新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,以及传统材料成分、工艺改进后性能明显提高或具有新功能的材料。新材料是工业产品质量升级换代的保证和产业技术创新的前提,同时也是其他新兴产业发展的基础,在航空航天、信息通讯、高端制造、智能交通、新能源、新医药和数字创意等领域发挥着不可或缺的重要作用。新中国成立70年来,我国新材料产业不断发展壮大,在体系建设、产业规模和技术进步等方面取得了明显成就,目前正处于由大向强转变的关键时期。新材料产业持续健康发展将为新一轮科技革命和产业变革奠定坚实的基础。
我国新材料产业发展现状
新中国成立70年来,我国新材料产业无论在科技创新还是在产业规模方面都得到了长足的发展,并呈现出以下特点:
一是产业规模与市场占有率不断扩大。进入 21 世纪以来,中国新材料产业规模不断扩大,2018年实现产值 3.9 万亿元人民币,从 2011 年到 2018 年,复合增长率超过 25%。稀土功能材料、先进电池材料、光伏材料、超硬材料、特种不锈钢、先进玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。半导体照明形成比较完整的研发与产业体系,2018 年产业规模超过 7300 亿元稀土磁性材料、稀土储氢材料等产量约占全球的
80%,其中,稀土磁性材料 2018 年产量达15.6万吨。
二是研发能力与水平进一步提高。我国已建成门类齐全的材料研发和生产体系,2018 年科技论文和发明专利均位居世界第一。近年来,通过产学研用结合,一批核心技术取得了实质性突破,许多重要新材料的技术指标得到大幅提升,部分研究成果在相关领域得到了推广应用。偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)和氟硼铍酸钾(KBBF)等非线性光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化。太阳能电池关键材料技术指标达到了国际先进水平,光伏发电成本降低到 1 元/千瓦时以下。300 毫米硅片可满足28纳米技术节点的集成电路要求,并已成功拉制450毫米硅单晶。T300 级和T700 级碳纤维实现了稳定生产,已应用于航空航天装备;T800级和 M60J碳纤维关键技术取得突破,正在开展工程化研究。石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料研究方兴未艾,相关材料实现了初步应用。
三是产业区域集聚态势初步形成。近年来,各级政府积极推动新材料产业基地建设,产业聚集发展的良好态势初步形成。长三角地区在电子信息、航空航天、新能源、新型化工等方面形成明显的区域特色。粤港澳地区生物医用材料、新型显示材料、改性工程塑料、先进陶瓷材料等产业集中度高,发展迅猛。京津冀地区技术创新推动作用明显,在半导体硅材料、石墨烯材料等多个领域具有较强优势。此外,江西、内蒙古的稀土新材料,云南和贵州的稀贵金属新材料,安徽的新型化工材料和新型建材,浙江宁波的钕铁硼永磁材料,江苏徐州、河南洛阳的多晶硅材料,江苏苏州的纳米材料以及福建的锂离子电池及材料也都形成了各自的区域特色。
四是应用示范和支撑重大工程的作用日益显现。新材料产业是建设重大工程、巩固国防军工、构建节能环保社会的重要技术支撑和基础保障。国家部委及各级政府组织实施了 “节能产品惠民”“十城万盏”“十城千辆”“金太阳”“互联网+”等重大应用示范工程并出台相关政策支持。随着全社会绿色、低碳、节能环保意识的提高,各种功能新材料趋向高性能、低能耗,不断满足资源节约、环境友好的要求,对节能减排起到了重要作用。以先进有色金属、特殊钢、高温合金为代表的高性能结构材料和碳纤维及其复合材料支撑了当今高技术发展,在高速铁路、大飞机、载人航天、探月工程、超高压电力输送、超超临界燃煤发电机组、深海油气开发等重大工程中做出了重要贡献。
五是产业发展的政策环境持续优化,改革力度不断加强。“十三五”期间,我国政府相继发布了战略性新兴产业发展规划和相关科技发展专项规划。工信部、国家发改委、科技部和财政部联合出台了《关于加快新材料产业创新发展的指导意见》,文件对先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料的发展进行了部署。国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》,在先进结构材料技术、先进功能材料技术和变革性的材料研发模式与绿色制造新技术等方面规划了发展重点。近年来,国家和地方在政策、资金等方面持续增强对新材料产业的支持力度,例如工信部率先成立了国家动力电池等多个创新中心;山东省开展新旧动能转换,与天津大学成立了稀土催化研究院,形成学术、科技和产业强强联合。产业政策环境的不断优化,使新材料成为“工业强基”的重要支柱和制造业高质量发展的坚实基础。
我国新材料产业存在的短板和问题
进入 21 世纪以来,我国在新材料领域的技术突破和产业布局都取得了一定的进展,但总体上看,与世界先进水平相比仍有较大差距,发展过程中还存在一些短板和突出矛盾。《科技日报》于 2018年 4 月到 7 月间发表了多篇文章,列举了 35 项“卡脖子”技术,其中涉及了若干种新材料。
此外,我国新材料产业在宏观层面还存在若干问题,这些问题已成为制约我国经济社会进一步发展的瓶颈;主要体现在以下五个方面:
一是对发展新材料产业的认识不到位。在我国经济发展和国防建设中仍存在重器件、整机、大工程、轻材料的现象;仅当问题出现时,才认识到适度超前布置新材料研发和应用的重要性。而企业、科研院所和大学则缺乏对新材料基础研究和应用研究长期稳定的支持和耐心。如果不从根本上树立正确的新材料产业发展观,仍然“头痛医头”“脚痛医脚”“临阵磨枪”“临时抱佛脚”,那么有可能今天补齐了“卡脖子”的短板,未来还会出现更多的新材料瓶颈问题。
二是宏观统筹协调不够,导致低水平重复建设现象。国内各省市发布的新材料产业规划,没有立足于自身条件及优势进行合理定位和差异化分工,存在着严重的趋同现象。相关新材料产业布局缺乏顶层设计,宏观统筹协调不够,盲目跟风式投入尚未得到有效遏制,造成重复建设、无序竞争和产能过剩,影响了新材料产业的可持续性发展。
三是原始创新能力不足,产业链高端产品缺失。我国新材料企业作为创新主体的作用不明显,大多集中在产业链中低端环节,参与创新研发少、配套能力不强,缺乏核心竞争力。国内大多数行业共性技术研发处于缺位状态,尚无良好的资源配置机制和持续有效的投入,国家及行业标准、设计和工艺质量控制规范尚不完善,亟待建立新材料结构设计/制造/认证评价的基础支撑体系。
四是相关体制、机制难以满足新材料产业发展的需求。新材料产业的关键环节和重点领域存在着“老办法管新事物”的现象,一些新材料产品进入市场困难,阻碍了企业创新的积极性。开发风险较大的新材料产品缺少资金和风险保障的支持。风险投资、金融体系不能满足创新创业的需求。对技术含量高、质量要求严、投资回报时间长的产业链高端产品少有问津,尚未形成技术链、产业链、投资链的完整体系。面向工程化、产业化的中介服务体系不够完善,新材料产业服务平台尚未建立,成果转化和产业化进程缓慢。发展我国新材料产业的建议
新材料产业是战略性、基础性产业,也是高技术竞争的关键领域。未来有必要深化机制体制方面的改革,提高新材料的基础支撑能力,加强新材料产业的提质增效和协同应用,进一步发挥政府和市场两只手的作用,加快向新材料强国的转变。
一是加强新材料产业发展的支撑基础。鼓励新材料研发中的原始创新与集成创新。重视发展新材料的智能化制造技术,加大对新材料制造设备和检测仪器的研发支持,集中力量开发核心装备。从战略高度加强知识产权保护,建设具有系统性、多元性、先进性、适用性及动态性的中国材料与试验标准体系(Chinese Society of Testing Materials,CSTM),建立新材料结构设计/制造/评价共享数据库,开展协同应用试点示范,搭建协同应用平台,夯实新材料产业可持续发展的支撑基础。
二是完善新材料产业化发展的整体环境。适度超前安排处于研发阶段的前沿新材料,着力突破新材料产业发展的工程化问题。加快完善有利于推动新材料产业技术进步的政策和法规体系,制定新材料产业发展指导目录和投资指南,防止出现“投资碎片化”。加快营造新材料相关企业自主经营、公平竞争的市场环境,完善产业链、创新链、资金链。选择若干“转制院所”,出台政策、赋予职能、建设平台,发挥其在共性技术研发与转化方面的重要作用。加快出台混合所有制企业改革的政策,鼓励民营资本投资新材料产业,积极营造和完善新材料科技创新、投融资等政策法规的整体环境。
三是推进新材料产品融入全球高端制造业供应链。加大国家对新材料创新研发的投入,加强产学研用结合,以企业为投资主体和成果应用主体,充分发挥市场配置资源的基础性作用,提高资源配置效率和公平性。培育和拓展新材料消费市场,特别是中高端市场。推动供给侧结构性改革,以需求带动发展,促进企业上档次、上规模,鼓励发展国际合作,加快发展和壮大具有国际竞争力的企业集团以及与产业链相关中小企业群体,集中力量培育和塑造中国名牌新材料产品;促进新材料产品快速融入全球高端制造供应链。
四是加强创新团队和企业家群体建设。不断加大新材料领域创新型人才的培养力度,建立适合人才发展的激励机制,出台政策吸引全球高水平技术和管理人才。充分发挥行业协会、科研单位和大学的作用,共同建立新材料专家系统,鼓励各类智库对国内外新材料研发和应用需求进行调研与评估,就新材料发展战略提供高质量的咨询报告。加强新材料企业家队伍建设,培育具有国际先进水平的新材料企业家群体。