新材料是新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，是搶占科技和經(jīng)濟發(fā)展制高點的重要領(lǐng)域，也是我國推進新型工業(yè)化的重要驅(qū)動力。新材料產(chǎn)業(yè)在支撐國民經(jīng)濟發(fā)展、保障國家安全、贏得國際競爭、實現(xiàn)工業(yè)綠色發(fā)展中具有基礎(chǔ)性和引領(lǐng)性作用。

 

　　中國工程院屠海令院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2024年第1期發(fā)表《面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展戰(zhàn)略研究》一文。文章面向前沿技術(shù)和新興領(lǐng)域的發(fā)展需求，分析未來產(chǎn)業(yè)新材料發(fā)展面臨的機遇和挑戰(zhàn)，提出面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展重點方向與發(fā)展路徑，并針對性地提出對策建議，以期為我國打造自主可控、安全可靠、競爭力強的新材料產(chǎn)業(yè)體系提供基礎(chǔ)參考。

 

　　一、前言

 

　　新材料指新出現(xiàn)的、具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，以及傳統(tǒng)材料成分、工藝改進后性能明顯提高或具有新功能的材料。新材料產(chǎn)業(yè)在支撐國民經(jīng)濟發(fā)展、保障國家安全、贏得國際競爭、實現(xiàn)工業(yè)綠色發(fā)展中具有基礎(chǔ)性和引領(lǐng)性作用。當(dāng)前，建立安全、彈性和多樣化的新材料產(chǎn)業(yè)體系，確保新材料制造和創(chuàng)新領(lǐng)先地位，擺脫對外過度依賴，保障國家安全和產(chǎn)業(yè)競爭力，探索、識別突破性和顛覆性新材料，成為科技和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新領(lǐng)跑者是新材料不斷創(chuàng)新發(fā)展的重要動能。

 

　　世界主要發(fā)達國家和地區(qū)分別形成了特征鮮明的新材料優(yōu)勢領(lǐng)域，并不斷強化新材料發(fā)展戰(zhàn)略，全力提升新材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及面向未來的國際競爭力。美國僅在2022年就提出了包括《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》、新版《關(guān)鍵和新興技術(shù)清單》《6G路線圖：構(gòu)建北美6G領(lǐng)導(dǎo)力基礎(chǔ)》《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法》等多項措施與法案，旨在提升美國各個領(lǐng)域新材料創(chuàng)新能力，并在“制造業(yè)美國”、“OPEN 2021”、美國國家納米技術(shù)計劃、增材制造發(fā)展計劃等項目資助下開展變革性清潔能源技術(shù)用新材料、納米材料等前沿和顛覆性新材料的研發(fā)。世界主要發(fā)達經(jīng)濟體在加強戰(zhàn)略布局和技術(shù)研發(fā)的同時，不斷完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、注重人才培養(yǎng)、健全法律制度、營造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)；同時，政府致力于加強政策支持，研究機構(gòu)開展材料基礎(chǔ)理論等方面研究，企業(yè)實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，多方協(xié)作共同推動新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并通過產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，推動新材料企業(yè)形成創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈和人才鏈的深度融合。

 

　　我國新材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展，先進基礎(chǔ)材料總體實現(xiàn)穩(wěn)定供給，經(jīng)濟效益顯著提高；重大工程與高端裝備用關(guān)鍵戰(zhàn)略材料取得一系列重大突破，關(guān)鍵技術(shù)基本實現(xiàn)自主保障；前沿新材料取得一批核心技術(shù)專利，部分品種實現(xiàn)量產(chǎn)；國防科技工業(yè)所需新材料市場競爭力明顯增強。但我國新材料產(chǎn)業(yè)仍存在關(guān)鍵原材料依賴進口、核心裝備尚未實現(xiàn)自主可控、高端產(chǎn)品自給率不足、部分重點產(chǎn)品缺乏應(yīng)用迭代以及標準與評價體系不完善等問題，需要持續(xù)提升新材料產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的韌性和安全水平，以科技創(chuàng)新帶動體系化競爭新優(yōu)勢，通過統(tǒng)籌謀劃高質(zhì)量發(fā)展路徑來實現(xiàn)高水平科技自立自強。

 

　　文章面向前沿技術(shù)和新興領(lǐng)域的發(fā)展需求，分析未來產(chǎn)業(yè)新材料發(fā)展面臨的機遇和挑戰(zhàn)，提出面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展重點方向與發(fā)展路徑，并針對性地提出對策建議，以期為我國打造自主可控、安全可靠、競爭力強的新材料產(chǎn)業(yè)體系提供基礎(chǔ)參考。

 

　　二、面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展趨勢

 

　　以人工智能、量子信息、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破并應(yīng)用，以合成生物學(xué)、基因編輯、腦科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)等為代表的生命科學(xué)領(lǐng)域孕育新的變革，融合機器人、數(shù)字化、新材料的先進制造技術(shù)正在加速推動制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、綠色化轉(zhuǎn)型。不斷涌現(xiàn)的新材料制備、加工、應(yīng)用技術(shù)為信息、生命、制造、能源、空間、海洋等領(lǐng)域的開拓發(fā)展提供了更廣泛的創(chuàng)新基礎(chǔ)，新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展正成為影響國家實力、人民福祉的戰(zhàn)略高地。總體上看，新材料發(fā)展趨勢呈現(xiàn)如下特征。

 

　?。ㄒ唬┬畔⒐δ懿牧蟿?chuàng)新是未來科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要引擎

 

　　以人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新一代信息技術(shù)正在經(jīng)歷新的發(fā)展階段，量子通信和量子計算已經(jīng)成為信息領(lǐng)域的競爭焦點。通信終端不斷增多，汽車電子化趨勢不斷增強，智能家居、智能穿戴設(shè)備、醫(yī)療電子不斷興起，消費娛樂電子不斷增多，先進制造業(yè)強力推進，大數(shù)據(jù)時代來臨，航空、航天電子需求快速增長，這些都將促進信息功能材料需求急劇攀升，并推動信息功能材料快速發(fā)展。

 

　　隨著硅基集成電路技術(shù)向摩爾定律極限發(fā)展，新型半導(dǎo)體材料與硅材料的結(jié)合將有利于突破硅的極限，更好地兼顧硅基集成電路的經(jīng)濟成本優(yōu)勢。絕緣體上硅、硅基化合物半導(dǎo)體、新型相變材料、阻變材料、自旋電子材料、寬禁帶碳化硅、氮化鎵、超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵、金剛石等是目前成熟硅基集成電路和砷化鎵基半導(dǎo)體功率器件的重要補充和未來的發(fā)展方向。碳納米管將成為后摩爾時代中頗具潛力的新型半導(dǎo)體材料，可在短期實現(xiàn)碳基傳感技術(shù)等高性能、中集成度的應(yīng)用，在長期實現(xiàn)碳基射頻電子、特種芯片甚至超大規(guī)模碳基數(shù)字集成電路等高性能、高集成度的應(yīng)用。

 

　　（二）材料綠色生產(chǎn)和新能源材料顛覆性技術(shù)將成為實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵

 

　　新能源技術(shù)、高效節(jié)能技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、資源循環(huán)利用技術(shù)已成為突破資源、能源、環(huán)境瓶頸，推動社會經(jīng)濟和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的強大動力。2020年，英國發(fā)布《綠色工業(yè)革命十點計劃：更好地重建、支持綠色工業(yè)并加速實現(xiàn)凈零排放》、歐盟發(fā)布《氫動力航空：到2050年氫技術(shù)、經(jīng)濟和氣候影響》，均強調(diào)低碳綠色發(fā)展的重要性。

 

　　在新能源革命的推動下，具有潛在顛覆性應(yīng)用的新材料涌現(xiàn)。熱電材料是可以實現(xiàn)熱能?電能直接轉(zhuǎn)換的清潔能源材料，是太陽能全光譜高效發(fā)電、工業(yè)余熱發(fā)電、微小溫差發(fā)電、熱電制冷等前瞻性、戰(zhàn)略性新能源技術(shù)的關(guān)鍵材料。有機?無機雜化鈣鈦礦材料作為太陽能電池的吸光材料，因消耗的資源更少，在超薄及柔性能源領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。多電子體系電池已被應(yīng)用于傳統(tǒng)的鋰離子電池和其他新型二次電池領(lǐng)域，鋰空氣電池（5217 W·h·kg-1）和鋰硫電池（2567 W·h·kg-1）有望實現(xiàn)比當(dāng)前鋰離子電池（低于500 W·h·kg-1）高2~10倍的能量密度突破。隨著儲存與運輸高密度氣體燃料的新材料、先進生物質(zhì)廢物轉(zhuǎn)化為能源等技術(shù)的發(fā)展，有望突破氣體燃料應(yīng)用部署的技術(shù)障礙，有效降低中型和重型氣體燃料車的成本。風(fēng)電行業(yè)需要繼續(xù)降低成本，通過研發(fā)新材料或多材料的解決方案，以減輕部件重量、增加耐用性并改善機械性能；還需開發(fā)更輕、更耐用、更易回收的新材料，以提高風(fēng)電設(shè)備制造的可持續(xù)性。

 

　　（三）新材料在生物技術(shù)中的應(yīng)用成為創(chuàng)新熱點

 

　　生物醫(yī)用材料、生物醫(yī)藥、生物基材料、生物農(nóng)業(yè)日趨成熟，生物制造、生物能源、生物環(huán)保正在快速興起。全球生物產(chǎn)業(yè)的年均增長率將高達30%，是世界經(jīng)濟平均增長率的10倍。新材料與生物技術(shù)的融合將推動治療性細胞和分子、化學(xué)物質(zhì)、藥物、聚合物和燃料的生物制造，促進生物技術(shù)在計算、信號處理和通信領(lǐng)域的應(yīng)用，如腦機接口是科學(xué)技術(shù)改變?nèi)祟惿畹闹匾w現(xiàn)。材料學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)、化學(xué)、基因組學(xué)、生物反應(yīng)器工程、分離與純化融合可以推動生物工廠生產(chǎn)基于細胞的小分子療法，并擴大規(guī)模且使其多樣化以滿足個性化需求；還可以解決與無細胞蛋白質(zhì)制造相關(guān)的挑戰(zhàn)，通過加強和擴展用于無細胞制造的平臺來維持多種原料的特定活性，生產(chǎn)酶生物催化劑、生物傳感器和疫苗等。充分利用微環(huán)境?細胞?表型相互作用和合成生物學(xué)工具方面的研發(fā)新進展，開發(fā)在納米/生物界面上工作的傳感器、致動器、納米材料/納米機器、可調(diào)節(jié)細胞反應(yīng)的計算工具。新材料和納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，成為未來診斷與治療發(fā)展的重要趨勢，如富勒烯在腫瘤治療等方面取得了革命性創(chuàng)新，即羧基修飾的釓基金屬富勒烯水溶性納米顆?？梢栽谏漕l輔助下快速殺死小鼠體內(nèi)的腫瘤細胞。生物學(xué)與半導(dǎo)體技術(shù)集成面臨重要機遇，有望發(fā)展出可用于設(shè)備和系統(tǒng)的新型生物材料，以及數(shù)據(jù)存儲時間超過100年且存儲容量超過當(dāng)前存儲技術(shù)1000倍的下一代信息存儲技術(shù)。

 

　?。ㄋ模┬虏牧吓c技術(shù)支撐深空、深海、載運、高端裝備制造領(lǐng)域未來發(fā)展

 

　　隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及新型感知技術(shù)和自動化技術(shù)的應(yīng)用，先進制造技術(shù)正在朝智能化的方向發(fā)展。具有感知、分析、推理、決策、控制功能，可實現(xiàn)高效、高品質(zhì)、節(jié)能環(huán)保和安全可靠生產(chǎn)的下一代智能制造裝備的支撐材料，將是未來材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的亟需。民用航空產(chǎn)業(yè)對于材料的需求迫在眉睫。在發(fā)展綠色航空的背景下，民用飛機將朝著更安全、更經(jīng)濟、更舒適、更環(huán)保的方向發(fā)展。在安全性方面，從材料、設(shè)計、制造、試驗和使用等全過程考慮，不斷提高最低適航要求；通過采用輕質(zhì)材料和一體化綜合設(shè)計、開展全壽命經(jīng)濟評估、降低保障費用等策略來有效提高經(jīng)濟性。復(fù)合材料的應(yīng)用不斷推進運載工具的輕量化、低成本化和綠色環(huán)保化，碳纖維等高性能復(fù)合材料正在替代傳統(tǒng)材料，汽車承力結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料應(yīng)用占比不斷提升。新能源汽車通過應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料顯著降低了車體質(zhì)量，與電池、儲氫等新技術(shù)一起助力新能源汽車提升續(xù)航能力。集成化、整體化的復(fù)合材料構(gòu)件是航空、航天飛行器總體性能提升的重要支撐，其發(fā)展策略受到越來越多的關(guān)注。隨著世界海洋油氣開發(fā)的不斷推進，海洋油氣開發(fā)用海洋工程裝備用材正在成為海洋高端裝備制造業(yè)的重要內(nèi)容；海洋觀測和探測裝備大型化、大深度、長周期、全海域、多功能的發(fā)展趨勢要求高強韌鈦合金突破大規(guī)格制備技術(shù)與高魯棒性焊接技術(shù)、非金屬結(jié)構(gòu)材料需進一步發(fā)展缺陷控制技術(shù)。

 

　　（五）新材料與其他學(xué)科、領(lǐng)域的深度融合加劇

 

　　新材料與其他學(xué)科、領(lǐng)域的深度融合成為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新特點。鈣鈦礦材料和有機材料聯(lián)用催生了有前景的新型太陽能電池，并被證明在各種應(yīng)用場景中具有變革性應(yīng)用，逐漸向大規(guī)模商業(yè)化邁進。智能材料與增材制造結(jié)合形成了4D打印技術(shù)；有機復(fù)合材料、生物活性材料與臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合分別產(chǎn)生和發(fā)展了“電子皮膚”、組織再生工程；碳纖維復(fù)合材料已用于航空、航天和先進交通工具；化合物半導(dǎo)體材料使太赫茲技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、反恐方面得到應(yīng)用；超材料以微結(jié)構(gòu)與先進材料結(jié)合，在電磁和光學(xué)領(lǐng)域獲得引人矚目的成果；柔性電子學(xué)材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料擁有廣闊的市場應(yīng)用前景；自旋電子學(xué)材料、鐵基及新型超導(dǎo)材料的研究方興未艾；阻變、相變及磁存儲材料將改變傳統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲器；富勒烯、石墨烯、碳納米管開辟了碳基材料的發(fā)展空間，尤其是石墨烯剝離成功引發(fā)了二硫化鉬、單層錫、黑磷、硅烯、鍺烯等二維材料的研究熱潮。材料基因工程有機融合了材料高效計算設(shè)計、先進實驗技術(shù)與大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，有利于加速推進研發(fā)模式的變革，對提高研發(fā)效率、降低研發(fā)成本、滿足日益增長的高性能新材料需求具有重要意義。

 

　　總的看來，當(dāng)前新材料發(fā)展呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)功能一體化、材料器件一體化、高純化、納米化、復(fù)合化、制備和使用過程綠色化等新特點，在高速飛行器、微納機電系統(tǒng)、新醫(yī)藥、高級化妝品和新能源電池方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

 

　　三、我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題

 

　?。ㄒ唬┌l(fā)展現(xiàn)狀

 

　　近年來，我國新材料產(chǎn)業(yè)立足資源優(yōu)勢和發(fā)展基礎(chǔ)，推進材料先行、產(chǎn)用結(jié)合，著力構(gòu)建以企業(yè)為主體、高校和科研機構(gòu)為支撐、“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同促進的新發(fā)展體系。以創(chuàng)新驅(qū)動促進新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，經(jīng)濟指標保持持續(xù)增長，經(jīng)濟效益水平顯著提高，總體技術(shù)水平顯著提升，優(yōu)質(zhì)企業(yè)快速成長，新材料產(chǎn)業(yè)體系逐步完善，國際競爭力持續(xù)增強。

 

　　1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模平穩(wěn)增長

 

　　近年來，我國新材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值從2012年的約1萬億元增加到2022年的6.8萬億元，預(yù)計2025年將達到10萬億元。我國的先進儲能材料、光伏材料、超硬材料、新型顯示材料等百余種材料產(chǎn)量居世界首位，先后培育出碳纖維、風(fēng)電葉片、汽車輕量化復(fù)合材料、電子顯示玻璃、石墨烯等多個產(chǎn)值超百億元的產(chǎn)業(yè)，以及特高壓陶瓷絕緣子、藍寶石襯底、閃爍晶體、氣凝膠等數(shù)個產(chǎn)值超十億元的產(chǎn)業(yè)。我國前三大玻璃纖維企業(yè)的玻璃纖維產(chǎn)量占全世界產(chǎn)量的50%以上，高強玻璃纖維、高模玻璃纖維、電子級玻璃纖維、低介電玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維等新材料已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。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(fù)合材料等有力支撐了國民經(jīng)濟發(fā)展和重大工程建設(shè)。

 

　　2.技術(shù)創(chuàng)新能力大幅提升

 

　　我國新材料研發(fā)的投入強度由2012年的0.62%提高到2021年的1%左右，科技論文和發(fā)明專利數(shù)量位居全球第一，現(xiàn)有300余項材料技術(shù)獲得國家科學(xué)技術(shù)獎勵，建成了170余家國家重點實驗室和工程（技術(shù)）研究中心、26家國家新材料重點平臺。關(guān)鍵材料不斷取得創(chuàng)新突破。首次發(fā)現(xiàn)極細晶粒多晶銅中的一種可維持金屬高溫強度的全新亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，N36鋯合金等一批典型材料的自主化研發(fā)成功解決了制約核電發(fā)展的鋯材生產(chǎn)問題，超導(dǎo)材料領(lǐng)域具備全流程生產(chǎn)能力，有序介孔高分子和碳材料研究實現(xiàn)國際引領(lǐng)，C919客機用鋁合金厚板、特種工程塑料、電子化學(xué)品等一批新材料實現(xiàn)工程應(yīng)用。應(yīng)用于“天和號”空間站核心艙主結(jié)構(gòu)件的復(fù)合材料等一批自主研發(fā)的新材料有力保障了航空、航天、信息通信等重大裝備和重大工程的實施。同時，我國積極探索新物態(tài)調(diào)控，研發(fā)高效率、低能耗、多功能的原型器件，為低能耗電腦芯片，無損輸電，拓撲量子計算機，環(huán)保型熱電、磁電材料與器件等未來顛覆性技術(shù)革新奠定科學(xué)基礎(chǔ)，前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)。

 

　　3.企業(yè)實力不斷壯大

 

　　截至2021年，我國已培育形成以材料為特色的“單項冠軍”企業(yè)196家、“專精特新小巨人”企業(yè)998家，綜合實力穩(wěn)步增長，國際競爭力持續(xù)增強。目前，我國在鎂基新材料、化工新材料、新型顯示材料、功能高分子材料、新能源電池材料、高性能磁性材料等領(lǐng)域初步形成了上下游協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系，眾多新材料產(chǎn)品已具備國際領(lǐng)先優(yōu)勢。我國新材料企業(yè)通過自主研發(fā)，有效服務(wù)國家重大工程建設(shè)。我國自主研制的復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)件成功應(yīng)用于我國“天和號”空間站核心艙的推進分系統(tǒng)和電源系統(tǒng)；自主研發(fā)的大尺寸碳化硅陶瓷基復(fù)合材料成功應(yīng)用于多個衛(wèi)星型號，在空間遙感衛(wèi)星領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用突破和自主保障；自主開發(fā)的碲化鎘發(fā)電玻璃成功應(yīng)用于北京冬奧會短道速滑館等重大工程。

 

　　4.產(chǎn)業(yè)集聚態(tài)勢良好

 

　　我國新材料空間布局日益優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)逐步凸顯，產(chǎn)業(yè)集群漸成規(guī)模，形成了以環(huán)渤海、長江三角洲和珠江三角洲等地區(qū)為代表的新材料產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)；新材料領(lǐng)域培育了4個先進制造業(yè)集群、14個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群、19個創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群、96個新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地。深圳市擁有國內(nèi)最大、產(chǎn)業(yè)鏈相對完整的先進電池材料產(chǎn)業(yè)集群，集聚了動力電池正/負極材料、電解液和隔膜等領(lǐng)域的國內(nèi)外代表性企業(yè)，集群主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值超過千億元，集群工業(yè)總產(chǎn)值占全國相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的比重超過70%。寧波市在稀土磁性材料、化工新材料領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，形成了具有國內(nèi)影響力的產(chǎn)業(yè)集群，稀土磁性材料產(chǎn)量占全國的40%，二苯基甲烷二異氰酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯樹脂等化工新材料產(chǎn)量位居全國第一。蘇州市圍繞納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，形成了從設(shè)備、原材料、制備、工藝、集成到應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈納米材料產(chǎn)業(yè)集群，納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值突破1000億元，成為全球八大納米產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一。

 

　　5.新材料產(chǎn)業(yè)支撐引領(lǐng)作用凸顯

 

　　新材料作為材料工業(yè)的先導(dǎo)，對推動技術(shù)創(chuàng)新、促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、保障國家安全等具有重要的支撐和引領(lǐng)作用。我國已經(jīng)在基本型（T300級）碳纖維的研制、工程化及航空航天應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，濕法高強型（T700G級）碳纖維的研制和工程化關(guān)鍵技術(shù)，高強中模型（T800H級）碳纖維的工程化及其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了系列突破，有力支撐了我國衛(wèi)星平臺、運載火箭、大型飛機、兵器、艦船等國家重大裝備建設(shè)；建成了8.5代TFT-LCD玻璃浮法生產(chǎn)線以及鋰鋁硅玻璃產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，打破了國外企業(yè)在高品質(zhì)電子顯示玻璃領(lǐng)域的長期壟斷。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的鈰磁體已廣泛應(yīng)用于機器人、高端機床、醫(yī)療器械、節(jié)能家電和電動自行車等領(lǐng)域各類電機中，年產(chǎn)量超過6×104 t，規(guī)模約占整個稀土永磁產(chǎn)業(yè)的1/3。

 

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　　雖然我國重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，初步建立了品種門類較為齊全的產(chǎn)業(yè)體系，但仍面臨先進基礎(chǔ)材料參差不齊、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料受制于人、前沿新材料技術(shù)有待突破等問題，亟需提升原始創(chuàng)新能力，加強關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，深度融合創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、資金鏈、人才鏈和安全保障等。

 

　　1.部分基礎(chǔ)原材料依賴進口，嚴重威脅新材料產(chǎn)業(yè)鏈安全

 

　　大國博弈激烈化、地區(qū)沖突持久化使全球經(jīng)濟秩序和政治關(guān)系受到嚴重沖擊，世界科技競爭格局正在發(fā)生變化。在涉及經(jīng)濟社會發(fā)展、國防裝備建設(shè)和人民福祉改善的領(lǐng)域，部分新材料“卡脖子”問題日益顯現(xiàn)。我國的半導(dǎo)體材料領(lǐng)域仍存在技術(shù)基礎(chǔ)薄弱及產(chǎn)業(yè)鏈脆弱的環(huán)節(jié)，關(guān)鍵原輔材料如光掩模用高純合成石英、光掩?；?、光掩模保護膜，光刻材料用樹脂、單體、添加劑，功能化學(xué)品生產(chǎn)過程中所用關(guān)鍵原料、電子級化學(xué)品、分析檢測儀器和包裝材料，化學(xué)機械拋光液用納米級磨料，拋光墊用原材料，靶材用超高純原材料錠材，封裝材料的高端原材料，氣體配套相關(guān)設(shè)施管道、閥門、包裝瓶等仍然依賴進口。用于制備先進結(jié)構(gòu)和功能一體化陶瓷材料的高性能陶瓷粉體行業(yè)長期被日本、歐洲、美國的公司壟斷。我國高性能氮化物陶瓷粉體，如氮化硅、氮化鋁、氮化硼等粉體等嚴重依賴國外進口，雖然國內(nèi)正在進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，且已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品，但距離真正產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)長的距離。

 

　　2.部分核心裝備尚未實現(xiàn)自主可控，產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在風(fēng)險

 

　　我國核心裝備受制于人的重要原因是研發(fā)與生產(chǎn)脫節(jié)，材料、工藝與裝備多學(xué)科交叉融合研究不足以及流程和裝備問題未受到重視。我國碳纖維生產(chǎn)裝備與國外差距顯著，缺乏裝備自主設(shè)計制造能力，嚴重依賴國外進口，如生產(chǎn)高質(zhì)量碳纖維所必需的碳化爐、高溫石墨化爐主要來自美國哈泊國際公司和德國西格里碳素公司。裝備短板問題產(chǎn)生的主要原因如下：一是缺乏優(yōu)秀的模擬和設(shè)計人員，產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗相對匱乏，再加上國外技術(shù)封鎖，導(dǎo)致我國在自主設(shè)計裝備方面長期落后；二是我國核心工業(yè)領(lǐng)域的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，如力學(xué)場、溫度場、流場模擬軟件，普遍依賴進口；三是我國基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域與德國、日本等國家仍存在明顯代差，直接導(dǎo)致碳纖維設(shè)備或核心部件的制造規(guī)模、工藝、精度，裝配的規(guī)模和精度，維護水平較國際一流水平有明顯差距；四是材料質(zhì)量與裝備強國存在明顯差距，如我國高溫碳化爐的石墨發(fā)熱體材料、石墨電極材料，低溫炭化爐的爐膽材料等。

 

　　3.高端產(chǎn)品自給率不高，高端應(yīng)用的自主保障能力不足

 

　　原始創(chuàng)新能力不足、核心技術(shù)空心化、規(guī)?；膶I(yè)人才隊伍和知識產(chǎn)權(quán)（核心技術(shù)）儲備缺失，導(dǎo)致高端產(chǎn)品自給率較低。我國主要稀土功能材料產(chǎn)業(yè)規(guī)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(lǐng)域所需的高端稀土功能材料被國外壟斷。一些產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)均來自國外，如稀土永磁生產(chǎn)過程中的速凝、氫破碎、滲鏑等關(guān)鍵技術(shù)主要來自日本；靶向氣流磨技術(shù)，燒結(jié)釹鐵硼一致性、智能化生產(chǎn)裝備與技術(shù)，熱壓磁體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)以及高性能指標釹鐵硼磁體、釤鈷磁體等仍由日本、歐洲、美國等國家和地區(qū)掌握。

 

　　4.基礎(chǔ)研究與應(yīng)用脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)化進展滯后

 

　　部分領(lǐng)域的新材料基礎(chǔ)研究雖然取得一定進展，在研究論文、專利數(shù)量等方面處于領(lǐng)先地位，但基礎(chǔ)研究與應(yīng)用脫節(jié)，科研成果從樣品到產(chǎn)品再到商品的轉(zhuǎn)化效率低，產(chǎn)業(yè)化能力不足，導(dǎo)致市場被國外企業(yè)占據(jù)。高校、科研院所與企業(yè)在體制上分離，交流協(xié)作不充分，缺乏將科研成果進行及時有效轉(zhuǎn)化和實現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研”協(xié)作的健全機制。高校和科研院所的研究成果往往僅停留在實驗室工作階段，未進行產(chǎn)品的小試、量產(chǎn)驗證，而企業(yè)的研發(fā)又因?qū)嶒灧治鲈O(shè)備缺乏而不夠深入。在熱壓磁體材料方面，我國在熱流變磁體各向異性理論、取向技術(shù)、晶界擴散提高磁體矯頑力、無重稀土高矯頑力熱壓磁體研發(fā)、磁體微觀組織結(jié)構(gòu)調(diào)控、熱壓磁體使役性能研究、“氫化?歧化?脫氫?復(fù)合”工藝處理熱壓磁體研發(fā)、磁化機理和矯頑力機制研究、新制備工藝技術(shù)研發(fā)等領(lǐng)域的研究已經(jīng)處于世界先進水平，但產(chǎn)業(yè)化推進卻非常緩慢。相比之下，美國和日本率先實現(xiàn)了熱壓磁體的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，如美國Magnequench公司主要生產(chǎn)MQ3磁體，日本大同電子株式會社已經(jīng)從制備技術(shù)的開發(fā)、改進發(fā)展到磁體晶界擴散工藝的改進、性能提升。

 

　　5.市場培育不力，產(chǎn)品未能大規(guī)模應(yīng)用

 

　　應(yīng)用和市場是新材料實現(xiàn)價值轉(zhuǎn)化的必經(jīng)環(huán)節(jié)，為其發(fā)展提供不可或缺的牽引力。我國部分新材料的研發(fā)、應(yīng)用與市場培育未實現(xiàn)同步發(fā)展，存在應(yīng)用技術(shù)發(fā)展滯后、市場培育不力等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品未能大規(guī)模應(yīng)用。目前，我國顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居全球第一，但顯示材料國產(chǎn)化率不足30%，其中關(guān)鍵材料不足5%。顯示材料產(chǎn)業(yè)化及推廣應(yīng)用難度高，主要原因在于：由小量研發(fā)走向大量生產(chǎn)存在較大的工藝難度，在量產(chǎn)工藝、量產(chǎn)設(shè)備等技術(shù)上，還需要國內(nèi)廠商進一步加大投入，攻克關(guān)鍵技術(shù)工藝難題，盡快突破一系列工程化關(guān)鍵技術(shù)；由于長期以來國產(chǎn)材料在產(chǎn)業(yè)界給予客戶的信任度較低，進入面板產(chǎn)線的驗證周期較長。

 

　　6.部分領(lǐng)域“小、雜、散”問題突出，行業(yè)集中度不高

 

　　美國、歐洲等國家和地區(qū)的新材料發(fā)展模式是依靠集結(jié)大型或巨型生產(chǎn)企業(yè)來占據(jù)產(chǎn)業(yè)、市場絕對主體地位；我國新材料產(chǎn)業(yè)的“小、雜、散”問題突出，難以匹敵同行業(yè)國際巨頭，市場競爭力不強。例如，在電子陶瓷材料領(lǐng)域，我國多家從事片式元器件生產(chǎn)的骨干企業(yè)的產(chǎn)值總和不及日本東京電氣化學(xué)工業(yè)株式會社。在壓電陶瓷產(chǎn)品方面，我國壓電陶瓷企業(yè)數(shù)量較多，其中規(guī)模較大的企業(yè)有蘇州攀特電陶科技股份有限公司、廣東捷成科創(chuàng)電子股份有限公司等，雖然能夠生產(chǎn)一些高端壓電陶瓷產(chǎn)品，如多層壓電陶瓷驅(qū)動器、多層壓電變壓器、多層壓電微揚聲器及壓電微馬達等；但多數(shù)企業(yè)是中小企業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以低端產(chǎn)品為主，如點火器、蜂鳴器以及少量的濾波器、換能器等。盡管多年來我國在壓電陶瓷的研究開發(fā)中取得了一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果，但從目前行業(yè)的總體情況看，市場競爭力、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平亟待提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待升級。

 

　　7.標準和評價體系不完善，難以有效支撐技術(shù)發(fā)展

 

　　完善的材料綜合性能測試和應(yīng)用技術(shù)評價體系是持續(xù)支撐技術(shù)及行業(yè)發(fā)展的基石，統(tǒng)一、科學(xué)、規(guī)范的標準體系是產(chǎn)業(yè)上下游交互的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)降低產(chǎn)品成本、提高研發(fā)效率的關(guān)鍵。然而，我國部分新材料應(yīng)用起步較晚，評價標準體系尚未完善、部分關(guān)鍵測試設(shè)備與技術(shù)未能完全自主可控，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展通道受阻。此外，大部分行業(yè)的國際市場話語權(quán)不足，導(dǎo)致部分行業(yè)產(chǎn)品、技術(shù)標準的國際認可度受限，難以提升產(chǎn)品的國際競爭力。以離子交換膜為例，我國尚無國家標準，產(chǎn)品基本性能檢測，電滲析膜堆尺寸大小、格網(wǎng)、墊片等均無統(tǒng)一配套標準，大幅限制了離子交換膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

　　四、面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展體系

 

　　全球科技和產(chǎn)業(yè)競爭格局加速重塑，前瞻預(yù)判前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)，謀劃布局新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為打造國家競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵。“十四五規(guī)劃綱要”中明確提出，在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、“深?？仗?rdquo;開發(fā)、氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。北京、上海、廣東、安徽等省份已提前謀劃未來產(chǎn)業(yè)或先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，超前布局區(qū)塊鏈、太赫茲、量子通信等未來產(chǎn)業(yè)鏈，前瞻布局量子信息、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、機器人等未來產(chǎn)業(yè)，實施未來產(chǎn)業(yè)培育工程等。此外，我國正在部署和推進“央企產(chǎn)業(yè)煥新行動”“未來產(chǎn)業(yè)啟航行動”，聚焦新一代移動通信、人工智能、生物技術(shù)、新材料等15個重點產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域方向，推動中央企業(yè)加快布局和發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)與未來產(chǎn)業(yè)。可見，發(fā)展壯大新興產(chǎn)業(yè)并前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)是建設(shè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系、培育發(fā)展新動能、促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，是面對新型國際關(guān)系、把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動權(quán)的戰(zhàn)略舉措，也是謀求“十四五”時期競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。

 

　　新材料是實體經(jīng)濟的根基，是支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)和贏得國際競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵領(lǐng)域。新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)具有創(chuàng)新活躍、技術(shù)密集、發(fā)展前景廣闊等特征，關(guān)系到國民經(jīng)濟社會發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級全局。新材料產(chǎn)業(yè)在推進新產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著基礎(chǔ)性、引領(lǐng)性作用，遴選支撐新興產(chǎn)業(yè)和未來發(fā)展需求的重點新材料領(lǐng)域，營造適宜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，形成良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)具有重要意義。為此，應(yīng)從以下方面培育和前瞻布局面向未來的新材料產(chǎn)業(yè)。

 

　　（一）面向新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新材料

 

　　1.集成電路關(guān)鍵材料

 

　　我國集成電路關(guān)鍵材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點是填補國內(nèi)產(chǎn)業(yè)空白，需加大力量補短板，保障集成電路制造產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的安全和穩(wěn)定。重點布局覆蓋130~90 nm、90~28 nm技術(shù)節(jié)點的先進邏輯產(chǎn)品、先進存儲器用晶圓制造成套工藝和先進封裝成套工藝的各類關(guān)鍵材料開發(fā)，包括193 nm浸沒式光刻膠及其配套抗反射材料和特種試劑、高階邏輯工藝和先進存儲用前驅(qū)體系列產(chǎn)品、高階工藝用拋光液和拋光墊、特種合金靶材及先進封裝用多種材料。填補國內(nèi)空白，大力提升規(guī)模化產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，提高產(chǎn)品品種覆蓋率，加強產(chǎn)品品質(zhì)、服務(wù)、配套保障能力建設(shè)，提升產(chǎn)業(yè)綜合競爭力，提高產(chǎn)品市場占有率；部署開發(fā)20~14 nm、14~7 nm及其以下技術(shù)代邏輯產(chǎn)品和先進存儲器需求關(guān)鍵產(chǎn)品，為產(chǎn)品進入高端市場奠定基礎(chǔ)。加緊布局超越“摩爾定律”相關(guān)領(lǐng)域，推動碳基集成電路特色工藝材料開發(fā)。在集成電路關(guān)鍵材料領(lǐng)域建設(shè)技術(shù)先進、安全可靠的產(chǎn)業(yè)體系，發(fā)揮對集成電路產(chǎn)業(yè)的支撐作用。

 

　　2.信息功能陶瓷材料

 

　　通信技術(shù)的發(fā)展對新型微波濾波器件提出了高頻寬帶化、超低功耗的技術(shù)要求，對微小型濾波器件的結(jié)構(gòu)與寬頻設(shè)計原理、超低功耗實現(xiàn)方法和器件加工與測試技術(shù)等提出了新的挑戰(zhàn)，需要發(fā)展新型微波介質(zhì)濾波器件的高頻低功耗設(shè)計原理、集成制造與糾偏微調(diào)技術(shù)及器件測試與評價方法。集中力量開展具有優(yōu)良介電性能，適合新一代無源集成組件應(yīng)用的低、中、高介電常數(shù)低溫共燒陶瓷介質(zhì)材料開發(fā)；解決器件集成中異質(zhì)材料工藝匹配、外場下的穩(wěn)定性等關(guān)鍵共性問題，獲得材料結(jié)構(gòu)?工藝?電性能?服役特性優(yōu)化的途徑，推動低成本、高性能的無源集成器件用介質(zhì)材料制備；針對新一代無線通信、可穿戴電子系統(tǒng)應(yīng)用，探索基于自主介質(zhì)材料的新型無源器件的設(shè)計、制備和集成技術(shù)。采用材料基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開發(fā)相結(jié)合的方式，堅持材料?器件?工藝一體化研究路線，鼓勵科研單位與生產(chǎn)企業(yè)密切合作，開展協(xié)同創(chuàng)新研究工作。

 

　　3.先進能源材料

 

　　綠色發(fā)展、用能成本等問題已成為經(jīng)濟社會發(fā)展的核心議題，能源戰(zhàn)略與各領(lǐng)域、各行業(yè)、各環(huán)節(jié)及各市場主體聯(lián)系密切。圍繞不同的能源轉(zhuǎn)化、存儲方式和原理，先進能源材料需重點發(fā)展燃料電池材料、熱電材料、超級電容器材料、固體鋰電材料、生物質(zhì)能材料、光電材料和納米能源材料等方向。加速推進氫燃料電池新材料與部件的產(chǎn)業(yè)化，進一步推進銻化鉍熱電材料體系的產(chǎn)業(yè)化進程，研制綜合性能優(yōu)異的正/負極材料、功能性電解液及隔膜等超級電容器關(guān)鍵材料，突破固態(tài)電池材料在電導(dǎo)率、成本、批量生產(chǎn)等方面的問題，加快推進生物質(zhì)液體燃料清潔制備與高值化利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，解決新型光伏材料批量化生產(chǎn)過程中造成的轉(zhuǎn)換效率下降問題，實現(xiàn)納米發(fā)電機在人機交互、智能醫(yī)療和仿生智能器件等重要領(lǐng)域中的應(yīng)用。

 

　　4.新型顯示材料

 

　　以提高顯示核心材料的國產(chǎn)化率，探索新型器件結(jié)構(gòu)，培育新材料、信息系統(tǒng)龍頭企業(yè)，實現(xiàn)“換道超車”、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展為目標，攻克一批提升顯示性能的關(guān)鍵材料與技術(shù)。具體包括：發(fā)展有機發(fā)光二極管/量子點發(fā)光二極管（OLED/QLED）印刷顯示材料與器件、激光顯示材料與器件、微發(fā)光二極管（MicroLED）顯示材料與器件、光場顯示材料與技術(shù)；攻克一批便攜式移動顯示難題，如低功耗、驅(qū)動技術(shù)，下一代移動通信技術(shù)，人工智能系統(tǒng)集合技術(shù)；攻克一批大尺寸制造問題，研究柔性制造技術(shù)；以新一代高視覺維度的光場顯示需求為牽引，以材料、器件、模組、算法、整機全鏈條總體協(xié)調(diào)和同步開發(fā)為研究發(fā)展思路，推進全產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新；通過開展科學(xué)技術(shù)研究，突破納米發(fā)光二極管（NanoLED）顯示核心材料與關(guān)鍵技術(shù)，形成先發(fā)優(yōu)勢，搶占未來顯示技術(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點。

 

　　5.生物醫(yī)用材料

 

　　隨著生物醫(yī)用材料的飛速發(fā)展，我國一些高端生物材料及醫(yī)療器械產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。我國以醫(yī)用羥基磷灰石陶瓷材料為代表的系列骨誘導(dǎo)人工骨，羥基磷灰石涂層及具有骨腫瘤與骨質(zhì)疏松治療功能的羥基磷灰石納米材料，用于先天性心臟病和冠心病治療的生物可吸收材料及器械，基于重組人源化膠原蛋白的心血管系統(tǒng)修復(fù)，骨科、牙科、皮膚科、婦產(chǎn)科等材料及器械產(chǎn)品，增材制造材料及產(chǎn)品等的研發(fā)，位列國際發(fā)展前沿。全面推進相關(guān)材料的研發(fā)及生產(chǎn)，開發(fā)系列化醫(yī)用產(chǎn)品，建立完整的監(jiān)管體系，開展臨床應(yīng)用技術(shù)研發(fā)及臨床應(yīng)用推廣，保持我國原始創(chuàng)新產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢及發(fā)展國際市場，搶占國際標準制高點，推動產(chǎn)品走向國際是面向未來發(fā)展的關(guān)鍵。

 

　　6.生物基材料

 

　　生物基材料作為新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分獲得了廣泛關(guān)注。目前，在生物基材料領(lǐng)域，我國在原料、核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)，與其他先進國家相比仍處于“跟跑”階段。生物材料產(chǎn)業(yè)面臨基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競爭力略顯不足、關(guān)鍵或重要產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化程度不足、市場認可度偏低等挑戰(zhàn)。未來的發(fā)展重點是實現(xiàn)以淀粉糖等為原料的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的生物法生產(chǎn)與應(yīng)用，推動生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物基聚酯酰胺、生物尼龍、生物基環(huán)氧樹脂、生物橡膠、生物基/質(zhì)聚合物、生物基介電儲能材料、生物基材料助劑等生物基材料產(chǎn)業(yè)的鏈條化、集聚化、規(guī)模化發(fā)展。

 

　　7.先進結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料

 

　　以國家重大需求為導(dǎo)向，以攻克關(guān)鍵核心技術(shù)、獲取自主知識產(chǎn)權(quán)和工程應(yīng)用為目標，解決材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)調(diào)控的重大科學(xué)問題，突破結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料制備與應(yīng)用瓶頸技術(shù)，實現(xiàn)先進結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料技術(shù)自主發(fā)展。發(fā)展基于跨尺度多維度結(jié)構(gòu)調(diào)控的新型結(jié)構(gòu)材料、高性能高分子及其復(fù)合材料、高溫耐蝕結(jié)構(gòu)材料、輕質(zhì)高強新材料、結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料、重大工程結(jié)構(gòu)材料、增材制造材料并取得重大技術(shù)突破，材料微結(jié)構(gòu)調(diào)控、超強韌化、極限化制備與服役等一批共性瓶頸技術(shù)達到世界先進水平；形成具有國際一流水平的先進結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料主干新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系，結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料創(chuàng)新能力進入國際前列；重大裝備用的高端結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料能夠自主保障，戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域關(guān)鍵核心結(jié)構(gòu)材料實現(xiàn)自主可控。

 

　　8.稀土材料

 

　　緊密圍繞國家戰(zhàn)略需求，結(jié)合未來智能機器人、智慧城市、深空/深海開發(fā)、大數(shù)據(jù)和人機交互等應(yīng)用場景，重點開展工程化及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究，著力突破稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化材料、稀土晶體材料、高純稀土金屬及靶材等先進稀土功能材料的核心制備技術(shù)、智能生產(chǎn)裝備、專用檢測儀器及其應(yīng)用技術(shù)；通過全產(chǎn)業(yè)鏈同步創(chuàng)新，推動先進成果的推廣實施，保障戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國防軍工、智能制造等對關(guān)鍵材料的需求，最終實現(xiàn)高端應(yīng)用稀土功能材料的自主供給；開展前沿基礎(chǔ)理論和實驗研究，通過科學(xué)問題的深入探究和積累，提出更多原創(chuàng)理論和原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)，獲得一批稀土新材料和新應(yīng)用原創(chuàng)性成果；實現(xiàn)我國從稀土大國向稀土強國的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)未來稀土科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

　　9.超導(dǎo)材料

 

　　超導(dǎo)技術(shù)是21世紀具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù)，在能源、醫(yī)療、交通、科學(xué)研究及國防軍工等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。通過“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)我國低溫超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)的升級換代，突破高溫超導(dǎo)材料批量化制備關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出面向電力、能源、醫(yī)療和國防應(yīng)用的超導(dǎo)電工裝備，實現(xiàn)超導(dǎo)材料、超導(dǎo)強電和超導(dǎo)弱電產(chǎn)品的協(xié)同發(fā)展和規(guī)?；瘧?yīng)用，總體達到國際先進水平，打造并形成基于超導(dǎo)材料及其應(yīng)用技術(shù)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

 

　?。ǘ┟嫦蛭磥懋a(chǎn)業(yè)布局的新材料

 

　　1.原子制造技術(shù)

 

　　原子制造技術(shù)是以原子水平的量子物理為基礎(chǔ)、以原子級功能基元為核心，在物質(zhì)極限層次開展的材料與器件的制造技術(shù)，將在邏輯、存儲、傳感、超導(dǎo)、催化、儲能及光電等領(lǐng)域催生重大應(yīng)用，顯著促進多學(xué)科交叉融合和技術(shù)發(fā)展。未來將重點發(fā)展原子基元設(shè)計及其材料器件制造、分子基元設(shè)計及其微系統(tǒng)組裝制造、基元系統(tǒng)及大規(guī)模器件制造、原子量子態(tài)精確控制及其器件制造、原子制造的前沿新理論與新概念。

 

　　2.硅基多材料體系融合集成

 

　　硅基集成光電子器件/模塊的重要研究方向為：搭建硅與先進光電材料的混合集成工藝平臺，充分發(fā)揮集成電路工藝的超大規(guī)模、超高精度制造特性，結(jié)合各類材料的光電特性優(yōu)勢，實現(xiàn)高性能混合光電集成芯片制備技術(shù)突破。

 

　　3.碳納米管微納電子材料

 

　　碳納米管載流子遷移率高，可應(yīng)用于射頻器件的制造，提高射頻器件的截止頻率和最大振蕩頻率，有望應(yīng)用于空間通信、高速無線電鏈路、車輛雷達和芯片間通信應(yīng)用領(lǐng)域的耦合納米振蕩器。碳納米管耐彎曲的特性使其可應(yīng)用于柔性、透明電子設(shè)備的制造，推動顯示設(shè)備性能提升。隨著技術(shù)的進步，碳基半導(dǎo)體的應(yīng)用場景將日益多元化，未來碳納米管材料在微納電子領(lǐng)域應(yīng)用還需聚焦碳納米管制備、器件穩(wěn)定性、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。

 

　　4.超寬禁帶半導(dǎo)體材料

 

　　我國的超寬禁帶半導(dǎo)體材料正處于前沿研究階段，高品質(zhì)、大尺寸襯底材料的制備是近期技術(shù)突破的重點；基于高品質(zhì)襯底生長的外延材料將成為器件制備的基礎(chǔ)，攻克器件制備工藝的技術(shù)難點將為超寬禁帶半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用提供可能。超寬禁帶半導(dǎo)體材料禁帶寬度大、單晶制備難度高、高效摻雜難度大、器件接觸性能調(diào)控難度高等一系列難題成為超寬禁帶半導(dǎo)體應(yīng)用的阻力，為超寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展帶來了重大的挑戰(zhàn)。今后還需重點發(fā)展高品質(zhì)、大尺寸襯底材料制備能力，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、穩(wěn)定高效的單晶生長和加工技術(shù)，形成單晶生長、缺陷控制、襯底加工技術(shù)等超寬禁帶材料專利池，儲備相關(guān)技術(shù)人才，突破大尺寸、高性能單晶襯底產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

 

　　5.超材料

 

　　典型的超材料如左手材料、“隱身斗篷”、完美透鏡等，已在光學(xué)、通信、國防等領(lǐng)域獲得應(yīng)用；多種電磁超材料、力學(xué)超材料、聲學(xué)超材料、熱學(xué)超材料及基于超材料與常規(guī)材料融合的新型材料相繼出現(xiàn)，形成了新材料的重要增長點。面向未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還應(yīng)提前布局光學(xué)超透鏡技術(shù)、超材料電磁隱身技術(shù)、超材料天線技術(shù)及超材料全光開關(guān)技術(shù)，推動超材料減震技術(shù)研究及其在精密機械和重大工程中的應(yīng)用，研發(fā)用于聲吶、噪聲抑制及聲學(xué)信息技術(shù)方面的新型超材料，用于熱能利用及轉(zhuǎn)換、熱管理等領(lǐng)域的新型超材料。

 

　　6.液態(tài)金屬

 

　　液態(tài)金屬的應(yīng)用基礎(chǔ)研究已發(fā)展成為當(dāng)前備受國際廣泛關(guān)注的重大科技前沿和熱點，為眾多行業(yè)帶來了顛覆性解決方案和實現(xiàn)手段，為能源、熱控、電子信息、先進制造、國防軍事、柔性智能機器人以及生物醫(yī)療健康等領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展帶來變革。未來，該領(lǐng)域還需重點發(fā)展液態(tài)金屬電子漿料、液態(tài)金屬熱界面材料、液態(tài)金屬相變材料、液態(tài)金屬導(dǎo)電膠、液態(tài)金屬磁流體、液態(tài)金屬低溫焊料等功能材料；研發(fā)液態(tài)金屬腫瘤血管栓塞制劑及治療技術(shù)、液態(tài)金屬神經(jīng)連接與修復(fù)技術(shù)、液態(tài)金屬高分辨血管造影術(shù)、液態(tài)金屬內(nèi)外骨骼技術(shù)與注射電子學(xué)、液態(tài)金屬皮膚電子技術(shù)、堿金屬流體腫瘤消融治療技術(shù)等前沿醫(yī)療技術(shù)，以及系列創(chuàng)新醫(yī)療器械產(chǎn)品。

 

　　7.高熵合金

 

　　高熵合金打破了傳統(tǒng)合金以混合焓為主的設(shè)計理念，為新材料的研發(fā)打開了一個廣闊的成分設(shè)計空間。高熵合金可在國防、航空、航天等多個關(guān)鍵領(lǐng)域得到應(yīng)用，開發(fā)并推廣具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高熵合金新材料具有重大戰(zhàn)略意義。高熵合金發(fā)展的重點包括輕質(zhì)高熵合金、耐高溫難熔高熵合金、耐腐蝕高熵合金、耐輻照高熵合金、生物醫(yī)用高熵合金、共晶高熵合金、耐磨高熵合金、儲氫高熵合金、催化高熵合金、軟磁高熵合金等。面向未來應(yīng)用場景和具有潛力的重點應(yīng)用方向，開展實際應(yīng)用驗證；針對國防裝備應(yīng)用、航空、航天等極端環(huán)境條件下服役需求，研制特種高性能高熵合金；開發(fā)用于寬溫域工況條件下的綜合性能優(yōu)異的新型裝備高熵合金結(jié)構(gòu)材料，實現(xiàn)高熵合金國際戰(zhàn)略引領(lǐng)。

 

　　五、對策建議

 

　　培育并發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)需要的新材料產(chǎn)業(yè)是把握世界科技發(fā)展趨勢，瞄準產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長期方向，推動制造業(yè)朝著智能化、數(shù)字化、生態(tài)化、國際化方向發(fā)展的重要路徑，是實現(xiàn)高水平科技自立自強的重要基礎(chǔ)。在明確新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)對新材料發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)用產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)思維，加快提升新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，充分發(fā)揮新型舉國體制的制度優(yōu)勢和超大規(guī)模市場優(yōu)勢，堅持應(yīng)用牽引、問題導(dǎo)向，堅持政府引導(dǎo)和市場機制相結(jié)合，堅持獨立自主和開放合作相促進，推進新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

 

　?。ㄒ唬┲χ涡虏牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展根基

 

　　一是加強新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快新材料重大基礎(chǔ)設(shè)施、共性技術(shù)平臺、檢驗檢測、質(zhì)量認證等的發(fā)展。二是加強新材料核心技術(shù)攻關(guān)，形成以材料基礎(chǔ)研究帶動新材料應(yīng)用技術(shù)突破、以技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、以產(chǎn)業(yè)推動技術(shù)創(chuàng)新的良性循環(huán)。三是加強新材料專業(yè)人才培養(yǎng)，深入推進產(chǎn)教融合，建立一批專業(yè)人才培養(yǎng)基地，同時優(yōu)化高校專業(yè)設(shè)置，加強未來產(chǎn)業(yè)中新材料領(lǐng)域的學(xué)科建設(shè)。

 

　?。ǘ┲μ嵘虏牧袭a(chǎn)業(yè)鏈水平

 

　　一是培育壯大一批新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)需要的新材料企業(yè)。推動新材料產(chǎn)業(yè)集群化、生態(tài)化、融合化發(fā)展，在新材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域率先培育形成一批面向未來產(chǎn)業(yè)生態(tài)的主導(dǎo)型企業(yè)。二是構(gòu)建自主創(chuàng)新、安全高效的新材料產(chǎn)業(yè)鏈體系。針對我國新材料產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈發(fā)展中存在的短板問題，扎實推進穩(wěn)鏈、補鏈、強鏈工作，著力構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局。三是深化國內(nèi)外新材料產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展。破除深度融入全球產(chǎn)業(yè)鏈的體制性和機制性障礙，實現(xiàn)新材料產(chǎn)業(yè)“走出去”“引進來”有機結(jié)合。

 

　　（三）營造良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)環(huán)境

 

　　一是統(tǒng)籌發(fā)揮新型舉國體制和市場機制的作用。堅持自主創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、開放創(chuàng)新，抓大放小，聚焦新材料產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵產(chǎn)品，避免“碎片化”發(fā)展導(dǎo)致領(lǐng)軍人才分散、生產(chǎn)線重復(fù)建設(shè)、資源浪費。二是利用體制上的協(xié)同優(yōu)勢，聯(lián)合新材料生產(chǎn)企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)，加速新材料技術(shù)迭代，滿足器件、整機持續(xù)提升性能的需求。三是成立新材料科技基金，聯(lián)合社會、政府、企業(yè)對投資大、周期長的材料產(chǎn)業(yè)鏈進行持續(xù)投入，培育一批面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料“高精特新”企業(yè)。

 

　?。ㄋ模┩晟飘a(chǎn)業(yè)發(fā)展配套政策

 

　　一是加快和完善有利于推動新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的政策與法規(guī)體系，制定面向新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)亟需發(fā)展的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄和投資指南，防止出現(xiàn)“投資碎片化”。二是引導(dǎo)金融資源配置，為涉及新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的新材料重點領(lǐng)域提供長期、穩(wěn)定、充足的資金來源，發(fā)揮政府股權(quán)投資引導(dǎo)基金的引導(dǎo)作用，健全從新材料實驗研究、中試到生產(chǎn)全過程的科技創(chuàng)新融資模式。三是持續(xù)擴大新材料“首批次”保險補償機制，解決“好材不敢用”的后顧之憂。

 

　　注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。

 

　　作者介紹

 

　　屠海令

 

　　電子材料專家，中國工程院院士。

 

　　主要從事硅及硅基半導(dǎo)體材料、化合物半導(dǎo)體材料、新型傳感材料研究。