新材料是許多相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)變革的基礎(chǔ)，也是增強產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控能力的關(guān)鍵。近日，《人民日報》連續(xù)刊發(fā)了“中國制造，強鏈補鏈正攻堅”系列報道，對關(guān)鍵基礎(chǔ)材料領(lǐng)域的進展和未來機遇也給予重點關(guān)注。只有做強材料“口糧”，才能端穩(wěn)工業(yè)“飯碗”。新材料產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢如何？如何才能更好適應(yīng)新形勢下的技術(shù)突破？“十四五”時期創(chuàng)新政策將如何轉(zhuǎn)型？這些對于更好理解新材料大變革、進一步激發(fā)行業(yè)發(fā)展?jié)摿哂兄匾饬x。

撰文 | 龍海波（國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員、中國國際發(fā)展知識中心研究組織處處長）

新材料也稱為先進材料，是指新出現(xiàn)的具有高效、特殊性能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進后性能明顯提高或具有新功能的材料。隨著基礎(chǔ)科學(xué)不斷突破，新材料結(jié)構(gòu)功能一體化、材料器件一體化、復(fù)合化等特點更為明顯。許多發(fā)達國家將新材料作為未來研發(fā)的優(yōu)先事項，在國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用逐漸從基礎(chǔ)性、支撐性向顛覆性、引領(lǐng)性轉(zhuǎn)變。

1新形勢下新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢特征

新材料產(chǎn)業(yè)是許多相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)變革的基礎(chǔ)，也是電子信息、新能源、航空航天和生物醫(yī)藥等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)，越來越呈現(xiàn)交叉融合、相互促進的趨勢，對于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升和產(chǎn)品更新?lián)Q代具有重要作用。主要體現(xiàn)在：

第一，新技術(shù)變革加速了新材料研發(fā)應(yīng)用進程。隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字仿真在新材料研發(fā)設(shè)計中的作用不斷凸顯，材料基因組計劃、增材制造等新技術(shù)新模式蓬勃興起，基于已有材料基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性能的突破，新材料研發(fā)過程發(fā)生顯著變化，正以一種新的生產(chǎn)方式不斷涌現(xiàn)。然而，前沿技術(shù)路線選擇的風(fēng)險，以及從技術(shù)實現(xiàn)到商業(yè)化的時間仍面臨許多不確定性。《材料科學(xué)》雜志一項關(guān)于新材料商業(yè)化的研究表明，新材料技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化的時間平均在10年以上（見下表），與生物技術(shù)相近，但遠高于軟件技術(shù)。新材料技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化的R&D投入約為軟件技術(shù)的數(shù)倍到數(shù)十倍。

軟件、生物技術(shù)和新材料技術(shù)的商業(yè)化時間、成本和不確定性比較

資料來源：NatureMaterials,2016,15(5):487－491

第二，新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨多種驅(qū)動因素。新材料種類眾多，其內(nèi)在潛力和市場規(guī)模需要從技術(shù)成熟度分類識別。一是標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。石墨烯產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷爆發(fā)式擴張后遇到的問題對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定提出了更高要求。英國國家物理實驗室領(lǐng)導(dǎo)制定了全球首個石墨烯國際標(biāo)準(zhǔn)，為石墨烯的測試驗證提供依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。二是集中攻關(guān)搶占市場先機。信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展對半導(dǎo)體行業(yè)提出了更高要求，二維半導(dǎo)體、第三代半導(dǎo)體等技術(shù)仍不夠成熟，各國都亟待在這一基礎(chǔ)領(lǐng)域取得革命性突破，美、韓有望在2025年前實現(xiàn)半導(dǎo)體材料和器件更新?lián)Q代。三是政策倒逼材料行業(yè)快速增長。比如，節(jié)能減排的政策驅(qū)動對車用新材料產(chǎn)生了重大影響，高強度鋼、鎂鋁合金、碳復(fù)合材料、長纖維增強材料等車體輕量化材料自身性能持續(xù)提升。

第三，新材料產(chǎn)業(yè)國際市場壟斷日益加劇。目前，發(fā)達國家在新材料產(chǎn)業(yè)中仍占據(jù)領(lǐng)先地位，美國全面領(lǐng)跑，日本在納米材料、電子信息材料、先進復(fù)合材料等領(lǐng)域具有優(yōu)勢，歐洲在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料等方面有明顯優(yōu)勢。這些國家的科技產(chǎn)業(yè)核心競爭力集中在上游“材料+裝備”環(huán)節(jié)，對于保障國家科技安全具有重要意義。從長期發(fā)展看，新材料產(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)系越來越緊密，產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，初步形成了新的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟，這有利于產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用拓展的融合，但由此也會形成寡頭壟斷。一些龍頭材料企業(yè)通過并購、重組及產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈構(gòu)建，把控全球新材料產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢格局。

第四，新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵在于概念期和導(dǎo)入期。新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展容易受到下游應(yīng)用場景制約，研發(fā)成果快速投入大規(guī)模應(yīng)用的情況很少，總體上呈現(xiàn)前期投資大、中間環(huán)節(jié)多、轉(zhuǎn)化周期長等特點。其中，處于概念期和導(dǎo)入期的新材料產(chǎn)業(yè)，由于研發(fā)成本高、銷售集中于少數(shù)高端客戶，往往投資周期長，投資高風(fēng)險高收益并存。

目前，許多已經(jīng)占據(jù)廣大市場份額的龍頭企業(yè)加大對概念期和導(dǎo)入期的產(chǎn)業(yè)投資力度，比如，燃料電池、記憶合金、石墨烯等，以期搶占高端基礎(chǔ)材料制高點。可以預(yù)見，新材料領(lǐng)域?qū)⒚媾R更高的技術(shù)壁壘，消化吸收再創(chuàng)新模式對于拓展下游市場具有重要作用，但向上游市場邁進的空間已逐步收窄。

2新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)路徑與政策重點

由于產(chǎn)業(yè)上下游環(huán)節(jié)多，技術(shù)復(fù)雜性高，具有很大的不確定性，對政策依賴性較強。因此，新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須依靠體制機制創(chuàng)新，進一步明確創(chuàng)新政策轉(zhuǎn)型的重點。

（一）新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三種技術(shù)路徑

供給引領(lǐng)下的前沿突破。技術(shù)組合是前沿材料技術(shù)的潛在來源，需要多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域深度融合，快速實現(xiàn)技術(shù)經(jīng)驗積累和重大理論突破。對于前沿突破形成的技術(shù)創(chuàng)新，主要基于新材料基本屬性改變或衍生屬性拓展，更多依靠產(chǎn)學(xué)研深度合作，促進新材料技術(shù)創(chuàng)新不同要素的整合。這種模式主要適用于代表材料科技發(fā)展方向、符合材料交叉顛覆性創(chuàng)新、具有廣闊市場前景的新材料，具有“科技引領(lǐng)”特征，包括超導(dǎo)材料、智能仿生材料、石墨烯材料等。

供需驅(qū)動下的快速迭代。技術(shù)迭代是新材料更新升級的關(guān)鍵，通常以改善材料性能、縮短研發(fā)周期、加速工程化應(yīng)用的方式實現(xiàn)。對于快速迭代形成的技術(shù)創(chuàng)新，僅針對新材料的研發(fā)驗證和試驗數(shù)據(jù)的預(yù)測模擬，并不影響材料自身屬性，通過構(gòu)建新材料模擬、研發(fā)、試驗大數(shù)據(jù)平臺，運用計算材料學(xué)和可共享材料數(shù)據(jù)庫加速新材料工程化應(yīng)用。這種模式主要適用于材料基因組技術(shù)，以及輕量、高溫、高溫超導(dǎo)、熱電、磁性及熱磁、相變記憶存儲等高性能合金材料。

需求牽引下的融合創(chuàng)新。技術(shù)牽引主要來自軍用和民用市場需求，以及長期以來的實踐經(jīng)驗，更容易伴隨在知識交換和市場應(yīng)用中產(chǎn)生。對于需求牽引形成的技術(shù)創(chuàng)新，大部分是根據(jù)新材料性能需求進行反向設(shè)計，通過新材料研發(fā)先期導(dǎo)入，將上下游企業(yè)緊密聯(lián)系在一起，以“軍轉(zhuǎn)民”“民參軍”等方式，實現(xiàn)新材料研發(fā)設(shè)計與工程應(yīng)用的有機統(tǒng)一、軍事技術(shù)和民用技術(shù)的深度融合。這種模式具有“一需多材”特征，包括先進半導(dǎo)體材料、新型顯示材料、新能源材料、高端裝備特種合金，以及人工晶體、生物醫(yī)用材料等。

（二）當(dāng)前新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約瓶頸

在前沿突破上，由于缺乏先導(dǎo)性技術(shù)支撐，我國新材料發(fā)展起步晚，多方力量分散投入、共性技術(shù)供給不足等問題十分突出。材料領(lǐng)域國家重點實驗室之間以及與生命、能源、信息等領(lǐng)域?qū)嶒炇抑g交叉不足，缺乏有效的競爭機制。

在技術(shù)迭代上，大多數(shù)行業(yè)沒有專門的產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)機構(gòu)，新材料產(chǎn)品成套技術(shù)不完備。我國新材料還沒有形成大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料牌號與體系，缺乏符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計/制造/評價共享數(shù)據(jù)庫。

在融合創(chuàng)新上，生產(chǎn)應(yīng)用結(jié)合不緊密導(dǎo)致有效應(yīng)用牽引不足。材料的研發(fā)生產(chǎn)與設(shè)計、下游應(yīng)用相脫節(jié)，導(dǎo)致“有材不好用”。還有部分性能優(yōu)異的材料，由于尚未經(jīng)過長時間的應(yīng)用驗證和資質(zhì)認(rèn)證，導(dǎo)致“好材不敢用”。

（三）未來新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新政策的重點

從整體視角看，要處理好材料科技與其他科技領(lǐng)域的關(guān)系。相比其他科技領(lǐng)域，新材料始終強調(diào)應(yīng)用導(dǎo)向，而這種應(yīng)用是基于產(chǎn)業(yè)鏈帶動形成工藝參數(shù)反饋，進而促進材料科技的新突破。因此，應(yīng)從更廣范圍考慮科技協(xié)同創(chuàng)新體系構(gòu)建，包括前沿技術(shù)追趕、科技投入產(chǎn)出、產(chǎn)學(xué)研分工合作等方面政策轉(zhuǎn)型，促進“一代裝備、一代材料”向“一代材料、一代裝備”轉(zhuǎn)變。

從關(guān)鍵機制看，要處理好研發(fā)投入與組織方式之間的關(guān)系。對于新材料技術(shù)而言，不同模式下的投入重點及組織方式也有所差異，無論哪種技術(shù)創(chuàng)新模式，目前大多數(shù)仍以部門條塊資金投入為主，多頭指揮的組織方式不利于新材料研發(fā)的持續(xù)投入和集中攻關(guān)，即使是需求牽引的技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)決策話語權(quán)也很有限，盡量避免多方力量分散減少投入的有效性。

從激勵導(dǎo)向看，要處理好不同分工鏈條下人員激勵的關(guān)系。正確引導(dǎo)各類研究人員開展科研生產(chǎn)活動，讓不同分工鏈條上的研究人員實現(xiàn)知識分享，推動材料技術(shù)從實驗室不斷走向市場。只有結(jié)構(gòu)設(shè)計、表征評價、服役測試等技術(shù)進步才能真正支撐新材料的研發(fā)生產(chǎn)，而其中研究人員的精力投入與績效考核存在較大差異，并不是“一刀切”的注重論文發(fā)表、專利申請。

3加快推動新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議

推動新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，必須結(jié)合不同材料的技術(shù)路線特點，著力打通從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究的創(chuàng)新全鏈條，重點在科研投入機制、研究組織方式、成果應(yīng)用導(dǎo)向、人才評價考核等方面完善創(chuàng)新體制機制，充分發(fā)揮政策的引領(lǐng)作用和協(xié)同效應(yīng)。

第一，完善新材料投入?yún)⑴c機制，推進創(chuàng)新鏈各環(huán)節(jié)深度融合。一方面，充分發(fā)揮政府先導(dǎo)作用。對于關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料領(lǐng)域，應(yīng)從國家層面加強統(tǒng)籌規(guī)劃，整合分散在各部門的科技專項經(jīng)費，重點支持新材料研發(fā)與先進制造緊密結(jié)合、前沿新材料的示范應(yīng)用項目，集中力量突破先進核心工程化工藝技術(shù)制約，提升關(guān)鍵戰(zhàn)略材料產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新能力。結(jié)合“首臺（套）”等政策，通過政府采購、軍方采購等方式構(gòu)建運行高效的產(chǎn)用結(jié)合機制。另一方面，更加注重市場引導(dǎo)作用。對于技術(shù)成熟度較高、應(yīng)用牽引較強的基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵戰(zhàn)略材料領(lǐng)域，應(yīng)更多采取產(chǎn)學(xué)研合作型、企業(yè)聯(lián)盟型模式，推動建立以應(yīng)用企業(yè)投入為主的研發(fā)機制，實現(xiàn)先期介入、精準(zhǔn)研發(fā)，精準(zhǔn)對接應(yīng)用。

第二，健全新材料產(chǎn)學(xué)研用組織機制，激發(fā)“研發(fā)—應(yīng)用—反饋—再研發(fā)”內(nèi)生動力。適時調(diào)整材料領(lǐng)域國家重點實驗室布局，探索建立新材料國家重點實驗室①協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合體制度，特別是在材料與醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)、能源和信息科學(xué)、制造科學(xué)等交叉前沿領(lǐng)域加強共性技術(shù)攻關(guān)，推動聯(lián)合體內(nèi)重要科研成果共享、業(yè)績考核互認(rèn)，將之前的個體競爭性評估變革為對協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合體貢獻的評估。抓住“一需多材”和“一材多用”兩頭，更加注重科技成果后端轉(zhuǎn)化，新材料產(chǎn)業(yè)組織體系應(yīng)堅持需求導(dǎo)向原則，同時為再研發(fā)服務(wù)。比如，可以在重點新材料領(lǐng)域建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，支持產(chǎn)業(yè)集聚顯著、上下游產(chǎn)業(yè)鏈完善的地區(qū)建立新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院。對于面向民用和軍用兩類需求的新材料技術(shù)，可以采用軍民結(jié)合方式，推動先進軍用材料民用化及民用材料高端化，加速新材料技術(shù)推廣應(yīng)用進程。

第三，夯實新材料設(shè)備數(shù)據(jù)共享平臺，以此帶動其他科技領(lǐng)域和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。優(yōu)先在新能源材料、生物醫(yī)用材料、先進復(fù)合材料等國家戰(zhàn)略領(lǐng)域推動上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新。建設(shè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫平臺、資源共享平臺，推進企業(yè)、科研院所數(shù)據(jù)、人才、設(shè)備儀器的開放共享。推動形成以行業(yè)協(xié)會為主導(dǎo)的新材料標(biāo)準(zhǔn)體系，面向國際市場建立高性能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。加強新材料專利申請的評估審核，提高高性能復(fù)合材料及前沿新材料等高附加值領(lǐng)域的專利申請數(shù)量，注重專利直接轉(zhuǎn)讓與專利資本化轉(zhuǎn)化相結(jié)合。針對關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料，通過政策引導(dǎo)避免熱門產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域惡性競爭，著力扭轉(zhuǎn)低端產(chǎn)品過度集中、高端產(chǎn)品依賴進口的結(jié)構(gòu)性矛盾。依托中小企業(yè)精細化加工生產(chǎn)的特點，培育新材料細分領(lǐng)域“隱形冠軍”，讓中小企業(yè)在細分領(lǐng)域、小批量多品種領(lǐng)域發(fā)揮作用。

第四，建立人才競爭擇優(yōu)、有序流動機制，以創(chuàng)新質(zhì)量、綜合貢獻度、績效分類評價創(chuàng)新人才。要搶抓全球人才流動的有利機遇，以優(yōu)化人才結(jié)構(gòu)、提升人才質(zhì)量為重點，強化學(xué)科需求和應(yīng)用導(dǎo)向，進一步健全人才分類評價政策體系，培養(yǎng)造就一批“高精尖”人才隊伍，重點關(guān)注以下幾類創(chuàng)新人才：

一是注重對多學(xué)科融合科研人員的培養(yǎng)，強化數(shù)字技術(shù)對新材料研發(fā)的推動作用。

二是注重對產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)團隊的打造，鼓勵各類研發(fā)人員深入交流與知識分享。

三是注重對科技成果轉(zhuǎn)化人員的激勵，突出材料技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

四是注重對細分行業(yè)“隱形冠軍”人才的挖掘，著力在關(guān)鍵工藝技術(shù)、特殊材料配套和零部件領(lǐng)域有所突破。

在此基礎(chǔ)上，逐步規(guī)范符合各類人才特點的激勵政策，賦予科研院所和科研團隊更大的自主權(quán)，包括經(jīng)費使用、人才選聘、技術(shù)路線等，切實營造有利于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的人才發(fā)展環(huán)境。

①主要指的是依托中央高校和中科院建設(shè)的材料領(lǐng)域21個國家重點實驗室。

參考文獻

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