全球新材料产业竞争“死盯”3大领域，我国发展迅速但短板突出
文章来源：贤集网 更新时间：2024-01-11 15:12:38
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“一代材料，一代技术，一代产业”，新材料产业作为新一轮科技革命和产业变革的先导与基石，已经成为世界经济和科技竞争的战略焦点。我国新材料产业目前正处于爬坡过坎的关键阶段，有效提升新材料研发能力以及产业创新能力成为新材料产业高质量发展的关键所在。 本文梳理了国内外新材料产业发展现状、趋势及存在的问题和瓶颈，并提出了以科技创新及相关体制机制创新引领新材料产业发展的政策建议。 随着新一轮科技革命和产业变革的持续推进，新一代信息技术产业、新能源产业、新能源汽车产业、智能制造产业等新兴产业在全球范围内蓬勃发展，对材料提出了更高要求，主要发达国家和地区均高度重视新材料产业发展，积极抢占新材料产业制高点，全球新材料产业正处于高速发展阶段，产业规模由2004年的3000亿美元增长至2020年的约3万亿美元。 全球新材料产业竞争聚焦于三大领域 一是以金属、高分子、陶瓷、玻璃等为代表的传统材料领域。 金属、陶瓷、玻璃、纤维和高分子等传统材料在人类历史中一直扮演着重要角色，每次发展都会极大地推动人类社会文明和生产力的巨大进步。如今，这些传统材料领域中诞生了非晶合金、透明陶瓷、多孔陶瓷、碳纤维、金属/ 陶瓷复合材料和超高分子量聚乙烯纤维等具有广阔发展前景的新材料，成为新材料产业竞争的主要领域之一。这一领域的特点是产业发展对资源禀赋的依赖程度较高，目前美国、俄罗斯、日本等传统工业强国依托长期积累的技术和设备底蕴，在全球处于领先位置。我国在这些传统材料领域处于产业第一梯队，但产能大而不强。 二是以半导体及集成电路材料、信息存储材料、光通信材料、传感器为代表的信息材料领域。 信息材料构成了信息技术与应用的基础，是实现信息感知、计算、发送、传输、接收和存储的物质基础，是人工智能、智能传感、虚拟现实/增强现实、区块链和大数据等信息技术产业发展与进步的先导条件。这一领域正处于技术与设备快速迭代的高速发展期，产业发展对技术和设备的先进程度依赖性很高，目前美国、欧盟、韩国、日本等信息产业强国（组织）仍处于领先地位，我国正在加强该领域核心技术攻关和产业链布局，但光刻胶等部分关键材料、微加工技术仍不成熟，产业化水平不高，成为制约我国信息产业发展的突出短板。 三是以光伏电池、锂离子动力电池、氢燃料电池等为代表的新能源材料领域。 能源清洁低碳化趋势已经成为全球共识，变革性能源材料技术是未来发展的关键领域。其中，汽车电动化和智能化变革为大势所趋，新能源汽车大规模发展将大幅度降低燃油的消耗。汽车电动化需要绿色电力才能助力“双碳”目标的实现，光伏发电和储能技术是主要的解决方案，“光—储—配—用”绿色电力全链条一体化是“双碳”目标实现的关键。新能源材料这一领域发展时间相对较短，各条技术路线孰优孰劣尚不明朗，产业未来发展的核心资源与各国自身的资源禀赋的契合程度，对各国在这一产业的发展起着关键作用。目前欧盟、美国等发达国家（组织）处于世界前列，我国在这一领域中处于产业第一梯队，在光伏电池、锂离子动力电池等细分领域处于相对领先位置。 我国新材料产业发展迅速但短板突出 1. 我国近年新材料产业处于高速发展阶段 新材料产业是支撑我国经济发展和产业结构转型升级的基础性、先导性、战略性产业。近年来我国新材料产业在国家一系列政策举措的指引下，产业规模实现跃升，创新能力显著提高。 新材料产值规模迅速壮大，关键材料相继突破 经过多年发展，目前我国已形成全球门类最齐全、规模第一的材料产业体系。中商产业研究院发布的《2022-2027年中国新材料行业市场前景及投资策略研究报告》显示，2022年中国新材料产业总产值达到约6.8万亿元，近五年年均复合增长率为15.66%。2023年1-9月中国新材料产业总产值超过5万亿元，保持两位数增长。中商产业研究院分析师预测，2023年全年中国新材料市场规模将达到7.9万亿元，2024年将达到9.1万亿元。 近年来，我国一批重大关键材料取得突破性进展，涌现出石墨烯、纳米材料、超导材料、高温合金、先进3D打印材料、钙钛矿太阳能电池材料等一批前沿技术。 石墨烯：市场稳步增长 石墨烯是目前世界上最薄但也是最坚硬的纳米材料，几乎完全透明，只吸收2.3%的光，导热系数高于纳米碳管和金刚石；电阻率比铜、银更低，是目前世界上电阻率最小的材料。近年来，中国石墨烯产业市场规模逐年增长，中商产业研究院发布的《2022-2027年中国石墨烯行业调研分析及市场预测报告》显示，2022年中国石墨烯市场规模约为335亿元，同比增长26.42%。中商产业研究院分析师预测，2023年中国石墨烯市场规模将达386亿元，2024年将进一步增长至441亿元。 纳米材料：将成为未来全球竞争的焦点 目前，我国新材料产业面临重大战略需求，进入发展关键窗口期。以纳米材料等先进新材料为代表的关键核心领域，正成为全球未来竞争的焦点。中商产业研究院发布的《2022-2027年中国纳米新材料行业市场发展分析与前景趋势研究报告》显示，2022年中国纳米材料市场规模达2031亿元，同比增长9.89%。中商产业研究院分析师预测，2023年市场规模将进一步增长至2270.1亿元，2024年将达2490亿元。 超导材料：高温超导材料尚处于研发阶段 超导材料具有常规材料所不具备的零电阻、完全抗磁性和宏观量子效应，是国际公认可引发产业变革的重大颠覆性技术方向，在能源、信息、医疗、环保、交通等领域都有广泛的应用。根据超导材料的临界温度，可将超导材料分为低温超导材料和高温超导材料，低温材料应用规模已占到超导材料市场的95.61%左右，当前已实现商业化超导材料包括铌钛（NbTi）和铌锡（Nb3Sn）。高温超导材料在制造工艺上必须克服加工脆性、氧含量的精确控制及与基体反应等问题，因此价格昂贵，目前尚处于研发阶段。 高温合金：产量不断增长 高温合金是现代航空发动机的基石，也是航天动力、燃气轮机，以及超超临界电站、核能、油气开采、石化等领域中的关键材料。近年来，随着技术的进步，我国高温合金产量不断增长。数据显示，2022年中国高温合金产量约4.2万吨，近五年年均复合增长率为17.55%。中商产业研究院分析师预测，2023年中国高温合金产量将增长至4.9万吨，2024年产量将达到5.7万吨。 我国新材料产业存在的短板与不足 创新引领能力不足，难以抢占未来战略制高点。 由于历史原因，所有引领现代产业发展的先进材料几乎全部源自发达国家，26项获诺贝尔奖的革命性材料，均是国外科学家首先发现。中国先进材料领域起步较晚，30多年的发展主要集中在量大面广的中低端产品，钢铁、有色、化工、建材等的产量巨大，但能耗高、污染高，可持续发展能力不足。虽然，中国创新主体在先进材料产业领域已积累了一定数量的创新成果，但是成果质量与美国、日本、欧盟相比仍存在较大差距。特别是在前沿性、基础性创新方面，缺乏体系化。例如，自由选题较多，缺乏宏观系统整合；缺乏材料战略科学家组织重大共性科学问题系统研究；基础研究的细度、纵向深度和横向广度均欠佳。总体来讲，中国材料领域原始创新能力仍处于“跟跑”阶段，创新链不通畅，难以抢占战略制高点。创新体系效能不足成为中国新材料研发中的最大短板。 创新链产业链融合不足，制造和应用环节发展滞后，难以对产业形成有效支撑。 从科研论文发表来看，中国材料科学高水平论文数量高居全球第1，且占比近50%。但从产业侧看，中国高端制造业仍有诸多先进材料依赖进口，科技产业“两张皮”现象在材料领域表现尤为明显。一方面，中国产业长期处于全球价值链中低端，过去几十年先进技术的获取过度依赖国外创新体系；另一方面，成果大多依托于高校和科研院所，受政策、体制、机制等诸多因素的制约，中国新材料研发与应用脱节较为严重，新材料成果转化率较低。 先进材料短板问题突出，严重制约高端制造业发展。 在运载工具、能源动力、高档数控机床和机器人、国防军工等5大领域，中国的先进材料有几十种面临国外禁运，上百种依赖进口。以高端制造为例，铝合金、镁合金、钛合金、高温合金构件等支撑高端装备向大型化、高速化、高可靠、长寿命发展的高端先进材料的制造水平与国外存在10~20年的差距，产品性能稳定性不足、质量精准度不高、生产效率低、成本高，国产大飞机先进材料及构件国产化率不足5%。在集成电路、新型显示、生物医药、新能源汽车等11个重点应用领域中，中国新材料平均自给率为50%左右。在锂离子电池的部分新材料高端产品领域，中国的新材料技术含量不高，产品的附加值低，高端材料和电池的高精度自动化装备仍需大量进口。 产业基础保障能力落后，难以支撑科技创新发展。 用于材料设计、制造、模拟的软件长期依赖进口，高端工控系统和数控装备基本需要从国外进口，高端检测仪器完全依赖进口，价值200万元人民币以上的科学仪器国产率仅1.5%；100万元以上高端表征设备几乎全部需要进口。新材料领域关键原辅料自给率严重不足，基础原材料产品在纯度、精细度控制等方面也严重不足，多种电子化学品依赖进口，材料工艺缺乏在深度、细度上的突破。材料加工数字化、智能化水平长期落后，与发达国家存在较大差距。材料数据库、材料领域标准的布局和建设力度不足，难以形成竞争优势。 原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_539074.html 来源：贤集网 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 |
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