構建先進材料產業創新體系

屠海令

在全球科技革命與產業變革交匯疊加的背景下，先進材料作為實體經濟向新而行的根基，是培育壯大戰略性新興產業、布局發展未來產業的主戰場，已成為贏得國際競爭優勢的關鍵變量。面對發展新質生產力的時代命題，要以先進材料創新發展來推進新型工業化、建設現代化產業體系，扎實推進高質量發展，激活自主創新鏈、重構全球產業鏈，實現高水平科技自立自強。

一、深刻理解發展先進材料產業對提升新質生產力的重大意義

習近平總書記指出，我們要及時將科技創新成果應用到具體產業和產業鏈上，改造提升傳統產業，培育壯大新興產業，布局建設未來產業，完善現代化產業體系。要圍繞發展新質生產力布局產業鏈，推動短板產業補鏈、優勢產業延鏈、傳統產業升鏈、新興產業建鏈，提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平，保證產業體系自主可控、安全可靠。先進材料作為戰略性、基礎性產業，有望成為推進新型工業化、加快建設現代化產業體系的重要支撐和加快發展新質生產力的重要產業方向。

先進材料的性能突破支撐產業變革。當前，以人工智能、量子信息、移動通信、物聯網、區塊鏈等為代表的新一代信息技術加速突破應用，使信息功能材料創新成為未來信息技術變革的重要引擎。新材料在生物技術中的應用成為創新熱點，孕育合成生物學、基因編輯、腦科學、再生醫學等生命科學領域新的變革。融合機器人、數字化、新材料的先進制造技術正在加速推進制造業向智能化、服務化、綠色化轉型，材料綠色生產和新能源材料顛覆性技術將成為實現綠色低碳發展的關鍵。不斷涌現的新材料制備、加工、應用技術為信息、生命、制造、能源、空間、海洋等領域的開拓發展提供了更廣泛的支撐。人工智能賦能先進材料研發加速研發范式變革，對于提高研發效率、降低研發成本、滿足日益增長的高性能需求具有重要意義。

先進材料的創新發展重構產業發展格局。目前業界已經在原子尺度實現了材料性能的定向調控，不斷突破高性能計算、通信、傳感技術的物理極限。隨著集成電路技術向摩爾定律極限發展，新型半導體材料與硅材料的結合將有利于突破硅基集成電路的極限。碳納米管將成為后摩爾時代頗具潛力的新型半導體材料，可應用于傳感技術、射頻電子和超大規模高性能數字集成電路等。光伏材料每提升1%的轉換效率，可撬動下游系統成本下降7%，加速能源革命進程。先進材料創新目前正在形成“性能提升－成本下降－應用拓展”的增強回路。多電子體系電池已被應用于傳統的鋰離子電池和其他新型二次電池領域；鋰空氣電池和鋰硫電池有望實現能量密度突破；鈉電池可突破資源瓶頸，兼具超快補能與優異低溫性能實現加速應用；固態電池高比能、高安全性和長壽命的特性即將推動電池應用到新層級；儲存與運輸高密度氣體燃料的先進材料、先進生物質廢物轉化為能源等技術的發展，有望突破氣體燃料應用部署的技術障礙。

先進材料在航空航天、武器裝備、信息技術、新能源及核能、重大工程和傳統產業升級等領域廣泛應用，是建設現代產業體系、推進新型工業化的重要支撐和發展新質生產力的重要產業方向。圖為中國有研科技集團有限公司有色金屬新材料科創園。中國有研科技集團有限公司供圖

 

先進材料正在加速成為孕育新質生產力的技術基礎。先進材料與生物技術的融合將推動生物制造領域的發展，同時也會拓展生物技術在計算、信號處理和通信等領域的應用。先進材料和納米技術應用于醫學，將成為未來診斷與治療發展的重要趨勢；生物學與半導體技術集成面臨重要機遇，有望發展出可用于設備和系統的新型生物材料，以及數據存儲時間都大幅提升的下一代信息存儲技術；非糧生物基材料替代傳統塑料，能夠減少塑料制品碳足跡；鈣鈦礦光伏材料轉化效率的突破能夠推動光伏建筑一體化成本大幅下降；先進材料創新通過綠色化、高效化路徑將重塑生產函數。

二、明確新形勢下發展先進材料產業的目標任務

先進材料產業在支撐國民經濟發展、保障國家安全、贏得國際競爭、實現工業綠色發展中具有基礎性和引領性作用，是培育新質生產力的重要領域。我國已經建立了品種門類較為齊全的先進材料產業體系，產能和裝備制造能力等已位居全球前列。先進材料有力支撐了國民經濟發展和重大工程建設，‌但也面臨各領域發展參差不齊、部分關鍵先進材料受制于人、前沿技術有待突破等問題。因此，厘清發展思路，科學構建先進材料產業體系，明確發展目標與任務，對夯實新質生產力、推進新型工業化至關重要。

（一）確保原輔材料、制造裝備自主保障能力

當前，大國博弈激烈化、地區沖突持久化使全球經濟秩序和政治關系受到嚴重沖擊。在一些關鍵領域，我國先進材料“卡脖子”問題依然明顯，特別是集成電路制造材料仍存在技術基礎薄弱及產業鏈環節脆弱等問題。關鍵原輔材料如光掩膜基板，光刻材料用樹脂、單體、添加劑，化學機械拋光液用納米級磨料，拋光墊用原材料等亟待進行關鍵技術攻關，提高相關產品的自主保障能力，確保產業鏈供應鏈安全。

我國碳纖維及高溫合金生產裝備與國外仍存在差距，其核心裝備受制于人，專業性高技術人才缺失，基礎軟件依賴進口，材料、技術與裝備多學科交叉融合研究不足以及工藝流程等問題尚未完全解決。

我國主要稀土功能材料產業規模居全球前列，但“大而不強”的問題仍然比較突出，特別是在汽車、電子、新能源等領域所需的高端稀土功能材料產業關鍵技術薄弱、規模化專業人才隊伍和知識產權儲備缺失。

由此可見，當前，我們亟須提升先進材料高端產品自給率，實現先進材料制造核心裝備的自主可控并增強自主保障能力，維護先進材料產業鏈供應鏈安全。

（二）推動科技創新和產業創新融合發展

加強基礎研究、工程技術與產業化應用融合。目前我國部分先進材料領域在研究論文、專利數量等方面處于領先地位，但基礎研究與應用脫節，科研成果從樣品到產品再到商品的轉化效率低，產業化能力不足。例如，在熱壓磁體材料方面，我國研究已經處于世界先進水平，但產業化推進緩慢，導致市場被國外企業占據。

提升市場培育能力。當前，我國部分先進材料存在應用技術發展滯后、市場培育不力等問題，導致一些產品未能大規模應用。例如，我國顯示產業規模已居全球第一，但顯示材料的本土化率還比較低，特別是關鍵材料的本土化率仍有較大提升空間。因此，國內廠商亟須進一步加大投入，攻克關鍵技術工藝難題，盡快突破系列化工程技術，實現研發、應用與市場培育同步發展。

不斷涌現的新材料制備、加工、應用技術為信息、生命、制造、能源、空間、海洋等領域的開拓發展提供了更廣泛的支撐。圖為國聯汽車動力電池研究院有限責任公司電動汽車動力電池年產72萬套模組及3萬套電池系統中試線。中國有研科技集團有限公司供圖

 

提高行業集中度。美國、歐洲等國家和地區的新材料發展模式是依靠集結大型或巨型生產企業來占據產業、市場絕對主體地位。我國新材料產業亟須解決“小、雜、散”的問題，依靠多年來我國在先進材料研發中取得的具有自主知識產權的技術成果，升級產品結構，提高市場競爭力。

（三）完善標準評價體系

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，同時也是實現降低產品成本、提高研發效率的關鍵。我國部分先進材料應用起步較晚，評價標準體系尚未完善，一些關鍵測試設備與技術未能完全實現自主可控，導致產業良性發展通道受阻。此外，部分行業產品的國際市場話語權不足，技術標準的國際認可度受限，難以提升產品的國際競爭力。因此，加快標準體系建設是先進材料產業發展的當務之急，也是引領支撐先進材料產業發展的關鍵任務。

三、科學布局統籌構建先進材料產業創新體系

當前，我國亟須建立安全、彈性和多樣化的先進材料產業體系，以擺脫對外過度依賴問題，保障產業競爭力和國家安全。先進材料的發展布局要堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康的戰略導向，不斷加強先進材料科技創新全鏈條部署、全領域布局，切實提升基礎研究和原始創新能力，推動科技創新和產業創新深度融合。

（一）加強面向新興產業先進材料體系布局

把握先進材料研究縱深發展、先進材料廣泛應用和融合創新的新趨勢，以人工智能技術賦能先進材料研發為契機，加快基礎材料升級轉化，提升關鍵戰略材料自主保障能力，支持前沿材料發展，推進先進材料大規模應用，培育新質生產力，為經濟高質量發展增加新動能。

重點布局成熟制程晶圓制造的各類關鍵材料，填補國內空白，大力提升規模化產業技術水平，提高產品品種覆蓋率。積極部署先進制程用先進材料，為產品進入高端市場奠定基礎。加緊布局超越摩爾定律相關材料，提高芯片關鍵材料的本土化率，培育先進材料龍頭企業，部署高性能計算、高帶寬存儲、三維封裝用先進材料等未來賽道，引領行業發展。 

重點發展燃料電池材料、熱電材料、超級電容器材料、固態鋰電池材料、生物質能材料和納米能源材料。加速推進氫燃料電池先進材料與部件的產業化，突破固態電池材料在電導率、成本、批量生產等方面的問題。

加快集成電路制造材料科技創新，驅動形成集成電路制造材料新質生產力是推進我國集成電路高質量發展的迫切需求和關鍵著力點。圖為有研半導體硅材料股份公司集成電路用單晶硅生長車間。中國有研科技集團有限公司供圖

 

全面推進生物醫用材料研發及生產，開發系列化醫用產品，建立完整的監管體系，開展臨床應用技術研發及臨床應用推廣，保持我國原始創新產品的技術領先優勢，積極開發國際市場，搶占國際標準制高點。

著力突破稀土永磁材料、稀土發光材料、稀土催化材料、高純稀土金屬及靶材等核心制備技術、智能生產裝備、專用檢測儀器。通過全產業鏈同步創新，推動成果的轉化實施，為戰略性新興產業提供保障，滿足國防軍工、智能制造等對關鍵材料的需求。 

推進材料基因工程的產業化應用。以國家戰略需求為導向，以攻克關鍵核心技術、獲取自主知識產權和工程應用為目標，解決材料設計與結構調控的重大科學問題。

（二）加快培育面向未來產業的先進材料體系

重點發展原子基元設計及其材料器件制造、分子基元設計及其微系統組裝制造、基元系統及大規模器件制造、原子量子態精確控制及其器件制造、原子制造等前沿新理論與新概念。

搭建混合集成工藝（包括硅鍺、硅上氮化物、硅與Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料、鈮酸鋰材料、硫化鉬等二維材料、相變材料等混合集成工藝）平臺，充分發揮集成電路工藝的超大規模、超高精度制造特性，推進硅光子材料體系融合集成。

聚焦碳納米管制備、性能與集成度兼顧等問題，建立納電子器件用碳納米管材料標準、表征方法、工藝流程。同時，積極發展碳納米管微納電子材料。

突破超導材料批量化制備關鍵技術，開發出面向電力、能源、醫療和國防等應用領域的超導裝備，實現超導材料、超導強電和超導弱電產品的協同發展和規模化應用。

積極布局超材料光學超透鏡技術和電磁隱身技術，研發用于聲吶、噪聲抑制及聲學信息技術方面和用于熱能利用及轉換、熱管理等領域的新型超材料。

面向半導體產業“超越摩爾”發展新機遇，加速布局纖鋅礦鐵電和氧化物半導體存儲器材料，突破電荷存儲瓶頸；面向6G射頻器件需求，發展碳化硅、氮化鎵、金剛石、氮化鋁、氧化鎵半導體材料，實現高頻高功率器件應用；發展超高光電系數材料，不斷提升光電器件集成度，推進光學摩爾定律，實現網絡芯片自主發展；推進塑料纖維材料加速布局，實現短距離高速通信連接；加速推進硼砷等超高導熱材料布局，實現熱管理材料跨越式發展。

針對國防裝備應用、航空航天等極端環境條件下服役需求，研制特種高性能稀有金屬及合金、高溫合金、碳纖維；開發寬溫域工況條件下綜合性能優異的高熵合金材料。

四、培育壯大先進材料產業，促進新質生產力發展

培育發展先進材料產業有助于把握世界科技發展趨勢，推動實現高水平科技自立自強。在明確產業發展對先進材料發展需求的基礎上，應用產業生態系統思維，加快提升先進材料產業基礎技術水平、產業鏈現代化水平，充分發揮新型舉國體制的制度優勢和超大規模市場優勢，堅持應用牽引、問題導向，堅持政府引導和市場機制相結合，堅持獨立自主和開放合作相促進，推進先進材料產業高質量發展。

（一）扎實筑牢先進材料產業發展基礎

加強先進材料產業基礎設施建設，加快先進材料重大基礎設施、共性技術平臺、檢驗檢測、質量認證等發展。加強先進材料核心技術攻關，形成以材料基礎研究帶動先進材料應用技術突破、以技術引領產業發展、以產業推動技術創新的良性循環。

加強先進材料專業人才培養，深入推進產教融合，建立一批專業人才培養基地，同時優化高校專業設置，加強未來產業中先進材料領域的學科建設。

（二）著力提升先進材料產業鏈供應鏈水平

培育壯大一批產業發展所需的先進材料企業。推動先進材料產業的集群化、生態化、融合化發展，在先進材料領域率先形成一批面向未來產業生態的主導型企業，構建自主創新、安全高效的先進材料產業鏈體系。

針對我國先進材料產業鏈供應鏈發展中存在的短板問題，扎實推進穩鏈、補鏈、強鏈工作，著力構建以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局。深化國內外先進材料產業鏈的融合發展。破除深度融入全球產業鏈的體制性和機制性障礙，實現先進材料產業“走出去”和“引進來”的有機結合。

（三）積極營造良好的先進材料產業發展生態環境

統籌發揮有效市場與有為政府作用。堅持自主創新、協同創新、開放創新，聚焦先進材料產業的關鍵環節、關鍵領域、關鍵產品，避免領軍人才分散、生產線重復建設、資源浪費。充分發揮新型舉國體制優勢，利用體制上的協同優勢，聯合先進材料生產企業與應用企業，加速先進材料技術迭代。聯合社會、政府、企業對投資金額大、研發周期長的材料產業鏈進行持續投入，同時發揮政府股權投資引導基金的作用，健全從先進材料實驗研究、中試到生產全過程的科技創新融資模式，為先進材料重點領域提供長期、穩定、充足的資金來源。

培育一批面向產業發展需求的先進材料專精特新企業。持續完善先進材料首臺（套）、首批次的保險補償機制，進一步解決“好材不敢用” 的后顧之憂。

（四）加速拓展先進材料新賽道構建新優勢

先進材料是關系國家安全和國民經濟發展的戰略核心，面向高增長、高活性的先進材料新領域，積極培育發展新質生產力，加大布局力度，提升內循環的產品保障力和外循環的產業控制力，保障產業鏈供應鏈的韌性和安全。聚焦我國先進材料上游礦產優勢資源，開拓先進材料增長新空間，加快設立稀有金屬領域科技重大專項，提升創新能力，鍛造高端發展新優勢，推動產業鏈各環節技術、工藝、裝備的全面提升。強化需求牽引，以新一代信息技術、人工智能、航空航天、海洋工程、新能源、生物醫藥等產業自主可控為導向，不斷構筑高端競爭新優勢。

可以預見，人工智能和材料基因工程將重塑先進材料研發范式，不斷突破先進材料研究瓶頸，開辟發展新賽道，實現效率躍遷，推動先進材料跨場景融合，必將形成發展先進材料領域新質生產力、塑造新的競爭格局、構建引領全球科技創新與經濟發展的重要變革力量。

作者：中國工程院院士、北京有色金屬研究總院名譽院長、中國有研科技集團有限公司科技委主任 屠海令

 

來源：《新型工業化》2025年第9期