作者：谢曼，干勇，王慧
来源：面向2035的新材料强国计策研究[J].中国工程科学,2020,22(5):1-9.
编者按
材料家当是国民经济培植、社会进步和国防安全的物质根本。我国已进入工业化中后期，材料的浸染显得尤为主要，开展新材料强国计策研究，对支撑我国制造强国计策履行具有主要计策意义。新一代信息技能与新材料是制造业的两大“底盘技能”，信息技能与新材料深度领悟，共同推动制造业向高端化发展。
近期，中国工程院干勇院士科研团队在中国工程院院刊《中国工程科学》撰文，系统剖析了国内外新材料家当发展现状、趋势以及存在的问题，梳理了国内外新材料家当政策，环绕未来新材料发展计策需求，提出了新材料强国计策总体发展思路、强国特色和发展目标。文章聚焦前辈根本材料、关键计策材料、前沿新材料及新材料“评价、表征、标准”平台培植等重点领域，梳理了重点发展方向，并从构建新材料自主创新体系，培植新材料数字化研发平台、生产运用示范平台、资源共享平台，完善新材料质量技能根本体系，造就与新材料家当发展相适应的人才军队等方面提出政策方法建议，以期为我国新材料家当发展和政府有关部门供应决策参考。
一、序言
材料做事国民经济、社会发展、国防培植和公民生活的各个领域，是经济培植、社会进步和国家安全的物质根本和先导，支撑了全体社会经济和国防培植。新一代信息技能与新材料是制造业的两大“底盘技能”。新一代信息技能是第四次工业革命的驱动力，而新材料是支撑计策性新兴家当和重大工程不可或缺的物质根本。信息技能与新材料深度领悟，共同推动制造业向高端化发展。
近几年，在新一轮科技革命和家当革命的大背景下，新材料技能不断取得新打破，新材料和新物质构造不断呈现，环球新材料家当保持快速增长态势。与发达国家比较，我国新材料家当起步较晚、根本薄弱。“十二五”以来，我国出台多项政策文件，在材料领域全面支配，对标发达国家奋起直追。经由不懈努力，我国在体系培植、家当规模、技能进步、集群效应等方面取得了较大进步，为国民经济和国防培植做出了主要贡献，已成为名副实在的材料大国。但与此同时，我国新材料家当发展也存在诸多问题，材料强国之路任重道远。
为推动新材料家当高质量发展，支撑制造强国计策履行，2017年12月，中国工程院正式启动“新材料强国2035计策研究”重大咨询项目，旨在对我国新材料家当发展进行顶层设计。项目组织前辈根本材料、关键计策材料、前沿新材料，以及新材料评价、表征、标准平台培植等课题组，聚焦重点领域，制订面向2035的新材料强国发展计策，为国家加快提升新材料自主创新能力和家当核心竞争力供应咨询建议。
本文作为“新材料强国2035计策研究”项目的学术性成果展示，剖析新材料家当发展现状、趋势及存在问题，梳理新材料家当政策，环绕新材料计策需求，研究新材料强国发展计策总体思路、强国特色及发展目标，针对新材料家当重点领域提出重点发展方向，研究提出干系政策方法，为我国新材料家当发展和政府有关部门决策供应支撑和参考。
二、新材料家当发展现状及趋势
（一）国外新材料家当发展现状及趋势
1. 家当发展现状及趋势
环球新材料家当发展迅速，家当规模不断扩大。据统计，2019年环球新材料产值达2.82万亿美元。环球新材料家当已形成三级梯队竞争格局，各国家当发展各有千秋。第一梯队是美国、日本、欧洲等发达国家和地区，在经济实力、核心技能、研发能力、市场霸占率等方面霸占绝对上风。第二梯队是韩国、俄罗斯、中国等国家，新材料家当正处在快速发展期间。第三梯队是巴西、印度等国家。从环球看，新材料家当垄断加剧，高端材料技能壁垒日趋显现。大型跨国公司凭借技能研发、资金、人才等上风，以技能、专利等作为壁垒，已在大多数高技能含量、高附加值的新材料产品中霸占了主导地位。
当前，以新一代信息技能、新能源、智能制造等为代表的新兴家当快速发展，对材料提出了更高哀求，如超高纯度、超高性能、超低毛病、高速迭代、多功能、高耐用、低本钱、易回收、设备精良等，新材料的研制难度前所未有。新材料家当向绿色化、低碳化、风雅化、节约化方向发展。新材料研发及制备方法创新进程加快。以材料基因工程为代表的材料设计新方法的涌现，大幅缩减了新材料的研发周期和研发本钱，加速新材料的创新过程。物联网、人工智能、云打算等新一代信息技能和互联网技能的飞速发展，以及新型感知技能和自动化技能的运用，推动新材料家当研发进程不断加快。
2. 新材料家当政策
近年来，国外紧张发达国家针对新材料重点领域出台了干系专项政策，对重点新材料领域实施长期精准扶持和提前计策布局，促进本国新材料家当快速发展，使其纷纭在国际新材料家傍边霸占了领先地位。如在第三代半导体领域，美国、欧洲、英国、日本、韩国等国家和地区近年来出台了60余项政策，总投入37亿美元，紧张发展电力电子、光电子、微波射频、半导体照明等领域的SiC衬底、GaN射频器件、GaN LED、SiC和 Si基GaN功率器件、有机发光半导体（OLED）、电力电子器件等芯片封装材料。
针对重点材料领域，国外积极履行保护本国利益的贸易政策。截至2020年8月，美国已对约5500亿美元中国输美商品加征关税，关税清单中广泛涉及通信、电子、机器设备、汽车、家具等产品，这些家当间接或直接影响到上游新材料企业，尤其是低附加值的材料企业利润将受到较大影响。
发达国家对关键技能和产品的出口不断设置壁垒。2018年8月，美国总统签署了《出口牵制改革法案》，同年11月美国商务部工业与安全局又提出了一份针对关键技能和干系产品的出口牵制框架方案，列出了14个考虑进行牵制的领域，涉及前辈材料技能以及与新材料制备干系的设备、检测仪器等。
（二）我国新材料家当发展现状及问题
1. 家当发展现状
新材料家当的生产体系基本完全，家当规模不断壮大。我国新材料家当已形成了环球门类最全、规模第一的材料家当体系。建成了涵盖金属、高分子、陶瓷等构造与功能材料的研发和生产体系；形成了弘大的材料生产规模，我国钢铁、有色金属、稀土金属、水泥、玻璃、化学纤维、前辈储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢等百余种材料产量达到天下第一位。据统计，自“十二五”以来，我国新材料家当产值快速扩展，从2010年的0.65万亿元增长到2019年的4.57万亿元。逐步建立了以企业为主体、市场为导向、“用产学研”相互结合的新材料创新体系；依托地区资源上风，形成了环渤海、长江三角洲、珠江三角洲地区，中西部地区，东北地区新材料家当集群。
新材料科技快速发展不断推动家当构造优化。如超级钢、电解铝、低环境负荷型水泥、全氟离子膜、聚烯烃催化剂等家当化关键技能的打破，促进了钢铁、有色金属、建材、石化等传统家当转型升级。新材料为我国航空航天、能源交通、工程培植、资源节约及环境管理等领域一系列国家重大工程的履行供应了不可或缺的物质根本和保障。例如，高性能钢材料、轻合金材料、工程塑料等产品构造不断优化，有力支撑和促进了高速铁路、载人航天、海洋工程、能源装备的“走出去”；第三代铝锂合金成功实现在大飞机上运用等。
2. 新材料家当政策
近些年，国家高度重视新材料家当发展，干系部委陆续推出了一系列政策文件，如《增强制造业核心竞争力三年行动操持（2018—2020年）》《“十三五”前辈制造技能领域科技创新专项方案》《“十三五”材料领域科技创新专项方案》《新材料家当发展指南》《国家新材料生产运用示范平台培植方案》《国家新材料测试评价平台培植方案》《新材料标准领航行动操持（2018—2020年）》《重点新材料首批次运用示范辅导目录（2019年版）》等，这些政策的出台大大促进了新材料家当的快速发展。
同时，遍地所政府和主管部门对新材料家当也十分关注，制订了一批地方性新材料家当政策。如北京、内蒙古、安徽、河北、广东等多个省（自治区、市）及操持单列市也先后出台了新材料家当辅导见地、发展方案、行动操持、履行方案，突出地方特色，推动新材料家当快速发展，初步统计有63项政策。在遍地所案中既有大的综合性方案，也有地方特色的专题方案，如河南省出台的《河南省尼龙新材料家当发展行动方案》《安徽省半导体家当发展方案（2018—2021年）》《江苏省增材制造家当发展三年行动操持（2018—2020年）》等，部分地方政府还专门就新材料企业进行认定，尤其是新材料首批次保险补偿机制得到了大力的推广，个中广东、江西、四川、湖南、甘肃、山东、吉林、上海、宁波、厦门等诸多省（区、市）出台了地方性保险补偿政策。
3. 家当发展存在的问题
材料支撑保障能力不强，受制于人问题突出，家当链自主可控性较差。究其缘故原由，长期以来，随着我国经济的爆发式增长，材料能买则买，对材料的原创性、根本性、支撑性缺少足够的重视，导致新材料家当根本薄弱，成为“短板”中的重灾区，对家当安全和重点领域构成重大风险。
引领发展能力不敷，创新链不通畅，难以抢占计策制高点。由于材料的研发与运用结合不足紧密，工程运用研究不敷、数据积累严重缺少，不仅导致面向材料实际服役环境有针对性的研究缺失落，还导致材料的质量工艺不稳定、性能数据不完备、技能标准不配套、考察验证不充分，从而造成大量的新材料难以超过从研制到运用的“去世亡之谷”，有材不能用、有材不会用问题十分突出。
新材料研发投入办法单一，投入不敷且分散，原始创新能力弱。国家对新材料根本研究缺少长期稳定的支持，在科技项目中财政资金投入的集中度较低，存在“撒胡椒面”征象。此外，新材料企业自主投入不敷，大多新材料企业重视面前利益从而忽略了原始创新。
质量技能根本举动步伐培植薄弱，家当支撑体系不健全。材料评价标准严重缺失落，认证认可质量保障做事不足，尚未建立完善的材料标准体系。材料考验检测等根本能力差，考验检测资源优化配置不敷，检测能力不敷，检测市场机制不完善，考验检测做事能力无法知足家当全面需求，考验检测技能水平和做事能力无法知足国际化需求。
未形成良好的家当发展生态，家当发展环境有待优化。新材料家当创新投融资环境不佳，新材料领域的创新人才缺少，新材料进出口政策体系和知识产权法律制度不健全。
三、面向2035的新材料家当发展计策需求
当前，我国正处于计策转型期，亟需开辟新的经济增长点，提高环境承载能力，这为我国新材料的大发展供应了难得的历史机遇。在转型升级和新型工业化发展的交汇期间，对新材料的计策需求特殊突出。
（一）运载工具领域
《中国制造2025》中提出大力发展新能源、高效能、高安全的系统技能与装备，完善我国当代交通运载核心技能体系，发展时速 400 km 高速列车、远程宽体客机、新能源汽车等运载工具，提升交通运载可持续发展能力和“走出去”计策支撑能力。因此，亟需对重型直升机、高速列车、远程宽体客机、新能源汽车、重型运载火箭、航天器等运载工具所需核心部件及关键材料进行研发，形成核心部件产品自主保障能力（见表1）。
表1 运载工具领域新材料需求
（二）能源动力领域
以煤炭为主和油气资源紧缺的能源构造，决定了我国国家能源计策发展重点在于发展新一代高效清洁燃煤发电技能和深海油气资源开拓技能。前辈能源动力系统用特种合金代表国家高端装备核心竞争力，属于国家计策型新材料范畴，是我国抢占技能制高点的重大机遇。核电、油气开拓等能源领域重大项目对特种合金、稀土材料、非晶材料、超导材料、复合股料等新材料提出急迫需求（见表2）。
表2 能源动力领域新材料需求
（三）信息显示领域
集成电路与信息显示是我国电子信息家当的两大基石，是信息领域为数不多的千亿美元级家当，带动力和辐射力极强，在我国国民经济中霸占极其主要的计策地位，信息显示领域新材料需求见表3。新型信息技能及家当的发展须要电子信息材料支撑，当前我国电子信息材料研发技能与发达国家存在较大差距。
表3信息显示领域新材料需求
注：QLED为量子点发光二极管；LD为激光二极管；LED为发光二极管
（四）生命康健领域
随着环球人口老龄化日益加剧，人们对自身康健的关注度不断提高，康健家当进入加速发展期间。生物医用材料的快速打破，将在疾病快速诊断、人体器官修复移植方面为人类带来福祉，对国家的医疗安全、公民康健产生至关主要的影响，生命康健领域新材料需求见表4。
表4 生命康健领域新材料需求
四、新材料强国发展计策
（一）总体思路
以习近平新时期中国特色社会主义思想为辅导，全面贯彻落实党的“十九大”精神，面向培植科技强国和制造强国的计策蓝图，立足国民经济和国防安全重大需求，以提高新材料自主创新能力为核心，以前辈根本材料、关键计策材料、前沿新材料为发展重点，坚持供给侧构造改革，坚持可持续发展，大力发展新技能、新模式、新业态，实现新材料家当转型升级和构造调度，以创新驱动发展，建立以企业为主体，“产学研用”深度领悟的新材料自主创新体系，全面提升我国新材料自主保障能力和市场竞争力，把我国培植成为新材料强国。
（二）发展目标
到2025年，重点新材料总体技能和运用与国际前辈水平同步，部分达到国际领先水平；全面提升新材料产品质量水平与稳定性，中高端产品所占比重大幅提升，整体水平进入环球代价链中高端环节；关键高端材料和高端装备自主研发水平和自主保障能力显著提升，关键短板材料受制于人问题得到有效缓解。
到2035年，在世界材料强国行列中霸占一席之地；环绕保障国家安全、家当安全、科技安全的重大需求，核心系统、关键器件受制于人的问题基本办理；对事关国计民生和国家安全重点领域的器件与材料需求，构建系统性、全方位的支撑保障能力；全面提升材料行业的国际竞争力，基本建成材料自主创新体系。
到2050年，位于天下材料强国前列，全面建成材料自主创新体系，材料研发能力和家当竞争力处于环球领先水平；材料发展全面知足国民经济培植和国防安全需求，支撑人类经济社会发展。
（三）发展重点与发展方向
1. 前辈根本材料
前辈根本材料领域发展重点及发展方向紧张包括前辈钢铁材料、前辈有色金属材料、前辈石化材料、前辈建筑材料、前辈轻人为料及前辈纺织材料等（见表5）。
表5 前辈根本材料领域发展重点及发展方向
2. 关键计策材料
关键计策材料领域发展重点及发展方向紧张包括高端装备用特种合金、高性能纤维及其复合股料、新型能源材料、前辈半导体材料及芯片制造和封装材料、稀土功能材料、电子陶瓷和人工晶体、前辈构造功能一体化陶瓷和功能梯度材料、高性能分离膜材料、新型显示材料、新一代生物医用材料及生物基材料等（见表6）。
表6 关键计策材料领域发展重点及发展方向
3. 前沿新材料
前沿新材料领域发展重点及发展方向紧张包括3D打印用材料、超导材料、智能仿生材料、石墨烯材料等（见表7）。
表7 前沿新材料领域发展重点及发展方向
4. 新材料评价、表征、标准平台培植
新材料评价、表征、标准平台培植紧张包括平台根本要素培植与完善、机制培植与完善、平台运行重点任务等重点发展方向（见表8）。
表8 新材料评价、表征、标准平台培植发展重点及发展方向
五、政策及保障方法
（一）构建新材料自主创新体系
构建以企业为主体的自主创新体系，推进材料领域国家重点实验室的资源整合和方案布局。在石墨烯、轻量化材料、稀土新材料、前辈复合股料等关键材料领域培植国家制造业创新中央，造就材料领域新型家当技能研究院，统筹培植新材料协同攻关机构，加强科学技能部、工业和信息化部、发展和改革委员会等各部委组织折衷，形成事情协力，合理分配创新资源，避免新材料领域的创新资源分散、创新载体重复培植。
（二）加强新材料数字研发平台、生产运用平台、资源共享平台培植
大力推进材料基因工程，培植材料数字化研发平台，推动材料基因工程加速融入新材料的研发、设计、制造和运用全生命周期，缩短新材料研发周期，降落研发本钱。完善国家级生产运用示范平台，办理核心材料生产运用技能开拓、运用技能服役环境评价、生产运用示范线培植、资源数据库共享等问题，推动新材料的运用技能创新发展水平。加强新材料资源共享平台培植，对新材料产品、企业、集聚区、资金项目、成果褒奖、学术文献、标准、专利、专家等海量数据资源进行汇聚加工，构建新材料行业知识做事系统；搭建新材料仪器举动步伐共享系统，实现关键仪器举动步伐的在线互联与做事共享等。
（三）构建促进新材料发展的政策体系
完善财税金融政策，加大财税金融支持力度，健全投融资机制。大力履行知识产权计策，设立国家知识产权专项基金，聚焦于家当核心技能攻关，将核心技能成果转化为知识产权，同时加强知识产权保护，增强知识产权运营效率。积极发挥政府采购等政策勾引浸染，鼓励在关系国民经济命脉的主要行业和重点家当、重大根本举动步伐、重大培植项目等领域，优先利用新材料首批次运用示范目录产品。完善进出口政策体系，掩护公正贸易环境，支持新材料企业利用贸易救援、反垄断等办法掩护公正竞争秩序，勾引并支持新材料企业做好贸易摩擦应对。建立新材料首批次运用容错和勉励机制，研究建立政府投资基金容错机制，加大对新材料领域的支持力度，在保障资金安全稳健的条件下，加快投资决策速率。
（四）完善新材料标准、测试、表征、评价体系
建立支撑新材料家当高质量发展的标准体系，开展新材料标准领航行动，加大前辈根本材料、关键计策材料及前沿新材料标准的有效供给，充分发挥标准化对新材料家当发展和质量变革的引领浸染。完善新材料测试、表征、评价体系，建立国家新材料测试评价平台，构建新材料测试评价体系，办理新材料测试评价的瓶颈和短板。大力造就发展自主认证、检测品牌，提升国际竞争力。
（五）造就与新材料家当发展相适应的人才军队
在吸引国外新材料创新人才的同时，也要加大海内新材料人才的培养力度，形成可持续的人才供给模式。在新材料根本研究和重大环球性问题研究领域，主动发起国际重大科学操持和工程，搭建天下级新材料科研平台/项目，可吸引国外顶尖科学家和团队参与，占领科研难关，为科学家供应可以发挥实力的奇迹平台；对不涉及国家机密的新材料重大科技项目，可吸引国外人才参与研究。不断完善我国新材料人才的评价机制，战胜唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项方向，看重标志性成果的质量、贡献、影响。建议调度人才的科技评价机制，通过干系勉励办法，让科技职员在成果转化中表示代价。
注：本文内容呈现略有调度，若需可查看原文。
作者先容
干勇，冶金材料专家，中国工程院院士。
长期从事冶金、新材料及当代钢铁流程技能研究，是我国材料、冶金、当代钢铁流程的学术带头人之一。☟ 如请点击文末“阅读原文”
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注：论文反响的是研究成果进展，不代表《中国工程科学》杂志社的不雅观点。
