進新材料產業人才團隊、技術資本、標準專利、管理經驗等交流合作。支持國內企業、高等院校和科研院所參與大型國際新材料科技合作計劃,鼓勵國外企業和科研機構在我國設立新材料研發中心和生產基地,定期舉辦中國國際新材料產業博覽會。來源:材料委天津院


 

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全球新材料產業發展趨勢分析

2023-01-17 來源:高新院 achie.org 點擊:

  中國新材料產業發展報告
 
  當前新一輪科技革命和產業革命不斷深入,全球競爭格局正在發生深刻變革。科技創新成為推動全球經濟和社會發展的新引擎,制造業成為各國新一輪競爭的焦點。新一代信息技術與新材料是制造業的兩大“底盤技術”。新一代信息技術是第四次工業革命的驅動力,而新材料是支撐戰略性新興產業和重大工程不可或缺的物質基礎。信息技術與新材料深度融合,共同推動制造業向高端化發展。加快先進材料產業發展,是黨中央、國務院著眼建設制造強國、科技強國做出的重要戰略部署。加快新材料產業發展,有利于推動傳統產業轉型升級戰略性新興產業發展,實現社會生產力和經濟發展質量的躍升,對實施創新驅動發展戰略、加快供給側結構性改革、增強產業核心競爭力具有重要戰略意義。
 
  一、
 
  新材料產業發展面臨的形勢
 
  (一)新一輪科技革命和產業革命,為關鍵材料的大發展提供了歷史機遇
 
  當前,國際正在經歷一場更大范圍、更深層次的新工業革命,信息技術、制造技術、能源技術、材料技術交叉融合、深度滲透、群體性突破、協同應用,新技術、新業態、新產業層出不窮;一批標志性通用技術(數字化制造、5G、大數據等)涌現并向各產業領域滲透。新工業革命的本質是技術進步和模式創新驅動下的產業范式變遷,主要特點可以概括為“一主多翼”。“一主”是指在當前產業革命的大背景下,數字化、信息化、網絡化、智能化的智能創新和深度應用是主要的潮流和趨勢;“多翼”是指能源技術、材料技術、生物技術等領域的創新發展、融合交叉、廣泛使用。科技與產業發展日新月異,新材料與5G、人工智能、智慧城市、新能源、生命健康等新興產業的發展高度融合,創新步伐持續加快,推動了新材料產品的不斷推陳出新和產業化進程,這為材料的大發展提供了難得的歷史機遇。
 
  (二)發達國家在關鍵材料領域加速布局,搶占發展先機
 
  由于新材料的重要性,世界各國都不失時機地調整產業政策,加速布局材料前沿技術和顛覆性技術。例如在第三代半導體領域,富士通、英飛凌、三菱等跨國公司都已初步完成產業布局,并陸續開發出新一代產品,在高速列車、智能電網、5G通信等領域實現了應用。與之比較,我國尚處于發展初期,僅在照明領域具備一定優勢。石墨烯也是如此,目前歐、美、日、韓等對石墨烯在信息、生物、光電等戰略高技術領域的應用投入較大,已誕生了不少顛覆性產品原型,如射頻電路等;而我國還在進行初級開發和低端應用,產業主要集中在提升傳統產業方面(作為添加劑,添加到各種材料改善其性能),未形成在信息、生物、光電戰略高技術領域的布局,高端研發明顯滯后。
 
  二、
 
  全球新材料產業發展現狀及趨勢
 
  (一)全球新材料產業發展現狀
 
  1.全球各國新材料產業政策持續推出,紛紛搶占制高點
 
  進入21世紀,世界各國特別是發達國家都高度重視新材料產業的發展,均制訂了相應的新材料發展戰略和研究計劃。2008年金融危機以來,發達國家紛紛啟動“再工業化”戰略,將制造業作為回歸實體經濟、搶占新一輪國際科技經濟競爭制高點的重要抓手。材料作為制造業的基石,其戰略地位日益提升。此外,主要發達國家針對新材料重點領域,如高溫合金、碳纖維及復合材料、新型顯示材料、新型能源材料、第三代半導體材料、稀土新材料、石墨烯等,還出臺了專項政策。
 
  2.產業規模不斷擴大,地區差異日益明顯
 
  隨著全球高新技術產業的快速發展和制造業的不斷升級,以及可持續發展的持續推進,新材料的產品、技術、模式不斷更新,應用領域不斷拓展,市場前景更加廣闊,對新材料的需求十分旺盛,產業規模持續增長。據統計,2010年全球新材料市場規模超過4000億美元,到2017年2.3萬億美元,2019年2.82萬億美元,每年以10%以上的速度增長。
 
  世界上新材料龍頭企業主要集中在美國、歐洲和日本,擁有全球絕大部分大型跨國公司,在經濟實力、核心技術、研發能力、市場占有率等方面占據絕對優勢,形成全球市場的壟斷。中國、韓國、俄羅斯緊隨其后,屬于第二梯隊。其中,中國在半導體照明、稀土永磁、人工晶體材料領域具有較強競爭力。除巴西、印度等少數國家之外,大多數發展中國家的新材料產業比較落后。
 
  3.市場競爭日趨劇烈,關鍵材料成為焦點
 
  信息技術是當前世界經濟復蘇和推動未來產業革命的重要引擎。信息化的發展水平主要取決于光電信息功能材料,其主流仍然是半導體材料。另外,砷化鎵、碳化硅和氮化鎵等寬禁帶半導體材料也將對光纖通信、互聯網做出重要貢獻。美國等發達國家在電子信息等關鍵材料領域占據主導地位。近兩年,美國特朗普政府為鞏固其全球霸主地位,蓄意挑起中美貿易爭端,聯手其他國家對我國材料產業實施打壓。對鋼鐵、鋁等優勢基礎材料產品實施高關稅;對芯片、光刻膠等核心高端材料實施出口禁運,壓制我國高技術產業發展。
 
  4.集約化集群化發展,高端材料壟斷加劇
 
  隨著全球經濟一體化進程加快,集約化、集群化和高效化成為新材料產業發展的突出特點。新材料產業呈現橫向、縱向擴展,上下游產業聯系也越來越緊密,產業鏈日趨完善,多學科、多部門聯合進一步加強,形成新的產業聯盟,有利于產品的開發與應用,但是也容易形成市場壟斷。大型跨國公司憑借技術研發、資金、人才等優勢,以技術、專利等作為壁壘,已在大多數高技術含量、高附加值的新材料產品中占據了主導地位。國際新材料企業呈現集團化、寡頭化、國際化發展趨勢。例如,日本、德國的5家企業占據了80%以上的半導體硅材料國際市場銷售額。
 
  (二)全球新材料產業發展趨勢
 
  1.新技術與新材料交叉融合、加速創新
 
  21世紀以來,全球新材料產業競爭格局發生重大調整,新材料、信息、能源、生物等學科間交叉融合不斷深化,大數據、數字仿真等技術在新材料研發設計中作用不斷突出,“互聯網+”、材料基因組計劃、增材制造等新技術、新模式蓬勃興起,新材料創新步伐持續加快,新技術更新迭代日益加速,新思路、新創意、新產品層出不窮,國際市場競爭日趨激烈。
 
  基礎學科突破、多學科交叉、多技術融合快速推進新材料的創制、新功能的發現和傳統材料性能的提升,新材料研發日益依賴多專業合作。例如:固體物理的重大突破催生了系列拓撲材料的出現;材料與物理深度融合誕生了高溫超導材料;高密度、低功耗、非揮發性存儲器技術開發更是多專業合作的典范;物理學家提出阻變、相變、磁隧道結和電荷俘獲四種新的存儲概念,材料學家找出合適的材料來實現相應功能,微電子專家設計相應的電路保證存儲信號的寫入、讀取和擦除。
 
  以材料基因工程為代表的一系列材料設計新方法的出現,不斷突破現有思路、方法的局限性,以高通量計算、高通量制備、高通量表征、數據庫與大數據等技術為支撐,立足把握材料成分-原子排列-相-顯微組織-材料性能-環境參數-使用壽命之間的關系,推動新材料的研發、設計、制造和應用模式發生重大變革,大幅縮減新材料研發周期和研發成本,加速新材料的創新過程。
 
  2.綠色化、低碳化、智能化成為新材料發展的新趨勢
 
  進入21世紀以來,面對日益嚴重的資源枯竭、不斷惡化的生態環境和大幅提升的人均需求等發展困境,綠色發展和可持續發展等理念已經成為人類共識。資源、能源、環境對材料生產、應用、失效的承載能力,戰略性元素的綠色化高效獲取、利用、回收再利用以及替代等受到空前重視。
 
  以新能源為代表的新興產業崛起將引起電力、IT、建筑業、汽車業、通信行業等多個產業的重大變革和深度裂變,拉動上游產業(如風機制造、光伏組件、多晶硅深加工等一系列加工制造業和資源加工業)的發展,促進智能電網、電動汽車等輸送與終端產品的開發和發展,促進節能建筑和光伏發電建筑的發展。歐美等發達國家已經通過立法要求必須或鼓勵使用低輻射(Low-e)等節能玻璃,目前歐洲80%的中空玻璃為Low-e玻璃,美國Low-e中空玻璃普及率達82%。短流程、少污染、低能耗、綠色化生產制造,節約資源以及材料回收循環再利用,是新材料產業滿足經濟社會可持續發展的必然選擇。
 
  隨著物聯網、人工智能、云計算等新一代信息技術和互聯網技術的飛速發展,以及新型感知技術和自動化技術的應用,先進制造技術正在向智能化的方向發展,智能制造裝備在數控裝備的基礎上集成了若干智能控制軟件和模塊,使制造工藝能適應制造環境和制造過程的變化以達到優化,從而實現工藝的自動優化。具有感知、分析、推理、決策、控制功能,實現高效、高品質、節能環保和安全可靠生產的下一代制造裝備的支撐材料是未來材料產業發展的急需。
 
  3.新材料技術日益提升人類生活質量
 
  伴隨著新材料研究技術的不斷延展,產生了諸多與人類生活水平提升息息相關的新興產業。如氮化鎵等化合物半導體材料的發展,催生了半導體照明技術;質子膜燃料電池(PEMFC)已用于交通示范運行,促進了新能源汽車產業的發展。生物醫用材料的應用顯著降低了心腦血管、癌癥等疾病和重大創傷的病死率,極大地提高了人類的健康水平和生命質量,是保障全民醫療保健基本需求和發展健康服務的重要物質基礎。基于分子和基因等臨床診斷材料和器械的發展,使肝癌等重大疾病得以早日發現和治療;血管支架等介入器械的研發催生了微創和介入治療技術;生物活性物質(如藥物、蛋白質、基因等)的靶向/智能型控釋系統及其載體材料的發展,不僅導致傳統給藥方式發生革命性變革,而且為先天性基因缺陷、老年病、腫瘤等難治愈疾病的治療開辟了新的途徑。
 
  三、
 
  我國新材料產業取得的成績
 
  與發達國家相比,我國新材料技術與產業起步較晚、基礎薄弱。新中國成立以來,特別是改革開放以來,我國出臺多項政策,在材料領域全面部署,對標發達國家奮起直追。經過40多年的不懈努力,我國在體系建設、產業規模、技術進步、集群效應等方面取得了較大進步,取得了舉世矚目的巨大成績,為國民經濟和國防建設做出了重要貢獻。
 
  (一)國家及地方高度重視,產業政策密集出臺
 
  近些年,國家高度重視新材料產業發展,相關部委陸續推出了一系列政策,如《增強制造業核心競爭力三年行動計劃(2018—2020年)》、《“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃》、《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》、《國家新材料生產應用示范平臺建設方案》、《國家新材料測試評價平臺建設方案》、《新材料標準領航行動計劃(2018—2020年)》、《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2018年版)》,這些政策加強對產業發展的統籌規劃和頂層設計,引領新材料產業快速健康發展。2010—2018年國家出臺了相關新材料產業相關政策。同時,各地方政府和主管部門對新材料產業也十分關注,北京、內蒙古、安徽、河北、廣東等多個省(自治區、直轄市)及部分計劃單列市也先后出臺了新材料產業指導意見、發展規劃、行動計劃、實施方案,突出地方特色,推動新材料產業快速發展。
 
  (二)加強新材料產業發展頂層設計
 
  2016年12月國務院批準成立國家新材料產業發展領導小組(以下簡稱領導小組)。2017年2月,作為領導小組的咨詢機構,國家新材料產業發展專家咨詢委員會(以下簡稱專家咨詢委)成立,干勇院士任主任,張濤、徐惠彬、謝建新、李仲平、俞建勇等院士任副主任。專家咨詢委自成立以來,對“新材料2030重大項目實施方案”進行論證;組織重點新材料首批次保險補償系列政策論證、項目評審及目錄修訂;對新材料生產應用示范平臺、測試評價平臺、新材料資源共享平臺等國家重點平臺進行方案論證和實施效果評估;制訂重點產品、重點企業、重點集聚區“三個目錄”;組織重點領域產業調研;開展新材料“十四五”規劃思路研究;編撰新材料產業發展年度報告等。49位委員群策群力,履行國家智庫職責,為新材料產業發展發揮了積極的作用。
 
  2017—2020年,中國工程院先后依托專家咨詢委開展“新材料強國2035年戰略研究”“新材料產業發展戰略研究”“提升新材料產業基礎能力戰略研究”重大咨詢項目研究,旨在對我國新材料產業發展進行頂層設計,為國家加快提升新材料自主創新能力和產業核心競爭力提供咨詢建議。
 
  (三)產業規模不斷壯大,部分材料進入世界前列
 
  經過多年發展,新材料在國民經濟各領域的應用不斷擴大,基本涵蓋金屬、高分子、陶瓷等結構與功能材料的研發、設計、生產和應用各個環節。先進基礎材料,目前能滿足國民經濟和社會發展基本需求。關鍵戰略材料,為我國高速鐵路、大飛機、載人航天、探月工程、風力發電、超高壓電力輸送、深海油氣開發、資源節約及環境治理等重大工程的順利實施做出了巨大貢獻。前沿新材料當前以基礎研究為主,產業尚處于發展初期,正經歷從實驗室向商業應用的過渡時期,我國前沿材料許多領域處于與國際并跑階段,但產業規模與體量較小,大規模應用尚未到來。
 
  “十三五”以來,在國家的大力支持下,通過新材料業界協同攻關,關鍵材料突破了一批關鍵核心共性技術,研發了一批關鍵核心材料及產品,支撐了一批重大工程和關鍵型號建設,基本形成了完善的技術創新和產業發展體系,為我國經濟社會及國防安全的發展做出了重要貢獻。據統計,我國新材料產業市場規模快速擴張,從2011年的0.8萬億元增長到2020年的5萬億元。
 
  部分新材料重點領域產業規模已位居世界前列。例如,我國碳纖維產能和實際用量兩項指標均跨入世界前三位,多種電子陶瓷產品的產量在世界占首位,我國新型顯示材料產值全球第一。
 
  (四)創新能力不斷提升,一系列核心技術取得重大突破
 
  新材料產業發展始終堅持“需求牽引、創新發展”的原則,我國新材料產業研發能力在不斷積累中逐步增強,自主創新能力不斷提升,新材料品種不斷增加。在一些涉及“受制于人”的重點、關鍵新材料從制備、工藝流程到新產品開發及節能、環保和資源綜合利用等方面取得重大突破。在碳纖維及其復合材料方面,我國已經突破了T300級和T700級軍用高性能碳纖維研制與應用系列關鍵技術,基本解決了國防安全等的迫切需求問題,在碳纖維工程化及產業化關鍵技術、裝備等方面取得較好進展。在高溫合金方面,我國已形成研發應用體系,研制出200多個牌號的合金及其零部件。近年來,國家高度重視,高溫合金技術進步加快,授權專利年均增長30%,研發單位和生產企業的裝備水平已進入國際先進行列。先進半導體材料方面,直徑200mm以下硅材料已具備產業規模;掌握了滿足65~90nm線寬集成電路用300mm硅片制備技術和無位錯450mm硅單晶實驗室制備技術。
 
  (五)產業集聚效應明顯,區域特色產業集群初步形成
 
  近年來,我國新材料產業正呈現出快速集聚并形成特色產業集群的趨勢,各地根據自身資源、人才、區位和產業基礎,充分發揮比較優勢,出臺專項規劃和行動方案,支持新材料產業特色發展,逐步形成了特色鮮明、各具優勢的區域分布格局,產業集聚效應不斷增強。京津冀、長三角、珠三角等沿海發達地區依托人才、市場優勢,形成新材料研發與應用為主的新材料產業集群。
 
  四、
 
  我國新材料產業發展存在問題及分析
 
  雖然我國新材料取得了有目共睹的成績,但依然存在諸多問題。
 
  (一)新材料對外依賴度高,產業基礎能力薄弱
 
  從中國工程院開展的產業鏈安全性評估結果可看出,我國新材料對外依賴度高,產業基礎能力薄弱。我國高端材料大量依賴進口,如我國雖然集成電路和顯示產業規模居世界前列,但集成電路材料和顯示材料70%以上尚需進口。部分領域材料研發與生產脫節,材料、工藝與裝備多學科交叉融合研究不足,流程和裝備問題未受到重視,導致企業生產被迫陷入“依靠市場換技術”和“成套引進—加工生產—再成套引進—再加工生產”的怪圈,導致“天價的技術及裝備”和“低端產品低價競爭”。部分關鍵原輔材料依賴國外進口,已成為制約我國新材料高性能化和高端元器件及零部件制造的重大瓶頸。
 
  (二)引領發展能力不足,難以搶占戰略制高點
 
  新材料的發明和應用引領著全球的技術革新,不僅推動了已有產業的升級,而且催生了諸多新興產業。無論是20世紀50年代崛起的半導體產業,還是90年代崛起的網絡信息技術產業乃至現在的信息通信技術(Information Communication Technology,ICT)產業,無一不是由單晶硅、光纖等革命性新材料的發明、應用和不斷更新換代促成的。現代航空業的繁榮興旺離不開以高溫合金為代表的先進高溫結構材料在航空發動機上的應用,高鐵、飛機、汽車等現代交通工具的綠色化、輕量化發展也迫切需要以碳纖維增強樹脂基復合材料為代表的一系列新型復合材料的支撐。例如,波音787夢想客機的復合材料用量達50%,可實現整機減重超過20t和油耗降低超過20%。然而,在上述發揮引領作用的重大材料突破中,中國人的貢獻乏善可陳。事實上,從19世紀70年代開始的第二次工業革命以來的近150年間,中國人在新材料引領產業發展方面基本上沒有做出實質性貢獻;我國在新材料領域的引領發展能力嚴重不足,更罔談搶占戰略制高點。
 
  目前,國際產業巨頭不僅在多數高端領域占據壟斷地位,還在不少前沿領域再次實現率先發展,未來我國可能處于更加不利的位置。比如對于第三代半導體,富士通、英飛凌、三菱等跨國公司都已初步完成產業布局,并陸續開發出新一代產品,在高速列車、智能電網、5G通信等領域實現了應用。與之比較,我國尚處于發展初期,僅在照明領域具備一定優勢。
 
  (三)投資分散,初創期融資能力弱,缺少統籌
 
  我國部分新材料領域的產業結構不夠合理,新材料產業的投資和支持只看到一些“點”,尚未形成以點帶線、以線帶面的聯動效應。國家更愿意把扶持資金發放到國有企業和科研院所,對民營企業設置的條件太多。以新型顯示材料為例,近幾年有20多家生產有機發光二極管(OLED)材料的公司成立,主要來自私人投資或風投,但缺乏統一部署,研發力量薄弱,資金投入小而分散,沒有長遠規劃,市場追逐短平快項目。
 
  (四)管理支撐體系不健全,未形成良好生態
 
  材料測試、表征、評價、標準等材料支撐體系貫穿材料研發、生產、應用全過程,是材料產業提質升級的基礎。完善的材料綜合性能測試和應用技術評價體系是持續支撐技術及行業發展的基石,統一、科學、規范的標準體系是產業上下游交互的基礎,是實現降低產品成本、提升研發效率的關鍵。
 
  我國雖然擁有眾多的材料測試評價機構,但材料測試評價機構普遍規模較小,部分測試評價方法落后,高性能測試儀器設備未能完全自主掌握,長期依賴進口,部分高端儀器設備長期閑置,高水平測試評價人才不足,市場化服務能力弱。新材料測試評價數據積累不足、缺乏共享,應用企業對新材料生產企業的測試評價結果缺乏信任,導致產業鏈上下游良性互動通道受阻。大部分測試評價機構的國際話語權不足,難以提升產品的國際競爭力。
 
  五、
 
  發展思路
 
  根據中國工程院重大咨詢項目“新材料強國2035戰略研究”成果,以及國家新材料產業發展專家咨詢委員會編制的新材料產業“十四五”規劃思路,我國下一階段新材料發展總體思路為:面向在世界材料強國行列中占有一席之地的戰略目標,圍繞保障國家安全、產業安全、科技安全的重大需求,著力破解核心系統、補強重大工程和應用系統中器件的核心問題。以新材料產業高質量發展為目標,建立高效協同的常態化管理機制,進行合理分工協作,通過產業鏈、創新鏈、資金鏈三鏈合一,相互對接,相互融合,提升新材料產業治理體系能力、產業基礎能力水平和現代產業體系發展水平。新材料產業總體水平與世界新材料強國差距大幅縮小,重點新材料領域總體技術和應用與國際先進水平同步,部分達到國際領先水平。
 
  (一)目標
 
  1.先進基礎材料。到2035年,基礎材料中中高端產品占比達到50%,基礎材料進入全球產業價值鏈的中高端,二氧化碳等溫室氣體排放減少20%,綠色制造達到國際一流水平,基礎材料的設計、生產、服務全過程基本實現智能化。
 
  2.關鍵戰略材料。國民經濟和國防建設重點領域所需戰略材料制約問題全面解決,關鍵戰略材料實現全面自主保障。關鍵戰略材料產業體系全面建成,實現資源平衡利用、供給保障有力,關鍵戰略材料領域軍民深度融合發展,綠色、創新、可持續產業體系全面建成,整體水平達到國際領先水平。
 
  3.前沿新材料。到2035年,前沿新材料領域擁有一批具有全球影響力的跨學科研究團隊,形成一批具有國際領先水平的原創性研究成果;在3D打印(又稱三維打印、增材制造)材料、智能仿生與超材料、液態金屬、氣凝膠材料等方向實現引領發展;形成完善的材料研發和產業化體系,形成若干條完整的前沿新材料產業鏈,培育若干個基于前沿新材料的顛覆性技術產業集群,部分關鍵零部件獲得長期穩定的應用。
 
  (二)重點任務
 
  1.實施重點領域短板材料產業化攻關
 
  推動“重點新材料研發及應用重大項目”啟動。發揮舉國體制優勢,在新一代信息技術、國防軍工等重點領域啟動實施“短板材料產業化攻關行動”,集中突破一批關鍵短板材料。以50種有望在五年內實現規模化應用的新材料為突破口,組織重點新材料研制、生產和應用單位聯合攻關,提升新材料產業基礎保障能力。推動實施產業基礎再造工程,提升產業基礎能力。
 
  2.加強新材料成果轉化能力
 
  夯實新材料創新體系薄弱環節,補齊新材料創新鏈條中科技成果轉化成功率低的短板,構建20個以上規模逐級放大的新材料中試中心,加快整合各地創新資源,在此基礎上成立6家以上“國家新材料工程轉化中心”。繼續優化首批次保險補償機制,完善新材料生產及應用領域國有資本考核機制,加速新材料推廣應用。
 
  3.完善創新能力體系建設
 
  建立起以企業為主體、市場為導向、產學研用緊密結合的自主創新體系,加快新材料創新平臺布局。在應用端繼續推動國家新材料生產應用示范平臺,在材料開發端布局部分關鍵材料領域和前沿材料領域一批創新平臺,推動數字研發中心建設。加強新材料人才培養,促進國際人才交流合作。鼓勵新材料學科發展,注重培養基礎扎實、視野開闊的研究型人才,培養有工匠精神、實踐操作能力強的應用型人才。有序開展國際交流,提高交流實效。
 
  4.推進新材料產業協同發展
 
  加速推動新材料產業集聚區培育,支持建立產業集聚區培育平臺,加強新材料產業鏈相關產業、科研機構、成果轉化機構、高等院校、服務貿易機構、金融機構等各類業態與產業集聚區的融合協同,推動形成高效協同融合發展集聚區試點示范(現代產業體系試點示范)。
 
  5.開展新材料領軍能力建設
 
  針對我國具有優勢或潛在優勢的新材料品種,實施“新材料長項技術和產品提升專項行動”,支持重點企業面向國內外市場需求,鞏固和強化競爭優勢,形成一批國際知名品牌和新材料行業巨頭,以期在國際競爭中形成戰略反制能力。
 
  6.攻克一批新材料生產用核心裝備及核心原輔料
 
  實施“材料裝備一體化行動”,組織新材料生產單位、裝備研制單位、高校、科研院所等開展聯合攻關,加快專業核心裝備的研發和應用示范,解決新材料研發、生產、測試所需的核心設備、儀器、控制系統等不能自主生產,甚至高端裝備面臨國際禁運的問題。對新材料生產原輔料相關的國際、國內礦產資源和加工生產技術,實施“新材料專用原輔料保障行動”,提升保障能力。
 
  六、
 
  對策建議
 
  (一)加快完善宏觀管理體系
 
  統籌協調各部委資源,協同推進新材料產業發展。加快推動數字政務建設,建立國家、地方、企業、社會等協同聯動統一的新材料數字化管理政務服務平臺。積極引入區塊鏈技術,推動在政務建設形成認證審核試點示范。推動5G技術及新一代信息技術在政務工作的融合發展。開展新材料產業鏈發展動態評估機制,摸清我國新材料產業發展的痛點、難點、熱點。根據新材料產業發展規律,建立新材料技術成熟度評價管理體系,動態跟蹤重點新材料發展水平。基本形成以“材料質量評價”為目的的材料產品質量評價體系和材料生產流程質量控制評價體系,能夠以準確的材料性能質量評價體系和技術成熟度評價體系促進材料產業的高質量發展。定期梳理重點新材料產品目錄、重點新材料企業目錄、集聚區目錄、顛覆性技術目錄,加強政策評估,為政府對新材料發展精準決策提供依據,為社會和企業發展提供指引。
 
  (二)統籌協調財政金融支持
 
  加強政、銀、企信息對接,充分發揮財政資金的激勵和引導作用,積極吸引社會資本投入,進一步加大對新材料產業發展的支持力度。通過中央財政、制造業轉型升級基金,統籌支持符合條件的新材料相關產業創新及發展工作。利用多層次的資本市場,加大對新材料產業發展的融資支持,支持優勢新材料企業開展創新成果產業化及推廣。鼓勵金融機構按照風險可控和商業可持續原則,創新知識產權質押貸款等金融產品和服務。鼓勵引導并支持天使投資人、創業投資基金、私募股權投資基金等促進新材料產業發展。支持符合條件的新材料企業在境內外上市、在全國中小企業股份轉讓系統掛牌、發行債券和并購重組。研究通過保險補償等機制支持新材料首批次應用。
 
  (三)加強資源共享能力建設
 
  以國家戰略和新材料產業發展需求為導向,建立和完善新材料領域資源開放共享機制,聯合龍頭企業、用戶單位、科研院所、互聯網機構等各方面力量,整合政府、行業、企業和社會資源,同時緊密結合政務信息系統平臺建設工作,充分利用國家數據共享交換平臺體系和現有基礎設施資源,加強與各部門現有政務信息服務平臺及商業化平臺的對接和協同,結合互聯網、大數據、人工智能、云計算等技術建立垂直化、專業化資源共享平臺,采用線上線下相結合的方式,開展政務信息、產業信息、科技成果、技術裝備、研發設計、生產制造、經營管理、采購銷售、測試評價、金融、法律、人才等方面資源的共享服務。
 
  (四)營造產業發展良好環境
 
  加快布局一批新材料重點領域標準體系組織,建立完善的標準體系,根據新材料發展階段積極推進團體標準、行業標準、國際標準工作,加快推進新材料標準國際化,積極參與國際標準制定、修訂工作。推進重點新材料專利布局工作,制訂高價值專利目錄,制訂新材料專利指引。加快新材料統計工作,完善新材料統計工作開展機制,解決新材料統計困局。完善進出口政策體系,維護公平貿易環境。支持新材料企業運用貿易救濟、反壟斷等方式維護公平競爭秩序,引導并支持新材料企業做好貿易摩擦應對。支持新材料企業“走出去”。
 
  (五)協力推進國際開放合作
 
  支持企業在境外設立新材料企業和研發機構,通過海外并購實現技術產品升級和國際化經營,加快融入全球新材料市場與創新網絡。充分利用現有雙邊、多邊合作機制,拓寬新材料國際合作渠道,結合“一帶一路”建設,促進新材料產業人才團隊、技術資本、標準專利、管理經驗等交流合作。支持國內企業、高等院校和科研院所參與大型國際新材料科技合作計劃,鼓勵國外企業和科研機構在我國設立新材料研發中心和生產基地,定期舉辦中國國際新材料產業博覽會。來源:材料委天津院


 
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