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13

2023

-

09

制造強國,材料先行

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材料產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎,具有舉足輕重的地位。隨著(zhù)我國國力和國家地位的提高,南海石油的開(kāi)采,以及國防、海洋開(kāi)發(fā)、航空航天、先進(jìn)軌道交通、核電和平利用等大型工程的建設均急需高溫合金、高性能碳纖維等核心關(guān)鍵材料。

材料產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎,具有舉足輕重的地位。隨著(zhù)我國國力和國家地位的提高,南海石油的開(kāi)采,以及國防、海洋開(kāi)發(fā)、航空航天、先進(jìn)軌道交通、核電和平利用等大型工程的建設均急需高溫合金、高性能碳纖維等核心關(guān)鍵材料。

在國民經(jīng)濟需求的百余種關(guān)鍵材料中,約三分之一國內完全空白,約一半性能穩定性較差,部分產(chǎn)品受到國外嚴密控制,突破受制于人的關(guān)鍵戰略材料,具有十分重要的戰略意義。高端新材料是重大工程成功的保障,需要高端新材料核心技術(shù)全面突破時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。我國的關(guān)鍵工程戰略材料轉移高端、加大國產(chǎn)化比重迫在眉睫。
關(guān)鍵戰略材料的發(fā)展重點(diǎn)主要有高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖維及復合材料、新型能源材料、新一代生物醫用材料、電子陶瓷和人工晶體、稀土功能材料、先進(jìn)半導體材料、顯示材料等。

“卡脖子”重災區

 

關(guān)鍵戰略材料主要包括高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖維及其復合材料、新型能源材料、電子陶瓷和人工晶體、生物醫用材料、稀土功能材料、先進(jìn)半導體材料、新型顯示材料等高性能新材料,是實(shí)現戰略新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略的重要物質(zhì)基礎,且關(guān)鍵戰略材料是支撐和保障海洋工程、軌道交通、艦船車(chē)輛、核電、航空發(fā)動(dòng)機、航天裝備等領(lǐng)域高端應用的關(guān)鍵核心材料,也是實(shí)施智能制造、新能源、電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)、環(huán)境治理、醫療衛生、新一代信息技術(shù)和國防尖端技術(shù)等重大戰略需要的關(guān)鍵保障材。
但我國部分核心關(guān)鍵戰略材料受制于人,約50%關(guān)鍵戰略材料性能穩定性較差,使高端制造面臨“無(wú)材可用”和“有材不敢用”困境。2019年工業(yè)和信息化部的調研顯示,130多種關(guān)鍵戰略材料中,中國有32%處于空白、52%依賴(lài)進(jìn)口,存在巨大的國產(chǎn)化替代空間。

《科技日報》曾從2018年4月起陸續報道的中國當時(shí)尚未掌握的35項關(guān)鍵技術(shù)中,近50%與關(guān)鍵戰略材料相關(guān)。關(guān)鍵材料依賴(lài)進(jìn)口導致中國制造企業(yè)被鎖定在全球制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈中低端。關(guān)鍵戰略材料“卡脖子”,已成為中國制造業(yè)轉型升級的突出短板。

近年來(lái),國際形勢變化給中國關(guān)鍵戰略材料技術(shù)創(chuàng )新乃至智造強國戰略實(shí)施帶來(lái)了嚴峻的挑戰。實(shí)現關(guān)鍵戰略材料的國產(chǎn)化替代,不僅是緩解技術(shù)斷供風(fēng)險和保障供應鏈安全可控的重要手段,更是突破“卡脖子”瓶頸、實(shí)現經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和塑造國際競爭新優(yōu)勢的必然選擇。加速中國關(guān)鍵戰略材料的國產(chǎn)化替代進(jìn)程時(shí)不我待。


發(fā)展瓶頸突破困難

相較于其他產(chǎn)業(yè),關(guān)鍵戰略材料產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化替代具有“長(cháng)研發(fā)周期、高投入”“長(cháng)驗證周期、高難度”“長(cháng)應用周期、高門(mén)檻”的突出特點(diǎn)。關(guān)鍵戰略材料產(chǎn)業(yè)自身具有5大典型特征,這些特征使得我國現階段該各行業(yè)面臨瓶頸問(wèn)題。

第一,原創(chuàng )性基礎研究能力是核心壁壘。新材料是科學(xué)規律與物質(zhì)世界之間的橋梁,物理和化學(xué)領(lǐng)域的重大發(fā)現(很多是諾獎級的發(fā)現)直接或間接推動(dòng)新材料技術(shù)發(fā)展。因此,美國、日本和西歐等基礎科研強國在關(guān)鍵戰略材料領(lǐng)域獲得了大量原創(chuàng )性突破,并在全球構建專(zhuān)利壁壘,占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的頂端。
而且我國研發(fā)投入分配失調,多用于應用技術(shù)的研發(fā),基礎研究研發(fā)投入占比低,導致關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)后勁不足。另外,基礎研究與工業(yè)生產(chǎn)結合黏度低,限制了研究成果的轉化,導致原始創(chuàng )新能力不足。

第二,研發(fā)和商業(yè)化投入巨大。材料行業(yè)屬于典型的重資產(chǎn)產(chǎn)業(yè),其研發(fā)、生產(chǎn)需大量專(zhuān)用設備投入,設備不斷更新產(chǎn)生高折舊率及相應維護費用。更重要的原因是,其研發(fā)和商業(yè)化應用的不確定性相較于其他新興產(chǎn)業(yè)更高,研發(fā)和商業(yè)化開(kāi)銷(xiāo)更大。根據Nature Material報道,在研發(fā)開(kāi)銷(xiāo)上,新材料企業(yè)分別是生物和軟件企業(yè)的2倍和6倍;在商業(yè)化開(kāi)銷(xiāo)上,新材料企業(yè)是軟件企業(yè)的50倍。

第三,研發(fā)試驗過(guò)程復雜導致工程化產(chǎn)業(yè)化周期漫長(cháng)。材料最終進(jìn)入市場(chǎng)投入使用包括理論層面突破及應用層面反復驗證,需經(jīng)歷多環(huán)節多周期方可正式投入應用;即使通過(guò)理論實(shí)驗或示范生產(chǎn)階段,仍存在極大可能性因設備、工藝等因素無(wú)法進(jìn)入大規模生產(chǎn)階段。關(guān)鍵戰略材料從研發(fā)到應用周期往往長(cháng)達10-20年,產(chǎn)業(yè)的長(cháng)周期性導致中國關(guān)鍵戰略材料的某些技術(shù)雖然實(shí)現了突破,但在短期內難以轉化為進(jìn)入市場(chǎng)的國產(chǎn)化替代產(chǎn)品。

第四,材料創(chuàng )新需要基礎設備和技術(shù)協(xié)同支撐。材料從基礎技術(shù)變?yōu)閯?chuàng )新產(chǎn)品,需要包括設備技術(shù)、工藝技術(shù)、量產(chǎn)技術(shù)、應用技術(shù)、測量技術(shù)及表征技術(shù)在內的多種基礎技術(shù)的高度支撐。比如,我國目前已突破超高純稀土金屬制備技術(shù),但離實(shí)現產(chǎn)業(yè)化、保障集成電路等電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展還有很長(cháng)距離,很大程度上原因在于共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和中試平臺的缺失,限制了已有研發(fā)能力向市場(chǎng)產(chǎn)品的應用轉化力。
第五,材料應用擴散依存于下游場(chǎng)景需求。作為典型產(chǎn)業(yè)間共性技術(shù),材料技術(shù)開(kāi)發(fā)需滿(mǎn)足各種應用需求,需要配合應用場(chǎng)景改進(jìn),下游應用中需求的變化影響著(zhù)材料創(chuàng )新的生死存亡,因此,特別需要材料開(kāi)發(fā)與下游應用企業(yè)間的“共生共融、協(xié)同發(fā)展”。例如,稀土永磁材料生產(chǎn)企業(yè)和應用端的電機企業(yè)間缺乏有效協(xié)作,導致磁性材料性能難以滿(mǎn)足電機不同場(chǎng)景的設計需求,阻礙產(chǎn)品的應用和國產(chǎn)化替代進(jìn)程;新型顯示材料缺乏從材料、器件、終端到最終應用的全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng )新生態(tài)體系,產(chǎn)品難以單兵突破。


九大領(lǐng)域破局

2016年7月,國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家科技創(chuàng )新規劃》,面向2030年,再選擇一批體現國家戰略意圖的重大科技項目,其中提到重點(diǎn)新材料研發(fā)及應用,重點(diǎn)研制碳纖維及其復合材料、高溫合金、先進(jìn)半導體材料、新型顯示及其材料、高端裝備用特種合金、稀土新材料、軍用新材料等,突破是制備、評價(jià)、應用等核心關(guān)鍵技術(shù)。

2017年2月,《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》提出,要緊緊圍繞新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造業(yè)等重大需求,以耐高溫及耐蝕合金、高強輕型合金等高端裝備用特種合金,反滲透膜、全氟離子交換膜等高性能分離膜材料,高性能碳纖維、芳綸纖維等高性能纖維及復合材料,高性能永磁、高效發(fā)光、高端催化等稀土功能材料,寬禁帶半導體材料和新型顯示材料,以及新型能源材料、生物醫用材料等為重點(diǎn),突破材料及器件的技術(shù)關(guān)和市場(chǎng)關(guān),完善原輔料配套體系,提高材料成品率和性能穩定性,實(shí)現產(chǎn)業(yè)化和規模應用。

《中國制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)路進(jìn)一步明確了高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖維及復合材料、新型能源材料、新一代生物醫用材料、電子陶瓷和人工晶體、稀土功能材料、先進(jìn)半導體材料、顯示材料等九大領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。

1.高端裝備用特種合金

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2.高性能分離膜材料

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3.高性能纖維及復合材料

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4.新型能源材料

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5.新一代生物醫用材料

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6.電子陶瓷和人工晶體

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7.稀土功能材料

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8.先進(jìn)半導體材料

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9.顯示材料

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2021年3月發(fā)布的“十四五”規劃第八章“深入實(shí)施制造強國戰略”提出,依托行業(yè)龍頭企業(yè),加大重要產(chǎn)品和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)力度,加快工程化產(chǎn)業(yè)化突破。實(shí)施重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程,完善激勵和風(fēng)險補償機制,推動(dòng)首臺(套)裝備、首批次材料、首版次軟件示范應用。健全產(chǎn)業(yè)基礎支撐體系,在重點(diǎn)領(lǐng)域布局一批國家制造業(yè)創(chuàng )新中心,完善國家質(zhì)量基礎設施,建設生產(chǎn)應用示范平臺和標準計量、認證認可、檢驗檢測、試驗驗證等產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎公共服務(wù)平臺,完善技術(shù)、工藝等工業(yè)基礎數據庫。

強化要素保障和高效服務(wù),鞏固拓展減稅降費成果,降低企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本,提升制造業(yè)根植性和競爭力。推動(dòng)工業(yè)用地提容增效,推廣新型產(chǎn)業(yè)用地模式。擴大制造業(yè)中長(cháng)期貸款、信用貸款規模,增加技改貸款,推動(dòng)股權投資、債券融資等向制造業(yè)傾斜。允許制造業(yè)企業(yè)全部參與電力市場(chǎng)化交易,規范和降低港口航運、公路鐵路運輸等物流收費,全面清理規范涉企收費。建立制造業(yè)重大項目全周期服務(wù)機制和企業(yè)家參與涉企政策制定制度,支持建設中小企業(yè)信息、技術(shù)、進(jìn)出口和數字化轉型綜合性服務(wù)平臺。

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2021年12月,工信部發(fā)布《重點(diǎn)新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)》,其中共提到高性能纖維及復合材料、稀土功能材料、先進(jìn)半導體材料和新型顯示材料、新型能源材料、生物醫用及高性能醫療器械用材料等五大類(lèi)107種關(guān)鍵戰略材料。

2021年12月,工信部、科技部、自然資源部發(fā)布《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規劃》。其中提到,堅持材料先行和需求牽引并重,聚焦國防建設、民生短板和制造強國建設重大需求,滾動(dòng)制定關(guān)鍵材料產(chǎn)品目錄,制定發(fā)布技術(shù)路線(xiàn)圖。實(shí)施關(guān)鍵短板材料攻關(guān)行動(dòng),采用“揭榜掛帥”“賽馬”等方式,支持材料生產(chǎn)、應用企業(yè)聯(lián)合科研單位,開(kāi)展寬禁帶半導體及顯示材料、集成電路關(guān)鍵材料、生物基材料、碳基材料、生物醫用材料等協(xié)同攻關(guān)。實(shí)施大宗基礎材料鞏固提升行動(dòng),引導企業(yè)在優(yōu)化生產(chǎn)工藝的基礎上,利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù),提升先進(jìn)制造基礎零部件用鋼、高強鋁合金、稀有稀貴金屬材料、特種工程塑料、高性能膜材料、纖維新材料、復合材料等綜合競爭力。實(shí)施前沿材料前瞻布局行動(dòng),支持科研單位聯(lián)合企業(yè),把握新材料技術(shù)與信息技術(shù)、納米技術(shù)、智能技術(shù)等融合發(fā)展趨勢,發(fā)展超導材料、智能仿生、增材制造材料等,推動(dòng)新的主干材料體系化發(fā)展,強化應用領(lǐng)域的支持和引導。實(shí)施材料基因工程計劃,探索材料研發(fā)新模式的試點(diǎn)應用。

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貫徹國家區域重大戰略、區域協(xié)調發(fā)展戰略、主體功能區戰略,依據國土空間規劃,推動(dòng)原材料工業(yè)空間布局調整優(yōu)化,聚焦產(chǎn)業(yè)基礎好、比較優(yōu)勢突出、技術(shù)領(lǐng)先的行業(yè)細分領(lǐng)域或重點(diǎn)產(chǎn)品,發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)引領(lǐng)帶頭作用,推動(dòng)要素聚集和價(jià)值提升,強化專(zhuān)業(yè)化協(xié)作和配套能力,打造一批石化化工、鋼鐵、有色金屬、稀土、綠色建材、新材料產(chǎn)業(yè)集群。

做大做強龍頭企業(yè),堅持市場(chǎng)主導和政府推動(dòng)相結合,清除跨地區兼并重組障礙,清理市場(chǎng)分割、地區封鎖等限制,協(xié)調解決企業(yè)跨地區兼并重組重大問(wèn)題,支持企業(yè)加快跨區域、跨所有制兼并重組,提高產(chǎn)業(yè)集中度,開(kāi)展國際化經(jīng)營(yíng)。在石化化工、鋼鐵、有色金屬、建材等行業(yè),培育一批具有生態(tài)主導力和核心競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)航企業(yè),做強做大稀土企業(yè)集團,鼓勵稀有金屬企業(yè)加快整合。完善行業(yè)規范管理,促進(jìn)市場(chǎng)要素向優(yōu)勢企業(yè)集中。鼓勵金融機構按照風(fēng)險可控、商業(yè)可持續原則,向實(shí)施兼并重組、轉型升級的原材料企業(yè)提供綜合性金融服務(wù)。

培育壯大中小企業(yè),提高原材料行業(yè)中小企業(yè)創(chuàng )新能力和專(zhuān)業(yè)化水平,鼓勵龍頭企業(yè)將配套中小企業(yè)納入共同的產(chǎn)業(yè)鏈管理、質(zhì)量管理、標準管理、合作研發(fā)管理等,建立穩定的供應、生產(chǎn)、銷(xiāo)售等協(xié)作配套關(guān)系,實(shí)現大中小企業(yè)融通發(fā)展。重點(diǎn)圍繞原材料產(chǎn)業(yè)鏈先進(jìn)基礎工藝、核心基礎零部件等方面,培育一批專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)、制造業(yè)單項冠軍企業(yè)。

加強上下游銜接聯(lián)動(dòng)。原材料企業(yè)加強與上下游企業(yè)協(xié)同共生、耦合發(fā)展,向生產(chǎn)零部件、部品化延伸,向提供一體化的材料系統化解決方案轉變。采用研發(fā)早期介入、后期持續改進(jìn)的合作模式,推動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng )新和業(yè)態(tài)創(chuàng )新,促進(jìn)生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉變。支持行業(yè)協(xié)會(huì )搭建供需銜接平臺。建立健全航空材料、重型燃氣輪機材料、集成電路材料、新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機用稀土永磁材料、生物醫用材料、建筑用熱軋型鋼等上下游合作機制。發(fā)揮龍頭企業(yè)對新材料創(chuàng )新應用帶動(dòng)作用。支持第三方機構組織開(kāi)展重點(diǎn)材料“一條龍”應用示范推進(jìn)工作。

來(lái)源:科技日報、贛州科技等

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