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材(cai)料(liao)，身處各個(ge)產業鏈的最(zui)上游環節，被(bei)譽為制(zhi)造業“底(di)盤”，是支(zhi)撐現代(dai)產業體系不(bu)可或缺的物質(zhi)基礎。

習近平總書記(ji)指出(chu)，“新(xin)材(cai)料產業是戰略(lve)性、基礎(chu)性產業，也是高技術競爭的關鍵領域(yu)，我們要(yao)奮(fen)起直追、迎頭趕(gan)上。”近年(nian)來我國在(zai)關鍵基礎(chu)材(cai)料領域(yu)取得了哪些進展？未(wei)來面臨(lin)著(zhu)怎樣的發展機(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，關鍵得靠材料(liao)。”舉起一個(ge)鏤空結(jie)構的(de)(de)鞋中底，蘇州(zhou)博(bo)理新材料(liao)公司董事長王(wang)文斌說，利用彈(dan)(dan)性體高(gao)分子材料(liao)、3D打印(yin)技術制造的(de)(de)鞋中底富有韌(ren)性和快速回(hui)彈(dan)(dan)性，“傳(chuan)統粉(fen)末燒結(jie)的(de)(de)3D打印(yin)彈(dan)(dan)性體通(tong)常(chang)能(neng)彎(wan)折(zhe)數千次，而我們的(de)(de)鞋底能(neng)彎(wan)折(zhe)20多萬(wan)次，拉(la)伸強(qiang)度也更高(gao)。達到同樣支撐效果，所需材料(liao)重量更低。”在王(wang)文斌看來，3D打印(yin)材料(liao)的(de)(de)性能(neng)和價格，決定了某種產品能(neng)否批量化生產，“沒有性能(neng)卓越的(de)(de)材料(liao)，再先進的(de)(de)制造設計都(dou)難以實(shi)現(xian)。”

功(gong)夫不負有心人。在調查中發現，近年來隨著我(wo)國(guo)在材(cai)料領域不斷(duan)加大(da)投入，一批關鍵基礎材(cai)料相(xiang)繼問世。

——突破電(dian)子級硅材料技術，助力集(ji)成電(dian)路等產業快速發(fa)展(zhan)。

多晶(jing)硅(gui)，是集(ji)成電(dian)路(lu)、光伏面板等產(chan)(chan)(chan)品的重要原料。“隨著光伏產(chan)(chan)(chan)業成長(chang)、材(cai)(cai)(cai)料工(gong)藝進步，太陽能用(yong)多晶(jing)硅(gui)材(cai)(cai)(cai)料價格持續(xu)走(zou)低，從(cong)10多年前(qian)的325萬(wan)元(yuan)/噸降到10萬(wan)元(yuan)/噸以下。”中國恩菲(fei)工(gong)程(cheng)技術有限公(gong)司副總工(gong)程(cheng)師嚴大洲說，近年來企業將視線對準了更高水(shui)平的材(cai)(cai)(cai)料——集(ji)成電(dian)路(lu)用(yong)多晶(jing)硅(gui)。與太陽能用(yong)多晶(jing)硅(gui)材(cai)(cai)(cai)料純度需(xu)在“9個(ge)9”以上不(bu)同，生產(chan)(chan)(chan)集(ji)成電(dian)路(lu)的硅(gui)基(ji)材(cai)(cai)(cai)料需(xu)要純度高于(yu)“11個(ge)9”。

“硅(gui)基(ji)材(cai)料中，區(qu)熔用多晶硅(gui)更‘尖(jian)端’，此(ci)前全(quan)球只(zhi)有(you)兩家企(qi)業(ye)能生產。”嚴大洲(zhou)說，5年前企(qi)業(ye)開始自主研發，目前純度已(yi)經(jing)達到“13個9”，雜質(zhi)極(ji)微量、晶體更完(wan)美，已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)做出合(he)格芯片。

——突(tu)破(po)正極電池(chi)材(cai)料技(ji)術，打破(po)新(xin)能源汽車發展瓶頸。

動力(li)(li)電池，被稱作新能(neng)(neng)源(yuan)汽車的(de)“心(xin)臟(zang)”，正極材料，則是決定電池續(xu)航(hang)里程的(de)關鍵材料，成本一般占電池的(de)45%左右。過去，我國動力(li)(li)電池多(duo)采(cai)用(yong)磷(lin)酸鐵鋰電池技術路(lu)線，與國際(ji)先進(jin)企業采(cai)用(yong)的(de)三(san)元正極材料相(xiang)比(bi)，存在(zai)能(neng)(neng)量密度(du)低、續(xu)航(hang)能(neng)(neng)力(li)(li)弱等缺點。

“越是高端材料，越是‘兵家必爭(zheng)之地’。”中國(guo)五礦旗下(xia)湖南長遠鋰科(ke)公(gong)司董事長胡(hu)柳泉說，2013年(nian)(nian)起，公(gong)司在10多(duo)年(nian)(nian)技術(shu)儲(chu)備(bei)的(de)基礎上，經過(guo)3年(nian)(nian)攻關，推出長壽命、高安全的(de)單晶三元材料，并(bing)在國(guo)內(nei)較早推動其實現(xian)產業化(hua)，進而為下(xia)游動力電(dian)池企業提供了有(you)力支撐，“沒有(you)關鍵材料的(de)重大突破，新能源汽車(che)不(bu)可能在我國(guo)發展得(de)這么快。”

——突破OLED發光(guang)材料技(ji)術，讓平(ping)板顯(xian)示產業更有底氣(qi)。

電視、手機、可穿戴設備……近年來，OLED面(mian)板在各種屏幕上應用廣泛。“每(mei)個OLED發光像素點由十(shi)多種不同(tong)發光材料疊加組成，每(mei)層材料都(dou)會(hui)影(ying)響最終顯示性能。”長春(chun)海譜潤斯公司總經(jing)理郭建華說。

“2015年(nian)前，我(wo)國企(qi)業(ye)還沒有能(neng)夠充(chong)分掌握OLED發(fa)光材料技(ji)術(shu)。”郭(guo)建華表示，經過多(duo)年(nian)研發(fa)，公司攻(gong)克了多(duo)項技(ji)術(shu)難題，產品已批(pi)量供應給京東方、和輝(hui)光電(dian)等面(mian)板商(shang)，“國內(nei)材料企(qi)業(ye)競爭力增強后，面(mian)板企(qi)業(ye)的商(shang)業(ye)談判話語(yu)權也(ye)更強，成(cheng)本降低(di)了一(yi)半多(duo)。”隨著規模化生(sheng)產的開展，海譜潤斯產品的純度和穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)逐漸提升，生(sheng)產上千公斤發(fa)光材料，純度也(ye)能(neng)穩(wen)定(ding)(ding)在(zai)99.99%以(yi)上。

“‘十(shi)三五’時期，我國(guo)第三代半導(dao)體(ti)、稀(xi)土永磁材料(liao)、高性(xing)能(neng)纖(xian)維(wei)及復合材料(liao)、大飛機用鋁鋰合金、大尺寸石墨烯薄膜(mo)、高品質(zhi)高溫合金等(deng)一批重(zhong)點(dian)品種材料(liao)的生產和應用水平顯著(zhu)提(ti)升，部分材料(liao)領域已突(tu)破關鍵工(gong)藝參數(shu)、產品批量穩定性(xing)、型號系列化等(deng)瓶(ping)頸，為海洋工(gong)程(cheng)、航空(kong)航天、新能(neng)源汽車、物聯網、高鐵等(deng)產業發(fa)展(zhan)提(ti)供了重(zhong)要支(zhi)撐(cheng)。”國(guo)務院發(fa)展(zhan)研(yan)究中心國(guo)際知識(shi)中心研(yan)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(shui)掌握了材(cai)料(liao)(liao)，誰(shui)就(jiu)掌握了未(wei)來(lai)”“材(cai)料(liao)(liao)是(shi)國民經(jing)濟的(de)先導(dao)產(chan)業，需(xu)要(yao)高度(du)重視、優先發展”……調查中(zhong)，許多企業這樣表示。盡(jin)管我國材(cai)料(liao)(liao)行(xing)業已(yi)有長足進(jin)步，但部分(fen)(fen)領(ling)域仍存(cun)短板，不少產(chan)品或無(wu)法自給，或水平(ping)不足，未(wei)來(lai)發展空間十分(fen)(fen)廣闊。龍(long)海波分(fen)(fen)析(xi)，通過對外依存(cun)度(du)和技術復雜度(du)測算，我國材(cai)料(liao)(liao)行(xing)業亟待解(jie)決的(de)“卡脖子”問題主要(yao)集中(zhong)在(zai)半導(dao)體材(cai)料(liao)(liao)、高性能纖維(wei)及復合材(cai)料(liao)(liao)、特種合金材(cai)料(liao)(liao)和生(sheng)物醫用材(cai)料(liao)(liao)等領(ling)域。

挑戰背后有(you)機(ji)遇。調查中(zhong)，不(bu)少人對材料行業(ye)十分看好，認(ren)為它(ta)正(zheng)面(mian)臨許多(duo)有(you)利契機(ji)。

“新(xin)能源汽車蓬勃發展，帶動正極材料(liao)市場迎來(lai)爆發式(shi)增(zeng)長(chang)，年均增(zeng)幅近50%。”胡柳(liu)泉預計，未來(lai)幾年，公(gong)司(si)的正極材料(liao)年產值(zhi)有望超過百(bai)億元(yuan)。郭(guo)建華也表示，一(yi)些(xie)手機客戶每8個月(yue)就要迭代(dai)一(yi)次產品(pin)，倒逼材料(liao)企(qi)業持(chi)續提升性能，以匹配下游需求。

“市(shi)場空間巨大，投(tou)資熱度不(bu)減。”國投(tou)集團副總經理鐘國東列(lie)出一(yi)組數據：我國新材料(liao)產業產值從2011年(nian)的0.8萬億元增至(zhi)2019年(nian)的4.5萬億元，年(nian)均復(fu)合增速超過20%。“未來(lai)，5G、消費(fei)電子(zi)、新能(neng)源汽(qi)車、節能(neng)環保(bao)等產業發(fa)展都(dou)會為材料(liao)產業發(fa)展創造巨大的市(shi)場空間。”

新一輪科(ke)技革(ge)命和產(chan)業(ye)變革(ge)，為(wei)材料產(chan)業(ye)帶來強大升級(ji)動力；加快構(gou)建新發展格(ge)局、推(tui)動產(chan)業(ye)鏈(lian)供(gong)應鏈(lian)自主可控(kong)，也為(wei)我國相關(guan)企業(ye)創造(zao)了更(geng)多機(ji)會(hui)。

“受疫(yi)情影響，不(bu)(bu)少(shao)國(guo)外(wai)同(tong)行訂單縮水，我們的(de)銷量卻(que)不(bu)(bu)降反增！”中國(guo)五(wu)礦旗下中鎢(wu)高新材(cai)(cai)料股份有(you)限公司主要(yao)從事硬質合金材(cai)(cai)料及工(gong)具的(de)生產加(jia)工(gong)。董事長李仲澤表示(shi)，過(guo)去一年多來，由于(yu)國(guo)際物流受阻，不(bu)(bu)少(shao)習慣使用(yong)進口刀具的(de)下游企業(ye)也嘗試改用(yong)國(guo)內產品，“得(de)到證明自己(ji)的(de)機會，就要(yao)趕緊抓住，用(yong)拳頭產品打開更大(da)市場。”

“這兩年，川藏鐵路(lu)項(xiang)目中使用的(de)大型盾構機(ji)和(he)硬巖隧道掘進機(ji)，要求能應對(dui)各種地質條(tiao)件(jian)，對(dui)前端刀(dao)盤上(shang)鑲嵌的(de)硬質合金(jin)和(he)刀(dao)圈提出(chu)了很(hen)高要求。為此，我(wo)(wo)們和(he)中鐵重(zhong)工合作研發出(chu)更鋒利、更耐磨(mo)的(de)新(xin)型硬質合金(jin)和(he)鋼材(cai)刀(dao)圈材(cai)料。此外，我(wo)(wo)們還與國內航空工業企業一道開發全系列航空制造專用刀(dao)具，為手機(ji)企業客(ke)戶(hu)生產(chan)加工電路(lu)板的(de)微型鉆。”李仲澤感慨，我(wo)(wo)國完備的(de)產(chan)業體(ti)系，為上(shang)下游企業合力創(chuang)新(xin)提供了獨特優勢(shi)。

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

相較中下(xia)游、終(zhong)端產(chan)品，材料行業(ye)往(wang)往(wang)要面對一(yi)些特殊難點(dian)。

比(bi)如，技術含量高，從(cong)研發到驗證、應(ying)用、實(shi)現產業化，要(yao)經歷(li)漫(man)長的(de)過程。

為研(yan)(yan)發硬質合金(jin)材料(liao)，中(zhong)鎢高新的(de)(de)研(yan)(yan)發人員要(yao)先把多(duo)種金(jin)屬材料(liao)制作成顆粒度(du)不(bu)同的(de)(de)粉(fen)末、選取不(bu)同的(de)(de)黏結(jie)劑(ji)，再反復測試燒結(jie)溫度(du)、壓力(li)等(deng)參數組(zu)合，最終才(cai)能得(de)到符合要(yao)求(qiu)的(de)(de)材料(liao)。正如鐘國東所說(shuo)，“研(yan)(yan)發材料(liao)就(jiu)像大(da)海撈(lao)針(zhen)，需要(yao)付出大(da)量時間精力(li)。”

又如，規模不大、作用(yong)關鍵(jian)，推廣(guang)應用(yong)難。

OLED面(mian)(mian)板中(zhong)，發光材料只占成(cheng)(cheng)本的(de)10%，一(yi)旦出現問(wen)題卻會波及整個(ge)面(mian)(mian)板；生產(chan)一(yi)臺小汽車，花在(zai)硬質合金(jin)刀具上的(de)費用不超(chao)百(bai)元，但(dan)卻極大(da)影響質量。“過(guo)去(qu)，雖然很多國內材料產(chan)品(pin)(pin)的(de)性能指標與(yu)國外(wai)產(chan)品(pin)(pin)一(yi)致，但(dan)因下游企業(ye)缺(que)少(shao)采(cai)購(gou)意愿(yuan)，造成(cheng)(cheng)產(chan)品(pin)(pin)研發成(cheng)(cheng)本高、應用少(shao)，有時就會降低材料企業(ye)的(de)積極性。”龍海波說。

如何縮短研發周期、降低投資風險，讓關鍵(jian)基礎(chu)材料盡早突破(po)？

不(bu)少受(shou)訪者指向了同一答(da)案(an)：發揮(hui)新型舉(ju)國(guo)體制優(you)勢，讓(rang)產業鏈(lian)上下游、產學研各環節形成合力。近年來(lai)，各地區各部門探索了一些(xie)有效路徑，將來(lai)值(zhi)得(de)進一步推廣——

上下游企業聯手，精(jing)誠合作(zuo)、聯合研發。

“我們很(hen)幸(xing)運，從初創期(qi)開始就能(neng)和京東(dong)方深(shen)度(du)合(he)作，歷時5年(nian)成為其戰略核心供應商。”郭建華回憶道，合(he)作中，有些環節要配合(he)客戶(hu)反復做上千次樣(yang)品測試，“正是這樣(yang)的(de)深(shen)度(du)合(he)作，讓(rang)雙方的(de)關系更緊密。”

龍海波認(ren)為(wei)，過去一些上下游(you)企業的協作(zuo)還不夠緊密，導致有效(xiao)應用牽(qian)引(yin)不足，“為(wei)此(ci)，要打通(tong)‘堵點’，進一步完善投入參與機(ji)制(zhi)和有效(xiao)組織機(ji)制(zhi)，讓(rang)‘研發—應用—反饋—再研發’的鏈條(tiao)形成良性循環(huan)。”

政(zheng)府部門出手，創新(xin)政(zheng)策(ce)、搭建平臺(tai)。

“2017年起(qi)，工(gong)信部等(deng)部門聯合開展了重點新材(cai)料(liao)首(shou)批次應用(yong)保險補償機制試(shi)點工(gong)作，讓我們受益頗多。”嚴大洲表(biao)示，試(shi)點中，材(cai)料(liao)企(qi)業自主投(tou)保，保險公(gong)司提供(gong)定制化產品承保，政府部門對保費進(jin)行(xing)一定額度(du)補貼，“有效分擔了風(feng)險，讓一些(xie)不(bu)敢輕易‘吃(chi)螃蟹’的企(qi)業也勇于(yu)嘗試(shi)。”

實(shi)施工業(ye)強基項目、國家重點研發計(ji)劃(hua)，成立國家制(zhi)造業(ye)轉型升級基金，鼓勵金融機(ji)(ji)構加(jia)大支(zhi)(zhi)持力(li)度，支(zhi)(zhi)持新(xin)材(cai)料生產(chan)應用示范(fan)、測試(shi)評(ping)價、資源(yuan)共享(xiang)平臺建(jian)(jian)設……近年來，一系列舉措有力(li)推動了材(cai)料行(xing)業(ye)加(jia)快發展。龍海波認為，未來我國要堅持以關鍵短板(ban)為突破口，構建(jian)(jian)和完善產(chan)學研用協同創新(xin)的新(xin)材(cai)料產(chan)業(ye)體系，“特別是要建(jian)(jian)立專門的共性技術研發機(ji)(ji)構，在技術源(yuan)頭上支(zhi)(zhi)撐自主創新(xin)。”

調查中(zhong)，受訪(fang)者還(huan)就標(biao)準、專利、人才(cai)等提出一(yi)些政策建議(yi)。有(you)(you)的呼吁，應(ying)(ying)制(zhi)定和完(wan)善新材料(liao)產(chan)品(pin)標(biao)準，讓產(chan)業發展更規(gui)范；有(you)(you)的提出，要強(qiang)化(hua)知(zhi)識產(chan)權(quan)保護，完(wan)善相關法律(lv)體(ti)(ti)系和執(zhi)行機制(zhi)；還(huan)有(you)(you)的認(ren)為(wei)，應(ying)(ying)深(shen)化(hua)國有(you)(you)企業、科技體(ti)(ti)制(zhi)等改(gai)革(ge)，激發企業和人才(cai)的創新活力。

“‘十四(si)五’規劃《建議》對(dui)發(fa)展(zhan)包括(kuo)新材料(liao)在內(nei)的(de)(de)戰略(lve)性(xing)新興產業(ye)作出了明確部署。未(wei)來5年(nian)，必(bi)將(jiang)是新材料(liao)大變(bian)革、大發(fa)展(zhan)的(de)(de)5年(nian)，必(bi)須(xu)把握機遇、攻(gong)堅克(ke)難，力爭(zheng)實(shi)現跨越式發(fa)展(zhan)。”對(dui)于材料(liao)行業(ye)的(de)(de)未(wei)來，中科院(yuan)院(yuan)士王恩哥充滿期待。

【責任編(bian)輯：趙藝涵(han)】