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》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、基因編輯、腦科學、再生醫(yī)學等為代表的生命科學領(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?？傮w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，以提高風電設(shè)備制造的可持續(xù)性。

 

　?。ㄈ┬虏牧显谏锛夹g(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，如腦機接口是科學技術(shù)改變?nèi)祟惿畹闹匾w現(xiàn)。材料學與系統(tǒng)生物學、化學、基因組學、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，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。生物學與半導體技術(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)?；祭w維等高性能復合材料正在替代傳統(tǒng)材料，汽車承力結(jié)構(gòu)件復合材料應(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）新材料與其他學科、領(lǐng)域的深度融合加劇

 

　　新材料與其他學科、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)；有機復合材料、生物活性材料與臨床醫(yī)學結(jié)合分別產(chǎn)生和發(fā)展了“電子皮膚”、組織再生工程；碳纖維復合材料已用于航空、航天和先進交通工具；化合物半導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，在電磁和光學領(lǐng)域獲得引人矚目的成果；柔性電子學材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料擁有廣闊的市場應(yīng)用前景；自旋電子學材料、鐵基及新型超導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、風電葉片、汽車輕量化復合材料、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，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，功能化學品生產(chǎn)過程中所用關(guān)鍵原料、電子級化學品、分析檢測儀器和包裝材料，化學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)模化的專業(yè)人才隊伍和知識產(chǎn)權(quán)（核心技術(shù)）儲備缺失，導致高端產(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、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)?？梢?，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)。

 

　?。ㄒ唬┟嫦蛐屡d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，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)?；l(fā)展。

 

　　7.先進結(jié)構(gòu)與復合材料

 

　　以國家重大需求為導向，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)控的重大科學問題，突破結(jié)構(gòu)與復合材料制備與應(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)與復合材料主干新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系，結(jié)構(gòu)與復合材料創(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.超導材料

 

　　超導技術(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)學研用”聯(lián)合攻關(guān)，實現(xiàn)我國低溫超導材料產(chǎn)業(yè)的升級換代，突破高溫超導材料批量化制備關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出面向電力、能源、醫(yī)療和國防應(yīng)用的超導電工裝備，實現(xiàn)超導材料、超導強電和超導弱電產(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、催化、儲能及光電等領(lǐng)域催生重大應(yīng)用，顯著促進多學科交叉融合和技術(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.超寬禁帶半導體材料

 

　　我國的超寬禁帶半導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體的廣泛應(yīng)用提供可能。超寬禁帶半導體材料禁帶寬度大、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體應(yīng)用的阻力，為超寬禁帶半導體的發(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、通信、國防等領(lǐng)域獲得應(yīng)用；多種電磁超材料、力學超材料、聲學超材料、熱學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、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、問題導向，堅持政府引導和市場機制相結(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。

 

　?。ㄈI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)展導致領(lǐng)軍人才分散、生產(chǎn)線重復建設(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)展指導目錄和投資指南，防止出現(xiàn)“投資碎片化”。二是引導金融資源配置，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)投資引導基金的引導作用，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體材料、化合物半導體材料、新型傳感材料研究。