新材料是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，以及傳統(tǒng)材料成分、工藝改進后性能明顯提高或具有新功能的材料。融入了當代眾多學科先進成果的新材料產(chǎn)業(yè)是支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎產(chǎn)業(yè)，是發(fā)展其他各類高技術產(chǎn)業(yè)的物質基礎。
縱觀歷史，新材料可以導致顛覆性技術的出現(xiàn)，從而推動產(chǎn)業(yè)變革。如白光發(fā)光二極管（WLED）的出現(xiàn)，開辟了照明新紀元；液晶屏替代陰極攝像管，曾帶來了顯示革命[2]；現(xiàn)在有機發(fā)光二極管（OLED）[3]、印刷顯示、激光顯示又將崛起，可謂一代材料、一代器件、一代整機。經(jīng)過多年努力，我國新材料產(chǎn)業(yè)取得了重要成就，技術水平日益提高，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，具有自主創(chuàng)新能力的新材料產(chǎn)業(yè)體系正在形成，為我國以航空航天、軌道交通、信息、生物、新能源等為代表的高技術產(chǎn)業(yè)突破技術瓶頸、實現(xiàn)跨越發(fā)展提供了強有力的支撐。
但總體上看，我國新材料產(chǎn)業(yè)的競爭力仍需加強，以企業(yè)為主體的自主創(chuàng)新體系亟待完善，部分核心關鍵材料受制于人，高端材料對外依存度依然較高。為此，抓緊機遇，合理規(guī)劃，提升新材料產(chǎn)業(yè)的支撐能力勢在必行，這對加快我國經(jīng)濟發(fā)展方式轉變、增強國防軍工實力、實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標具有重要的戰(zhàn)略意義。
近幾年，世界各國紛紛在新材料領域制定了相應的規(guī)劃（見表1），全面加強研究開發(fā)，并在市場、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等不同層面出臺政策。美國于2009年、2011 年和2015 年三度發(fā)布《國家創(chuàng)新戰(zhàn)略》，其中清潔能源、生物技術、納米技術、空間技術、健康醫(yī)療等優(yōu)先發(fā)展領域均涉及新材料；2012 年制定的《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃》，進一步加大對材料科技創(chuàng)新的扶持力度。歐盟為實現(xiàn)經(jīng)濟復蘇、消除發(fā)展痼疾、應對全球挑戰(zhàn)，于2010 年制定了《歐洲2020 戰(zhàn)略》，提出三大戰(zhàn)略重點。德國政府發(fā)布了《創(chuàng)意、創(chuàng)新、繁榮：德國高技術2020 戰(zhàn)略》，其中“工業(yè)4.0”是十大未來項目中最為引人注目的課題之一。2013 年英國推出《英國工業(yè)2050》，重點支持建設新能源、智能系統(tǒng)和材料化學等創(chuàng)新中心。日本于2010 年發(fā)布了《新增長戰(zhàn)略》和《信息技術發(fā)展計劃》。韓國于2009 年公布了《綠色增長國家戰(zhàn)略及五年行動計劃》和《新增長動力規(guī)劃及發(fā)展戰(zhàn)略》。巴西、印度、俄羅斯等新興經(jīng)濟體采取重點趕超戰(zhàn)略，在新能源材料、節(jié)能環(huán)保材料、納米材料、生物材料、醫(yī)療和健康材料、信息材料等領域制定專門規(guī)劃，力圖在未來國際競爭中搶占一席之地。
在全球化趨勢日益加快的背景下，新材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)以下主要特點和趨勢。
表 1 世界各國有關新材料領域的發(fā)展計劃 [4]
國家或組織 | 發(fā)展計劃 | 涉及新材料相關領域 |
美國 | 先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃、重整美國制造業(yè)政策框架、先進制造伙伴計劃（AMP）、納米技術簽名倡議、國家生物經(jīng)濟藍圖、電動汽車國家創(chuàng)新計劃（EV Everywhere）、“智慧地球”計劃、大數(shù)據(jù)研究與開發(fā)計劃、下一代照明計劃（NGLI）、低成本寬禁帶半導體晶體發(fā)展戰(zhàn)略計劃 | 新能源材料、生物與醫(yī)藥材料、環(huán)保材料、納米材料，先進制造、新一代信息與網(wǎng)絡技術和電動汽車相關材料，材料基因組，寬禁帶半導體材料 |
歐盟 | 歐盟能源技術戰(zhàn)略計劃、能源 2020 戰(zhàn)略、物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖、歐洲 2020 戰(zhàn)略、可持續(xù)增長創(chuàng)新、歐洲生物經(jīng)濟、“地平線 2020”計劃、彩虹計劃、OLED100.EU 計劃、旗艦計劃 | 低碳產(chǎn)業(yè)相關材料、信息技術（重點是物聯(lián)網(wǎng)）相關材料、生物材料、石墨烯等 |
英國 | 低碳轉型計劃、英國可再生能源發(fā)展路線圖、技術與創(chuàng)新中心計劃、海洋產(chǎn)業(yè)增長戰(zhàn)略、合成生物學路線圖、英國工業(yè) 2050 | 低碳產(chǎn)業(yè)相關材料、高附加值制造業(yè)相關材料、生物材料、海洋材料等 |
德國 | 能源戰(zhàn)略 2050：清潔可靠和經(jīng)濟的能源系統(tǒng)、高科技戰(zhàn)略行動計劃、2020 高科技戰(zhàn)略、生物經(jīng)濟 2030 國家研究戰(zhàn)略、國家電動汽車發(fā)展規(guī)劃、工業(yè) 4.0 | 可再生能源材料、生物材料、電動汽車相關材料等 |
法國 | 環(huán)保改革路線圖、未來十年投資計劃、互聯(lián)網(wǎng)：展望 2030 年 | 可再生能源材料、環(huán)保材料、信息材料、環(huán)保汽車相關材料等 |
日本 | 新增長戰(zhàn)略、信息技術發(fā)展計劃新國家能源戰(zhàn)略、能源基本計劃、創(chuàng)建最尖端 IT 國家宣言、下一代汽車計劃、海洋基本計劃 | 新能源材料、節(jié)能環(huán)保材料、信息材料、新型汽車相關材料等 |
韓國 | 新增長動力規(guī)劃及發(fā)展戰(zhàn)略、核能振興綜合計劃、IT 韓國未來戰(zhàn)略、國家融合技術發(fā)展基本計劃、第三次科學技術基本計劃 | 可再生能源材料、信息材料、納米材料等 |
俄羅斯 | 2030 年前能源戰(zhàn)略、2020 年前科技發(fā)展、國家能源發(fā)展規(guī)劃、到 2020 年生物技術發(fā)展綜合計劃、2018 年前信息技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、2025 年前國家電子及無線電電子工業(yè)發(fā)展專項計劃、2030 年前科學技術發(fā)展優(yōu)先方向 | 新能源材料、節(jié)能環(huán)保材料、納米材料、生物材料、醫(yī)療和健康材料、信息材料等 |
巴西 | 低碳戰(zhàn)略計劃、2012-2015 年國家科技與創(chuàng)新戰(zhàn)略、科技創(chuàng)新行動計劃 | 新能源材料，環(huán)保汽車、民用航空、現(xiàn)代生物農(nóng)業(yè)等相關材料 |
印度 | 氣候變化國家行動計劃、國家太陽能計劃、“十二五”規(guī)劃（2012-2017 年）、2013 科學、技術與創(chuàng)新政策 | 新能源材料、生物材料等 |
南非 | 國家戰(zhàn)略規(guī)劃綠皮書、新工業(yè)政策行動計劃、2030 發(fā)展規(guī)劃、綜合資源規(guī)劃 | 新能源材料、生物制藥材料、航空航天相關材料等 |
（一）高新技術發(fā)展促使材料不斷更新?lián)Q代
高新技術的快速發(fā)展對關鍵基礎材料提出新的挑戰(zhàn)和需求，同時材料更新?lián)Q代又促進了高技術成果向生產(chǎn)力的轉化。例如，微電子芯片集成度及信息處理速度大幅提高，成本不斷降低，硅材料發(fā)揮了重要作用。目前，300 mm 硅片可滿足14 nm技術節(jié)點的集成電路要求，450 mm 硅片已產(chǎn)出樣片[5]。全球硅材料技術和產(chǎn)量按直徑的演化見圖1。低溫共燒陶瓷技術（LTCC）的研發(fā)取得重要突破，大量無源電子元件整合于同一基板內(nèi)已成為可能[6]。伴隨著先進材料研究技術的不斷延展，也產(chǎn)生了諸多新興產(chǎn)業(yè)。如氮化鎵等化合物半導體材料的發(fā)展，催生了半導體照明技術；白光LED 的光效已遠遠超過白熾燈和熒光燈，給照明工業(yè)帶來革命性的變化。太陽能電池轉換效率不斷提高，極大地推動了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鎂合金與鈦合金等高性能結構材料的加工技術取得突破，成本不斷降低，研究與應用重點由航空、航天以及軍工擴展到高附加值民用領域?；诜肿雍突虻扰R床診斷材料和器械的發(fā)展，使肝癌等重大疾病得以早日發(fā)現(xiàn)和治療；介入器械的研發(fā)催生了微創(chuàng)和介入治療技術，使心臟病及其他疾病的死亡率大幅下降[7]。
（二）綠色、低碳成為新材料發(fā)展的重要趨勢
以新能源為代表的新興產(chǎn)業(yè)崛起，引起電力、建筑、汽車、通訊等多個產(chǎn)業(yè)發(fā)生重大變革，拉動上游產(chǎn)業(yè)如風機制造、光伏組件、多晶硅等一系列制造業(yè)和資源加工業(yè)的發(fā)展，促進智能電網(wǎng)、電動汽車等輸送與終端產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。歐美等發(fā)達國家已經(jīng)通過立法，促進節(jié)能建筑和光伏發(fā)電建筑的發(fā)展，目前歐洲80 % 的中空玻璃使用LOW–E玻璃，美國LOW–E 中空玻璃普及率達82 %[8]；光伏裝機容量不斷提高，圖2 為近年來全球光伏累計裝機容量[9]。通過提高新型結構材料強韌性、提高溫度適應性、延長壽命以及材料的復合化設計可降低成本、提高質量，如T800 碳纖維抗壓縮強度（CAI）達到350 MPa，使用溫度達到400 ℃以上并在大型飛機和導彈的主結構件中得到大量應用。功能材料向微型化、多功能化、模塊集成化、智能化等方向發(fā)展以提升材料的性能；納米技術與先進制造技術的融合將產(chǎn)生體積更小、集成度更高、更加智能化、功能更優(yōu)異的產(chǎn)品。綠色、低碳的新材料技術及產(chǎn)業(yè)化將成為未來發(fā)展的主要方向，在追求經(jīng)濟目標的同時更加注重資源節(jié)約、環(huán)境保護、公共健康等社會目標。
（三）跨國集團在新材料產(chǎn)業(yè)中仍占據(jù)主導地位
目前，世界著名企業(yè)集團憑借其技術研發(fā)、資金和人才等優(yōu)勢不斷向新材料領域拓展，在高附加值新材料產(chǎn)品中占據(jù)主導地位。信越、SUMCO、Siltronic、SunEdison 等企業(yè)占據(jù)國際半導體硅材料市場份額的80 % 以上。半絕緣砷化鎵市場90 %以上被日本的日立電工、住友電工、三菱化學和德國FCM 所占有。Dow Chemical 公司、GE 公司、Wacker 公司和Rhone–Poulenc 公司及日本一些公司基本控制了全球有機硅材料市場。Du Pont、Daikin、Hoechst、3M、Ausimont、ATO 和ICI 等7家公司擁有全球90 % 的有機氟材料生產(chǎn)能力。美國科銳（Cree）公司的碳化硅襯底制備技術具有很強市場競爭力，飛利浦（Philips）控股的美國Lumileds 公司的功率型白光LED 國際領先，美、日、德等國企業(yè)擁有70 % LED 外延生長和芯片制備核心專利。小絲束碳纖維的制造基本被日本的東麗纖維公司、東邦公司、三菱公司和美國的Hexel公司所壟斷，而大絲束碳纖維市場則幾乎由美國的Fortafi l 公司、Zoltek 公司、Aldila 公司和德國的SGL 公司4 家所占據(jù)。美鋁、德鋁、法鋁等世界先進企業(yè)在高強高韌鋁合金材料的研制生產(chǎn)領域居世界主導地位。美國的Timet、RMI 和AllegenTeledyne 等三大鈦生產(chǎn)企業(yè)的總產(chǎn)量占美國鈦加工總量的90 %，是世界航空級鈦材的主要供應商。
（四）新材料研發(fā)模式變革成為關注的重點
進入21 世紀以來，發(fā)達國家逐漸意識到依賴于試錯的傳統(tǒng)材料研究方法已跟不上工業(yè)快速發(fā)展的步伐，甚至可能成為制約技術進步的瓶頸。因此，亟需革新材料研發(fā)方法，加速材料從研發(fā)到應用的進程。例如，作為美國政府“先進制造伙伴計劃”（AMP）的重要組成部分， 2011 年啟動的“材料基因組計劃”（MGI），其新材料從發(fā)現(xiàn)到應用的速度至少提高一倍，成本至少降低一半，旨在發(fā)展以先進材料為基礎的高端制造業(yè)，并繼續(xù)保持其在核心科技領域的優(yōu)勢[10–12]，材料基因組要素見圖3。MGI 的具體內(nèi)容包括：①發(fā)展高通量計算工具和方法，減少耗時費力的實驗，加快材料設計；②發(fā)展和推廣高通量材料制備和檢測工具，更快地進行候選材料驗證和篩選；③發(fā)展和完善材料數(shù)據(jù)庫/ 信息學工具，有效管理材料從發(fā)現(xiàn)到應用全過程數(shù)據(jù)鏈；④培育開放、協(xié)作的新型合作模式。
在這場變革材料研發(fā)模式過程中，歐盟、日本等也啟動了類似的科學計劃。例如，歐盟以輕量、高溫、高溫超導、磁性及熱磁、熱電和相變記憶存儲等六類高性能材料需求為牽引，推出了“加速冶金學”（ACCMET）計劃。
“十二五”以來，我國政府高度重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，隨著《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等國家層面戰(zhàn)略規(guī)劃的出臺，工信部、發(fā)改委等有關部委相繼發(fā)布了新材料產(chǎn)業(yè)及其他戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的相關發(fā)展規(guī)劃（見表2）。科技部發(fā)布了相關科技發(fā)展專項規(guī)劃，其中綠色制造科技發(fā)展、半導體照明科技發(fā)展、綠色建筑科技發(fā)展、潔凈煤技術科技發(fā)展、海水淡化科技發(fā)展[13]、新型顯示科技發(fā)展、國家寬帶網(wǎng)絡科技發(fā)展、中國云科技發(fā)展、醫(yī)學科技發(fā)展、服務機器人科技發(fā)展、高速列車科技發(fā)展、制造業(yè)信息化、太陽能科技發(fā)展以及風力發(fā)電、智能電網(wǎng)重大科技產(chǎn)業(yè)化工程等，都包含了新材料的研發(fā)和應用內(nèi)容。
表 2 我國與新材料產(chǎn)業(yè)相關的發(fā)展規(guī)劃
| 年份 | 發(fā)展計劃 | 涉及新材料相關領域 | ||
| 2010 | 《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》 | 高性能復合材料、先進結構材料、新型功能材料 | ||
| 2011 | 《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南（2011 年度）》 | 納米材料、核工程用特種材料、特種纖維材料、膜材料及組件、特種功能材料、稀土材料等 | ||
| 2011 | 《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》 | 新型功能與智能材料、先進結構與復合材料、納米材料、新型電子功能材料、高溫合金材料、高性能纖維及復合材料、先進稀土材料等 | ||
| 2012 | 《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》 | 特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料、前沿新材料 | ||
| 《半導體照明科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》《高品質特殊鋼科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》《高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》《醫(yī)療器械科技產(chǎn)業(yè)“十二五”專項規(guī)劃》《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020 年）》《有色金屬工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等 | 半導體照明材料、高品質特殊鋼材料、新型輕質合金、膜材料、生物醫(yī)用材料、鋰離子動力電池材料 | |||
| 2013 | 國務院《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《關于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》《大氣污染防治行動計劃》《國務院關于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》 | 大尺寸硅、光刻膠等集成電路關鍵材料、太陽能電池材料、鋰離子動力電池材料 | ||
| 2014 | 《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》《關鍵材料升級換代工程實施方案》 | 鋰離子動力電池材料，信息功能材料、海洋工程材料、節(jié)能環(huán)保材料、先進軌道交通材料 | ||
| 2015 | 《中國制造 2025》 | 特種金屬功能材料、高性能結構材料、功能性高分子材料、特種無機非金屬材料和先進復合材料 | ||
| 2016 | 《關于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的指導意見》 | 先進基礎材料：高品質鋼鐵材料、新型輕合金材料、工業(yè)陶瓷及功能玻璃材料等；關鍵戰(zhàn)略材料：耐高溫及耐蝕合金、高性能纖維及復合材料、先進半導體材料、生物醫(yī)用材料等；前沿材料：石墨烯、增材制造材料、智能材料、超材料等 | ||
（一）新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大
2015 年我國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模約1.9 萬億元。稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能居世界前列。2015 年太陽能電池組件達到23 GW，同比增長20.8 %；半導體照明產(chǎn)業(yè)初步形成了從上游外延材料生長與芯片制造、中游器件封裝到下游集成應用的比較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)體系，2015 年產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過5 000 億元。2014 年我國半導體硅材料產(chǎn)量達到4 億in2（1 in2=6.451 6 cm2），約占全球份額的4 %，相比2010 年增長23 %；浮法在線低輻射和陽光控制節(jié)能玻璃生產(chǎn)線已超過20 條，離線磁控濺射節(jié)能玻璃生產(chǎn)線已超過150 條，節(jié)能玻璃材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到了300 億元；稀土磁性材料[14]、稀土發(fā)光材料、稀土儲氫材料[15] 等稀土功能材料的產(chǎn)量約占全球份額的80 %；主要功能陶瓷元器件產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長到251 億元。圖4 為2010—2015 年中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模[16]。
（二）新材料研究水平進一步提高
進入新世紀以來，通過產(chǎn)學研用結合，一批核心關鍵技術取得了實質性突破，許多重要新材料的技術指標得到大幅提升，部分研究成果在相關領域進行了推廣應用。大直徑硅材料在缺陷、幾何參數(shù)、顆粒、雜質等控制技術方面不斷完善，300 mm 硅材料可滿足45 nm 技術節(jié)點的集成電路要求，已成功拉制450 mm 硅單晶。人工晶體材料經(jīng)過多年的發(fā)展，偏硼酸鋇（BBO）和三硼酸鋰（LBO）等紫外非線性光學晶體研究居國際領先水平并實現(xiàn)了商品化；氟硼鈹酸鉀（KBBF）晶體是國際上唯一可實用的深紫外非線性光學晶體，并在我國首先成功制備先進的科學儀器；Nd:YAG、Nd:GGG 和Nd:YVO4 等激光晶體主要技術指標達到國際先進水平，實現(xiàn)了千瓦級全固態(tài)激光輸出[17]。太陽能電池關鍵技術指標達到了國際先進水平，光伏發(fā)電成本降到1 元/（kW · h） 以下。鋰離子電池正極材料、負極材料、電解液均能滿足小型電池要求，隔膜、電解質鋰鹽等關鍵材料基本改變了依靠進口的局面。通過開展超高分子量聚乙烯纖維、鹵化丁基橡膠以及高性能驅油聚合物等技術的工業(yè)化開發(fā)，大幅縮小了我國化工材料產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家的差距。T300 級碳纖維實現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，單線產(chǎn)能提高到1 200 t；T700 和T800級碳纖維關鍵技術得到突破，實現(xiàn)了批量供貨能力，已開始應用于航空航天裝備。研制出強度大于800 MPa 的快速凝固噴射沉積鋁合金和新一代高強高韌高淬透性鋁合金，綜合性能達到國際先進水平；開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的銅帶、銅管拉鑄技術以及銅鋁復合技術。亞微米級超細晶硬質合金整體刀具的性能達到世界先進水平。海底管線鋼X65、X70、X80 及厚壁海洋油氣焊管、化學品船用中厚板均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，自主研制的2205 型雙相不銹鋼已成功應用于化學品船。關鍵技術的不斷突破和新材料品種的不斷增加，使我國高端金屬結構材料[18]、新型無機非金屬材料、高性能復合材料保障能力明顯增強，先進高分子材料和特種金屬功能材料自給水平逐步提高。發(fā)布了國家標準《電磁超材料術語》，基于超材料與射頻技術開發(fā)的新型衛(wèi)星通信產(chǎn)品獲得了首屆中國電子信息博覽會創(chuàng)新金獎。低成本石墨烯已開始生產(chǎn)，并應用于觸摸屏、導熱膜等信息通訊器件。
（三）新材料產(chǎn)業(yè)區(qū)域集聚態(tài)勢明顯
近年來，各級政府積極推動新材料產(chǎn)業(yè)基地建設，加強資源整合，呈現(xiàn)聚集發(fā)展的良好態(tài)勢，區(qū)域特色逐步顯現(xiàn)，初步形成“東部沿海集聚，中西部特色發(fā)展”的空間格局。長三角工業(yè)基礎雄厚、交通物流便利、產(chǎn)業(yè)配套齊全，已形成了包括航空航天、新能源、電子信息、新型化工等領域的新材料產(chǎn)業(yè)集群。珠三角的經(jīng)濟主要以外向出口型為主，新材料產(chǎn)業(yè)集中度高，下游產(chǎn)業(yè)拉動明顯，已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在電子信息材料、改性工程塑料、陶瓷材料等領域具有較強的優(yōu)勢。環(huán)渤海地區(qū)技術創(chuàng)新推動作用明顯，區(qū)域科技支撐能力較強，在稀土功能材料、膜材料、硅材料、高技術陶瓷、磁性材料和特種纖維等多個新材料領域均具有較大優(yōu)勢。內(nèi)蒙古的稀土新材料，云南和貴州的稀貴金屬新材料，廣西的有色金屬新材料，寧波的釹鐵硼永磁材料，廣州、天津、青島等地的化工新材料產(chǎn)業(yè)，重慶、西安、甘肅金昌、湖南長株潭、陜西寶雞、山東威海及太原等地的航空航天材料、能源材料及重大裝備材料，江蘇徐州、河南洛陽、江蘇連云港等的多晶硅材料產(chǎn)業(yè)等也都形成了各自的區(qū)域特色[19]。
（四）新材料支撐重大應用示范工程的作用日益顯現(xiàn)
新材料產(chǎn)業(yè)為我國能源、資源環(huán)境、信息領域的發(fā)展提供了重要的技術支撐，是建設重大工程、鞏固國防軍工的重要保障。各級政府組織實施了節(jié)能產(chǎn)品惠民、十城萬盞、金太陽、物聯(lián)網(wǎng)等重大應用示范工程，推廣節(jié)能空調(diào)3 000 多萬臺、節(jié)能汽車360 多萬輛、高效節(jié)能電機4×106 kW、節(jié)能燈1.6 億只、LED 燈160 萬盞以上；建設光伏發(fā)電項目340 多個；經(jīng)過十城千輛等示范工程及相關政策的支持，2015 年我國新能源汽車產(chǎn)量達37.9 萬輛，居世界第一位，預計2020 年我國新能源汽車的市場保有量將達到500 萬輛，2030 年有望達到1 500萬輛。膜材料在海水淡化方面已經(jīng)獲得應用，初步形成了反滲透海水淡化的生產(chǎn)能力，成為我國沿海地區(qū)供水安全保障體系的重要組成部分。以有色金屬結構新材料、特殊鋼材料、難熔金屬、高溫合金和碳纖維及其復合材料[20] 為代表的高性能結構材料是當今高技術發(fā)展不可缺少的關鍵材料，為高速鐵路、大飛機、載人航天、探月工程、超高壓電力輸送、深海油氣開發(fā)等重大工程的順利實施做出了貢獻。
新材料發(fā)展呈現(xiàn)出結構功能一體化、材料器件一體化、納米化、復合化、綠色化的特點，其作用在高馬赫數(shù)飛行器、微納機電系統(tǒng)、新醫(yī)藥、高級化妝品和新能源電池方面發(fā)揮得淋漓盡致。
新材料在行業(yè)科技進步中舉足輕重。例如，高性能特殊鋼和高溫合金是高鐵輪對和飛機發(fā)動機最好的選擇，超高強鋁合金是大飛機框架的關鍵結構材料，高強高韌耐腐蝕鈦合金則是蛟龍?zhí)枤んw及海洋工程不可或缺的材料。
新材料聯(lián)用或與其他學科、領域的深度融合成為其發(fā)展的另一特點。高k 和更高k 材料與新型金屬柵結合引領集成電路順利走向45 nm 及以下技術節(jié)點。鈣鈦礦材料和有機材料聯(lián)用催生了有前景的新型太陽電池。智能材料與3D 打印結合形成4D 打印技術。有機復合材料、生物活性材料與臨床醫(yī)學結合分別產(chǎn)生和發(fā)展了“電子皮膚”和組織再生工程。碳纖維及復合材料已用于航空航天和先進交通工具?；衔锇雽w材料使太赫茲技術在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、反恐方面得以應用。超材料[22] 以微結構和先進材料結合，在電磁波和光學領域獲得引人注目的成果。柔性電子學材料、新能源材料、生物醫(yī)用材料的市場前景廣闊。自旋電子學材料、鐵基及新型超導材料的研究方興未艾。阻變、相變及磁存儲材料將改變傳統(tǒng)的半導體存儲器。富勒烯、石墨烯、碳納米管開辟了碳基材料的發(fā)展前景；石墨烯剝離成功，更引發(fā)了二硫化鉬、單層錫、黑磷、硅烯、鍺烯等二維材料的研究熱潮[23, 24]。
高通量計算、高通量合成與表征以及大型數(shù)據(jù)庫加速了新材料設計、性能預測和制備工藝模擬，大幅縮短了研發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本，為新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供了變革性的新方式。低錸高溫合金和新型鋰離子電池電極材料就是很好的實例。最近，在拓撲絕緣體材料中，計算預測的量子反常霍爾現(xiàn)象已被實驗證實[25]。
新材料的研發(fā)與生產(chǎn)重視節(jié)能環(huán)保與可再生，并進行全生命周期評價。諸如有毒材料的替代，中重稀土的減量使用，膜材料用于海水淡化，建筑節(jié)能材料的應用，生物基材料的研發(fā)以及“短小輕薄”理念付諸實踐等。同時，低碳及環(huán)境友好的制備技術也得到了快速發(fā)展。
注重軍民融合，開拓軍民兩用產(chǎn)品市場是新材料發(fā)展的趨勢。寬禁帶碳化硅、氮化鎵基的下一代射頻高能效高功率器件即將成為有潛力的軍民融合的高端電子產(chǎn)品。
此外，新材料制備的新方法、新工藝、新裝備至關重要，須協(xié)調(diào)發(fā)展。新材料的研究成果正快速產(chǎn)業(yè)化并不斷降低成本。新材料的研發(fā)、工程化與產(chǎn)業(yè)化成為各國研究單位、大學、企業(yè)、政府和市場關注和著力的重點。
改革開放以來，我國新材料產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，產(chǎn)業(yè)技術水平不斷提升，在個別領域已經(jīng)處于國際領先水平，產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)加快布局，宏觀發(fā)展環(huán)境積極改善，為下一步加快發(fā)展奠定了堅實基礎。新材料已成為我國“工業(yè)強基”的四大支柱之一，同時，“中國制造2025”也亟需大量新材料[26]。但總體來看，我國新材料產(chǎn)業(yè)與世界先進水平相比仍有較大差距，發(fā)展過程中還存在一些突出矛盾和問題，這已成為制約新材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的瓶頸，主要體現(xiàn)在以下四個方面。
（一）頂層設計和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠，存在低水平重復建設現(xiàn)象
從目前國內(nèi)各地區(qū)發(fā)布的新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃來看，相關產(chǎn)業(yè)布局頂層設計不足，沒有立足于自身條件和優(yōu)勢進行合理定位和差異化分工，存在著嚴重的趨同現(xiàn)象。一些產(chǎn)業(yè)已出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈上游的產(chǎn)品無法在下游使用，致使上游產(chǎn)能過剩、下游市場有效供給不足的現(xiàn)象。此外，盲目跟風式投入依然沒有得到有效遏制，其結果不僅會造成重復建設和產(chǎn)能過剩，還會影響到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。
（二）原始創(chuàng)新能力不足，共性技術研發(fā)與支撐能力不強，高端產(chǎn)品自給率不高
我國新材料原始創(chuàng)新能力不足，缺乏不同學科之間的深層次交流和原創(chuàng)性的理論研究。企業(yè)作為創(chuàng)新主體，參與創(chuàng)新研發(fā)少、生產(chǎn)跟蹤仿制多，普遍存在關鍵技術自給率低、發(fā)明專利少、關鍵元器件和核心部件受制于人。產(chǎn)業(yè)共性關鍵技術是提高自主創(chuàng)新能力的基礎。目前我國大多數(shù)行業(yè)沒有專門的產(chǎn)業(yè)共性技術研發(fā)機構，共性技術研發(fā)處于缺位狀態(tài)；由于缺乏良好的資源配置機制和持續(xù)有效的投入，因而無法在技術源頭上支撐自主創(chuàng)新。此外，我國新材料沒有形成大批具有自主知識產(chǎn)權的材料牌號與體系；通用基礎原材料的國家及行業(yè)標準、統(tǒng)一的設計規(guī)范和材料工藝質量控制規(guī)范尚不完善；缺少符合行業(yè)標準的新材料結構設計—制造—評價共享數(shù)據(jù)庫，基礎支撐體系缺位。多數(shù)企業(yè)仍在“引進—加工生產(chǎn)—再引進—再加工生產(chǎn)”的怪圈里掙扎，使得“中國制造”產(chǎn)品中缺乏“中國創(chuàng)造”元素，只能依靠廉價銷售與低層次競爭尋找出路，這在很大程度上制約了新材料產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。
（三）新材料投資分散，產(chǎn)業(yè)鏈不夠完整
目前，我國部分新材料領域的產(chǎn)業(yè)結構不夠合理，新材料產(chǎn)業(yè)投資支持的是一些“點”，尚未形成以點帶線、以線帶面的聯(lián)動效應。國家更愿意把扶持資金投入到國有企業(yè)和科研院所，對民營企業(yè)雖然從政策上鼓勵參與競爭，但從操作層面上看，民營企業(yè)進入國家大型項目壁壘重重。此外，作為發(fā)展主體的新材料企業(yè)普遍規(guī)模較小，產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，投資分散，成果轉化率低，產(chǎn)業(yè)鏈不夠完整。有些行業(yè)的新材料企業(yè)大多集中在中下游環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)配套能力不強。
（四）政策及保障機制難以適應新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求
新材料產(chǎn)業(yè)的關鍵環(huán)節(jié)和重點領域存在著“老辦法管新事物”的現(xiàn)象，創(chuàng)新產(chǎn)品進入市場困難。行政審批周期長（如醫(yī)療產(chǎn)品）阻礙了企業(yè)創(chuàng)新的積極性。對于開發(fā)風險較大的項目，缺少資金保障機制的支持。市場的準入機制也存在一定的缺陷。此外，新材料產(chǎn)業(yè)服務平臺尚未建立，風險投資、中介服務不能滿足企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需求。新材料成果轉化和工程化過程需要大量投入，但面向工程化服務的多元化投融資體系和中介服務體系尚不完善，制約了新材料創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
面對新一輪世界科技革命與產(chǎn)業(yè)變革與我國經(jīng)濟社會發(fā)展方式轉型升級交匯的關鍵機遇期，有必要加速新材料重大技術突破，重視顛覆性技術和替代性技術等創(chuàng)新與應用，遴選支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和國防工業(yè)重大需求的重點領域，營造適宜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境，促進產(chǎn)業(yè)結構升級，形成良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推動經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。
表3 列出了經(jīng)專家投票匯總的新材料產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展的重點方向與技術。在培育和發(fā)展過程中，要更加注重提升產(chǎn)品質量，推動發(fā)展方式向質量效益型轉變，提升核心競爭力；要更加注重資源型新材料的發(fā)展，并與生態(tài)保護相結合；要更加注重與新一代信息技術、新能源和環(huán)境、生物和健康以及智能制造等國家重點領域的協(xié)同發(fā)展，為實現(xiàn)創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略提供新材料支撐；要更加注重材料從研發(fā)、設計、生產(chǎn)到應用的全鏈條產(chǎn)業(yè)體系的系統(tǒng)發(fā)展，增強可持續(xù)發(fā)展能力；要更加注重新材料產(chǎn)業(yè)的能源消耗以及成本費用，建立資源節(jié)約、環(huán)境友好型的技術體系、生產(chǎn)體系和效益體系，實現(xiàn)綠色協(xié)同可持續(xù)發(fā)展。
表3 新材料產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展的重點方向
| 序號 | 重點方向 |
| 1 | 大直徑硅及硅基材料 |
| 2 | 寬禁帶半導體材料技術 |
| 3 | 高功率激光和非線性光學晶體、器件及應用技術 |
| 4 | 石墨烯等碳基納米材料制備技術 |
| 5 | 新型顯示技術 |
| 6 | 新一代存儲材料及制備技術 |
| 7 | 高性能傳感、探測器材料技術 |
| 8 | 印刷電子制造技術 |
| 9 | 半導體自旋電子材料與器件 |
| 10 | 低成本、高性能的多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)技術 |
| 11 | 高溫光熱材料技術及產(chǎn)業(yè)化 |
| 12 | 高質量大型鋯合金管材及下一代 SiC 管材加工、組織及性能控制技術 |
| 13 | 疊層聚光薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化制備技術 |
| 14 | 高容量、高電壓、長壽命富鋰固溶體正極材料制備技術 |
| 15 | 高容量、長壽命硅碳 / 合金類負極材料制備技術 |
| 16 | 固態(tài)/高壓混合儲氫系統(tǒng)作為車載氫源的應用研究 |
| 17 | 鍍膜玻璃、陽光控制節(jié)能鍍膜玻璃的多功能化和復合化技術 |
| 18 | 高性能分離膜材料 |
| 19 | 固體氧化物燃料電池材料 |
| 20 | 二氧化碳高效電催化還原技術 |
| 21 | 空間太陽能電池 |
| 22 | 高性能特種陶瓷纖維及其批量制備技術 |
| 23 | 薄壁異型、大尺寸、復雜形狀陶瓷構件及 3D 打印增材制造用特種陶瓷粉體及其制備技術 |
| 24 | 超薄多層陶瓷元件與陶瓷基復合材料綠色低成本制備技術 |
| 25 | 新型耐高溫/抗熱震/耐腐蝕先進陶瓷材料的設計和批量制備技術 |
| 26 | 航空或航天發(fā)動機用陶瓷基復合材料研制及批量制造技術 |
| 27 | 新型高性能耐火材料制備技術 |
| 28 | 高性能玻璃纖維及其復合材料制備技術 |
| 29 | 長壽命高性能混凝土制備技術 |
| 30 | 高性能碳纖維（高強、高強中模、高模、高模高強）及其樹脂基復合材料制備技術 |
| 31 | 碳/碳復合材料低成本制備技術 |
| 32 | 高性能有機纖維及其復合材料制備技術 |
| 33 | 高性能特種工程塑料及應用 |
| 34 | 高性能合成橡膠材料及應用 |
| 35 | 導電高分子材料 |
| 36 | 組織誘導性生物材料及組織工程化產(chǎn)品 |
| 37 | 藥物靶向控釋載體和系統(tǒng) |
| 38 | 計算機仿生快速成型及生物 3D 打印技術 |
| 39 | 微創(chuàng)傷及介入治療技術及器械 |
| 40 | 納米生物材料與軟納米技術 |
| 41 | 植入性微電子器械 |
| 42 | 智能型可植入假肢 |
| 43 | 生物醫(yī)用傳感材料及器件 |
| 44 | 生物基材料 |
| 45 | 低成本、綠色制備鋁、鎂、鈦輕金屬制備技術 |
| 46 | 高性能高溫合金等特種合金及其制備技術 |
| 47 | 超超臨界用鋼及其制備技術 |
| 48 | 高性能軸承鋼、齒輪鋼、模具鋼及關鍵零部件用鋼及其制備技術 |
| 49 | 輪軌鋼及其制備技術 |
| 50 | 高性能銅及銅合金材料 |
| 51 | 高純稀土及制備技術 |
| 52 | 基于多外場跨尺度模擬的新一代稀土材料制備加工與組織性能調(diào)控技術 |
| 53 | 高端稀土功能納米材料與規(guī)模制備技術 |
| 54 | 稀土磁傳感及磁致伸縮材料與器件 |
| 55 | 稀土金屬基復合材料設計、制備與應用技術 |
| 56 | 重大工程關鍵稀土功能材料服役評價與安全控制技術 |
| 57 | 高性能纖維材料及其制備技術 |
| 58 | 高溫高效防隔熱材料及其制備技術 |
| 59 | 超寬禁帶半導體材料及其制備技術 |
| 60 | 超導材料及其制備技術 |
| 61 | 含能材料安全、綠色制備及高效利用技術 |
| 62 | 材料計算、性能數(shù)據(jù)庫與驗證平臺建設 |
| 63 | 智能紡織材料及其制備技術 |
| 64 | 超材料及其制備技術 |
| 65 | 量子點紅外材料及器件 |
面向信息、高端裝備與制造、綠色低碳、生物和數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)以及重大工程的需求，應加強新材料產(chǎn)業(yè)的提質增效和協(xié)同應用，提高新材料的基礎支撐能力，推進新材料融入全球高端制造供應鏈。同時，進一步提高重大關鍵新材料的自給率，布局前沿新材料研發(fā)，形成一批具有前瞻性的創(chuàng)新成果，加快實現(xiàn)我國從材料大國向材料強國的轉變，為此提出如下建議。
（一）加強頂層設計，完善產(chǎn)業(yè)政策
加強國家對新材料基礎研究的投入，高度重視當前處于研發(fā)階段的前沿新材料，適度超前安排。著力突破新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程化問題，提高新材料的基礎支撐能力。加快完善有利于推動新材料產(chǎn)業(yè)進步的政策和法規(guī)體系，制定新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導目錄和投資指南，建立相關的技術標準體系，完善產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、資金鏈。遵循“誰投資、誰負責”的原則，加強對國有資本投資回報率的監(jiān)管；突出國家對重點行業(yè)的聚焦支持，防止出現(xiàn)“投資碎片化”，集中力量培育和塑造我國名牌新材料產(chǎn)品。
（二）發(fā)揮市場的資源配置作用，建設以企業(yè)為主體的發(fā)展體系
在注重政府對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略引導作用的基礎上，加快營造新材料相關企業(yè)自主經(jīng)營、公平競爭的市場環(huán)境，以企業(yè)為投資主體和成果應用主體，加強產(chǎn)學研用相結合，充分發(fā)揮市場配置資源的基礎性作用，提高資源配置效率和公平性。推動優(yōu)勢企業(yè)實施強強聯(lián)合、跨地區(qū)兼并重組、境外并購和投資合作，提高產(chǎn)業(yè)集中度，加快培育具有國際競爭力的企業(yè)集團。抓住我國工業(yè)化進程加速的歷史機遇，培育、拓展新材料消費市場，特別是中高端市場，以需求帶動發(fā)展，促進企業(yè)上檔次、上規(guī)模，推動供給側結構性改革，擴大與國際制造企業(yè)的全方位合作，推動新材料快速融入全球高端制造供應鏈。
（三）加強支撐體系建設，夯實發(fā)展基礎
進一步加大對新材料制備和檢測自動化設備的研發(fā)支持，集中力量開發(fā)改進產(chǎn)品質量、降低制造成本的核心裝備，重視新型低成本制造工藝及其配套技術的開發(fā)，深化發(fā)展新材料的智能化制造技術。建設材料設計與極端條件下性能預測研發(fā)平臺，制定材料服役性能和全壽命成本指標體系，全面提升我國材料應用水平。建立新材料結構設計—制造—評價共享數(shù)據(jù)庫，以下游應用為牽引構建與國際接軌又具我國特色的材料標準體系[27]。從戰(zhàn)略高度重視和研究新材料產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權體系，加強知識產(chǎn)權保護，鼓勵新材料研發(fā)中的原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新[28]，逐步形成具有自主知識產(chǎn)權的材料牌號與體系，開展協(xié)同應用試點示范，搭建協(xié)同應用平臺，推進新材料產(chǎn)業(yè)的結構調(diào)整和升級換代。
（四）加強人才培養(yǎng)，積極引進創(chuàng)新人才
實施創(chuàng)新人才發(fā)展戰(zhàn)略，支持企業(yè)加強創(chuàng)新能力建設，不斷加大新材料領域創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)力度，吸收國外高水平的技術和管理人才，建立適合創(chuàng)新人才發(fā)展的激勵和競爭機制。同時，鼓勵新材料企業(yè)積極開展國際合作與交流，引進國外先進技術和管理經(jīng)驗，不斷提升我國新材料企業(yè)管理水平。充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、科研單位和大學的作用，共同建立新材料專家系統(tǒng)，加強新材料研發(fā)、生產(chǎn)和應用的直接溝通和交流。專家系統(tǒng)定期對國內(nèi)外新材料研發(fā)和應用需求進行調(diào)研和評估，發(fā)揮思想庫作用，就新材料發(fā)展和需要關注的重點問題提供咨詢意見。
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