新材料：新工业革命的物质基础

　　●任何一种高新技术的突破都必须以该领域的新材料技术突破为前提，新材料在第三次工业革命中将起到无可代替的基础和支撑作用。

　　●2015年我国新材料产业总产值要达到2万亿元，年均增长率超过25%。

　　●大型跨国公司以其技术研发、资金、人才和专利等优势，在高技术含量、高附加值的新材料产品中占据主导地位，对我国新材料产业发展构成较大压力。

　　记者　张彬　北京报道

　　新材料是一种基础性和支柱性战略产业，是现代高新技术和产业的基础和先导。任何一种高新技术的突破都必须以该领域的新材料技术突破为前提。材料方面的突破将有可能引发新的产业性革命。2015年我国新材料产业总产值要达到2万亿元，年均增长率超过25%。

　　全国政协副主席、科技部部长万钢在接受《经济参考报》记者独家专访时曾表示，新一轮产业变革是一种建立在互联网和新材料、新能源相结合上的新经济发展范式。材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，新材料已被列入国家七大战略性新兴产业之一。中国工程院副院长、工程院院士干勇曾表示，目前我国对新材料非常重视，财力、人力、物力都向材料集中。

　　有关专家在接受记者采访时表示，新材料是攻关新工业革命的物质基础，中国需要看清和把握新材料技术和产业的发展前沿，构建完整的新材料产业体系。

　　新材料是新科技革命的物质基础

　　中国材料研究学会咨询部主任唐见茂向《经济参考报》记者表示，新材料涉及领域广泛，一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料，主要包括新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料，其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不断发生变化。新材料既是现代化的一种高新技术，又代表现代化的高新技术产业。

　　唐见茂说，新材料有两方面内涵：一方面是指运用新概念、新方法和新技术，合成或制备出具有高性能或具有特殊功能的新材料。如碳纤维可以说是一种全新概念的新材料，用聚丙烯腈原丝经过专门的碳化工艺制备而成；另一方面是指对传统材料的再开发，使性能获得重大的改进和提高，如纳米改性、稀土改性等，工程塑料改性目前较活跃，品种增多，性能不断提高。

　　唐见茂认为，新材料是攻关新科技革命的物质基础，它在第三次工业革命的地位和作用主要表现在以下方面：

　　第一，新材料本身就是一种高新技术，又是现代高新技术和产业的基础和先导。在第三次工业革命中，将出现高新技术的大量开发和应用，任何一种高新技术的突破都必须以该领域的新材料技术突破为前提。就我国而言，某些重大工程和项目中出现的问题和困难都可以归结为材料技术还没有取得突破。而新材料的突破往往会引发人类划时代的变革，如上世纪60年代高纯硅半导体材料技术的突破，使人类进入信息化时代。又如高性能碳纤复合材料在今后20至30年将迎来新发展时期，引发一场航空工业革命性的变革(包括设计理念、物流供应链及维修服务业）。因此新材料在第三次工业革命中将起到无可代替的基础和支撑作用。

　　第二，新材料与现代科学技术深度融合，是现代科学技术的组成部分，也是制约现代科学技术发展的瓶颈。第三次工业革命将以新能源、信息和新材料结合为特征，这样的话将有大量的各种新材料得到开发应用，如果新材料的性能和质量不能突破，将直接影响到其它高新技术的应用和产业发展。

　　第三，新材料对实现可持续发展的作用非常重要，大有作为。第三次工业革命的背景是资源、能源问题的全球性紧迫，目标是可持续发展。新材料的作用非常重要，大有作为。例如：新能源材料是新能源、可再生能源开发利用的基础。环境友好材料对节约资源、保护环境、维持生态平衡将起到重要作用。轻质高强的新型结构材料将体现节能降耗的巨大效益。生物医用材料将提高人类生活质量和健康水平。新型绿色建材关系到资源充分利用。

　　全球新材料产业发展趋势

　　当今世界，科技革命迅猛发展，新材料产品日新月异，产业升级、材料换代步伐加快。唐见茂表示，新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合，结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显，材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性备受关注。发达国家高度重视新材料产业的培育和发展，具有完善的技术开发和风险投资机制，大型跨国公司以其技术研发、资金、人才和专利等优势，在高技术含量、高附加值的新材料产品中占据主导地位，对我国新材料产业发展构成较大压力。

　　从全球来看，新材料的发展趋势可归纳为：

　　第一，新材料与其它新技术深度融合，形成跨学科、跨领域、跨部门的发展态势。如高纯硅半导体材料，是目前太阳能光伏材料和电子信息技术的核心材料。以半导体芯片技术为基础的数字化技术已融入现代技术的各个领域和部门，如生物芯片、半导体照明、仿生、通讯、遥控、数字化制造、节能等。

　　第二，新材料上、下游产业结合更加紧密。新材料具有跨学科、领域、部门的特征，与信息、能源、医疗、交通、建筑等产业结合越来越紧密，新材料产业呈横向扩散和互相包融趋势。新材料与器件制造一体化，上下游产业纵向联合，产业链向下游应用延伸。产品高性能化、功能化和多功能化，开发和应用联系更加紧密。如半导体照明，从上游的芯片材料到中游的各种产品开发到下游的应用，必须形成完整产业链，以提高效率，降低资源消耗。又如新型动力电池，也是从上游正、负极材料到中游电池产品到下游的各种应用必须有完整的产业链，以满足各种要求。

　　第三，新材料更加注重可持续发展。发展绿色、高效、低能耗、可回收再用的新材料以及发展先进的数字化制造技术是新材料发展的主要方向，对实现持续发展非常重要。未来新材料的发展将加强注重与资源、能源、环境协调发展，注重资源再生利用，发展低能高效、无污染或少污染制造技术，提高产品人性化、环保化。以绿色建材为例，未来新材料在建材领域的目标是：抗菌、防霉、隔热、阻燃、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。

　　第四，经济需求成为主要发展动力。当前的世界，谁能在新技术及产品上发展更快，谁就能占领未来经济新增长的主动权。有关统计显示，2010年全球新材料产值8000亿美元，新材料带动的相关产业主要有能源、生物、信息、交通和环保等。

　　《新材料产业“十二五”规划》显示，我国新材料市场需求巨大：

　　新能源方面，“十二五”期间，我国风电新增装机6000万千瓦以上，建成太阳能电站1000万千瓦以上，核电运行装机达到4000万千瓦，预计共需要稀土永磁材料4万吨、高性能玻璃纤维50万吨、高性能树脂材料90万吨、多晶硅8万吨、低铁绒面压延玻璃6000万平方米，需要核电用钢7万吨/年、核级锆材1200吨/年、锆及锆合金铸锭2000吨/年。

　　节能新能源汽车方面，到2015年，我国新能源汽车累计产销量将超过50万辆，需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂电解质盐1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳基负极材料4000吨/年。乘用车需求超过1200万辆，需要铝合金板材约17万吨/年、镁合金10万吨/年。

　　高端装备制造方面，“十二五”期间，航空航天、轨道交通、海洋工程等高端装备制造业，预计需要各类轴承钢180万吨/年、油船耐腐蚀合金钢100万吨/年、轨道交通大规格铝合金型材4万吨/年、高精度可转位硬质合金切削工具材料5000吨。到2020年，大型客机等航空航天产业发展需要高性能铝材10万吨/年，碳纤维及其复合材料应用比重将大幅增加。

　　新一代信息技术方面，预计到2015年，需要8英寸硅单晶抛光片约800万片/年、12英寸硅单晶抛光片480万片/年，平板显示玻璃基板约1亿平方米/年，TFT混合液晶材料400吨/年。

　　节能环保方面，“十二五”期间，稀土三基色荧光灯年产量将超过30亿只，需要稀土荧光粉约1万吨/年；新型墙体材料需求将超过230亿平方米/年，保温材料产值将达1200亿元/年;火电烟气脱硝催化剂及载体需求将达到40亿元/年,耐高温、耐腐蚀袋式除尘滤材和水处理膜材料等市场需求将大幅增长。

　　生物产业方面，2015年，预计需要人工关节50万套/年、血管支架120万个/年，眼内人工晶体100万个/年，医用高分子材料、生物陶瓷、医用金属等材料需求将大幅增加。可降解塑料需要聚乳酸（PLA）等5万吨/年、淀粉塑料10万吨/年。

　　我国新材料产业发展现状

　　“我国已成为材料大国。十种有色金属产量连续8年世界第一，高分子材料产量多年位居世界前列。”唐见茂表示，经过几十年奋斗，我国新材料产业从无到有，不断发展壮大，在体系建设、产业规模、技术进步等方面取得明显成就，为国民经济和国防建设做出了重大贡献，具备了良好发展基础。这主要表现在以下几个方面：

　　第一，新材料产业体系初步形成。我国新材料研发和应用发端于国防科技工业领域，经过多年发展，新材料在国民经济各领域的应用不断扩大，初步形成了包括研发、设计、生产和应用，品种门类较为齐全的产业体系。

　　第二，新材料产业规模不断壮大，平均年增长10%，重点材料如电子信息材料达20%-30%，生物医用材料达20%。2010年我国新材料产业规模超过6500亿元，与2005年相比年均增长约20%。其中，稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。产业集群发展，区域特色明显，形成了长三角、珠三角、环渤海三个新材料产业集群区，全国新材料企业超12000家。

　　第三，部分关键技术取得重大突破。我国自主开发的钽铌铍合金、非晶合金、高磁感取向硅钢、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、超硬材料、间位芳纶和超导材料等生产技术已达到或接近国际水平。新材料品种不断增加，高端金属结构材料、新型无机非金属材料和高性能复合材料保障能力明显增强，先进高分子材料和特种金属功能材料自给水平逐步提高。

　　唐见茂同时表示，虽然我国新材料的发展取得了巨大成绩，但是总体发展水平仍与发达国家有较大差距，新材料产业尚未实现由资源密集型向技术密集型的跨越，产业发展面临一些亟待解决的问题，这主要表现在：

　　第一，新材料自主开发能力薄弱。关键新材料保障能力不足，许多关键产品还依赖进口，受到国外制约，如高铁的轮对材料、第三代锂电正极材料、半导体上游材料等。产品仿制多，技术落后，核心技术受制于人。

　　第二，产业发展缺乏科学规划、统筹规划和政策引导，产业结构不甚合理，产业规模小，较分散、同一水平重复多，形成国内同行竞争。

　　第三，大型材料企业创新动力不强，研发投入少，关键新材料保障能力不足；产学研用相互脱节，产业链条不完美，新材料推广应用困难，新材料产业研发投入少且分散。

　　第四，新材料产业总体仍处在高投入、高消耗、低效益的粗放型的阶段。新材料的高产值以高能耗换取，万元GDP能耗为世界平均水平的3倍，是日本的7.2倍。资源利用率不高，如有色金属矿产资源利用率为60%，比发达国家低10%-20%。

　　2015年我国新材料总产值要达2万亿元

　　“美国把新材料提高到第二重要的战略位置。”中国工程院院士、中国科协副主席黄伯云告诉《经济参考报》记者，我国新材料的发展也面临着很大的发展机遇。

　　《新材料产业“十二五”规划》提出，我国新材料产业“十二五”时期的发展目标是，到2015年，初步形成具有完善政策体系、创新能力较强、规模化的新材料产业体系，在各重点领域掌握一批具有自主知识产权的关键材料与技术。

　　具体而言，在产业规模方面，2015年新材料产业总产值要达到2万亿元，年均增长率超过25%；研发投入明显增加，重点新材料企业研发投入占销售收入比重达到5%。建成一批新材料工程技术研发和公共服务平台。

　　在产业结构方面，打造10个创新能力强、具有核心竞争力、新材料销售收入超150亿元的综合性龙头企业，培育20个新材料销售收入超过50亿元的专业性骨干企业，建成若干主业突出、产业配套齐全、年产值超过300亿元的新材料产业基地和产业集群。

　　在保障能力方面，新材料产品综合保障能力提高到70%，关键新材料保障能力达到50%，实现碳纤维、钛合金、耐蚀钢、先进储能材料、半导体材料、膜材料、丁基橡胶、聚碳酸酯等关键品种产业化、规模化。

　　唐见茂表示，《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》的出台，使得新材料将迎来新的发展时期，2020年新材料产业成为国民经济的先导产业之一。技术定位是，发展具有自主知识产权的关键材料与技术，提高自主创新能力，形成我国新材料产业发展的科技创新体系和产业规模。市场定位：主要满足国民经济和国防建设的重大需求。瞄准国际化的高新技术高端市场，具有高技术含量、高附加值、高性价比。

　　发展新材料的对策

　　唐见茂表示，对于新材料在“十二五”时期的发展，国家将在财政支持、税收激励、信贷和融资、对外合作、人才培养等方面加大扶持力度，战略性新兴产业相关材料将得到重点支持，如新能源材料、半导体照明材料、新型显示材料、高性能电池材料、稀土功能材料、高性能纤维及其复合材料等。前沿性基础材料研将得到加强，如超导材料、纳米材料与器件、功能与智能材料、新型微电子和光电子材料等。新材料重点产业将持续发展，包括石化、钢铁、有色、轻工、建材等。具体而言，

　　第一，应加速产业结构调整，促进新材料由资源型向集约型转变。完善产业发展的政策体系，加快资源整合，优化产业布局，根据各地优势资源及产业基础，重点培育和发展一批新材料产业骨干企业；通过支持企业强强联合、兼并重组，促进产业集聚和资源整合，培育一批具有国际竞争力的大型新材料企业集团，构建产学研用协调发展的产业模式。

　　第二，加强企业技术创新及技术改造。鼓励支持上下游企业和科研院所建立各种模式的创新联盟，由企业、研究机构和大学共同参与，强化技术开发的实用性、先进性和集成性，通过知识产权的约定保障各自利益。

　　培育一批有典型示范效应的产业基地和园区，搭建产学研用一体化创新平台，加快技术研发、成果推广和产业化步伐。鼓励国外研究机构和公司参与产学研用联盟，在互惠互利及产权保护协议的基础上，开展合作研究、人才培训和技术交流。

　　第三，健全和完善新材料产品国家标准体系。根据我国新材料产品的特点和发展趋势，健全和完善新材料产品的国家标准体系。积极参与新材料国际标准的制定。

　　第四，建立和完善高效的投融资体系。建立有利于新材料产业发展风险投资扶持政策，积极引导风险资本与成长型新材料企业对接，完善市场退出机制。加大财政、金融、税收、土地等方面对新材料产业的扶持力度，设立新材料产业发展专项资金，确保对新材料产业连续、稳定的支持。

　　第五，营造使用我国自主开发的新材料的机制和环境。鼓励优先使用我国自主开发的新材料，加大支持力度，对于战略性的重要新材料，如碳纤维等，可成立专门的工程应用研究中心，开展高端应用研究，在应用中实现改进和提高。

　　第六，争取和创造良好的国际环境，保证国内企业健康发展。高度重视利用反专利、反倾销手段为我国新材料的发展创造公平的市场环境，保护我国新材料产业健康发展。严格控制稀缺资源和资源型初级产品出口，强化我国具有资源优势的新材料的比较优势，构建良好的供应体系，共同培育国内材料产业发展的市场环境。

　　第七，实施专业人才培养战略。加大新材料领域创新型人才的培养力度，建立适合创新人才发展的激励和竞争机制，吸收国外高水平的技术和管理人才，为推动我国新材料产业科技创新体系的建设提供保障。