材料，身處各個產(chǎn)業(yè)鏈的最上游環(huán)節(jié)，被譽為制造業(yè)“底盤”，是支撐現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。
習(xí)近平總書記指出，“新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，也是高技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域，我們要奮起直追、迎頭趕上。”近年來我國在關(guān)鍵基礎(chǔ)材料領(lǐng)域取得了哪些進(jìn)展？未來面臨著怎樣的發(fā)展機遇？就這些問題，記者進(jìn)行了調(diào)查采訪。
一批關(guān)鍵基礎(chǔ)材料相繼問世
為光伏、電子信息、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)打破發(fā)展瓶頸
“運動鞋要想輕便耐穿，關(guān)鍵得靠材料。”舉起一個鏤空結(jié)構(gòu)的鞋中底，蘇州博理新材料公司董事長王文斌說，利用彈性體高分子材料、3D打印技術(shù)制造的鞋中底富有韌性和快速回彈性，“傳統(tǒng)粉末燒結(jié)的3D打印彈性體通常能彎折數(shù)千次，而我們的鞋底能彎折20多萬次，拉伸強度也更高。達(dá)到同樣支撐效果，所需材料重量更低。”在王文斌看來，3D打印材料的性能和價格，決定了某種產(chǎn)品能否批量化生產(chǎn)，“沒有性能卓越的材料，再先進(jìn)的制造設(shè)計都難以實現(xiàn)。”
功夫不負(fù)有心人。記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn)，近年來隨著我國在材料領(lǐng)域不斷加大投入，一批關(guān)鍵基礎(chǔ)材料相繼問世。
——突破電子級硅材料技術(shù)，助力集成電路等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
多晶硅，是集成電路、光伏面板等產(chǎn)品的重要原料。“隨著光伏產(chǎn)業(yè)成長、材料工藝進(jìn)步，太陽能用多晶硅材料價格持續(xù)走低，從10多年前的325萬元/噸降到10萬元/噸以下。”中國恩菲工程技術(shù)有限公司副總工程師嚴(yán)大洲說，近年來企業(yè)將視線對準(zhǔn)了更高水平的材料——集成電路用多晶硅。與太陽能用多晶硅材料純度需在“9個9”以上不同，生產(chǎn)集成電路的硅基材料需要純度高于“11個9”。
“硅基材料中，區(qū)熔用多晶硅更‘尖端’，此前全球只有兩家企業(yè)能生產(chǎn)。”嚴(yán)大洲說，5年前企業(yè)開始自主研發(fā)，目前純度已經(jīng)達(dá)到“13個9”，雜質(zhì)極微量、晶體更完美，已經(jīng)可以做出合格芯片。
——突破正極電池材料技術(shù)，打破新能源汽車發(fā)展瓶頸。
動力電池，被稱作新能源汽車的“心臟”，正極材料，則是決定電池續(xù)航里程的關(guān)鍵材料，成本一般占電池的45%左右。過去，我國動力電池多采用磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線，與國際先進(jìn)企業(yè)采用的三元正極材料相比，存在能量密度低、續(xù)航能力弱等缺點。
“越是高端材料，越是‘兵家必爭之地’。”中國五礦旗下湖南長遠(yuǎn)鋰科公司董事長胡柳泉說，2013年起，公司在10多年技術(shù)儲備的基礎(chǔ)上，經(jīng)過3年攻關(guān)，推出長壽命、高安全的單晶三元材料，并在國內(nèi)較早推動其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而為下游動力電池企業(yè)提供了有力支撐，“沒有關(guān)鍵材料的重大突破，新能源汽車不可能在我國發(fā)展得這么快。”
——突破OLED發(fā)光材料技術(shù)，讓平板顯示產(chǎn)業(yè)更有底氣。
電視、手機、可穿戴設(shè)備……近年來，OLED面板在各種屏幕上應(yīng)用廣泛。“每個OLED發(fā)光像素點由十多種不同發(fā)光材料疊加組成，每層材料都會影響最終顯示性能。”長春海譜潤斯公司總經(jīng)理郭建華說。
“2015年前，我國企業(yè)還沒有能夠充分掌握OLED發(fā)光材料技術(shù)。”郭建華告訴記者，經(jīng)過多年研發(fā)，公司攻克了多項技術(shù)難題，產(chǎn)品已批量供應(yīng)給京東方、和輝光電等面板商，“國內(nèi)材料企業(yè)競爭力增強后，面板企業(yè)的商業(yè)談判話語權(quán)也更強，成本降低了一半多。”隨著規(guī)模化生產(chǎn)的開展，海譜潤斯產(chǎn)品的純度和穩(wěn)定性逐漸提升，生產(chǎn)上千公斤發(fā)光材料，純度也能穩(wěn)定在99.99%以上。
“‘十三五’時期，我國第三代半導(dǎo)體、稀土永磁材料、高性能纖維及復(fù)合材料、大飛機用鋁鋰合金、大尺寸石墨烯薄膜、高品質(zhì)高溫合金等一批重點品種材料的生產(chǎn)和應(yīng)用水平顯著提升，部分材料領(lǐng)域已突破關(guān)鍵工藝參數(shù)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性、型號系列化等瓶頸，為海洋工程、航空航天、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)、高鐵等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。”國務(wù)院發(fā)展研究中心國際知識中心研究員龍海波介紹道。
行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/span>
面臨產(chǎn)業(yè)變革、消費升級等有利契機
“誰掌握了材料，誰就掌握了未來”“材料是國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，需要高度重視、優(yōu)先發(fā)展”……調(diào)查采訪中，許多企業(yè)這樣表示。盡管我國材料行業(yè)已有長足進(jìn)步，但部分領(lǐng)域仍存短板，不少產(chǎn)品或無法自給，或水平不足，未來發(fā)展空間十分廣闊。龍海波分析，通過對外依存度和技術(shù)復(fù)雜度測算，我國材料行業(yè)亟待解決的“卡脖子”問題主要集中在半導(dǎo)體材料、高性能纖維及復(fù)合材料、特種合金材料和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
挑戰(zhàn)背后有機遇。調(diào)查采訪中，不少人對材料行業(yè)十分看好，認(rèn)為它正面臨許多有利契機。
“新能源汽車蓬勃發(fā)展，帶動正極材料市場迎來爆發(fā)式增長，年均增幅近50%。”胡柳泉預(yù)計，未來幾年，公司的正極材料年產(chǎn)值有望超過百億元。郭建華也表示，一些手機客戶每8個月就要迭代一次產(chǎn)品，倒逼材料企業(yè)持續(xù)提升性能，以匹配下游需求。
“市場空間巨大，投資熱度不減。”國投集團(tuán)副總經(jīng)理鐘國東給記者列出一組數(shù)據(jù)：我國新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值從2011年的0.8萬億元增至2019年的4.5萬億元，年均復(fù)合增速超過20%。“未來，5G、消費電子、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)發(fā)展都會為材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造巨大的市場空間。”
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，為材料產(chǎn)業(yè)帶來強大升級動力；加快構(gòu)建新發(fā)展格局、推動產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控，也為我國相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造了更多機會。
“受疫情影響，不少國外同行訂單縮水，我們的銷量卻不降反增！”中國五礦旗下中鎢高新材料股份有限公司主要從事硬質(zhì)合金材料及工具的生產(chǎn)加工。董事長李仲澤告訴記者，過去一年多來，由于國際物流受阻，不少習(xí)慣使用進(jìn)口刀具的下游企業(yè)也嘗試改用國內(nèi)產(chǎn)品，“得到證明自己的機會，就要趕緊抓住，用拳頭產(chǎn)品打開更大市場。”
“這兩年，川藏鐵路項目中使用的大型盾構(gòu)機和硬巖隧道掘進(jìn)機，要求能應(yīng)對各種地質(zhì)條件，對前端刀盤上鑲嵌的硬質(zhì)合金和刀圈提出了很高要求。為此，我們和中鐵重工合作研發(fā)出更鋒利、更耐磨的新型硬質(zhì)合金和鋼材刀圈材料。此外，我們還與國內(nèi)航空工業(yè)企業(yè)一道開發(fā)全系列航空制造專用刀具，為手機企業(yè)客戶生產(chǎn)加工電路板的微型鉆。”李仲澤感慨，我國完備的產(chǎn)業(yè)體系，為上下游企業(yè)合力創(chuàng)新提供了獨特優(yōu)勢。
發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢
讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)學(xué)研各環(huán)節(jié)形成合力
相較中下游、終端產(chǎn)品，材料行業(yè)往往要面對一些特殊難點。
比如，技術(shù)含量高，從研發(fā)到驗證、應(yīng)用、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，要經(jīng)歷漫長的過程。
為研發(fā)硬質(zhì)合金材料，中鎢高新的研發(fā)人員要先把多種金屬材料制作成顆粒度不同的粉末、選取不同的黏結(jié)劑，再反復(fù)測試燒結(jié)溫度、壓力等參數(shù)組合，最終才能得到符合要求的材料。正如鐘國東所說，“研發(fā)材料就像大海撈針，需要付出大量時間精力。”
又如，規(guī)模不大、作用關(guān)鍵，推廣應(yīng)用難。
OLED面板中，發(fā)光材料只占成本的10%，一旦出現(xiàn)問題卻會波及整個面板；生產(chǎn)一臺小汽車，花在硬質(zhì)合金刀具上的費用不超百元，但卻極大影響質(zhì)量。“過去，雖然很多國內(nèi)材料產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國外產(chǎn)品一致，但因下游企業(yè)缺少采購意愿，造成產(chǎn)品研發(fā)成本高、應(yīng)用少，有時就會降低材料企業(yè)的積極性。”龍海波說。
如何縮短研發(fā)周期、降低投資風(fēng)險，讓關(guān)鍵基礎(chǔ)材料盡早突破？
不少受訪者指向了同一答案：發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)學(xué)研各環(huán)節(jié)形成合力。近年來，各地區(qū)各部門探索了一些有效路徑，將來值得進(jìn)一步推廣——
上下游企業(yè)聯(lián)手，精誠合作、聯(lián)合研發(fā)。
“我們很幸運，從初創(chuàng)期開始就能和京東方深度合作，歷時5年成為其戰(zhàn)略核心供應(yīng)商。”郭建華回憶道，合作中，有些環(huán)節(jié)要配合客戶反復(fù)做上千次樣品測試，“正是這樣的深度合作，讓雙方的關(guān)系更緊密。”
龍海波認(rèn)為，過去一些上下游企業(yè)的協(xié)作還不夠緊密，導(dǎo)致有效應(yīng)用牽引不足，“為此，要打通‘堵點’，進(jìn)一步完善投入?yún)⑴c機制和有效組織機制，讓‘研發(fā)—應(yīng)用—反饋—再研發(fā)’的鏈條形成良性循環(huán)。”
政府部門出手，創(chuàng)新政策、搭建平臺。
“2017年起，工信部等部門聯(lián)合開展了重點新材料首批次應(yīng)用保險補償機制試點工作，讓我們受益頗多。”嚴(yán)大洲表示，試點中，材料企業(yè)自主投保，保險公司提供定制化產(chǎn)品承保，政府部門對保費進(jìn)行一定額度補貼，“有效分擔(dān)了風(fēng)險，讓一些不敢輕易‘吃螃蟹’的企業(yè)也勇于嘗試。”
實施工業(yè)強基項目、國家重點研發(fā)計劃，成立國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級基金，鼓勵金融機構(gòu)加大支持力度，支持新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范、測試評價、資源共享平臺建設(shè)……近年來，一系列舉措有力推動了材料行業(yè)加快發(fā)展。龍海波認(rèn)為，未來我國要堅持以關(guān)鍵短板為突破口，構(gòu)建和完善產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的新材料產(chǎn)業(yè)體系，“特別是要建立專門的共性技術(shù)研發(fā)機構(gòu)，在技術(shù)源頭上支撐自主創(chuàng)新。”
調(diào)查采訪中，受訪者還就標(biāo)準(zhǔn)、專利、人才等提出一些政策建議。有的呼吁，應(yīng)制定和完善新材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展更規(guī)范；有的提出，要強化知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，完善相關(guān)法律體系和執(zhí)行機制；還有的認(rèn)為，應(yīng)深化國有企業(yè)、科技體制等改革，激發(fā)企業(yè)和人才的創(chuàng)新活力。
“‘十四五’規(guī)劃《建議》對發(fā)展包括新材料在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作出了明確部署。未來5年，必將是新材料大變革、大發(fā)展的5年，必須把握機遇、攻堅克難，力爭實現(xiàn)跨越式發(fā)展。”對于材料行業(yè)的未來，中科院院士王恩哥充滿期待。（人民日報）
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