全球新材料產業競爭“死盯”3大領域，我國發展迅速但短板突出
文章來源：賢集網 更新時間：2024-01-11 15:12:38
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“一代材料，一代技術，一代產業”，新材料產業作為新一輪科技革命和產業變革的先導與基石，已經成為世界經濟和科技競爭的戰略焦點。我國新材料產業目前正處于爬坡過坎的關鍵階段，有效提升新材料研發能力以及產業創新能力成為新材料產業高質量發展的關鍵所在。 本文梳理了國內外新材料產業發展現狀、趨勢及存在的問題和瓶頸，并提出了以科技創新及相關體制機制創新引領新材料產業發展的政策建議。 隨著新一輪科技革命和產業變革的持續推進，新一代信息技術產業、新能源產業、新能源汽車產業、智能制造產業等新興產業在全球范圍內蓬勃發展，對材料提出了更高要求，主要發達國家和地區均高度重視新材料產業發展，積極搶占新材料產業制高點，全球新材料產業正處于高速發展階段，產業規模由2004年的3000億美元增長至2020年的約3萬億美元。 全球新材料產業競爭聚焦于三大領域 一是以金屬、高分子、陶瓷、玻璃等為代表的傳統材料領域。 金屬、陶瓷、玻璃、纖維和高分子等傳統材料在人類歷史中一直扮演著重要角色，每次發展都會極大地推動人類社會文明和生產力的巨大進步。如今，這些傳統材料領域中誕生了非晶合金、透明陶瓷、多孔陶瓷、碳纖維、金屬/ 陶瓷復合材料和超高分子量聚乙烯纖維等具有廣闊發展前景的新材料，成為新材料產業競爭的主要領域之一。這一領域的特點是產業發展對資源稟賦的依賴程度較高，目前美國、俄羅斯、日本等傳統工業強國依托長期積累的技術和設備底蘊，在全球處于領先位置。我國在這些傳統材料領域處于產業第一梯隊，但產能大而不強。 二是以半導體及集成電路材料、信息存儲材料、光通信材料、傳感器為代表的信息材料領域。 信息材料構成了信息技術與應用的基礎，是實現信息感知、計算、發送、傳輸、接收和存儲的物質基礎，是人工智能、智能傳感、虛擬現實/增強現實、區塊鏈和大數據等信息技術產業發展與進步的先導條件。這一領域正處于技術與設備快速迭代的高速發展期，產業發展對技術和設備的先進程度依賴性很高，目前美國、歐盟、韓國、日本等信息產業強國（組織）仍處于領先地位，我國正在加強該領域核心技術攻關和產業鏈布局，但光刻膠等部分關鍵材料、微加工技術仍不成熟，產業化水平不高，成為制約我國信息產業發展的突出短板。 三是以光伏電池、鋰離子動力電池、氫燃料電池等為代表的新能源材料領域。 能源清潔低碳化趨勢已經成為全球共識，變革性能源材料技術是未來發展的關鍵領域。其中，汽車電動化和智能化變革為大勢所趨，新能源汽車大規模發展將大幅度降低燃油的消耗。汽車電動化需要綠色電力才能助力“雙碳”目標的實現，光伏發電和儲能技術是主要的解決方案，“光—儲—配—用”綠色電力全鏈條一體化是“雙碳”目標實現的關鍵。新能源材料這一領域發展時間相對較短，各條技術路線孰優孰劣尚不明朗，產業未來發展的核心資源與各國自身的資源稟賦的契合程度，對各國在這一產業的發展起著關鍵作用。目前歐盟、美國等發達國家（組織）處于世界前列，我國在這一領域中處于產業第一梯隊，在光伏電池、鋰離子動力電池等細分領域處于相對領先位置。 我國新材料產業發展迅速但短板突出 1. 我國近年新材料產業處于高速發展階段 新材料產業是支撐我國經濟發展和產業結構轉型升級的基礎性、先導性、戰略性產業。近年來我國新材料產業在國家一系列政策舉措的指引下，產業規模實現躍升，創新能力顯著提高。 新材料產值規模迅速壯大，關鍵材料相繼突破 經過多年發展，目前我國已形成全球門類最齊全、規模第一的材料產業體系。中商產業研究院發布的《2022-2027年中國新材料行業市場前景及投資策略研究報告》顯示，2022年中國新材料產業總產值達到約6.8萬億元，近五年年均復合增長率為15.66%。2023年1-9月中國新材料產業總產值超過5萬億元，保持兩位數增長。中商產業研究院分析師預測，2023年全年中國新材料市場規模將達到7.9萬億元，2024年將達到9.1萬億元。 近年來，我國一批重大關鍵材料取得突破性進展，涌現出石墨烯、納米材料、超導材料、高溫合金、先進3D打印材料、鈣鈦礦太陽能電池材料等一批前沿技術。 石墨烯：市場穩步增長 石墨烯是目前世界上最薄但也是最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光，導熱系數高于納米碳管和金剛石；電阻率比銅、銀更低，是目前世界上電阻率最小的材料。近年來，中國石墨烯產業市場規模逐年增長，中商產業研究院發布的《2022-2027年中國石墨烯行業調研分析及市場預測報告》顯示，2022年中國石墨烯市場規模約為335億元，同比增長26.42%。中商產業研究院分析師預測，2023年中國石墨烯市場規模將達386億元，2024年將進一步增長至441億元。 納米材料：將成為未來全球競爭的焦點 目前，我國新材料產業面臨重大戰略需求，進入發展關鍵窗口期。以納米材料等先進新材料為代表的關鍵核心領域，正成為全球未來競爭的焦點。中商產業研究院發布的《2022-2027年中國納米新材料行業市場發展分析與前景趨勢研究報告》顯示，2022年中國納米材料市場規模達2031億元，同比增長9.89%。中商產業研究院分析師預測，2023年市場規模將進一步增長至2270.1億元，2024年將達2490億元。 超導材料：高溫超導材料尚處于研發階段 超導材料具有常規材料所不具備的零電阻、完全抗磁性和宏觀量子效應，是國際公認可引發產業變革的重大顛覆性技術方向，在能源、信息、醫療、環保、交通等領域都有廣泛的應用。根據超導材料的臨界溫度，可將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料，低溫材料應用規模已占到超導材料市場的95.61%左右，當前已實現商業化超導材料包括鈮鈦（NbTi）和鈮錫（Nb3Sn）。高溫超導材料在制造工藝上必須克服加工脆性、氧含量的精確控制及與基體反應等問題，因此價格昂貴，目前尚處于研發階段。 高溫合金：產量不斷增長 高溫合金是現代航空發動機的基石，也是航天動力、燃氣輪機，以及超超臨界電站、核能、油氣開采、石化等領域中的關鍵材料。近年來，隨著技術的進步，我國高溫合金產量不斷增長。數據顯示，2022年中國高溫合金產量約4.2萬噸，近五年年均復合增長率為17.55%。中商產業研究院分析師預測，2023年中國高溫合金產量將增長至4.9萬噸，2024年產量將達到5.7萬噸。 我國新材料產業存在的短板與不足 創新引領能力不足，難以搶占未來戰略制高點。 由于歷史原因，所有引領現代產業發展的先進材料幾乎全部源自發達國家，26項獲諾貝爾獎的革命性材料，均是國外科學家首先發現。中國先進材料領域起步較晚，30多年的發展主要集中在量大面廣的中低端產品，鋼鐵、有色、化工、建材等的產量巨大，但能耗高、污染高，可持續發展能力不足。雖然，中國創新主體在先進材料產業領域已積累了一定數量的創新成果，但是成果質量與美國、日本、歐盟相比仍存在較大差距。特別是在前沿性、基礎性創新方面，缺乏體系化。例如，自由選題較多，缺乏宏觀系統整合；缺乏材料戰略科學家組織重大共性科學問題系統研究；基礎研究的細度、縱向深度和橫向廣度均欠佳。總體來講，中國材料領域原始創新能力仍處于“跟跑”階段，創新鏈不通暢，難以搶占戰略制高點。創新體系效能不足成為中國新材料研發中的最大短板。 創新鏈產業鏈融合不足，制造和應用環節發展滯后，難以對產業形成有效支撐。 從科研論文發表來看，中國材料科學高水平論文數量高居全球第1，且占比近50%。但從產業側看，中國高端制造業仍有諸多先進材料依賴進口，科技產業“兩張皮”現象在材料領域表現尤為明顯。一方面，中國產業長期處于全球價值鏈中低端，過去幾十年先進技術的獲取過度依賴國外創新體系；另一方面，成果大多依托于高校和科研院所，受政策、體制、機制等諸多因素的制約，中國新材料研發與應用脫節較為嚴重，新材料成果轉化率較低。 先進材料短板問題突出，嚴重制約高端制造業發展。 在運載工具、能源動力、高檔數控機床和機器人、國防軍工等5大領域，中國的先進材料有幾十種面臨國外禁運，上百種依賴進口。以高端制造為例，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高溫合金構件等支撐高端裝備向大型化、高速化、高可靠、長壽命發展的高端先進材料的制造水平與國外存在10~20年的差距，產品性能穩定性不足、質量精準度不高、生產效率低、成本高，國產大飛機先進材料及構件國產化率不足5%。在集成電路、新型顯示、生物醫藥、新能源汽車等11個重點應用領域中，中國新材料平均自給率為50%左右。在鋰離子電池的部分新材料高端產品領域，中國的新材料技術含量不高，產品的附加值低，高端材料和電池的高精度自動化裝備仍需大量進口。 產業基礎保障能力落后，難以支撐科技創新發展。 用于材料設計、制造、模擬的軟件長期依賴進口，高端工控系統和數控裝備基本需要從國外進口，高端檢測儀器完全依賴進口，價值200萬元人民幣以上的科學儀器國產率僅1.5%；100萬元以上高端表征設備幾乎全部需要進口。新材料領域關鍵原輔料自給率嚴重不足，基礎原材料產品在純度、精細度控制等方面也嚴重不足，多種電子化學品依賴進口，材料工藝缺乏在深度、細度上的突破。材料加工數字化、智能化水平長期落后，與發達國家存在較大差距。材料數據庫、材料領域標準的布局和建設力度不足，難以形成競爭優勢。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_539074.html 來源：賢集網 著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。 |
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