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材料(liao)，身處各個產業(ye)鏈的(de)最上游環(huan)節，被譽(yu)為制造業(ye)“底盤”，是(shi)支撐(cheng)現(xian)代產業(ye)體系不可或缺(que)的(de)物(wu)質基(ji)礎(chu)。

習近平(ping)總書記(ji)指(zhi)出，“新材料產業(ye)是戰(zhan)略性、基礎(chu)(chu)性產業(ye)，也是高技術競爭的(de)關鍵(jian)領(ling)域(yu)，我們要奮起直(zhi)追、迎頭趕(gan)上(shang)。”近年來我國在關鍵(jian)基礎(chu)(chu)材料領(ling)域(yu)取(qu)得了哪(na)些(xie)進展？未來面臨著怎樣的(de)發展機(ji)遇？

一批關鍵基礎材料相繼問世

為光伏、電子信息、新能源汽車等產業打破發展瓶頸

“運動鞋要想(xiang)輕便耐穿，關鍵得(de)靠材料(liao)。”舉(ju)起一個鏤空結(jie)構的(de)(de)鞋中底(di)，蘇州博(bo)理新材料(liao)公司(si)董(dong)事長王(wang)文(wen)斌(bin)說，利用(yong)彈性體(ti)高分子材料(liao)、3D打(da)印(yin)技術制造的(de)(de)鞋中底(di)富有韌性和快速回彈性，“傳統粉末燒結(jie)的(de)(de)3D打(da)印(yin)彈性體(ti)通常能(neng)彎折(zhe)(zhe)數千次(ci)，而我們的(de)(de)鞋底(di)能(neng)彎折(zhe)(zhe)20多萬次(ci)，拉伸強(qiang)度也更(geng)高。達到同樣支撐效果，所(suo)需材料(liao)重量(liang)更(geng)低(di)。”在王(wang)文(wen)斌(bin)看(kan)來，3D打(da)印(yin)材料(liao)的(de)(de)性能(neng)和價格，決(jue)定了某種(zhong)產(chan)品能(neng)否批量(liang)化(hua)生產(chan)，“沒有性能(neng)卓越的(de)(de)材料(liao)，再先進的(de)(de)制造設計(ji)都難以實現。”

功夫(fu)不(bu)負有(you)心人。在(zai)調查中發現，近(jin)年來(lai)隨著我(wo)國在(zai)材(cai)(cai)料領域不(bu)斷加大投入(ru)，一(yi)批關鍵基礎材(cai)(cai)料相繼(ji)問世(shi)。

——突破電子級(ji)硅材料技術，助力集成電路等產業(ye)快速發展。

多(duo)晶(jing)硅，是(shi)集成(cheng)電(dian)(dian)路、光伏面(mian)板等(deng)產(chan)品的重要原料(liao)(liao)。“隨著(zhu)光伏產(chan)業成(cheng)長、材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)工藝進步(bu)，太(tai)陽能(neng)用多(duo)晶(jing)硅材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)價格持續走低，從(cong)10多(duo)年(nian)(nian)前的325萬(wan)(wan)元/噸降(jiang)到10萬(wan)(wan)元/噸以下。”中國恩(en)菲工程技術有限公司副(fu)總工程師嚴(yan)大洲說，近年(nian)(nian)來企(qi)業將視線對準了更高水平的材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)——集成(cheng)電(dian)(dian)路用多(duo)晶(jing)硅。與太(tai)陽能(neng)用多(duo)晶(jing)硅材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)純度需在“9個(ge)(ge)9”以上不(bu)同(tong)，生產(chan)集成(cheng)電(dian)(dian)路的硅基材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)需要純度高于“11個(ge)(ge)9”。

“硅(gui)基材料中(zhong)，區熔(rong)用多晶硅(gui)更(geng)‘尖(jian)端’，此前全球只有兩家企業(ye)能生產(chan)。”嚴大洲(zhou)說，5年前企業(ye)開始自(zi)主研(yan)發，目前純度已經(jing)(jing)達(da)到“13個9”，雜質極微量、晶體更(geng)完美，已經(jing)(jing)可(ke)以做出合格芯片。

——突(tu)破正極電池材(cai)料技(ji)術，打破新能源汽車(che)發展瓶頸。

動力(li)電(dian)池(chi)，被稱作(zuo)新(xin)能源汽車的“心臟”，正極(ji)材(cai)(cai)料，則是決(jue)定電(dian)池(chi)續航里(li)程(cheng)的關(guan)鍵材(cai)(cai)料，成本一(yi)般占電(dian)池(chi)的45%左(zuo)右(you)。過去，我(wo)國(guo)動力(li)電(dian)池(chi)多采(cai)(cai)用磷酸鐵鋰電(dian)池(chi)技術(shu)路線，與國(guo)際先進企(qi)業采(cai)(cai)用的三元(yuan)正極(ji)材(cai)(cai)料相比，存在能量密(mi)度低、續航能力(li)弱等(deng)缺點。

“越是(shi)高端材料，越是(shi)‘兵家必爭之地’。”中國五礦旗下湖南長遠鋰科(ke)公司董(dong)事長胡柳泉說，2013年(nian)起，公司在10多年(nian)技術儲備(bei)的(de)基礎上(shang)，經過3年(nian)攻(gong)關(guan)，推出長壽命、高安全的(de)單晶三元材料，并在國內(nei)較早推動其實(shi)現(xian)產業化(hua)，進(jin)而為下游動力電池(chi)企業提供了有(you)力支撐(cheng)，“沒有(you)關(guan)鍵材料的(de)重大突破，新能(neng)源(yuan)汽車不(bu)可能(neng)在我國發展得這么快。”

——突破OLED發光材料技術，讓平板(ban)顯示(shi)產業(ye)更有(you)底氣。

電視、手機、可穿戴設備(bei)……近年(nian)來，OLED面(mian)板在(zai)各種屏幕上應用廣(guang)泛。“每個OLED發光像素點(dian)由十多種不(bu)同(tong)發光材料(liao)疊(die)加組成(cheng)，每層(ceng)材料(liao)都會影響最(zui)終(zhong)顯示性能。”長春海譜潤斯(si)公司(si)總(zong)經理(li)郭建(jian)華(hua)說(shuo)。

“2015年(nian)前，我國企業(ye)還沒有能夠充分(fen)掌握OLED發光材(cai)(cai)料技(ji)術。”郭建華表示，經過多(duo)年(nian)研發，公(gong)司攻克了多(duo)項(xiang)技(ji)術難題(ti)，產(chan)品(pin)已批量供應給京東方(fang)、和輝光電等面(mian)板(ban)(ban)商，“國內材(cai)(cai)料企業(ye)競爭(zheng)力增強(qiang)后，面(mian)板(ban)(ban)企業(ye)的商業(ye)談判話語權(quan)也(ye)更強(qiang)，成(cheng)本降低(di)了一半多(duo)。”隨著規模化生產(chan)的開展，海譜潤斯(si)產(chan)品(pin)的純(chun)(chun)度和穩定(ding)性(xing)逐漸(jian)提(ti)升，生產(chan)上千(qian)公(gong)斤發光材(cai)(cai)料，純(chun)(chun)度也(ye)能穩定(ding)在99.99%以上。

“‘十三(san)五’時期，我國(guo)第(di)三(san)代半導體(ti)、稀土永磁(ci)材料(liao)、高(gao)性能(neng)纖(xian)維及復(fu)合材料(liao)、大(da)飛機用鋁鋰合金、大(da)尺寸(cun)石墨烯薄(bo)膜、高(gao)品(pin)質(zhi)高(gao)溫合金等一批重點品(pin)種材料(liao)的生產和應用水平顯著提升，部分材料(liao)領(ling)域已突(tu)破關(guan)鍵工藝參(can)數、產品(pin)批量穩定(ding)性、型(xing)號(hao)系(xi)列(lie)化等瓶頸(jing)，為海洋工程(cheng)、航(hang)空(kong)航(hang)天、新能(neng)源汽(qi)車、物聯網、高(gao)鐵等產業發展提供了重要支撐。”國(guo)務院發展研究中(zhong)心(xin)國(guo)際知識中(zhong)心(xin)研究員龍海波介紹道。

行業發展潛力巨大

面臨產業變革、消費升級等有利契機

“誰掌(zhang)握(wo)了材(cai)料(liao)(liao)，誰就(jiu)掌(zhang)握(wo)了未(wei)來”“材(cai)料(liao)(liao)是國(guo)(guo)民經(jing)濟的先導(dao)產(chan)業，需(xu)要高(gao)(gao)度(du)重(zhong)視、優先發展(zhan)”……調查(cha)中，許多企業這樣表示。盡管我國(guo)(guo)材(cai)料(liao)(liao)行業已有長足(zu)進(jin)步，但部分領域仍存(cun)短板(ban)，不少產(chan)品或無(wu)法自給，或水平不足(zu)，未(wei)來發展(zhan)空間十分廣(guang)闊。龍海波分析，通過(guo)對外依存(cun)度(du)和技(ji)術復雜度(du)測算，我國(guo)(guo)材(cai)料(liao)(liao)行業亟待解(jie)決的“卡(ka)脖子”問題(ti)主要集中在半(ban)導(dao)體材(cai)料(liao)(liao)、高(gao)(gao)性能纖維及復合材(cai)料(liao)(liao)、特(te)種合金材(cai)料(liao)(liao)和生物醫用材(cai)料(liao)(liao)等(deng)領域。

挑戰背后(hou)有(you)機遇。調查中，不(bu)少(shao)人對(dui)材料(liao)行(xing)業十分看(kan)好，認為(wei)它正面臨許(xu)多(duo)有(you)利契機。

“新(xin)能源(yuan)汽車蓬勃(bo)發展，帶動(dong)正極材料(liao)(liao)市場迎來爆發式增(zeng)(zeng)長(chang)，年均增(zeng)(zeng)幅近50%。”胡柳(liu)泉預計，未(wei)來幾(ji)年，公司的正極材料(liao)(liao)年產值有望超(chao)過百億元。郭建(jian)華也表示(shi)，一些手機客戶每(mei)8個月就要迭(die)代一次(ci)產品，倒(dao)逼材料(liao)(liao)企業持續提升性能，以匹配下游需求。

“市(shi)場(chang)空間(jian)(jian)巨大，投(tou)資熱度不減。”國(guo)(guo)投(tou)集團副總(zong)經理鐘國(guo)(guo)東列出(chu)一組數據：我國(guo)(guo)新材料(liao)產(chan)業(ye)產(chan)值從(cong)2011年的0.8萬億元增至2019年的4.5萬億元，年均(jun)復合增速(su)超過(guo)20%。“未(wei)來，5G、消(xiao)費電子、新能源汽車、節能環保(bao)等產(chan)業(ye)發(fa)(fa)展(zhan)都會為材料(liao)產(chan)業(ye)發(fa)(fa)展(zhan)創造巨大的市(shi)場(chang)空間(jian)(jian)。”

新(xin)一輪科(ke)技革(ge)命和(he)產業變(bian)革(ge)，為材(cai)料產業帶來強大(da)升級動力(li)；加快構建新(xin)發展格(ge)局、推動產業鏈供應(ying)鏈自(zi)主可控(kong)，也為我國相關企(qi)業創(chuang)造了(le)更多(duo)機會。

“受疫情影響，不(bu)(bu)少國外同行(xing)訂單縮水，我(wo)們的銷量卻不(bu)(bu)降(jiang)反增！”中國五礦旗(qi)下(xia)中鎢高(gao)新材料(liao)股份有限(xian)公司主要從事(shi)硬質合金材料(liao)及工具(ju)的生產(chan)加工。董(dong)事(shi)長李(li)仲澤(ze)表示(shi)，過去一年(nian)多來，由于國際物流受阻，不(bu)(bu)少習慣使用(yong)進口刀具(ju)的下(xia)游(you)企業也嘗(chang)試(shi)改用(yong)國內產(chan)品，“得(de)到(dao)證明自己的機會(hui)，就要趕(gan)緊抓住，用(yong)拳頭產(chan)品打開更大市場。”

“這兩年，川藏鐵路項目(mu)中使用的(de)(de)大型(xing)盾構(gou)機(ji)和硬(ying)巖隧道掘進機(ji)，要(yao)(yao)求(qiu)能應對各(ge)種地質(zhi)條(tiao)件(jian)，對前端刀(dao)盤上鑲嵌的(de)(de)硬(ying)質(zhi)合金(jin)和刀(dao)圈(quan)提出(chu)了(le)很高要(yao)(yao)求(qiu)。為此，我們和中鐵重工合作研發出(chu)更(geng)鋒利(li)、更(geng)耐磨的(de)(de)新型(xing)硬(ying)質(zhi)合金(jin)和鋼材(cai)刀(dao)圈(quan)材(cai)料(liao)。此外(wai)，我們還(huan)與國內航空(kong)工業(ye)企業(ye)一道開發全系列航空(kong)制(zhi)造專(zhuan)用刀(dao)具，為手(shou)機(ji)企業(ye)客戶生產加工電(dian)路板(ban)的(de)(de)微型(xing)鉆。”李(li)仲澤感(gan)慨，我國完備的(de)(de)產業(ye)體(ti)系，為上下(xia)游(you)企業(ye)合力創新提供了(le)獨特優勢。

發揮新型舉國體制優勢

讓產業鏈上下游、產學研各環節形成合力

相較中(zhong)下游、終端產品(pin)，材料行業往(wang)往(wang)要面對一些特殊難點。

比如(ru)，技術含量高，從研發到(dao)驗證、應用、實現產業化，要經(jing)歷漫長的(de)過程。

為(wei)研(yan)發(fa)硬質(zhi)合(he)金材料(liao)，中鎢高(gao)新的研(yan)發(fa)人員要先(xian)把多種金屬材料(liao)制作成顆粒度不同的粉末、選取不同的黏結劑，再反復測試燒結溫度、壓力等參數組合(he)，最終才能得到符合(he)要求的材料(liao)。正如(ru)鐘國(guo)東所說，“研(yan)發(fa)材料(liao)就像大(da)海撈針，需要付出大(da)量(liang)時間(jian)精(jing)力。”

又如，規模不大、作用關鍵，推廣應用難。

OLED面板中，發(fa)光材料(liao)只占成(cheng)本的(de)10%，一(yi)旦出現問(wen)題卻(que)會波(bo)及整個面板；生(sheng)產一(yi)臺小汽車，花在硬質合(he)金(jin)刀具上的(de)費用不超(chao)百元，但(dan)卻(que)極(ji)大影響質量。“過去，雖然很(hen)多國內材料(liao)產品的(de)性(xing)能指標與國外產品一(yi)致，但(dan)因下游(you)企(qi)業缺少采購意愿，造成(cheng)產品研發(fa)成(cheng)本高(gao)、應用少，有時就會降低材料(liao)企(qi)業的(de)積極(ji)性(xing)。”龍海(hai)波(bo)說(shuo)。

如何(he)縮短研發(fa)周(zhou)期、降(jiang)低投資風(feng)險，讓關(guan)鍵基礎材料盡早(zao)突破？

不(bu)少(shao)受(shou)訪者指(zhi)向(xiang)了同一(yi)(yi)答案(an)：發揮新型(xing)舉國體制優勢，讓產業鏈上下游、產學研各(ge)(ge)環節形成合力。近年來，各(ge)(ge)地區(qu)各(ge)(ge)部門探索了一(yi)(yi)些有(you)效路徑，將來值得進一(yi)(yi)步推廣——

上(shang)下游企(qi)業(ye)聯手，精誠合作(zuo)、聯合研發。

“我們很幸(xing)運，從初創期開始就能(neng)和京(jing)東方深(shen)度(du)合(he)作，歷(li)時5年成為其(qi)戰略核心(xin)供應商。”郭建華回(hui)憶道，合(he)作中，有(you)些環節要配(pei)合(he)客戶反復做上(shang)千(qian)次樣(yang)品測試(shi)，“正是這樣(yang)的深(shen)度(du)合(he)作，讓雙(shuang)方的關(guan)系更緊密。”

龍海波認為，過(guo)去一(yi)些上下游企業的協(xie)作(zuo)還不(bu)夠緊密(mi)，導(dao)致有效(xiao)應用牽引不(bu)足，“為此，要打通‘堵點’，進一(yi)步完善投入(ru)參與機(ji)制和有效(xiao)組織(zhi)機(ji)制，讓‘研(yan)(yan)發(fa)—應用—反饋—再研(yan)(yan)發(fa)’的鏈條形成良性循環。”

政府部門出手(shou)，創新(xin)政策(ce)、搭建平臺。

“2017年起，工信部(bu)等部(bu)門聯合(he)開展了(le)重(zhong)點(dian)(dian)新材(cai)料(liao)首(shou)批(pi)次應(ying)用(yong)保(bao)險(xian)(xian)補償機制試點(dian)(dian)工作，讓(rang)我們受益(yi)頗多(duo)。”嚴(yan)大(da)洲表示，試點(dian)(dian)中，材(cai)料(liao)企業(ye)自主投保(bao)，保(bao)險(xian)(xian)公司提供定制化產品承保(bao)，政府(fu)部(bu)門對(dui)保(bao)費進行一定額度補貼，“有(you)效分擔(dan)了(le)風險(xian)(xian)，讓(rang)一些不敢輕易‘吃螃蟹’的企業(ye)也勇于嘗試。”

實施工業(ye)強(qiang)基項(xiang)目、國(guo)家重(zhong)點研(yan)發計劃，成立(li)國(guo)家制造業(ye)轉(zhuan)型升級基金，鼓(gu)勵金融機構(gou)加大(da)支持力(li)度，支持新(xin)(xin)材料(liao)生產(chan)應(ying)用(yong)示(shi)范、測(ce)試(shi)評價(jia)、資源(yuan)共享平臺建(jian)設……近年來，一系(xi)列舉(ju)措有力(li)推動了材料(liao)行業(ye)加快發展。龍(long)海波認為，未(wei)來我國(guo)要(yao)堅持以關鍵短板(ban)為突破(po)口，構(gou)建(jian)和完善產(chan)學研(yan)用(yong)協(xie)同(tong)創新(xin)(xin)的(de)新(xin)(xin)材料(liao)產(chan)業(ye)體系(xi)，“特別是要(yao)建(jian)立(li)專門的(de)共性技術研(yan)發機構(gou)，在技術源(yuan)頭上支撐自主創新(xin)(xin)。”

調查中，受訪(fang)者還(huan)就標準、專利、人(ren)才(cai)等提出一些(xie)政策建議。有(you)的(de)(de)(de)呼(hu)吁，應(ying)制(zhi)定和(he)完善新材料(liao)產品標準，讓(rang)產業發(fa)展更規范(fan)；有(you)的(de)(de)(de)提出，要強化(hua)知(zhi)識產權(quan)保護，完善相關(guan)法(fa)律體系和(he)執行(xing)機制(zhi)；還(huan)有(you)的(de)(de)(de)認為，應(ying)深化(hua)國有(you)企業、科(ke)技體制(zhi)等改革(ge)，激發(fa)企業和(he)人(ren)才(cai)的(de)(de)(de)創新活力。

“‘十四五’規劃《建(jian)議(yi)》對(dui)發(fa)展包(bao)括新材料在內的(de)戰略性(xing)新興(xing)產(chan)業作出了明確部署。未來5年，必(bi)將是新材料大變(bian)革(ge)、大發(fa)展的(de)5年，必(bi)須(xu)把握機遇、攻堅克難(nan)，力爭(zheng)實現(xian)跨越式(shi)發(fa)展。”對(dui)于材料行業的(de)未來，中(zhong)科院院士王恩哥充滿期待(dai)。

【責(ze)任編輯(ji)：趙藝涵】