隨著科學技術發展,人們在傳統材料的基礎上,應用現代科學技術的研究成果,開發出一些具備新型功能的新材料。新材料,又稱為先進材料,是指新近發展的或正在研發的、性能超群的一些材料,具有比傳統材料更為優異的性能。科學家認為,新材料的研制和應用是21世紀科技發展的主要方向之一,對人類深入認識物質、對物質的更廣泛的利用,乃至國家的發展都有著重要的意義。
新材料按組分為金屬材料、無機非金屬材料(如陶瓷、砷化鎵半導體等)、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料性能分為結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能,以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應,以實現某種功能,如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。
隨著各個領域對新材料研發的重視,新材料產品不斷涌現,并在其應用領域發揮著傳統材料難以企及的作用。例如,超純硅、砷化鎵研制成功,催生大規模和超大規模集成電路,使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現在的每秒百億次以上;新材料做成的鋰電池具有體積小、質量輕、能夠多次充電、對環境污染小等特點,已經被廣泛地用于移動通信、小型攝像機等設備上;硅光電池能夠把太陽能直接轉換成電能,并且完全不會造成污染,廣泛應用于人造衛星和照明;新型隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射,使敵方探測系統難以發現等等。可見,新材料產業直接關系到國家的生產生活和軍事國防,發達國家高度重視新材料產業的培育和發展。
1、我國新材料產業發展現狀
近年來,全球新材料產業快速擴張。我國新材料產業也得到了長足的發展,產業體系已初步形成。我國新材料研發和應用發端于國防科技工業領域,經過多年發展,新材料在國民經濟各領域的應用不斷擴大,初步形成了包括研發、設計、生產和應用,品種門類較為齊全的產業體系。
據我國2012年發布的《新材料“十二五”發展規劃》預計,中國的新材料產業總產值到2015年預計將達2萬億元。到2020年,新材料產業將成為國民經濟的先導產業,主要產品能滿足國民經濟和國防建設的需要。未來,中國新材料產業無疑是最具增長活力和投資機會的領域之一。
我國在新材料的技術和產品研發方面可圈可點。新材料品種不斷增加,高端金屬結構材料、新型無機非金屬材料和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。
目前,中國的稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產能已居世界前列。中國工程院副院長干勇說,中國目前已掌握18項新材料關鍵技術,包括高性能碳纖維,高品質特殊鋼和半導體照明材料與芯片等。另外,部分關鍵技術也取得了重大突破。例如,我國自主開發的鉭鈮鈹合金、非晶合金、高磁感取向硅鋼、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、超硬材料、間位芳綸和超導材料等生產技術已達到或接近國際水平。
2、我國新材料產業問題
我國新材料產業從無到有,多年來在體系建設、產業規模、技術進步等方面取得明顯成就,但是總體發展水平仍與發達國家有較大差距,產業發展面臨一些亟待解決的問題,主要表現在:新材料自主開發能力薄弱,大型材料企業創新動力不強,關鍵新材料保障能力不足;產學研用相互脫節,產業鏈條短,新材料推廣應用困難,產業發展模式不完善;新材料產業缺乏統籌規劃和政策引導,研發投入少且分散,基礎管理工作比較薄弱等。
2.1 企業規模有限
首先,由于與傳統基礎化工低門檻、過度競爭的路徑不同,新材料的研發投入高、周期長、產業化風險大,一些中小企業往往難以企及。而具備研發生產能力的大型新材料生產企業有限,一定程度上制約了我國新材料產業的發展。
其次,一定區域內企業和項目布局比較分散,產業集中度低,以骨干企業為核心的產業集群還沒有形成,產業發展缺乏整體合力,缺乏統籌規劃。
另一方面,單就材料本身來看,從研發到量產的投入收益比、周期、風險綜合考慮,不具備吸引社會資本的先天優勢,使得一些初具資質的中小企業望洋興嘆。
2.2 缺乏技術創新
目前我國新材料產業還沒有掌握到核心技術,原創性不多。我國生產的新材料單一品種多,技術集成能力較差,一般性能的新材料都能生產,但質量不夠穩定,高性能、高附加值的產品相對較少。從而造成通用產品過剩而高性能新材料主要仍靠進口的局面。另外,我國加工技術及裝備制造水產低,長期依賴引進成套制備技術而未能有效消化吸收,新材料產業發展十分被動。
新材料產業是以技術為先導的,因此,新材料產業的發展主要是突破高技術壁壘,與此同時,新材料產業發展中,往往伴隨著產品的更新換代、經濟效益增強、產品性價比優越、加工工藝環保性明顯的特征,因此,新材料產業的發展離不開技術創新,而某一領域的新材料的技術突破,很有可能引發新的產業型革命。然而,我國新材料自主開發能力薄弱,大型材料企業創新動力不強,關鍵新材料保障能力不足。此外,產學研用相互脫節,產業鏈短,造成一些新材料推廣應用困難。
2.3 資源與能源利用效率低
我國發展模式粗放,基本處于資源型、勞力型發展模式。資源與能源利用效率低,資源優勢轉化為產業優勢尚有較大差距,環境污染問題較嚴重。我國單位GDP所消耗的礦物原料比發達國家高2~4倍,二次資源利用率只相當發達國家水平的1/4~1/3。科研成果轉化為生產力水平差,我國稀土資源占世界總儲量的80%,產量占世界總產量的70%,但其中的2/3以資源或初級產品的方式出口國外。這些都制約了我國新材料產業的健康發展。
3、新材料產業改革
3.1政策導向
我國政策對新材料產業發展的宏觀把握很重視。2012年2月22日,工業和信息化部發布了《新材料產業“十二五”發展規劃》。《規劃》對特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料和前沿新材料共六大領域進行重點支持。《規劃》還提出,到2015年我國新材料產業總產值達2萬億元,年均增長率超過25%,推廣30個重點新材料品種,實施若干示范推廣應用工程。今年6月10日,工業和信息化部發布了關于印發《新材料產業標準化工作三年行動計劃》的通知。這份計劃提出,到2015年,完成200項重點標準制修訂工作,立項并啟動300項新材料標準研制,開展50項重點標準預研究,爭取覆蓋“十二五”規劃提出的400個重點新材料產品,基本形成重點領域發展急需的、具有創新成果和國際水平的重要技術標準體系。力爭通過三年努力建立起一個與新材料產業發展相適應,并具有一定前瞻性的新材料產業標準體系。
財政方面,為了促進我國新材料產業的快速發展,我國出臺了一系列政策加以扶持。目前,中央財政已設立了戰略性新興產業發展專項資金,863、973等科技專項也將加大對重點新材料開發的投入力度。據悉,2010年到2012年,每年省級財政安排一定數量的資金,通過貸款貼息、補助和獎勵等方式,加大對新材料產業重點領域的技術創新和技術改造,對新材料領域新開發的核心技術的產業化和技術改造項目進行重點支持,加大新材料推廣應用力度。
同時,2013年國家和地方對戰略性新興產業的政策措施將逐步完善,北京、黑龍江、浙江等19個省市相繼出臺了地方性新材料產業專項規劃政策。
在工信部原材料工業司副司長高云虎表示,未來,國家還將逐步開展新材料企業的認證工作,推進建立新材料產業聯盟,完善新材料產業技術標準體系,引導和規范新材料產業有序發展。
3.2 企業方面
企業是市場的主體,政府的支持力度固然對產業發展起到積極的促進和引導作用,但一個產業的發展更主要的還是在于企業本身。因此,企業應發揮自身的能動性,要具備對市場和技術的敏感度和積極的創新意識,還要有一定的資金支持技術研發,從而尋找新的增長點。
產品研發方面,新材料是高技術為基礎的,產品具有較高的附加值。因此,與傳統材料不同,新材料往往具有小批量生產、高技術含量、需求替代的共性特征。企業應著力籌措資金在新材料新技術的研發和創新上下苦功,重點開發市場應用前景廣闊的新材料產品。例如特種高分子材料、非線性光學晶體、高溫合金和功能陶瓷等。
生產方式方面。目前新材料產業發展已呈現出專業化、復合化、精細化的趨勢,企業應抓住當前的政策機遇實現產業轉型升級,改變資源浪費嚴重、經濟效益低下的粗放型的生產方式,將我國新材料產業發展引入健康的軌道。
人才培養方面,企業應加大創新性人才的培養力度,建立自身完善的人才培養機制和激勵機制。一些有條件的企業,可以成立實驗室、技術開發中心,為人才提供良好的研發環境,并圍繞新材料的升級換代,不斷提高企業技術水平和研發能力。同時,組織實施重點新材料關鍵技術推廣應用,推動創新成果產業化。
4、結語
在工信部原材料工業司副司長高云虎認為,中國新材料產業發展潛力巨大。一方面,戰略性新興產業的快速發展將帶動新材料產業的市場需求。另一方面,我國傳統產業的結構調整,迫切需要以新材料作為新的增長點。因此,未來新材料產業發展空間十分廣闊。
然而,新興行業在發展初期往往會有一些弊端。就新材料產業而言,該行業先期投入很大,而回報周期長,個別企業可能會通過不正當競爭和偷稅漏稅等違規行為擴大利潤,造成行業內秩序混亂。新材料產業發展難,產業很散是其中一個重要原因,要加快發展新材料產業,首先是要解決產業秩序的問題,就要加快體制和機制創新,還要重視新材料產業知識產權保護的等問題。
相關政策的完善及落實必將成為市場空間拓展的推動力。但是,由于新材料行業發展還不完善,是高風險、高收益的戰略性新興產業,如果盲目上馬投資建設生產線,可能會出現產能集中釋放而導致供求失衡。因此,地方政府在支持戰略性新興產業發展方面的作用非常關鍵,希望相關部門能夠認真貫徹國家的政策,并審時度勢,客觀冷靜地把握并推進新材料發展的步伐。企業也應洞察市場、客觀評價自身實力,循序漸進,步步為營,才能在新材料發展的大潮中逐浪前進。(本文作者系中國工業雜志編輯 劉佳欣)
新材料按組分為金屬材料、無機非金屬材料(如陶瓷、砷化鎵半導體等)、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料性能分為結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能,以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應,以實現某種功能,如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。
隨著各個領域對新材料研發的重視,新材料產品不斷涌現,并在其應用領域發揮著傳統材料難以企及的作用。例如,超純硅、砷化鎵研制成功,催生大規模和超大規模集成電路,使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到現在的每秒百億次以上;新材料做成的鋰電池具有體積小、質量輕、能夠多次充電、對環境污染小等特點,已經被廣泛地用于移動通信、小型攝像機等設備上;硅光電池能夠把太陽能直接轉換成電能,并且完全不會造成污染,廣泛應用于人造衛星和照明;新型隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射,使敵方探測系統難以發現等等。可見,新材料產業直接關系到國家的生產生活和軍事國防,發達國家高度重視新材料產業的培育和發展。
1、我國新材料產業發展現狀
近年來,全球新材料產業快速擴張。我國新材料產業也得到了長足的發展,產業體系已初步形成。我國新材料研發和應用發端于國防科技工業領域,經過多年發展,新材料在國民經濟各領域的應用不斷擴大,初步形成了包括研發、設計、生產和應用,品種門類較為齊全的產業體系。
據我國2012年發布的《新材料“十二五”發展規劃》預計,中國的新材料產業總產值到2015年預計將達2萬億元。到2020年,新材料產業將成為國民經濟的先導產業,主要產品能滿足國民經濟和國防建設的需要。未來,中國新材料產業無疑是最具增長活力和投資機會的領域之一。
我國在新材料的技術和產品研發方面可圈可點。新材料品種不斷增加,高端金屬結構材料、新型無機非金屬材料和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。
目前,中國的稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產能已居世界前列。中國工程院副院長干勇說,中國目前已掌握18項新材料關鍵技術,包括高性能碳纖維,高品質特殊鋼和半導體照明材料與芯片等。另外,部分關鍵技術也取得了重大突破。例如,我國自主開發的鉭鈮鈹合金、非晶合金、高磁感取向硅鋼、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、超硬材料、間位芳綸和超導材料等生產技術已達到或接近國際水平。
2、我國新材料產業問題
我國新材料產業從無到有,多年來在體系建設、產業規模、技術進步等方面取得明顯成就,但是總體發展水平仍與發達國家有較大差距,產業發展面臨一些亟待解決的問題,主要表現在:新材料自主開發能力薄弱,大型材料企業創新動力不強,關鍵新材料保障能力不足;產學研用相互脫節,產業鏈條短,新材料推廣應用困難,產業發展模式不完善;新材料產業缺乏統籌規劃和政策引導,研發投入少且分散,基礎管理工作比較薄弱等。
2.1 企業規模有限
首先,由于與傳統基礎化工低門檻、過度競爭的路徑不同,新材料的研發投入高、周期長、產業化風險大,一些中小企業往往難以企及。而具備研發生產能力的大型新材料生產企業有限,一定程度上制約了我國新材料產業的發展。
其次,一定區域內企業和項目布局比較分散,產業集中度低,以骨干企業為核心的產業集群還沒有形成,產業發展缺乏整體合力,缺乏統籌規劃。
另一方面,單就材料本身來看,從研發到量產的投入收益比、周期、風險綜合考慮,不具備吸引社會資本的先天優勢,使得一些初具資質的中小企業望洋興嘆。
2.2 缺乏技術創新
目前我國新材料產業還沒有掌握到核心技術,原創性不多。我國生產的新材料單一品種多,技術集成能力較差,一般性能的新材料都能生產,但質量不夠穩定,高性能、高附加值的產品相對較少。從而造成通用產品過剩而高性能新材料主要仍靠進口的局面。另外,我國加工技術及裝備制造水產低,長期依賴引進成套制備技術而未能有效消化吸收,新材料產業發展十分被動。
新材料產業是以技術為先導的,因此,新材料產業的發展主要是突破高技術壁壘,與此同時,新材料產業發展中,往往伴隨著產品的更新換代、經濟效益增強、產品性價比優越、加工工藝環保性明顯的特征,因此,新材料產業的發展離不開技術創新,而某一領域的新材料的技術突破,很有可能引發新的產業型革命。然而,我國新材料自主開發能力薄弱,大型材料企業創新動力不強,關鍵新材料保障能力不足。此外,產學研用相互脫節,產業鏈短,造成一些新材料推廣應用困難。
2.3 資源與能源利用效率低
我國發展模式粗放,基本處于資源型、勞力型發展模式。資源與能源利用效率低,資源優勢轉化為產業優勢尚有較大差距,環境污染問題較嚴重。我國單位GDP所消耗的礦物原料比發達國家高2~4倍,二次資源利用率只相當發達國家水平的1/4~1/3。科研成果轉化為生產力水平差,我國稀土資源占世界總儲量的80%,產量占世界總產量的70%,但其中的2/3以資源或初級產品的方式出口國外。這些都制約了我國新材料產業的健康發展。
3、新材料產業改革
3.1政策導向
我國政策對新材料產業發展的宏觀把握很重視。2012年2月22日,工業和信息化部發布了《新材料產業“十二五”發展規劃》。《規劃》對特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料和前沿新材料共六大領域進行重點支持。《規劃》還提出,到2015年我國新材料產業總產值達2萬億元,年均增長率超過25%,推廣30個重點新材料品種,實施若干示范推廣應用工程。今年6月10日,工業和信息化部發布了關于印發《新材料產業標準化工作三年行動計劃》的通知。這份計劃提出,到2015年,完成200項重點標準制修訂工作,立項并啟動300項新材料標準研制,開展50項重點標準預研究,爭取覆蓋“十二五”規劃提出的400個重點新材料產品,基本形成重點領域發展急需的、具有創新成果和國際水平的重要技術標準體系。力爭通過三年努力建立起一個與新材料產業發展相適應,并具有一定前瞻性的新材料產業標準體系。
財政方面,為了促進我國新材料產業的快速發展,我國出臺了一系列政策加以扶持。目前,中央財政已設立了戰略性新興產業發展專項資金,863、973等科技專項也將加大對重點新材料開發的投入力度。據悉,2010年到2012年,每年省級財政安排一定數量的資金,通過貸款貼息、補助和獎勵等方式,加大對新材料產業重點領域的技術創新和技術改造,對新材料領域新開發的核心技術的產業化和技術改造項目進行重點支持,加大新材料推廣應用力度。
同時,2013年國家和地方對戰略性新興產業的政策措施將逐步完善,北京、黑龍江、浙江等19個省市相繼出臺了地方性新材料產業專項規劃政策。
在工信部原材料工業司副司長高云虎表示,未來,國家還將逐步開展新材料企業的認證工作,推進建立新材料產業聯盟,完善新材料產業技術標準體系,引導和規范新材料產業有序發展。
3.2 企業方面
企業是市場的主體,政府的支持力度固然對產業發展起到積極的促進和引導作用,但一個產業的發展更主要的還是在于企業本身。因此,企業應發揮自身的能動性,要具備對市場和技術的敏感度和積極的創新意識,還要有一定的資金支持技術研發,從而尋找新的增長點。
產品研發方面,新材料是高技術為基礎的,產品具有較高的附加值。因此,與傳統材料不同,新材料往往具有小批量生產、高技術含量、需求替代的共性特征。企業應著力籌措資金在新材料新技術的研發和創新上下苦功,重點開發市場應用前景廣闊的新材料產品。例如特種高分子材料、非線性光學晶體、高溫合金和功能陶瓷等。
生產方式方面。目前新材料產業發展已呈現出專業化、復合化、精細化的趨勢,企業應抓住當前的政策機遇實現產業轉型升級,改變資源浪費嚴重、經濟效益低下的粗放型的生產方式,將我國新材料產業發展引入健康的軌道。
人才培養方面,企業應加大創新性人才的培養力度,建立自身完善的人才培養機制和激勵機制。一些有條件的企業,可以成立實驗室、技術開發中心,為人才提供良好的研發環境,并圍繞新材料的升級換代,不斷提高企業技術水平和研發能力。同時,組織實施重點新材料關鍵技術推廣應用,推動創新成果產業化。
4、結語
在工信部原材料工業司副司長高云虎認為,中國新材料產業發展潛力巨大。一方面,戰略性新興產業的快速發展將帶動新材料產業的市場需求。另一方面,我國傳統產業的結構調整,迫切需要以新材料作為新的增長點。因此,未來新材料產業發展空間十分廣闊。
然而,新興行業在發展初期往往會有一些弊端。就新材料產業而言,該行業先期投入很大,而回報周期長,個別企業可能會通過不正當競爭和偷稅漏稅等違規行為擴大利潤,造成行業內秩序混亂。新材料產業發展難,產業很散是其中一個重要原因,要加快發展新材料產業,首先是要解決產業秩序的問題,就要加快體制和機制創新,還要重視新材料產業知識產權保護的等問題。
相關政策的完善及落實必將成為市場空間拓展的推動力。但是,由于新材料行業發展還不完善,是高風險、高收益的戰略性新興產業,如果盲目上馬投資建設生產線,可能會出現產能集中釋放而導致供求失衡。因此,地方政府在支持戰略性新興產業發展方面的作用非常關鍵,希望相關部門能夠認真貫徹國家的政策,并審時度勢,客觀冷靜地把握并推進新材料發展的步伐。企業也應洞察市場、客觀評價自身實力,循序漸進,步步為營,才能在新材料發展的大潮中逐浪前進。(本文作者系中國工業雜志編輯 劉佳欣)