3.1 新材料产业特点
1、具备高新技术含量。
目前,与传统材料不同,新材料产业的科学基础知识与多领域交叉学科技术相互作用,产品知识含量和附加值高,生产出精细高端的基础性材料,包含复杂的知识产权和拥有强大的竞争优势,资源和能源利用率高且注重产品的低碳性和可循环利用性。新材料采用高新技术产生了优异性能和特殊功能,适用于高技术产业,例如,太阳能电池能源转换效率的不断提升,推动了新能源产业的发展;镁合金与钛合金等高端材料应用于航空航天和汽车等领域,强度高、消震性和散热性好。
2、高度关联性。
新材料产业处于产业价值链的上游,任何重要生产活动都离不开材料的供应。新材料产业为下游产业提供生产资料和技术支持,上下游之间存在高度关联性,因此下游产业的市场需求在一定程度上决定了新材料产业的需求。新材料产业的研发和生产水平制约着其他产业的发展水平,能够辐射带动其他产业的发展,新材料产业与下游相关产业的融合发展是未来产业发展的重中之重。
3、清洁环保性。
传统材料产业属于资源驱动型产业,新材料产业属于创新驱动型产业。生态环境和资源能源的压力对产业结构升级提出了新要求,采用无害化技术、清洁原料的环境友好型生产方式将成为新材料产业的必然选择。新材料产业注重环境友好性和资源可循环利用性,利用绿色生产技术,大大降低资源的消耗和浪费,生产过程满足生态环保标准。
4、发展迅速,产品更新周期短。
新材料产业凝聚大量知识要素和技术要素,是发展速度较快的新兴产业。众多企业处于产业初期阶段,随着材料科学的不断革新和技术研发效率的不断提升,产业迅速兴起扩大,产品更新周期不断缩短。
2018 年全球新材料产业规模为 25597.0 亿美元,同比增长 10.5%。2018 年全球先进基础材料产值比重占49%,关键战略材料产值比重占 43%,受 3D 打印材料、石墨烯、超导新兴产业技术不断突破,前沿新材料比重较上年有所上升,达到 8%。
新材料作为国民经济先导性产业和高端制造及国防工业等的关键保障,是各国战略竞争的焦点。目前,全球新材料龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本,其中,日本、美国、德国有 6 家企业占全球碳纤维产能70%以上;日本和美国有 5 家企业占全球 12 寸晶圆产量的 90%以上;日本有 3 家企业占全球液晶背光源发光材料产量的 90%以上。除中国、印度、巴西等少数国家之外,大多数发展中国家的新材料产业较为落后。
3.2.1 美国
美国在新材料研究领域一直处于国际领先地位,美国历届政府领导人都对新材料领域高度重视,认为新材料是关系国家经济繁荣和国家安全的最重要的国家战略领域。在政策层面上,美国政府不遗余力地推动新材料领域科技创新,陆续发布了一系列新材料产业政策、新材料产业规划与研发计划。美国新材料领域的全球领先地位和技术领先优势和其对新材料产业的支持是分不开的。
从美国新材料产业政策发展来看,新材料发展的政策引导较密集,涵盖的领域包括国防安全、清洁能源、特种材料等,包含了纳米技术材料、复合材料、生物材料、能源材料及半导体材料等诸多领域的材料。美国的新材料产业带有浓重的军工特色,其新材料研究多服务于国家安全,以军工、航空航天及能源为主导方向,这使得美国在航空航天及电子计算机技术等方面一直处于高度领先状态。
3.2.2 德国
德国是世界工业强国,在电气、汽车、化学、生物技术、电子与信息技术等领域一直以来都举世瞩目。自 2011 年提出和实施“工业 4.0”战略以来,以德国为中心的欧洲西北部城市群已经成为欧盟经济活跃、国际竞争力不断增强的创新引领区。2018 年 10 月的世界经济论坛上公布的《全球竞争力报告》显示,德国被评为全球最具创新力的国家。
德国工业发展一直处于快速平稳的发展态势,不仅在传统领域有着深厚的基础,在新材料等高新技术领域也有着国际领先的实力。德国在国家层面十分重视高新技术的研究,将高新技术的开发与基础研究作为德国联邦政府的一项硬性任务。政府结合本国现状制定出不同时期的战略规划,同时制定出详细可行的实施方案从而带动技术升级以及产业的转型。 2019 年2月 5 日,德国公布了《国家工业战略 2030》(NationaleIndustriestrategie 2030)计划草案。该战略旨在提高德国的经济和科技竞争力和创新能力,确保或夺回其在相关工业领域国际市场上的领先地位。略 《国家工业战略 2030 》并非独立提出,而是具有一定的政策连续性,是对国内产业变革需求和国际环境变化的一个回应,背后则反映了德国经济 的焦虑以及对未来本国国际竞。 争力受到威胁的担忧。《国家工业战略 2030》中提到中国在产业发展以及“中国制造 2025”和“一带一路”倡议方面的成功经验,中国创新能力的提高以及在全球价值链上的不断攀升正在对德国企业在国际市场上形成竞争,同时,中国对德国高端制造业企业的并购也带来挑战。
新材料产业是德国的支柱产业之一,技术创新和技术进步成为了德国新材料产业集约化发展的重要特征。德国新材料产业已经具有集约化、集群化的特征,在全球首屈一指。从其产业发展不难看出,德国的材料产业发展也是政策先行,从国家层面对产业进行整体规划。
3.2.3 日本
日本一直致力于新材料领域的技术研发和应用,在电子信息材料、碳纤维复合材料、半导体材料及特种钢等新材料领域一直是国际上的佼佼者。日本不仅注重新材料的研发,而且注重对传统材料性能的改进提高,注重资源回收再利用和环境保护。其材料产品实用性强,符合绿色环保标准。
从日本产业发展可以看出,日本国家政策层面对于新材料、科技的研究也高度重视,涵盖了包括电子信息、生物工程、功能化学、高温超导、纳米科技、碳纤维等技术,日本的环境、新能源材料和电子半导体三个领域在国际市场占有绝大份额,并且在工程塑料、碳纤维、精细陶瓷、有机 EL 材料、非晶合金、汽车钢铁材料、铝合金材料等方面的优势也很明显。
3.3 我国新材料产业发展现状
中国自“九五”开始就将新材料作为发展重点,自从“十二五”以来,国内的新材料技术发展取得了很大的进步,自主创新能力越来越强,创新成果越来越多,国内新材料的龙头企业和领军人才的整体实力也得到大幅度的提升。以企业为主体、市场为导向、产学研用相互结合的新材料创新体系逐渐完善,并且国家的新材料实验室、企业技术中心以及科研院所实力也得到大幅度的提升,促进了许多重大技术研发及成果转化。我国新材料产业总产值由 2010 年的 6500 亿元增长至 2019 年的 4.5 万亿元,年均增速超过 25%。预计到2021 年有望突破 7 万亿元。
我国新材料产业发展主要呈现三个方面特点。
1、是整体产业初具规模。
已建成门类最为齐全的新材料研发和生产体系,稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。如半导体照明产业规模超过 5000 亿元、节能玻璃材料产业规模达 300 亿元、稀土功能材料产量约占全球份额 80%。
2、是关键技术实质突破。
随着国家持续加大支持及投入,新材料产业研发能力逐步增强、自主创新能力不断提升,部分关键材料取得重大突破,实现了与国际先进水平“并跑”。如 T300 级碳纤维单线产能提高到 1200t、T700 和 T800 级碳纤维已开始应用于航空航天装备。
3、是区域集聚态势明显。
初步形成了特色明显、各具优势的区域分布格局。如长三角杭州湾精细化工特色产业集聚区、江苏沿江电子信息材料产业带,珠三角以广州和佛山为中心的新型电子材料、改性塑料、新型电池、高性能涂料产业集群等。
尽管近些年来我国新材料产业获得了较快发展,但是与发达国家进行比较,我国新材料产业整体而言无论是在产业规模方面、技术水平方面及市场竞争方面上都存在着一定程度的差距。具体主要表现在我国新材料产业在关键材料依旧需要通过进口才能满足国内的需要,关键技术和核心技术长期难以突破是制约产业创新发展的最大瓶颈,关键设备不掌握也是新材料领域一大短板。此外,我国新材料研发投入不足、进行自主研发创新的能力还不强。在发展的环境上,我国新材料产业的发展既缺少良好健全的外部政策环境又缺少企业进行科学管理的内部环境。
未来能够带动新兴产业发展的高端材料是我国新材料产业发展的主要方 向。随着传统材料企业不断转型升级,我国新材料发展也将由原材料、基础化工材料逐步过渡至新兴材料、半导体材料、新能源材料、节能(轻量化)材料,围绕电子信息、高端制造、航空航天和国防军工等重点领域,以及机器人、无人驾驶、大数据等新兴产业的发展对材料的需求,通过创新突破其技术瓶颈,实现现有材料的升级,加强产业化应用技术攻关,促进产业化,做到产业关键核心技术和产业链关键环节供给的自主可控。
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