新材料是指通過新設計、新技術、新裝備等的綜合開發應用,制備出具有先進性能或特殊功能的關鍵材料。在當前新一輪科技革命和產業變革的大趨勢下,新材料與信息、生物、能源等高技術領域加速融合,為數字經濟、生命健康和新能源等戰略新興產業的發展提供強有力的物質基礎支撐。如圖1所示,處于倒金字塔支撐地位的新材料一旦取得重大突破,將改變整個高新技術產業鏈的聯動局面。為了搶占新材料戰略制高點,歐、美、日、韓、俄等國爭相制定新材料產業發展戰略,啟動了100多個專項計劃。

圖1 高科技產業倒金字塔
一、我國新材料產業的發展現狀
“一代材料、一代產業”,新材料產業的發展程度代表了一個國家高端制造業水平,是國際核心技術競爭的重點領域之一。我國對新材料產業高度重視,近年來密集發布了《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《中國制造2025》、《新材料產業發展指南》和《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》等一系列文件,促進了新材料產業的快速發展。據統計,2010年我國新材料產業總產值僅為0.65萬億元,到2019年我國新材料產業總產值已增長至4.5萬億元,同比增長15.4%,占全球材料產業份額的23%,預計到2020年有望突破5.5萬億元,占全球材料產業的1/4(見圖2)。

圖2 中國和全球新材料產業規模增長趨勢(數據來源:賽瑞研究)
近年來,我國基礎研究投入明顯增加,產學研水平不斷提升,新建立或者加大支持了一批新材料領域的國家重點實驗室、國家工程(技術)研究中心、科研院所和企業技術中心,許多重要新材料技術指標大幅提升,甚至實現了部分關鍵技術的實質性突破,研究成果逐漸推廣應用,新材料品種不斷增加。例如,大直徑300mm硅材料可滿足45mm技術節點的集成電路要求,同時已成功拉制450mm硅單晶;人工晶體材料BaB2O4等紫外非線性光學晶體研究居國際領先水平,并實現了商品化;激光晶體、太陽能電池等關鍵技術指標達到國際先進水平;鋰離子電池正負極材料、電解液均滿足小型電池要求,隔膜、電解質鋰鹽等關鍵材料逐漸替代進口產品;超高分子量聚乙烯纖維大幅縮小與發達國家的差距;T300級碳纖維實現了穩定生產,單線產能提高到1200t,T700和T800級碳纖維實現了批量供貨能力,并已開始應用于航空航天裝備。
我國新材料研發的自身特色逐漸形成,少數細分領域已具國際競爭力。磁性材料、紡織材料等細分領域已初具全球影響力;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新材料產能已位居世界前列。例如,稀土功能材料產量約占世界總產量的80%,基本形成了以稀土功能材料和應用為龍頭的稀土產業格局;半導體照明產業形成了從上游外延材料生長與芯片制造、中游器件封裝到下游集成應用的比較完整的研發與產業體系。
同時,產業聚集效應不斷增強,空間布局現雛形。“十三五”以來,全國各地依托優勢特色資源,初步形成了若干產業集聚區,新材料產業呈現區域產業集聚的良好發展態勢,加速了產業鏈向下游延伸,同時帶動了相關配套產業的發展。據不完全統計,目前我國己在40多個城市形成了不同規模的新材料產業集聚區,初步形成“東部沿海聚集,中西部特色發展”的空間格局。例如,環渤海、長三角、珠三角地區依托自身的產業優勢、人才優勢、技術優勢,形成了較為完整的新材料產業體系;中西部地區則基于原有產業基礎或資源優勢,發展本地區的特色新材料產業。
從總體看,我國新材料產業已快速發展,并進入了材料大國行列。但是,部分關鍵材料對外依賴程度高,一旦無法進口,我國材料產業鏈或將面臨斷鏈風險。2019年,中國工程院組織調研的制造業26個領域中外對比分析報告顯示,新材料領域與制造強國之間差距較大,屬于對外依存度極高的8類產業之一。通過分析梳理信息顯示、運載工具、能源動力、高檔數控機床和機器人、國防軍工等五大領域所需的244種關鍵材料發現,我國在先進高端材料研發和生產應用方面差距甚大,僅有13種材料國際領先,有39種國際先進,與國外有較大差距的有101種,其中與美國有巨大差距的有23種。據統計,在國民經濟需求的百余種關鍵材料中,目前約有1/3國內完全空白,約有一半穩定性能較差,部分產品受到國外嚴格控制。五大領域所需的244種關鍵材料中,有61種被國外禁運(出口管制),156種材料依賴進口。從全球范圍來看,美國在新材料研發上長期處于領跑地位,是新材料領域全面領先的國家。美歐日韓等國在大多數高技術含量、高附加值的新材料產品中占據主導地位,形成了覆蓋全球的產業鏈和經銷鏈,并且通過對我國采取封鎖核心技術、禁運先進新材料、壟斷國內行業與市場等限制手段,阻礙我國高端新材料的自主研發及產業化。(作者:王育萍,葉志鎮)