近年来，全球新一轮科技革命和产业升级不断深入。随着今年年初新冠肺炎疫情的爆发，全球又进入“后疫情”时代。在此形势下，今后中国制造业强国建设和工业化该如何发展？在第二十二届中国科协年会“先进材料现状与发展趋势研讨会”上，中国工程院院士、中国科协先进材料学会联合体第一届主席团主席、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇表示，新材料已经成为国家竞争力关键领域和核心技术。

　　“强化基础创新，突破关键核心技术，补齐新材料的短板，完善新材料产业链配套是非常重要的。”

　　新材料产业基础薄弱

　　当前中国制造业的两大“底盘技术”为信息技术与新材料，支撑着制造业迈向高质量发展。信息技术的发展对材料的要求提到新的高度，干勇指出，“这一高度就是超高纯、超高性能及零缺陷，对材料的要求越高就越感觉到我们的核心短板越多”。

　　中国虽然是材料大国，拥有非常完整的材料体系，但并非材料强国。2018年全国新材料产值约为3.64万亿元，今年已接近4万亿元，材料领域论文发文量以及专利数量均位居世界第一，但支撑保障能力不够，研究产业基础能力也不足。

　　干勇表示，与其他产业一样，提升新材料的产业基础能力也正当其时。“强化基础创新，突破关键核心技术，补齐新材料的短板，完善新材料产业链配套是非常重要的，新材料已经成为国家竞争力关键领域和核心技术。”

　　但是，目前我国新材料产业基础能力薄弱，受制于人的问题非常突出。干勇指出，244种关键的新材料中，有13种处于国际领先位置、39种属于国际先进，但和国际差距很大的有101种，存在巨大差距的有23种，而且很难在近期内追赶上。

　　他指出，新材料发展面临两个重要任务，一是抢占未来的战略制高点，二是对现有材料进行提升。

　　目前，全球高端材料的技术壁垒日趋呈现，材料的垄断性也越来越强，如美国铝业掌握了飞机专用金属材料80%的专利，美国杜邦则控制了芳纶纤维90%的产能。当前研发模式正在变革，也孕育着颠覆性的创新，如固体物理的重大突破催生系统的拓扑材料，材料与物理深度融合产生了高温超导材料等。

　　放眼全球，美国制定了一系列的高温合金计划，日本在新材料领域也进行了高温超导、纳米、功能化等10大尖端新材料的产业规划，欧盟、俄罗斯等国家地区都在发展相关产业。

　　重大战略需求依赖材料的突破

　　截至目前，国内出台了30余项新材料的规划。在微电子领域，中国与世界先进水平还有差距；在第三代半导体领域中国落后并不多，但现今各国竞争非常激烈，正趋于白热化；在新型能源材料领域，美国和日本都在部署氢能的国家战略，中国氢能发展也非常迅速，核电的新材料发展也很快。

　　对于2035年中国新材料的发展趋势及需求，干勇指出，大尺寸的硅片每年大约需要40亿平方英寸，至少占全球产能的三分之一以上；新型液晶面板每年需要约3.5亿平方米，未来的显示技术还会继续发展；预计今后航空发动机将达到3万台用量，需要高温合金7~10万吨。

　　“特别在能源方面，我国发电机组70%的电源自燃煤技术，其改造任务很重。要将蒸汽温度升到600度使煤耗大幅度下降，需要几千万吨的耐热钢。此外在轴承、齿轮、模具等基础零部件中，95%以上的材料几乎都是进口。”

　　国家重大战略需求也依赖关键材料技术及产业的突破，包括无线宽带通信技术工程、移动互联网工程、云计算与大数据工程、物联网及智慧城市等。所需的传感材料发展呈现低维化、功能化、复合化，以及材料器件应用的一体化，但传感材料已成为上述领域重要的限制性环节。此外，我国集成电路终端通用芯片对外依存度为80%，高端芯片对外依存度90%。

　　干勇指出，尽管目前增材制造炙手可热，但是其材料体系仍未完善。由新能源技术催生的绿色材料，近年来也发展迅速。除了氢能，超导材料也是一种国际竞争的高技术前沿材料，其具有零电阻、完全抗磁以及量子隧穿效应等特点。我国在低温超导、高温超导领域已经实现工程化，如高温超导材料已经开始应用在超大电流和超强磁场中，低温超导则应用在核磁共振领域。此外，智能化设计的新材料、材料基因组工程也已经开始全面启动。

　　将材料核心技术“掌握在自己手里”

　　在新材料的发展路径方面，我国正在构建促进新材料发展的政策体系，包括人才培养、容错机制、自主创新体系等。

　　新材料领域的国家重点实验室被依照信息、环境、能源、运载、生物医药、技术材料、前沿材料等分成不同的类别。干勇指出，如何将这些实验室的资源整合是关键所在。“现在一个单位建一个重点实验室，力量太单薄。另外，针对我国战略资源不足、化石资源日益枯竭的情况，要确保稀缺资源高效、高值、清洁的利用，还要践行材料全生命周期的理念，实施知识产权战略。”

　　新材料重大专项的启动也看到了希望。当前我国的战略高新产业都有国家重大专项支持，只有新材料领域没有重大专项支持。干勇分析道：“因为新材料显得比较‘难’，我们汇报的时候也觉得很难，包括非金属、金属、碳纤维、高温合金、稀土……领域太多，比较复杂。而且项目的实施也有一定的难度。不过应该形成重大的项目研发平台，而不是把钱分到各家。”

　　他指出，已经实施的重大专项共涉及138种关键材料，未来还有七类重点新材料将纳入国家重大专项。“我们正在呼吁中国科学院或中国工程院设立重大战略咨询课题，尽量采用国产化。”

　　如高铁的相关技术一定要掌握在自己手里。放眼全球，没有哪个国家的运输环境如同中国这般恶劣复杂。一旦国外列车通过车轴、车轮的寿命分析等拿到更多的大数据，其损失难以估算。干勇指出，这些数据是最宝贵的财富，今后发展差距就体现在数据的积累上。

　　属于五大类战略系统的能源动力领域，涉及的五大类材料达25种。信息显示需求方面，下一代显示技术主要包括印刷显示和激光显示，中国属于世界领先行列。2019年，中国液晶面板产量已经超过韩国，成为全球第一大显示面板生产国。

　　多管齐下拉升材料研发水平

　　干勇透露，有七大类材料进入了重大专项。目前我国缺少高强高模的碳纤维、高端装备的特种合金，“超超临界、油气资源、高强度高塑汽车钢等对特种合金都有需求，特别是一旦700度超超临界的耐热钢能够突破，煤耗将从每度电330煤耗降低到210煤耗”。

　　当前中国50%的发电源自煤电，每年需要消耗40多亿吨煤，如果耐热钢获得突破将节约大量燃煤。干勇指出：“这一材料对产业发展、节能减排都很重要，现在我国正在攻克的700度耐热钢处于世界前沿水平。”

　　1400度高温环境下的采钻技术高端材料，我国研发处于空白；包括汽车轴承、数控机床轴承、盾构机轴承、高铁轴承等在内的高端轴承，目前使用的也全为国外产品。

　　干勇说：“时速200公里以上的动车组轴承是国外的产品，这一领域必须突破。在第三代半导体中，半绝缘碳化硅单晶已经突破了，有四家企业开始赚钱，已经在雷达、微波射频上被应用。此外，氮化镓的工艺器件研发也开始起来了。”

　　他指出，稀土材料是我国的战略优势资源，精制导武器、静音潜艇、雷达、微波通讯、电子战系统等，均离不开稀土材料。卫星、飞船、先进战机以及所有的新能源汽车、机器人等，也需要稀土的支持。

　　“汽车上的100多种零部件用的都是稀土材料，包括发光、储氢、催化、永磁——尤其是永磁伺服小电机，汽车上就用了几十个这种电机，一个面部表情机器人也需要24个小电机。”

　　目前，我国双相复合永磁材料的研发已经处于全球前列。磁动力是重要的新型动力体系，轨道交通中的1000千瓦永磁同步大电机已经研发成功，干勇指出，这些都是稀土材料领域的重点。

　　他表示，随着机制的成熟以及新材料重大平台的形成，今后还应完善金融政策、鼓励材料的各种发展模式，要建立新的数字研发体系等，统筹资金来源以进行“大兵团作战”。

　　“新材料重大工程成功后将直接创造新的增加产值1万亿元，到2030年还将催生16万亿元的新产业，节约煤炭资源11亿吨，二氧化碳减排可达到25亿吨以上。”