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赛迪顾问奋进十年系列研究：中国新材料产业的奋进十年
2022-10-29
简介中国新材料产业在过去十年实现了高速发展，不仅产业产值实现翻番，而且在创新体系、技术研发、绿色转型、产业化应用等方面都取得了明显成效，为推动产业基础高级化产业链现代化、促进制造业优化升级、保障国家安全等提供了有力保障。
中国新材料产业在过去十年实现了高速发展，不仅产业产值实现翻番，而且在创新体系、技术研发、绿色转型、产业化应用等方面都取得了明显成效，为推动产业基础高级化产业链现代化、促进制造业优化升级、保障国家安全等提供了有力保障。
特别是最近几年，国内新材料产业发展较以往更为迅速，尤其在2016年国家成立了新材料产业发展领导小组，彰显了国家大力振兴新材料产业的决心。回顾这10年的发展历程，在政府引导和市场推动下，中国新材料产业呈现出五个变化，一是产业产值实现翻番，集群化发展态势显现；二是产业创新体系持续完善，关键技术取得突破；三是产业生态持续优化，绿色转型成效显著；四是“两化”融合深入推进，产业化应用加速突破；五是龙头企业不断涌现，创新能力持续提升。
一、新材料产业发展成就 （一）先进基础材料产业供给和支撑作用明显增强，技术创新能力迈上新台阶
先进钢铁材料产品质量不断提高，部分产品实现全球首发。先进钢铁材料生产工艺复杂，技术壁垒高，在海洋工程、交通装备、能源装备等领域有广泛的应用，是国民经济发展的重要基础材料。十年间，国家及企业加大科技创新投入，有效提高先进钢铁材料创新能力，产业发展成就显著，拥有了一批世界一流企业，先进钢铁材料产品种类满足了国民经济发展需要，高端产品应用比例明显提高，关键产品及技术取得突破，如海洋工程方面，中国自主研发的2200兆帕的超级钢的性能超出其他国家钢材性能的200%，实现了全球首发并成功应用；交通装备方面，大飞机起落架用钢、高铁轮对用钢等先进钢铁材料具备了产业化能力，打破了国外垄断；能源装备方面，核电用不锈钢研发取得重大突破，攻克了中国核电（601985）装配材料难题，实现了第四代核电技术飞跃式进步。
先进有色金属材料产业规模全球第一，技术创新进展显著。先进有色金属新材料包括高性能铝合金、镁合金、钛及钛合金等，是国民经济发展重要的基础材料和战略物资。十年间，中国先进有色金属材料取得了长足发展，产业规模和装备水平居世界前列，技术创新成果显著，关键技术和高端产品不断突破，产业应用及市场需求稳步增加。自主研发突破的一系列重大关键技术，为国家重大工程需求提供保障；新型高强韧铸造铝合金、高强耐热镁合金大规格挤压型材/锻件等高端产品达到国际先进水平，部分产品在国际市场有较好的认可度，市场份额稳定，实现了产业的国际化发展；高强钛合金、中强高韧钛合金等产品实现大规格批量化生产，实现了产业的高端化发展。
先进化工材料自给率显著提高，龙头企业自主研发加速崛起。先进化工材料包括高性能橡胶、工程塑料、膜材料、电子化工新材料等，广泛应用于国民经济的众多领域，是化工方向市场需求增长最快的领域之一。十年间，中国先进化工材料产业规模和年均增长速度，均保持世界领先地位，其中高性能合成橡胶、高性能树脂、功能性膜材料、电子化工新材料等主要类别材料的总产量已接近2000万吨，产品自给率在60%以上。氢化苯乙烯异戊二烯共聚物(SEPS)、聚碳酸酯、聚丁烯-1、ADI聚苯硫醚等先进化工材料全产业链技术创新取得突破，迈入产业化生产阶段。同时国内培育了一批先进化工材料国际化龙头企业，依靠自主研发产品及生产装置，突破国外垄断，带领中国先进化工材料产业加速崛起。
先进无机非金属材料产品种类不断突破，市场规模快速增长。先进无机非金属材料包括特种玻璃、先进陶瓷材料和新型建筑材料等，是影响新一代信息技术、节能环保等领域高速发展的关键材料。十年间，中国光伏玻璃技术水平世界领先，产能占全球90%以上，高世代液晶玻璃基板、超薄柔性玻璃、高铝盖板玻璃等特种玻璃产品实现了零的突破，特种玻璃产业正在从追赶向与世界领先水平并跑迈进。先进陶瓷方面，中国在部分尖端理论研究和实验水平已经达到国际先进水平，产业化应用初步推进，先进陶瓷产业产值规模已接近700亿元。随着城市化进程的加快，新型建材市场规模已突破千亿元，并向着绿色化、节能化、多功能化方向快速发展，加速了传统建材行业的转型升级。
（二）关键战略材料持续突破瓶颈，创新能力和供给能力不断增强
高性能纤维及复合材料需求稳步增长，自给能力持续提高。高性能纤维及复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶及制品等，是发展航空航天、新能源等战略性新兴产业的重要基础原材料，同时在建筑、通信、机械、环保等国民经济领域具有广泛的用途。十年间，中国已发展成为全球第二大碳纤维生产国，碳纤维市场需求增长560%，需求量超过6万吨。从市场供给来看，随着碳纤维技术升级和产业化发展，碳纤维产品自给率大幅提升，市场对国产碳纤维的认可度不断提高。同时，玻璃纤维产业也取得了稳步的发展，从供给端来看，中国玻璃纤维产量占全球总产量的一半以上，已成为全球规模最大的玻璃纤维生产国。从需求端看，国内玻璃纤维市场需求稳步增长，海外市场需求强劲。芳纶及制品行业龙头企业不断成熟壮大，企业的产能不断增加，市场空间不断拓展。
先进半导体及新型显示材料产品种类不断丰富，产业化及供给能力不断增强。一代材料决定一代器件，半导体及新型显示的创新以材料的创新为基础。十年间，在半导体领域，中国晶圆制造产能显著提升，受益于半导体制造端的强力拉动，半导体材料在供不应求的环境中取得了较大的发展，8英寸大硅片、抛光液、金属溅射靶材、部分湿电子化学品等关键材料领域填补了国内空白。以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料企业已经从小批量研发模式转向规模化、商业化的生产模式，规模化生产工艺、产品性价比等逐步得到市场认可。在新型显示领域，中国已超越韩国成为全球产能第一的面板制造大国，在上游OLED中间体/粗单体领域，下游面板制造领域已具备全球竞争力，同时，在价值量最高的OLED有机发光材料成品领域，部分细分产品中已经实现对国内主要面板厂商的大批量供货。
稀土功能材料产品供给能力全球领先。稀土功能材料作为关键战略材料之一，是支撑新一代信息技术、先进轨道交通、节能与新能源汽车、高性能医疗器械等高技术领域的核心材料。2021年，中国贡献了全球稀土产量的60%，在储量方面也位居世界第一，因此在稀土供给方面有着较为强势的地位，拥有更强的议价能力。十年间，国内稀土永磁行业一方面紧跟国外先进生产技术，完善制备装备，在材料性能提高与稳定制备方面取得了突飞猛进的进步，研发出众多质优价廉的永磁产品并投入市场，成为全球最大的钕铁硼永磁材料生产国，年产超过30万吨。同时，中国在近红外发光材料的应用探索方面亦走在了国际前列，多家企业率先开展了近红外发光材料的技术开发并取得一定进展。
新型能源材料发展为新能源产业发展提供了强力支撑。新型能源的发展除了靠新的能量转换方式和原理来发展新的能源系统，同时也必须依靠新材料才能使新系统得以实现。十年间，中国已成为全球最大动力电池生产国，全球锂电池正极材料主要的生产国之一。其中，在钴酸锂及锰酸锂材料方面目前已成为全球最大出口国，磷酸铁锂及三元正极材料已成为全球最大生产及使用国。富锂锰基正极材料、硫复合正极材料、固体电解质材料、硅基负极材料、质子交换膜、钙钛矿等新型能源材料技术不断获得突破，产业化加速发展。此外，钠离子电池、双离子电池、钠硫电池、碱金属电池等新型储能材料方面也取得了诸多创新性成果。
（三）前沿新材料国际影响力大幅提升，研制能力和应用成效显著
石墨烯研究创新领跑全球。中国已跻身世界石墨烯研究领域第一梯队，申请专利数量总数世界第一，在石墨烯制备、物性与应用基础探索方面获得了一批具有国际影响力的创新研究成果。十年间，随着制备技术的不断发展，石墨烯成本大幅降低，产业化应用加速推广，产业规模不断扩大，近五年产值翻了一番。目前，中国石墨烯材料已经实现在半导体、新能源、储能、汽车、航空航天、涂料、复合材料、过滤、粘合剂、催化剂和制药等多个市场领域的创新应用。
生物医用材料技术创新能力和产业技术层次快速提升。生物医用材料涉及众多材料领域，包含金属材料、高分子材料、医用陶瓷材料、复合材料以及生物衍生材料。十年间，中国生物医用材料已形成长三角、珠三角和京津冀三大产业聚集区，生物医用材料上市企业专利相关申请数量逐年上涨，且专利覆盖面广，在骨科、心血管系统、牙科、组织工程等人体用生物医用材料上取得了一系列重大突破，其中心血管支架、心脏封堵器、生物型硬脑膜补片等领域已达到国际先进水平，在其他心血管介入产品、骨科植入物、胸外科修补膜等领域也拥有自主知识产权产品。
增材制造材料保持高速发展。中国高度重视增材制造产业，十年间通过政策的引导，增材制造材料实现高速发展，尤其是《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》出台之后，供给质量和技术水平明显提高，高性能材料研发与制备取得突破，产业化进程明显加速，已开发出近百种增材制造专用材料，在金属材料领域，中国已基本掌握等离子旋转电极法(PREP)和气雾化法(GA)两大粉末制备工艺，钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢等金属粉末已实现量产；在非金属材料领域，在高温高压高精度的高分子及其复合材料研制方面取得一系列突破，已成功开发出尼龙粉末材料、碳纤维复合材料、玻璃微珠复合材料等多系列专用材料，打破国外垄断；行业应用成效显著，实现高性能高分子材料在汽车工程等工业领域直接产品制造中的突破性应用。
超导等前沿材料国际影响力大幅提升。中国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列，基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术，在多个应用方面取得了良好的发展，在纳米材料方面，中国纳米科学技术得到了较快速的发展，在前沿基础研究、应用技术与成果转化等方面均取得重要进展，跻身世界纳米科技大国，部分研究跃居国际领先水平，在磁性智能材料、人工仿生结构材料、超磁材料、光子晶体等方面具有一定的国际影响力。
二、新材料产业发展经验
新材料十年以来取得的辉煌成就是在国家战略发展规划下，科学制定顶层设计，坚持技术创新驱动，坚持需求牵引产业发展，坚持国际化协同推进，坚持绿色可持续发展的结果，是政府、企业共同努力的结果。
注重顶层设计规划，政策引导科学发展。新材料种类多、技术新、应用广，需要科学顶层设计规划，突破重点产品及技术，推动新材料产品应用，引导产业规范有序发展，避免盲目发展与重复建设。十年间，中国建立了国家新材料产业发展专家指导委员会，并支持建立了新材料行业协会和一批新材料产业联盟等，对新材料产业进行了科学规范的顶层设计，汇集资源推动新材料产业产学研用一体化发展；发布了重点新材料产品指导目录，实施了新材料产业重大工程，推动产业关键产品、技术突破及产业化应用；建立了稳定的财政投入机制，通过中央财政科技计划加大对新材料产业的资金投入，为新材料企业提供资金支持。
加大科技创新投入，优化生态创新发展。创新是新材料产业发展的核心环节，需要加大创新型人才培养力度，完善技术创新体系，激发企业和科研院所创新活力，促进新材料产品开发，提升新材料产业整体创新水平。十年间，中国通过加强新材料学科建设，创新人才培养机制，完善人才评价制度，建立了面向新材料产业的人才服务体系；建设了新材料产业技术创新联盟和产业创新中心等公共服务平台，鼓励企业成立新材料工程技术研究中心、工程实验室等企业创新平台，产业技术水平和研发能力有了明显提高，产业创新生态有了明显改善。
培育优质企业梯队，引导产业链式发展。企业在市场中占据主体地位，重点龙头企业在产业发展中能起到支撑和引领作用，中小企业通过技术创新、产业配套等方式，加入新材料产业链中，大中小企业分工合作，促进新材料产业链体系的形成。十年间，中国推动了重点企业合作、兼并，培育出了一批具有自主研发能力、国际品牌影响力的新材料龙头企业；开展专精特新“小巨人”企业培育工作，打造了一批“专业化、精细化、特色化、新颖化”的中小企业，为新材料产业配套发展赋予活力；通过鼓励原材料工业企业延伸产业链，提升产品附加值，有效推动了传统材料企业向新材料企业的转型升级，成功建立了优势龙头企业引领、产业链上下游企业紧密合作的新材料产业链。
深化国际交流合作，优势互补国际化发展。提升新材料产业国际化水平，增强国际竞争力就是要把握经济全球化的新特点，逐步深化国际合作。十年间，中国通过充分利用国际科研资源，深化国际交流合作，引进境外人才、技术、经验，实现新材料产业国际化水平的提升；经过积极参与国际分工合作，鼓励境外企业和科研机构在国内设立新材料研发机构，支持符合条件的外资企业与国内企业合作申请项目，有效促进了产业的国际交流与合作；支持国内高校、科研院所和企业参与国际新材料合作计划，推动国际专利申请，促进国内企业开拓国际市场，加快了国际化经营的步伐；鼓励国内企业开展海外合作，推动企业技术和产品升级，实现国际化经营，形成了一批国际认可的新材料品牌与产品。
加强资源保护利用，促进产业绿色安全发展。新材料所需战略资源的重点保护和科学利用，以及形成绿色低碳安全的产业发展模式，对于新材料产业的可持续发展具有重要意义。十年间，中国高度重视资源保护，推进了战略资源储备工作，支持企业开发境外资源，促进新材料产业形成全球化的资源配置格局，确保产业链供应链的安全稳定；鼓励企业及科研院所积极开发材料可再生循环技术，发展了循环经济，促进产业资源再生，提高了资源综合利用率；在国家政策的支持和引导下，新材料产业绿色发展成效显著，环境污染及碳排放持续下降，可再生能源使用比例稳步提升，智能制造水平显著提升，同时企业在研发、制备、应用环节推动绿色创新，促进了新材料产业可持续发展。
咬定青山不放松，立根原在破岩中。过去十年，中国新材料产业砥砺前行，使得众多材料实现了从无到有，从弱到强的突破，为航空航天、高端装备、电子信息、新能源等产业领域提供了重要的支撑作用。2020年以来，新冠肺炎疫情影响广泛深远，百年未有之大变局加速演进，新一轮科技革命和产业变革深入发展。中国正处于战略转型期，对新材料的战略需求更加突出，为新材料产业的发展提供了难得的历史机遇，同时也对新材料的性能和产能提出了更高的要求。未来十年，中国新材料产业将步入新的发展阶段，产业创新能力大幅提升、产业集群化加速发展、市场应用推广速度不断加快、绿色智能化、数字化转型持续深化、产业核心竞争力持续提升，为实现制造强国、打造世界先进制造业产业集群提供有力支撑。
（本文作者：赛迪顾问新材料产业研究中心）
