習近平總書記明確指出:“新材料產業是戰略性、基礎性產業,也是高技術競爭的關鍵領域,我們要奮起直追、迎頭趕上。”當前,新一輪科技革命和產業變革正在加速顛覆現有的研究范式、產業形態、分工和組織方式,加速重塑全球競爭格局和世界發展走勢,這為中國高新技術、新興產業、高端制(zhi)造和重大工程的發展提供了千載難逢(feng)的發展機遇。
但是,先進材料作為這場(chang)革(ge)命的(de)(de)物(wu)質基(ji)礎和根本保障,中(zhong)國(guo)長(chang)期處于“跟跑”狀態,原創技(ji)術(shu)少,核心技(ji)術(shu)落(luo)后。如果先進材料的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)跟不上這場(chang)大變革(ge)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan),我們可(ke)能(neng)再次錯(cuo)失良(liang)機(ji)。縱觀中(zhong)國(guo)先進材料的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)脈絡,不難發(fa)(fa)(fa)現,先進材料的(de)(de)前(qian)沿研究(jiu)(jiu)、產業(ye)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)和技(ji)術(shu)應用并沒(mei)有完全形成(cheng)有機(ji)融合的(de)(de)一體化發(fa)(fa)(fa)展(zhan),盡管前(qian)沿研究(jiu)(jiu)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)速(su)度很快,但整體研究(jiu)(jiu)分散,缺乏技(ji)術(shu)要素系統(tong)集成(cheng),導致(zhi)后續產業(ye)化和應用面(mian)臨工業(ye)要素短缺的(de)(de)困境(jing),無法形成(cheng)行業(ye)凝聚力(li)和主導力(li)。基(ji)于此,本文依托中(zhong)國(guo)工程院、中(zhong)國(guo)科(ke)學技(ji)術(shu)協會(hui)等部門相關(guan)戰(zhan)略(lve)咨詢課題,系統(tong)分析(xi)總結(jie)了中(zhong)國(guo)先進材料領(ling)域發(fa)(fa)(fa)展(zhan)現狀,包括重(zhong)大科(ke)技(ji)計劃和發(fa)(fa)(fa)展(zhan)體系能(neng)力(li)等,并提(ti)出(chu)中(zhong)國(guo)先進材料領(ling)域未來發(fa)(fa)(fa)展(zhan)戰(zhan)略(lve)方向和政策(ce)措施建議。國(guo)內外先進材料領(ling)域重大科(ke)技計劃
材(cai)料領(ling)域(yu)的競爭(zheng)與國家安全高(gao)度融合,未來在(zai)技術上呈現分立化、多元化趨勢。隨著材料在科(ke)技和產(chan)業領域(yu)先(xian)(xian)(xian)導和推動(dong)作(zuo)用(yong)的不斷加強,全(quan)(quan)球先(xian)(xian)(xian)進材料的激烈(lie)競爭、自(zi)主發展(zhan)和產(chan)權保護(hu)將(jiang)(jiang)會貫穿先(xian)(xian)(xian)進材料工程(cheng)科(ke)技發展(zhan)的整體路徑(jing),全(quan)(quan)球先(xian)(xian)(xian)進材料共享技術(shu)的標準將(jiang)(jiang)呈現多樣化發展(zhan)趨勢,國家(jia)技術(shu)保護(hu)主義更加突出(chu)。
美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)于2020年10月(yue)15日發(fa)(fa)(fa)布(bu)了(le)《關(guan)(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)和新(xin)興(xing)技(ji)術(shu)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)(jia)戰略(lve)》列(lie)出20項“關(guan)(guan)鍵(jian)與新(xin)興(xing)技(ji)術(shu)”清單,要求確(que)保(bao)美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)在(zai)尖端科技(ji)領域的(de)領導地位及競(jing)(jing)爭(zheng)優勢。2021年6月(yue),美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)能源部發(fa)(fa)(fa)布(bu)了(le)由聯(lian)邦先進電(dian)(dian)池聯(lian)盟(meng)編制(zhi)(zhi)的(de)《美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)(jia)鋰(li)電(dian)(dian)藍(lan)圖2021—2030》,全面分析了(le)美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)鋰(li)電(dian)(dian)產(chan)(chan)業(ye)的(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)現(xian)狀(zhuang)和未來前景,通(tong)過對美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)鋰(li)電(dian)(dian)池制(zhi)(zhi)造業(ye)競(jing)(jing)爭(zheng)力(li)(li)進行(xing)評估,提出了(le)美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)鋰(li)電(dian)(dian)池供應鏈的(de)5個建設(she)目標。特別是在(zai)2022年8月(yue)9日,美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)總統拜登正式簽署《2022芯(xin)片與科學法案》。通(tong)過《芯(xin)片法案》,美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)舉(ju)國(guo)(guo)(guo)(guo)之(zhi)力(li)(li)加強先進材料相關(guan)(guan)產(chan)(chan)業(ye),并最終加速關(guan)(guan)系到(dao)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)(jia)安全的(de)納(na)米(mi)技(ji)術(shu)、量子計算、人(ren)工智(zhi)能、下一(yi)代(dai)通(tong)信、計算機(ji)硬件、生物技(ji)術(shu)、網絡(luo)技(ji)術(shu)和其他新(xin)興(xing)能力(li)(li)的(de)創(chuang)新(xin)和發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan);值得(de)關(guan)(guan)注的(de)是,《芯(xin)片法案》限制(zhi)(zhi)美(mei)(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)企業(ye)支持中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)等國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)(jia)的(de)半(ban)導體研發(fa)(fa)(fa)和生產(chan)(chan),引起相關(guan)(guan)行(xing)業(ye)的(de)廣泛關(guan)(guan)注。歐(ou)盟(meng)及其他歐(ou)洲(zhou)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)(jia)(jia)、日本(ben)(ben)、韓(han)國(guo)(guo)(guo)(guo)和俄羅斯等也推出相應發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)規(gui)劃與布(bu)局,鞏固和發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(zhan)本(ben)(ben)國(guo)(guo)(guo)(guo)優勢先進材料產(chan)(chan)業(ye)。中國在材料科學領域也先后(hou)制定出臺相應的科研與(yu)產業政策,竭(jie)力搶占材料發展的制高點。2015年,國(guo)務院發布《中國(guo)制(zhi)(zhi)造2025》,將先(xian)(xian)進材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)列入十大重點(dian)領域之一(yi);以特(te)種金(jin)屬(shu)功能(neng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、高性(xing)(xing)能(neng)結構材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、功能(neng)性(xing)(xing)高分子材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、特(te)種無機非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)和(he)(he)先(xian)(xian)進復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)為發展重點(dian),加(jia)快(kuai)研發先(xian)(xian)進熔煉(lian)、凝固(gu)成(cheng)型(xing)、氣相沉積、型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)加(jia)工、高效合(he)成(cheng)等(deng)新(xin)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)制(zhi)(zhi)備關鍵技(ji)術和(he)(he)裝(zhuang)備,加(jia)強基礎(chu)研究(jiu)和(he)(he)體系建設,突(tu)破產業(ye)化制(zhi)(zhi)備瓶(ping)頸。積極發展特(te)種先(xian)(xian)進材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),加(jia)快(kuai)技(ji)術雙向(xiang)轉(zhuan)移轉(zhuan)化。高度關注(zhu)顛覆性(xing)(xing)先(xian)(xian)進材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)對傳統材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)影響,做好超導(dao)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、納米材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)、石(shi)墨烯(xi)、生(sheng)物基材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)等(deng)戰略(lve)前沿材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)提前布局和(he)(he)研制(zhi)(zhi),加(jia)快(kuai)基礎(chu)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)升級(ji)換代。2021年(nian)(nian)3月,先(xian)進材(cai)(cai)(cai)料(liao)創新(xin)發(fa)(fa)展(zhan)工(gong)程(cheng)也被列為《中(zhong)(zhong)華人(ren)民共和(he)國國民經濟和(he)社會發(fa)(fa)展(zhan)第十四個(ge)五年(nian)(nian)規劃(hua)和(he)2035年(nian)(nian)遠景(jing)目(mu)標綱要》。工(gong)程(cheng)擬通(tong)過(guo)重點(dian)品種突破和(he)公(gong)共平(ping)(ping)(ping)臺(tai)(tai)(tai)提(ti)升(sheng)等(deng)方面(mian),加快實(shi)現提(ti)升(sheng)先(xian)進材(cai)(cai)(cai)料(liao)保(bao)障(zhang)能(neng)(neng)(neng)(neng)力。工(gong)程(cheng)圍繞大飛機(ji)、航空(kong)發(fa)(fa)動機(ji)、集(ji)成電路(lu)、信息通(tong)信、生(sheng)(sheng)物(wu)產(chan)業(ye)(ye)和(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)源產(chan)業(ye)(ye)等(deng)重點(dian)應(ying)用領域,攻克高(gao)溫合金(jin)、航空(kong)輕合金(jin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)、超(chao)高(gao)純稀(xi)土金(jin)屬(shu)及(ji)化合物(wu)、高(gao)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)特種鋼、可降解生(sheng)(sheng)物(wu)材(cai)(cai)(cai)料(liao)、特種涂層、光(guang)刻膠(jiao)、靶材(cai)(cai)(cai)、拋(pao)光(guang)液、工(gong)業(ye)(ye)氣體、仿生(sheng)(sheng)合成橡膠(jiao)、人(ren)工(gong)晶體、高(gao)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)功能(neng)(neng)(neng)(neng)玻璃(li)、先(xian)進陶瓷材(cai)(cai)(cai)料(liao)、特種分離膜以(yi)及(ji)高(gao)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)稀(xi)土磁性(xing)、催化、光(guang)功能(neng)(neng)(neng)(neng)、儲氫材(cai)(cai)(cai)料(liao)等(deng)一批先(xian)進材(cai)(cai)(cai)料(liao)。建(jian)設高(gao)端聚烯烴、稀(xi)有(you)金(jin)屬(shu)、粉末冶(ye)金(jin)、先(xian)進玻璃(li)、先(xian)進陶瓷等(deng)制(zhi)造業(ye)(ye)創新(xin)中(zhong)(zhong)心(xin)和(he)公(gong)共平(ping)(ping)(ping)臺(tai)(tai)(tai)。建(jian)設信息通(tong)信設備(bei)、節能(neng)(neng)(neng)(neng)環(huan)保(bao)、機(ji)器(qi)人(ren)裝備(bei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)等(deng)生(sheng)(sheng)產(chan)應(ying)用示范平(ping)(ping)(ping)臺(tai)(tai)(tai)。建(jian)設新(xin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)測試評價平(ping)(ping)(ping)臺(tai)(tai)(tai)區域中(zhong)(zhong)心(xin)、新(xin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)數據中(zhong)(zhong)心(xin)。到2025年(nian)(nian),先(xian)進材(cai)(cai)(cai)料(liao)保(bao)障(zhang)能(neng)(neng)(neng)(neng)力得到提(ti)升(sheng),公(gong)共服(fu)務能(neng)(neng)(neng)(neng)力得到明顯改善(shan),新(xin)建(jian)10個(ge)以(yi)上新(xin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)平(ping)(ping)(ping)臺(tai)(tai)(tai)。當(dang)前,中(zhong)國(guo)新材料(liao)產業(ye)已(yi)形(xing)成了全(quan)(quan)球門類最(zui)全(quan)(quan)、規模第1的材料(liao)產業(ye)體系,材料(liao)產業(ye)已(yi)經成為中(zhong)國(guo)的重要支柱產業(ye),產值約占全(quan)(quan)國(guo)GDP的23%。建成(cheng)(cheng)了涵蓋金(jin)屬(shu)、高分子、陶瓷(ci)等(deng)結構與(yu)功能(neng)材料的研(yan)發和生(sheng)(sheng)產體系,形成(cheng)(cheng)了龐大(da)的材料生(sheng)(sheng)產規模,鋼鐵(tie)、有(you)色金(jin)屬(shu)、稀土(tu)金(jin)屬(shu)、水泥、玻璃、化學纖維、先進(jin)儲能(neng)材料、光伏材料、有(you)機硅(gui)、超硬(ying)材料、特(te)種(zhong)不銹鋼等(deng)百余(yu)種(zhong)材料產量達到(dao)世界(jie)第(di)1位。新能源材料(liao)(liao)產業(ye)(ye)的(de)發(fa)展勢頭迅猛,鋰離子電池材料(liao)(liao)、燃料(liao)(liao)電池材料(liao)(liao)等高(gao)技術(shu)產業(ye)(ye)的(de)發(fa)展,突破(po)了(le)技術(shu)壁(bi)壘,為新能源產業(ye)(ye)的(de)快速(su)發(fa)展提供(gong)了(le)重要支持。電極材料(liao)、電解(jie)液和隔膜產(chan)能(neng)規模也已(yi)經位于全球(qiu)前(qian)列,在電解(jie)液和隔膜方面,中(zhong)國的產(chan)能(neng)已(yi)占(zhan)據全球(qiu)總產(chan)能(neng)的50%以上。
中國先(xian)進材料領域(yu)創新能力顯著提升(sheng),形成了較(jiao)為完整的創新體系和學(xue)科發展體系。中國(guo)擁(yong)有208個材(cai)(cai)料(liao)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)與工程(cheng)學(xue)(xue)(xue)位授權點(dian)(dian),32所高校材(cai)(cai)料(liao)學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)入選國(guo)家一流(liu)學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)建設(she),在各學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)中居于首位。材(cai)(cai)料(liao)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)重大創(chuang)新(xin)(xin)(xin)載體建設(she)步伐加快,新(xin)(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)行業技術創(chuang)新(xin)(xin)(xin)中心(xin)、國(guo)家重點(dian)(dian)實驗(yan)室、國(guo)家工程(cheng)(技術)中心(xin)、產(chan)業化(hua)基(ji)地、專業化(hua)園區已(yi)接近400家,2020年(nian)新(xin)(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)研發企(qi)業達到6345家。以企(qi)業為主體、市場(chang)為導向、“產(chan)學(xue)(xue)(xue)研用”相互融合的新(xin)(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)創(chuang)新(xin)(xin)(xin)體系正在初步形成并逐(zhu)步完善。產業集群(qun)化發(fa)展(zhan)趨(qu)勢明(ming)顯,形成(cheng)了一批(pi)特色鮮明(ming)的新材(cai)料產業集聚(ju)區(qu)。2020年中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)新材料(liao)(liao)(liao)生產(chan)(chan)(chan)企業(ye)達867.87萬家。各(ge)地(di)(di)基(ji)于材料(liao)(liao)(liao)工業(ye)基(ji)礎(chu)、技術(shu)人(ren)才條件、資(zi)(zi)源稟賦、市場需求、環(huan)境承(cheng)載(zai)力等比較優勢,大(da)力發(fa)(fa)展區(qu)域(yu)特(te)色(se)新材料(liao)(liao)(liao)產(chan)(chan)(chan)業(ye),推動新材料(liao)(liao)(liao)相關企業(ye)集聚化發(fa)(fa)展,涌現出一(yi)批各(ge)具特(te)色(se)的新材料(liao)(liao)(liao)產(chan)(chan)(chan)業(ye)集群。總體(ti)來看,中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)東、中(zhong)(zhong)(zhong)、西(xi)部(bu)(bu)(bu)地(di)(di)區(qu)新材料(liao)(liao)(liao)產(chan)(chan)(chan)業(ye)發(fa)(fa)展各(ge)有側重(zhong),呈現“東部(bu)(bu)(bu)沿海(hai)(hai)聚集,中(zhong)(zhong)(zhong)西(xi)部(bu)(bu)(bu)特(te)色(se)發(fa)(fa)展”的空間布局,區(qu)域(yu)特(te)征(zheng)明顯(xian)。其中(zhong)(zhong)(zhong)東部(bu)(bu)(bu)地(di)(di)區(qu)承(cheng)擔著新材料(liao)(liao)(liao)的研(yan)發(fa)(fa)創新、高端制造等功(gong)能(neng),形(xing)成了(le)以環(huan)渤海(hai)(hai)、長(chang)三角、珠三角等地(di)(di)區(qu)為代表的新材料(liao)(liao)(liao)綜合性產(chan)(chan)(chan)業(ye)集群,中(zhong)(zhong)(zhong)西(xi)部(bu)(bu)(bu)地(di)(di)區(qu)鋼鐵、有色(se)金屬(shu)、化工、建材等傳統材料(liao)(liao)(liao)工業(ye)基(ji)礎(chu)扎(zha)實,資(zi)(zi)源能(neng)源優勢豐富,形(xing)成了(le)以材料(liao)(liao)(liao)深加(jia)工和資(zi)(zi)源利用為基(ji)礎(chu)的特(te)色(se)新材料(liao)(liao)(liao)產(chan)(chan)(chan)業(ye)基(ji)地(di)(di)。材料科(ke)技創新貢獻度(du)日益增強,有力(li)支撐重大(da)工程(cheng)建設和(he)產業結構優化。新(xin)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料科技快速發展,不(bu)斷(duan)推動產(chan)業(ye)結(jie)構優化(hua)。例如,超級鋼、電解鋁(lv)、低環境負荷(he)型水泥、全氟離(li)子(zi)(zi)膜(mo)、聚(ju)烯烴(jing)催化(hua)劑(ji)等(deng)產(chan)業(ye)化(hua)關(guan)(guan)鍵技術的(de)(de)突破,促進了(le)鋼鐵(tie)、有色金屬、建材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)、石化(hua)等(deng)傳統產(chan)業(ye)轉型升級,新(xin)型能(neng)源(yuan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料、先進電子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料關(guan)(guan)鍵技術突破正支撐半導體(ti)照明、新(xin)能(neng)源(yuan)汽車(che)、太陽能(neng)光(guang)伏等(deng)一批戰(zhan)略性新(xin)興產(chan)業(ye)實(shi)現跨越(yue)式發展。新(xin)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料為中國航空航天、能(neng)源(yuan)交通、工程建設、資源(yuan)節(jie)約(yue)及(ji)環境治理等(deng)領(ling)域(yu)一系列國家重大(da)工程的(de)(de)實(shi)施提供了(le)不(bu)可或缺的(de)(de)物質基礎和保(bao)障。例如,高性能(neng)鋼材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料、輕合(he)金材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)料、工程塑料等(deng)產(chan)品結(jie)構不(bu)斷(duan)優化(hua),有力支撐和促進了(le)高速鐵(tie)路、載人(ren)航天、海洋工程、能(neng)源(yuan)裝備的(de)(de)“走出去”;第(di)3代鋁(lv)鋰(li)合(he)金成功實(shi)現在(zai)大(da)飛(fei)機上(shang)應用(yong)等(deng)。創新(xin)引領能(neng)力(li)不足,難以搶占未來戰略制高點。由于(yu)歷史原(yuan)因,所有引領(ling)(ling)現(xian)代產(chan)業(ye)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)先(xian)進(jin)材(cai)料幾乎(hu)全(quan)部源自(zi)(zi)發(fa)(fa)達(da)國(guo)家(jia),26項獲(huo)諾貝爾獎(jiang)的(de)革命性(xing)材(cai)料,均是(shi)國(guo)外科學家(jia)首(shou)先(xian)發(fa)(fa)現(xian)。中國(guo)先(xian)進(jin)材(cai)料領(ling)(ling)域(yu)起步較(jiao)(jiao)晚,30多年(nian)的(de)發(fa)(fa)展(zhan)主要集中在(zai)量大(da)面(mian)廣的(de)中低端產(chan)品,鋼鐵(tie)、有色、化工、建材(cai)等的(de)產(chan)量巨(ju)大(da),但能(neng)耗高(gao)(gao)、污染高(gao)(gao),可持(chi)續(xu)發(fa)(fa)展(zhan)能(neng)力(li)不(bu)(bu)足。雖然,中國(guo)創新(xin)主體在(zai)先(xian)進(jin)材(cai)料產(chan)業(ye)領(ling)(ling)域(yu)已積累了(le)一定數量的(de)創新(xin)成果(guo),但是(shi)成果(guo)質量與(yu)美國(guo)、日本、歐盟相比仍存在(zai)較(jiao)(jiao)大(da)差(cha)距。特別是(shi)在(zai)前沿性(xing)、基(ji)礎性(xing)創新(xin)方面(mian),缺(que)乏(fa)(fa)體系化。例如,自(zi)(zi)由選題較(jiao)(jiao)多,缺(que)乏(fa)(fa)宏觀系統整合(he);缺(que)乏(fa)(fa)材(cai)料戰略科學家(jia)組織重大(da)共性(xing)科學問題系統研(yan)究(jiu)(jiu);基(ji)礎研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)細度、縱向深度和橫向廣度均欠佳(jia)。總體來講,中國(guo)材(cai)料領(ling)(ling)域(yu)原(yuan)始創新(xin)能(neng)力(li)仍處于(yu)“跟跑”階段,創新(xin)鏈不(bu)(bu)通暢,難以搶占戰略制高(gao)(gao)點。創新(xin)體系效能(neng)不(bu)(bu)足成為中國(guo)新(xin)材(cai)料研(yan)發(fa)(fa)中的(de)最大(da)短(duan)板(ban)。
創新鏈產業(ye)鏈融合(he)不足,制造和應(ying)用(yong)環(huan)節發展滯后,難以對產業(ye)形(xing)成有效(xiao)支撐。從(cong)科(ke)研(yan)論文(wen)發(fa)表來看(kan),中(zhong)國(guo)材料(liao)(liao)科(ke)學高(gao)(gao)水平(ping)論文(wen)數(shu)量(liang)高(gao)(gao)居全球(qiu)第1,且占比(bi)近(jin)50%。但從(cong)產(chan)業側看(kan),中(zhong)國(guo)高(gao)(gao)端制(zhi)造業仍有(you)諸多(duo)先(xian)進(jin)材料(liao)(liao)依(yi)賴(lai)進(jin)口,科(ke)技(ji)產(chan)業“兩(liang)張皮”現(xian)象在材料(liao)(liao)領域表現(xian)尤(you)為明(ming)顯。一方面,中(zhong)國(guo)產(chan)業長(chang)期處于(yu)(yu)全球(qiu)價值(zhi)鏈(lian)中(zhong)低(di)端,過(guo)去幾十年先(xian)進(jin)技(ji)術的獲取(qu)過(guo)度(du)依(yi)賴(lai)國(guo)外創(chuang)新體(ti)系(xi);另一方面,成果大多(duo)依(yi)托于(yu)(yu)高(gao)(gao)校和(he)科(ke)研(yan)院所,受政(zheng)策、體(ti)制(zhi)、機(ji)制(zhi)等諸多(duo)因素的制(zhi)約,中(zhong)國(guo)新材料(liao)(liao)研(yan)發(fa)與(yu)應用脫節(jie)較為嚴重,新材料(liao)(liao)成果轉化率較低(di)。先進(jin)材料短板問題突出,嚴重(zhong)制(zhi)(zhi)約高端制(zhi)(zhi)造業(ye)發(fa)展。在(zai)運載(zai)工具、能(neng)源動力、高(gao)檔數控機(ji)(ji)床和(he)機(ji)(ji)器(qi)人、國(guo)(guo)(guo)防軍工等5大(da)領(ling)(ling)域(yu),中國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)先進(jin)(jin)材(cai)(cai)料(liao)有幾十種(zhong)面臨國(guo)(guo)(guo)外禁運,上(shang)百種(zhong)依賴進(jin)(jin)口(kou)。以高(gao)端制造為例(li),鋁(lv)合(he)金(jin)、鎂合(he)金(jin)、鈦合(he)金(jin)、高(gao)溫合(he)金(jin)構(gou)件等支撐(cheng)高(gao)端裝(zhuang)備向大(da)型(xing)化(hua)(hua)、高(gao)速(su)化(hua)(hua)、高(gao)可靠、長壽命發展的(de)(de)高(gao)端先進(jin)(jin)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)制造水平與國(guo)(guo)(guo)外存在(zai)10~20年的(de)(de)差距,產(chan)品性能(neng)穩定性不(bu)足、質量精準度不(bu)高(gao)、生產(chan)效率低、成(cheng)本高(gao),國(guo)(guo)(guo)產(chan)大(da)飛(fei)機(ji)(ji)先進(jin)(jin)材(cai)(cai)料(liao)及(ji)構(gou)件國(guo)(guo)(guo)產(chan)化(hua)(hua)率不(bu)足5%。在(zai)集成(cheng)電(dian)路、新型(xing)顯示、生物醫藥、新能(neng)源汽(qi)車等11個重點應用領(ling)(ling)域(yu)中,中國(guo)(guo)(guo)新材(cai)(cai)料(liao)平均自(zi)給率為50%左右。在(zai)鋰(li)離子電(dian)池的(de)(de)部分新材(cai)(cai)料(liao)高(gao)端產(chan)品領(ling)(ling)域(yu),中國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)新材(cai)(cai)料(liao)技術含量不(bu)高(gao),產(chan)品的(de)(de)附(fu)加值低,高(gao)端材(cai)(cai)料(liao)和(he)電(dian)池的(de)(de)高(gao)精度自(zi)動化(hua)(hua)裝(zhuang)備仍需大(da)量進(jin)(jin)口(kou)。產業基礎保障能力落后(hou),難以支撐科技創(chuang)新發展(zhan)。用(yong)于材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)設計(ji)、制造、模擬的軟件長期依賴(lai)進(jin)口(kou)(kou),高端工控系統和數(shu)控裝備基本需(xu)要(yao)從國(guo)外進(jin)口(kou)(kou),高端檢測(ce)儀(yi)器(qi)完全依賴(lai)進(jin)口(kou)(kou),價值200萬元(yuan)人(ren)民幣(bi)以(yi)(yi)上的科學(xue)儀(yi)器(qi)國(guo)產(chan)率僅1.5%;100萬元(yuan)以(yi)(yi)上高端表征(zheng)設備幾乎全部(bu)需(xu)要(yao)進(jin)口(kou)(kou)。新材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)領域關鍵原輔料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)自給率嚴(yan)重不(bu)足(zu)(zu),基礎原材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)產(chan)品在(zai)(zai)純度(du)(du)、精(jing)細度(du)(du)控制等方面也嚴(yan)重不(bu)足(zu)(zu),多種電子化(hua)學(xue)品依賴(lai)進(jin)口(kou)(kou),材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)工藝缺乏在(zai)(zai)深度(du)(du)、細度(du)(du)上的突(tu)破。材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)加工數(shu)字化(hua)、智能(neng)化(hua)水平長期落后,與發達(da)國(guo)家存在(zai)(zai)較大差(cha)距。材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)數(shu)據庫、材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)領域標準的布局(ju)和建設力度(du)(du)不(bu)足(zu)(zu),難(nan)以(yi)(yi)形(xing)成競爭優勢。
圍繞中(zhong)國(guo)建(jian)設科技(ji)強國(guo)、創新型國(guo)家及達成(cheng)“雙碳(tan)”目標(biao)需求,在(zai)高(gao)新技(ji)術、新興(xing)產業、高(gao)端制(zhi)造和重大工程領域形(xing)成(cheng)中(zhong)國(guo)自(zi)主(zhu)發展的(de)新材料支撐(cheng)保障體(ti)系(xi),在(zai)經濟運行體(ti)系(xi)中(zhong)全方(fang)位(wei)自(zi)主(zhu)支撐(cheng)關鍵基礎材料、新能源技(ji)術和信息技(ji)術的(de)發展,形(xing)成(cheng)材料、能源和信息三(san)大自(zi)主(zhu)產業融合體(ti)系(xi)。在(zai)社(she)會運(yun)行體(ti)(ti)系中自主(zhu)支撐(cheng)以(yi)人(ren)(ren)(ren)為本,環境與安(an)全相(xiang)適(shi)應(ying)的(de)保障體(ti)(ti)系,在(zai)人(ren)(ren)(ren)的(de)主(zhu)體(ti)(ti)方面主(zhu)要解(jie)決的(de)是健康和衣食(shi)住(zhu)行的(de)生活質(zhi)量(liang)等方面的(de)社(she)會問題,健康方面以(yi)生物醫用材料為主(zhu)導方向將有助于人(ren)(ren)(ren)類達(da)到新(xin)的(de)生存質(zhi)量(liang)高(gao)度(du),解(jie)決包(bao)括中國未來面臨(lin)的(de)養老(lao)問題在(zai)內的(de)健康領域問題;衣食(shi)住(zhu)行方面以舒適材料為主(zhu)導方向將(jiang)有(you)助于人類達到(dao)新(xin)的生活(huo)質量(liang)高度。在與人的主體相對應的環境方面,環境工程材料(liao)將切(qie)實服務(wu)于“美麗中國”建設;在與人(ren)的主體相(xiang)對應的安(an)全(quan)方(fang)面,安(an)全(quan)工程(cheng)材料將(jiang)切實服務(wu)于(yu)“平安(an)中國(guo)(guo)”與國(guo)(guo)防建(jian)設。
在經濟和(he)(he)社會發展體(ti)系(xi)中(zhong),中(zhong)國長期習(xi)慣于國際化(hua)分(fen)工和(he)(he)高端材料的(de)(de)(de)引入,在當前(qian)面(mian)臨的(de)(de)(de)重大“卡脖子”問題(ti)中(zhong),關鍵材料的(de)(de)(de)產(chan)業鏈不牢靠、不穩固、斷(duan)層多等(deng)問題(ti)表現比(bi)較突出,中(zhong)國在先進材料領域積極(ji)推(tui)進“創新鏈”和(he)(he)“產(chan)業鏈”自(zi)主發展體(ti)系(xi),構(gou)建先導性(xing)物質保障(zhang)體(ti)系(xi),同時也推(tui)進“雙碳”目標下的(de)(de)(de)材料綠色高質量發展和(he)(he)關鍵核心(xin)技術(shu)突破。 1 建設先(xian)進材(cai)料“用—產學研(yan)—科普”平臺及數字孿生平臺建(jian)設以需求為牽引的“用(yong)—產(chan)學(xue)研(yan)—科普”一(yi)體化(hua)轉化(hua)與資源(yuan)共享平(ping)臺(tai),完善(shan)國(guo)家級生產(chan)應用(yong)示范平(ping)臺(tai),解決核心材料(liao)(liao)生產(chan)應用(yong)技(ji)術(shu)開發、應用(yong)技(ji)術(shu)服役環境評價、生產(chan)應用(yong)示范線建(jian)設、資源(yuan)數據庫共享等問題(ti),提高新(xin)材料(liao)(liao)的應用(yong)技(ji)術(shu)創新(xin)發展(zhan)水平(ping)。加強(qiang)新材料資源(yuan)共享平(ping)臺建設,對(dui)新材料產品(pin)、企業、集聚區、資金項(xiang)目、成(cheng)果獎勵、學術文獻、標準、專(zhuan)利、專(zhuan)家等海量數(shu)據(ju)資源(yuan)進(jin)行匯聚加工,構建新材料行業知識服(fu)務系統(tong);搭建新(xin)材料儀器(qi)設(she)(she)施(shi)共享系(xi)統,實現(xian)關(guan)鍵儀器(qi)設(she)(she)施(shi)的在線互聯與服務共享等(deng)。推(tui)動(dong)先進(jin)材料領域前(qian)沿(yan)技術、創新理論向全(quan)社會的普(pu)及,實(shi)現對(dui)產學研一體(ti)化進(jin)程(cheng)的全(quan)過(guo)程(cheng)科(ke)學普(pu)及。
建(jian)立“用—產(chan)學研—科普”平(ping)臺的(de)數(shu)字孿生(sheng)平(ping)臺,發(fa)展材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)研發(fa)智能(neng)(neng)技術(shu)、基于材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)基因(yin)工程(cheng)的(de)新(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)融合(he)創(chuang)新(xin)(xin)技術(shu)等新(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)智能(neng)(neng)化(hua)技術(shu)、材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)應用大數(shu)據庫等。推動材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)基因(yin)工程(cheng)和材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)智能(neng)(neng)化(hua)發(fa)展,建(jian)設材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)數(shu)字化(hua)研發(fa)、制造(zao)、應用平(ping)臺,加速材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)人工智能(neng)(neng)技術(shu)融入新(xin)(xin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)研發(fa)、設計、制造(zao)和應用全生(sheng)命(ming)周(zhou)期,提高創(chuang)新(xin)(xin)效率、實現材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)產(chan)業鏈(lian)的(de)數(shu)字化(hua)轉型(xing)。 2 新材(cai)料設(she)(she)計—表征—標準-評價平臺(tai)建設(she)(she)研(yan)(yan)發國(guo)產(chan)新(xin)材(cai)料(liao)制造設(she)(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)、材(cai)料(liao)結構演化和材(cai)料(liao)響(xiang)應軟(ruan)件(jian)、量(liang)子和原子空間尺度(du)的(de)材(cai)料(liao)計(ji)算(suan)軟(ruan)件(jian)、機器學習、材(cai)料(liao)集成設(she)(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)等,形成“計(ji)算(suan)、數據、AI、實驗(yan)”四位一體(ti)緊(jin)密結合的(de)新(xin)材(cai)料(liao)研(yan)(yan)發基礎設(she)(she)施的(de)建設(she)(she)。發展用于產品、工藝、測(ce)試、應用、評價等場景的具有自(zi)主(zhu)知識(shi)產權的材(cai)(cai)料(liao)高(gao)通量表征(zheng)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)、材(cai)(cai)料(liao)痕量成分分析儀(yi)(yi)器(qi)(qi)、材(cai)(cai)料(liao)性(xing)能測(ce)試儀(yi)(yi)器(qi)(qi)、材(cai)(cai)料(liao)制(zhi)造流程在線監(jian)測(ce)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)等高(gao)端精密檢測(ce)儀(yi)(yi)器(qi)(qi),實現材(cai)(cai)料(liao)高(gao)端加(jia)工裝(zhuang)備工藝、材(cai)(cai)料(liao)精密檢測(ce)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)的自(zi)主(zhu)可控。建立支撐新(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)產業高質(zhi)量發展(zhan)(zhan)的標準體系,開展(zhan)(zhan)新(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)標準領航(hang)行動,加大先進基礎材料(liao)(liao)、關鍵(jian)戰略材料(liao)(liao)及前沿新(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)標準的有效供給(gei),充(chong)分發揮標準化對新(xin)(xin)(xin)材料(liao)(liao)產業發展(zhan)(zhan)和質(zhi)量變革的引領作用。大力(li)培育發(fa)展自主認證、檢測品(pin)牌,提(ti)升國(guo)際競爭力(li)。完善新(xin)材(cai)(cai)料(liao)測試(shi)、表(biao)征、評價體(ti)系(xi),建(jian)立(li)國(guo)家新(xin)材(cai)(cai)料(liao)測試(shi)評價平臺,構建(jian)新(xin)材(cai)(cai)料(liao)測試(shi)評價體(ti)系(xi),解決新(xin)材(cai)(cai)料(liao)測試(shi)評價的瓶頸和(he)短板問題。普及材料(liao)全(quan)生(sheng)命(ming)周期(qi)理(li)論(lun),實現新材料(liao)全(quan)生(sheng)命(ming)周期(qi)管理(li),搭建標準化(hua)、國際化(hua)的第(di)三(san)方(fang)性(xing)能評價平臺,為綠色制造和(he)高質(zhi)量發展提供依據。
在中(zhong)央科技(ji)(ji)(ji)委員會的(de)領(ling)導下,集(ji)中(zhong)國家(jia)優勢(shi)科技(ji)(ji)(ji)力量(liang),加強科技(ji)(ji)(ji)規劃、優化學科布(bu)(bu)局(ju)、建設自(zi)主(zhu)創新高地(di),超前布(bu)(bu)局(ju)未來(lai)顛覆性/核心關鍵技(ji)(ji)(ji)術,以科技(ji)(ji)(ji)帶動(dong)全(quan)面創新,協同解決幾項重大關鍵核心材料“卡脖子”問(wen)題,例如,高溫合金、芯片材料技(ji)(ji)(ji)術等;依托優勢資源(yuan)和清潔能源(yuan)聚集(ji)(ji)地(di),促進(jin)高(gao)水平集(ji)(ji)聚發展,進(jin)一步加強先進(jin)材料(liao)(liao)支撐保障體系的(de)國家布局,例如,大(da)數據庫、檢測儀(yi)器、設計(ji)軟件、高(gao)端加工設備、高(gao)端加工輔料(liao)(liao)等;進一步加強(qiang)原(yuan)材料體(ti)系的(de)國家布局,例如(ru),高純化學氣體(ti)、高純固(gu)體(ti)原(yuan)料、高純液(ye)態原(yuan)料等(deng)。抓住(zhu)新一輪科技革命和(he)產業變革機遇,實施一批具有前瞻性、戰略性的國(guo)家(jia)重大(da)工程(cheng)和(he)重大(da)工程(cheng)科技項目(mu),以點帶(dai)面,促進(jin)中國(guo)先進(jin)材料從小到大(da)、由弱(ruo)到強(qiang)的跨越發展。
強(qiang)化部署國(guo)家戰略科(ke)技力量(liang),中國(guo)的戰略研(yan)究(jiu)力量(liang)亟需進行從個別據點到體系化的提升,必須崛(jue)起一(yi)批既能(neng)攻(gong)堅克(ke)難又(you)能(neng)創(chuang)造卓越(yue)知識的國(guo)家實驗室(shi)、大學、科(ke)研(yan)院所、企(qi)業(ye)等(deng)國(guo)家戰略科(ke)技力量(liang),有(you)計劃建設一(yi)批面向全球先進材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)的學術(shu)高地和科(ke)學中心,在(zai)重(zhong)點領(ling)域(yu)/產業(ye)具備既能(neng)攻(gong)克(ke)核心關鍵技術(shu),又(you)能(neng)實現技術(shu)持續積累的能(neng)力,形成“向上捅(tong)破天,向下扎到根”的局面,解(jie)決中國(guo)在(zai)先進材(cai)料(liao)領(ling)域(yu)科(ke)技創(chuang)新的脆弱性和依附性。加(jia)強先(xian)(xian)進材(cai)料(liao)人(ren)(ren)(ren)(ren)才培育、提升、能(neng)力(li)轉化平臺的(de)建設,形(xing)成先(xian)(xian)進材(cai)料(liao)人(ren)(ren)(ren)(ren)才梯隊。加(jia)快(kuai)教(jiao)育改革,支持發展高水平研究(jiu)型大學(xue)(xue)(xue),加(jia)強基礎研究(jiu)人(ren)(ren)(ren)(ren)才培養(yang)(yang),培養(yang)(yang)具有(you)國際(ji)競(jing)爭力(li)的(de)青年科(ke)(ke)技人(ren)(ren)(ren)(ren)才后備(bei)軍。面(mian)向(xiang)材(cai)料(liao)學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)發展前沿和(he)(he)國家/區域重大戰略需求,以問(wen)題為導向(xiang),創新培養(yang)(yang)模式,制定(ding)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)的(de)培養(yang)(yang)方案(an),體現特色和(he)(he)個性化,以培養(yang)(yang)材(cai)料(liao)領域高層次復合(he)型拔(ba)尖人(ren)(ren)(ren)(ren)才。優(you)化人(ren)(ren)(ren)(ren)才隊伍結構,完(wan)善人(ren)(ren)(ren)(ren)才評價體系,通過“走出去”和(he)(he)“引進來”模式,挖(wa)掘世界(jie)級頂尖科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家,對(dui)優(you)秀平臺、優(you)秀團(tuan)隊和(he)(he)優(you)秀人(ren)(ren)(ren)(ren)才進行穩定(ding)、長期的(de)經費支持;增加(jia)對(dui)高水平工(gong)程師、高水平管理人(ren)(ren)(ren)(ren)員、高水平技術工(gong)人(ren)(ren)(ren)(ren)等(deng)類(lei)型人(ren)(ren)(ren)(ren)才的(de)評價維度(du),與高水平學(xue)(xue)(xue)術人(ren)(ren)(ren)(ren)才體系進行對(dui)標,并(bing)納(na)入(ru)科(ke)(ke)技人(ren)(ren)(ren)(ren)才培育體系。