新材料是新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，是搶占科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域，也是我國(guó)推進(jìn)新型工業(yè)化的重要驅(qū)動(dòng)力。中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2024年第1期《面向新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展戰(zhàn)略研究》系統(tǒng)分析了我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)在規(guī)模、技術(shù)創(chuàng)新能力、企業(yè)和集群等方面的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了面向新興產(chǎn)業(yè)亟需發(fā)展的9個(gè)重點(diǎn)方向，包括集成電路關(guān)鍵材料、信息功能陶瓷材料、先進(jìn)能源材料、新型顯示材料、生物基材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料、稀土材料以及超導(dǎo)材料。下面選取文章部分內(nèi)容供參考。

一、我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

1.發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)立足資源優(yōu)勢(shì)和發(fā)展基礎(chǔ)，推進(jìn)材料先行、產(chǎn)用結(jié)合，著力構(gòu)建以企業(yè)為主體、高校和科研機(jī)構(gòu)為支撐、“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同促進(jìn)的新發(fā)展體系。

①產(chǎn)業(yè)規(guī)模平穩(wěn)增長(zhǎng)；

②技術(shù)創(chuàng)新能力大幅提升；

③企業(yè)實(shí)力不斷壯大；

④產(chǎn)業(yè)集聚態(tài)勢(shì)良好；

⑤新材料產(chǎn)業(yè)支撐引領(lǐng)作用凸顯。

2.存在的問(wèn)題

雖然我國(guó)重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，初步建立了品種門(mén)類較為齊全的產(chǎn)業(yè)體系，但仍面臨先進(jìn)基礎(chǔ)材料參差不齊、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料受制于人、前沿新材料技術(shù)有待突破等問(wèn)題。

①部分基礎(chǔ)原材料依賴進(jìn)口，嚴(yán)重威脅新材料產(chǎn)業(yè)鏈安全；

②部分核心裝備尚未實(shí)現(xiàn)自主可控，產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在風(fēng)險(xiǎn)；

③高端產(chǎn)品自給率不高，高端應(yīng)用的自主保障能力不足；

④基礎(chǔ)研究與應(yīng)用脫節(jié)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展滯后；

⑤市場(chǎng)培育不力，產(chǎn)品未能大規(guī)模應(yīng)用。

3.案例分析

①高性能陶瓷

用于制備先進(jìn)結(jié)構(gòu)和功能一體化陶瓷材料的高性能陶瓷粉體行業(yè)長(zhǎng)期被日本、歐洲、美國(guó)的公司壟斷。我國(guó)高性能氮化物陶瓷粉體，如氮化硅、氮化鋁、氮化硼等粉體等嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口，雖然國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，且已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品，但距離真正產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離。

圖 氮化鋁，來(lái)源：旭瓷/北瓷

②電子陶瓷

在電子陶瓷材料領(lǐng)域，我國(guó)多家從事片式元器件生產(chǎn)的骨干企業(yè)的產(chǎn)值總和不及日本東京電氣化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社（TDK Electronics Co., Ltd.）。在壓電陶瓷產(chǎn)品方面，我國(guó)壓電陶瓷企業(yè)數(shù)量較多，其中規(guī)模較大的企業(yè)有蘇州攀特電陶科技股份有限公司、廣東捷成科創(chuàng)電子股份有限公司等，雖然能夠生產(chǎn)一些高端壓電陶瓷產(chǎn)品，如多層壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器、多層壓電變壓器、多層壓電微揚(yáng)聲器及壓電微馬達(dá)等；但多數(shù)企業(yè)是中小企業(yè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以低端產(chǎn)品為主，如點(diǎn)火器、蜂鳴器以及少量的濾波器、換能器等。盡管多年來(lái)我國(guó)在壓電陶瓷的研究開(kāi)發(fā)中取得了一批有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果，但從目前行業(yè)的總體情況看，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平亟待提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待升級(jí)。

③稀土功能材料

我國(guó)主要稀土功能材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全球前列，但“大而不強(qiáng)”的問(wèn)題仍然比較突出，特別是在汽車(chē)、電子、新能源等領(lǐng)域所需的高端稀土功能材料被國(guó)外壟斷。一些產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)均來(lái)自國(guó)外，如稀土永磁生產(chǎn)過(guò)程中的速凝、氫破碎、滲鏑等關(guān)鍵技術(shù)主要來(lái)自日本；靶向氣流磨技術(shù)，燒結(jié)釹鐵硼一致性、智能化生產(chǎn)裝備與技術(shù)，熱壓磁體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)以及高性能指標(biāo)釹鐵硼磁體、釤鈷磁體等仍由日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家和地區(qū)掌握。

二、面向新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新材料

1.信息功能陶瓷材料

通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)新型微波濾波器件提出了高頻寬帶化、超低功耗的技術(shù)要求，對(duì)微小型濾波器件的結(jié)構(gòu)與寬頻設(shè)計(jì)原理、超低功耗實(shí)現(xiàn)方法和器件加工與測(cè)試技術(shù)等提出了新的挑戰(zhàn)，需要發(fā)展新型微波介質(zhì)濾波器件的高頻低功耗設(shè)計(jì)原理、集成制造與糾偏微調(diào)技術(shù)及器件測(cè)試與評(píng)價(jià)方法。集中力量開(kāi)展具有優(yōu)良介電性能，適合新一代無(wú)源集成組件應(yīng)用的低、中、高介電常數(shù)低溫共燒陶瓷介質(zhì)材料開(kāi)發(fā)；解決器件集成中異質(zhì)材料工藝匹配、外場(chǎng)下的穩(wěn)定性等關(guān)鍵共性問(wèn)題，獲得材料結(jié)構(gòu)?工藝?電性能?服役特性優(yōu)化的途徑，推動(dòng)低成本、高性能的無(wú)源集成器件用介質(zhì)材料制備；針對(duì)新一代無(wú)線通信、可穿戴電子系統(tǒng)應(yīng)用，探索基于自主介質(zhì)材料的新型無(wú)源器件的設(shè)計(jì)、制備和集成技術(shù)。采用材料基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方式，堅(jiān)持材料?器件?工藝一體化研究路線，鼓勵(lì)科研單位與生產(chǎn)企業(yè)密切合作，開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新研究工作。

2.先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料

以國(guó)家重大需求為導(dǎo)向，以攻克關(guān)鍵核心技術(shù)、獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和工程應(yīng)用為目標(biāo)，解決材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)調(diào)控的重大科學(xué)問(wèn)題，突破結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料制備與應(yīng)用瓶頸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料技術(shù)自主發(fā)展。發(fā)展基于跨尺度多維度結(jié)構(gòu)調(diào)控的新型結(jié)構(gòu)材料、高性能高分子及其復(fù)合材料、高溫耐蝕結(jié)構(gòu)材料、輕質(zhì)高強(qiáng)新材料、結(jié)構(gòu)陶瓷及其復(fù)合材料、重大工程結(jié)構(gòu)材料、增材制造材料并取得重大技術(shù)突破，材料微結(jié)構(gòu)調(diào)控、超強(qiáng)韌化、極限化制備與服役等一批共性瓶頸技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平；形成具有國(guó)際一流水平的先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料主干新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系，結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料創(chuàng)新能力進(jìn)入國(guó)際前列；重大裝備用的高端結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料能夠自主保障，戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域關(guān)鍵核心結(jié)構(gòu)材料實(shí)現(xiàn)自主可控。

3.稀土材料

緊密?chē)@國(guó)家戰(zhàn)略需求，結(jié)合未來(lái)智能機(jī)器人、智慧城市、深空/深海開(kāi)發(fā)、大數(shù)據(jù)和人機(jī)交互等應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)開(kāi)展工程化及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究，著力突破稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化材料、稀土晶體材料、高純稀土金屬及靶材等先進(jìn)稀土功能材料的核心制備技術(shù)、智能生產(chǎn)裝備、專用檢測(cè)儀器及其應(yīng)用技術(shù)；通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈同步創(chuàng)新，推動(dòng)先進(jìn)成果的推廣實(shí)施，保障戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、國(guó)防軍工、智能制造等對(duì)關(guān)鍵材料的需求，最終實(shí)現(xiàn)高端應(yīng)用稀土功能材料的自主供給；開(kāi)展前沿基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)科學(xué)問(wèn)題的深入探究和積累，提出更多原創(chuàng)理論和原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)，獲得一批稀土新材料和新應(yīng)用原創(chuàng)性成果；實(shí)現(xiàn)我國(guó)從稀土大國(guó)向稀土強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)未來(lái)稀土科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

圖 稀土，來(lái)源：江蘇國(guó)盛

來(lái)源：

趙鴻濱，周旗鋼，李志輝，李騰飛，屠海令.面向新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新材料發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2024,26(1):23-34.

DOI 10.15302/J-SSCAE-2024.01.006

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