“十二五”以來,我國政府高度重視新材料產業的發展,隨著《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》和《新材料產業“十二五”發展規劃》等國家層面戰略規劃的出臺,工信部、發改委等有關部委相繼發布了新材料產業及其他戰略性新興產業的相關發展規劃(見表2)。科技部發布了相關科技發展專項規劃,其中綠色制造科技發展、半導體照明科技發展、綠色建筑科技發展、潔凈煤技術科技發展、海水淡化科技發展、新型顯示科技發展、國家寬帶網絡科技發展、中國云科技發展、醫學科技發展、服務機器人科技發展、高速列車科技發展、制造業信息化、太陽能科技發展以及風力發電、智能電網重大科技產業化工程等,都包含了新材料的研發和應用內容。

表 2 我國與新材料產業相關的發展規劃
一、新材料產業規模不斷擴大
2015年我國新材料產業規模約1.9萬億元。稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產業產能居世界前列。2015年太陽能電池組件達到23GW,同比增長20.8%;半導體照明產業初步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,2015年產業規模超過5000億元。2014年我國半導體硅材料產量達到4億in2(1in2=6.4516cm2),約占全球份額的4%,相比2010年增長23%;浮法在線低輻射和陽光控制節能玻璃生產線已超過20條,離線磁控濺射節能玻璃生產線已超過150條,節能玻璃材料產業規模達到了300億元;稀土磁性材料、稀土發光材料、稀土儲氫材料等稀土功能材料的產量約占全球份額的80%;主要功能陶瓷元器件產品的產業規模增長到251億元。

圖4 為2010—2015年中國新材料產業規模。
二、新材料研究水平進一步提高
進入新世紀以來,通過產學研用結合,一批核心關鍵技術取得了實質性突破,許多重要新材料的技術指標得到大幅提升,部分研究成果在相關領域進行了推廣應用。大直徑硅材料在缺陷、幾何參數、顆粒、雜質等控制技術方面不斷完善,300mm硅材料可滿足45nm技術節點的集成電路要求,已成功拉制450mm硅單晶。人工晶體材料經過多年的發展,偏硼酸鋇(BBO)和三硼酸鋰(LBO)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;氟硼鈹酸鉀(KBBF)晶體是國際上唯一可實用的深紫外非線性光學晶體,并在我國首先成功制備先進的科學儀器;Nd:YAG、Nd:GGG和Nd:YVO4等激光晶體主要技術指標達到國際先進水平,實現了千瓦級全固態激光輸出。太陽能電池關鍵技術指標達到了國際先進水平,光伏發電成本降到1元/(kW·h)以下。鋰離子電池正極材料、負極材料、電解液均能滿足小型電池要求,隔膜、電解質鋰鹽等關鍵材料基本改變了依靠進口的局面。通過開展超高分子量聚乙烯纖維、鹵化丁基橡膠以及高性能驅油聚合物等技術的工業化開發,大幅縮小了我國化工材料產業與發達國家的差距。T300級碳纖維實現了穩定生產,單線產能提高到1200t;T700和T800級碳纖維關鍵技術得到突破,實現了批量供貨能力,已開始應用于航空航天裝備。研制出強度大于800MPa的快速凝固噴射沉積鋁合金和新一代高強高韌高淬透性鋁合金,綜合性能達到國際先進水平;開發出具有自主知識產權的銅帶、銅管拉鑄技術以及銅鋁復合技術。亞微米級超細晶硬質合金整體刀具的性能達到世界先進水平。海底管線鋼X65、X70、X80及厚壁海洋油氣焊管、化學品船用中厚板均已實現國產化,自主研制的2205型雙相不銹鋼已成功應用于化學品船。關鍵技術的不斷突破和新材料品種的不斷增加,使我國高端金屬結構材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料保障能力明顯增強,先進高分子材料和特種金屬功能材料自給水平逐步提高。發布了國家標準《電磁超材料術語》,基于超材料與射頻技術開發的新型衛星通信產品獲得了首屆中國電子信息博覽會創新金獎。低成本石墨烯已開始生產,并應用于觸摸屏、導熱膜等信息通訊器件。
三、新材料產業區域集聚態勢明顯
近年來,各級政府積極推動新材料產業基地建設,加強資源整合,呈現聚集發展的良好態勢,區域特色逐步顯現,初步形成“東部沿海集聚,中西部特色發展”的空間格局。長三角工業基礎雄厚、交通物流便利、產業配套齊全,已形成了包括航空航天、新能源、電子信息、新型化工等領域的新材料產業集群。珠三角的經濟主要以外向出口型為主,新材料產業集中度高,下游產業拉動明顯,已形成較為完整的產業鏈,在電子信息材料、改性工程塑料、陶瓷材料等領域具有較強的優勢。環渤海地區技術創新推動作用明顯,區域科技支撐能力較強,在稀土功能材料、膜材料、硅材料、高技術陶瓷、磁性材料和特種纖維等多個新材料領域均具有較大優勢。內蒙古的稀土新材料,云南和貴州的稀貴金屬新材料,廣西的有色金屬新材料,寧波的釹鐵硼永磁材料,廣州、天津、青島等地的化工新材料產業,重慶、西安、甘肅金昌、湖南長株潭、陜西寶雞、山東威海及太原等地的航空航天材料、能源材料及重大裝備材料,江蘇徐州、河南洛陽、江蘇連云港等的多晶硅材料產業等也都形成了各自的區域特色。
四、新材料支撐重大應用示范工程的作用日益顯現
新材料產業為我國能源、資源環境、信息領域的發展提供了重要的技術支撐,是建設重大工程、鞏固國防軍工的重要保障。各級政府組織實施了節能產品惠民、十城萬盞、金太陽、物聯網等重大應用示范工程,推廣節能空調3000多萬臺、節能汽車360多萬輛、高效節能電機4×106kW、節能燈1.6億只、LED燈160萬盞以上;建設光伏發電項目340多個;經過十城千輛等示范工程及相關政策的支持,2015年我國新能源汽車產量達37.9萬輛,居世界第一位,預計2020年我國新能源汽車的市場保有量將達到500萬輛,2030年有望達到1500萬輛。膜材料在海水淡化方面已經獲得應用,初步形成了反滲透海水淡化的生產能力,成為我國沿海地區供水安全保障體系的重要組成部分。以有色金屬結構新材料、特殊鋼材料、難熔金屬、高溫合金和碳纖維及其復合材料為代表的高性能結構材料是當今高技術發展不可缺少的關鍵材料,為高速鐵路、大飛機、載人航天、探月工程、超高壓電力輸送、深海油氣開發等重大工程的順利實施做出了貢獻。(作者:屠海令,張世榮,李騰飛)