干勇院士:提升新材料产业基础能力,推动新材料产业高质量发展
2020-04-28 14:19:42 作者: 干勇 来源:新材料智库 分享至:

以下内容摘自国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国工程院原副院长干勇院士2020年4月23日在中国工程院重大咨询项目“提升新材料产业基础能力战略研究”项目启动会上的发言。

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一、我国新材料产业发展面临的形势


1、新一轮科技革命与我国经济发展转型形成历史性交汇,为我国新材料产业发展带来历史性机遇,并提出更高要求。


新一轮科技革命和产业变革不断深入,信息化、数字化、网络化、智能化的创新和深度应用是主要的潮流和趋势;能源技术、材料技术、生物技术等创新发展、融合交叉、广泛使用。我国经济正从高速发展阶段转向高质量发展阶段,制造业是国民经济的主战场,新一代信息技术与新材料是支撑现代制造业的两大“底盘技术”,支撑制造业迈向高质量发展。新材料是支撑我国战略性新兴产业和重大工程不可或缺的物质基础,同时也是我国重点发展的战略性新兴产业之一。高质量发展要求新材料产业从价值链的中低端跃向价值链的中高端。


2、当今世界正面临百年未有之大变局,全球竞争格局正在发生深刻变革;科技创新是决定制造业竞争格局最重要、最根本因素,新材料产业必须坚持走自主创新发展道路。


以新一代信息技术、新能源、智能制造等为代表的新兴产业对材料提出了更高要求,比如超高纯度、超高性能、超低缺陷、多功能、高速迭代、高耐用、 低成本、易回收、设备精良等,新材料的研发难度前所未有,创新难度不断加大。新材料产业必须坚持走深层次自主创新发展道路。我国部分新材料技术创新已进入“无人区”,必须探索他国没有形成的技术,更多掌握他国所不掌握的新材料高新科技,创造市场还未出现的新需求,在“无人区”自主寻觅路径,形成我国真正的核心竞争优势。


3、中美贸易摩擦常态化,新冠肺炎疫情蔓延全球,对全球经济冲击巨大,暴露出我国材料产业链风险,我国应积极防范。


一方面,中美经贸摩擦持续发酵,美国对我国进行技术封锁和战略遏制。另一方面,新冠疫情蔓延全球,使双边、多边自由贸易安排与区域经济一体化进程受到严重影响,增加了中美经贸关系、中国和其他国家经贸关系的复杂性和不确定性。疫情冲击下,全球供应链、产业链、价值链受到不同程度影响,新材料产业链风险加剧。中国工程院组织研究的制造业26个领域中外对比报告显示,我国新材料产业对外依存度极高。要把关键基础材料攥在手里,要加快重点新材料的自主研发,实现我国新材料保链、固链、强链。


4、无论是长期实现中国经济高质量发展,还是短期应对疫情和经济下行压力,新基建都是最有效的抓手之一,新基建也将推动新材料产业基础设施升级。


2020年4月20日,发改委创新和高技术发展司首次明确了新基建的范畴,包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施。其中,信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,包括以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。融合基础设施主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设施转型升级。创新基础设施主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施。我国是超前基础设施建设的受益者,例如中国制造业发展、互联网经济繁荣、生产生活效率的提升、互联网金融发达带来的便利,这些都受益于新型基础设施建设。同样,新材料产业的发展也将得益于新基建的实施,新材料产业基础设施也将升级发展。


5、我国已成为名副其实的“材料大国”,但“材料强国”之路任重道远。


我国材料生产体系基本完整,产业规模不断壮大;研发能力不断提升,创新体系逐步建立;产业集聚效应明显,区域特色产业集群初步形成;新材料应用水平逐步提高,创造了巨大经济和社会效益;取得了丰富的研发成果,科技论文和发明专利数均位居世界第一;形成了数量可观的研发队伍,拥有院士200余人,科技活动人员达115万人。但是我国还不是材料强国,长期以来,随着我国经济爆发式增长,材料能买则买,对材料的原创性、基础性、支撑性缺乏足够的重视,导致我国新材料产业存在一些突出问题,具体表现为:一是支撑保障能力不强,受制于人问题突出,产业链自主可控性较差;二是原始创新能力不足,创新链不通畅,难以抢占战略制高点;三是可持续发展能力不强,资源利用率不高,环境负荷重,智能化水平较低;四是质量技术基础设施建设薄弱,产业支撑体系不健全;五是产业发展环境不优,未形成良好产业发展生态。


6、提升新材料产业基础能力将对产业基础高级化、产业链现代化形成有力支撑。


2019年8月,习总书记在中央财经委第五次会议上要求实施产业基础再造工程,做好顶层设计,打造具有战略性和全局性的产业链,充分发挥集中力量办大事的制度优势和超大规模的市场优势,以夯实产业基础能力为根本,以自主可控、安全高效为目标,打好产业基础高级化、产业链现代化的攻坚战。在党的十九届四中全会上,审议通过《中共中央关于坚持和完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的决定》,对坚持和完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化作出重大部署,具有重大深远的理论意义和现实意义。当前提升新材料产业治理能力的首要任务之一就是要提升新材料产业基础能力,对产业高级化、产业链现代化的攻坚战形成有力支撑。


二、新材料产业基础能力的内涵


习近平总书记2018年在两院院士大会上指出:“我国基础科学研究短板依然突出,企业对基础研究重视不够,重大原创性成果缺乏,底层基础技术、基础工艺能力不足,工业母机、高端芯片、基础软硬件、开发平台、基本算法、基础元器件、基础材料等瓶颈仍然突出,关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变”。为落实总书记讲话精神,中国工程院于2019年开展“工业化基础再造”课题研究,提出工业基础主要指我国在推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展过程中,相适应的生产关系各方面的总和,即工业化基础,具体包括:基础产品、基础技术、创新体系、基础文化、基础教育和人才、基本政策等基础要素以及要素之间的关系。课题研究进一步认为:在当前一段时期内,产业基础应聚焦于基础产品和技术,主要内涵应围绕五个方面布局:基础零部件/元器件(包括高端芯片和传感器)、基础材料、基础检测检验设备和平台、基础制造工艺和装备、基础工业软件。


对于新材料领域来说,产业基础能力是什么?综合来看,新材料产业基础能力主要表现为新材料产业的基础条件和综合实力,主要包括科技创新基础能力,支撑保障基础能力,产业竞争基础能力,可持续发展基础能力,产业基础设施,产业发展生态环境等。


1、科技创新基础能力


我国材料科技创新的顶层规划和管理体系不健全,资源分散。在基础研究阶段,缺乏基本物理机制的认识和系统研究,原创性成果少;目标分散,没有针对重大共性问题的系统性研究。在工艺研究阶段,缺乏全面的材料标准研究,缺乏对材料稳定性和综合性能的评价和优化;工艺装备的自主研发能力弱;缺乏材料与器件结合的细致深入的研究。在工程化研究阶段,缺乏有效的质量控制标准和体系;缺乏系统的工艺-装备-管理集成。在产业应用阶段,缺少具有自主知识产权的材料技术与产品;针对大生产中实际问题的研究较少。当前应集中目标、集中资金、集中人才,对国家重点实验室、工程研究中心等创新平台进行优化重组,弥补材料基础科学研究短板,强化底层基础技术研发,提升材料原始创新能力。


2、支撑保障基础能力


我国已经建成了门类最为齐全的材料研发和生产体系,但是关键领域核心技术与发达国家仍有较大差距,新材料体系还不够完善。我国产业链中关键战略材料、关键原辅料、高端制备装备和高精尖检测设备等核心环节被国外垄断或控制,材料产业链风险较大。我国关键主干高端材料远未实现自主供给,受制于人问题十分突出。我国必须建立起支撑材料体系化发展、产业链安全、关键主干材料自主可控的产业基础能力,提升材料基础制造工艺水平,保障关键原辅材料的供应链安全,加快发展与新材料相关的工业母机、基础零部件/元器件(包括高端芯片和传感器)、基础工业软件、基础检验检测设备和平台,提升新材料产业装备基础水平。


3、产业竞争基础能力


我国材料(特别是基础材料)面临的主要问题有:产能过剩,产能利用率低;产业结构不合理,产品以中低端为主,部分行业平均利润率显著低于全球同行业的平均值;高端产品与发达国家存在较大差距。掌握关键零部件(元器件)、关键基础材料和工业软件领域核心技术的“隐形冠军”企业是制造强国的真正幕后控制者。要建立起支撑我国材料产业从中低端走向中高端的竞争基础能力,必须掌握核心技术,培育一批“隐形冠军”企业。同时,要发展低成本制造与柔性制造;提升市场适应与调节能力,在市场机制主导下进行产能调节、产品结构调整,化解基础材料过剩产能,提升基础产品质量,发展精品制造。


4、可持续发展基础能力


要建立起支撑我国材料产业可持续发展的基础技术体系和治理体系。针对我国战略金属资源不足、化石资源日益枯竭等挑战,积极发展稀缺资源的高效、高值、清洁利用技术和可再生资源的清洁低成本利用技术,破解材料发展的资源瓶颈。践行材料全生命周期理念,建立材料全生命周期生态设计及多维评价方法,大力发展源头无毒害、低成本碳中性全生物降解、失效产品再循环利用等新技术,降低材料环境负荷。大力发展短流程、低污染、低能耗生产新技术,从源头上推进材料清洁生产和绿色制造转型;降低物耗、能耗,减少污染物排放,大力发展近零排放技术;强化末端治理技术;发展循环经济园区,推行低碳经济发展模式。建立材料回收系统体系,推进材料的循环利用,发展材料再制造技术。


5、产业基础设施


一要建设工业互联网基础设施,实现材料研发、设计、生产、销售、管理、服务等产业要素的泛在互联。二要建设智能制造基础设施,重点发展工业基础软件与材料设计软件,建立起全产业链制备、工艺、装备、控制软件体系;实现人工智能在流程制造中的应用。三要建设材料研究基础设施——材料数字化研发平台。四要建设质量技术基础设施,建立以标准为基础,试验表征(计量、测试、试验解析)为依托,专业质量评价为导引的新材料产业质量基础支撑体系。五要建设安全管理基础设施,提升危险化学品生产工艺、生产与运输装备、检测仪表、人员、管理等多环节风险控制,建立危险化学品评价与数字化管理体系。


6、产业发展生态环境


一要完善政策与管理体系,包括:强化立项管理,完善科技和产业项目评价机制;聚焦产业发展重点,加强政策评估;积极发挥政府采购等政策引导作用;完善进出口政策体系,维护公平贸易环境;加快军民双向转移转化,推进军民融合示范工程;加强新材料人才培养,促进国际人才交流合作;建立新材料开发应用容错机制;完善金融配套政策。


二要构建知识产权体系,设立国家知识产权专项基金,进行全球专利与产业的战略性布局。对于被国外垄断的弱势行业,应鼓励新材料企业“引进来、走出去”。建立重大科技活动知识产权审议制度,防止关键核心技术流失国外。完善知识产权交易政策,加快建立知识产权评估交易机制。


三要创新发展模式。我国材料产业已形成三个层次的发展模式。一是完善以生产应用示范平台、测试评价平台、参数库平台、资源共享平台为代表的公共平台体系。二是以“公司+联盟”形式形成技术创新平台,实现材料研发、生产、应用一体化联动发展。三是平台经济体,即企业间实现网络协同、运营协同,联合生产商、用户、科研机构、投资机构、基金平台等多方力量,将产业链内以及跨产业链的企业产品设计、制造、营销、应用等各环节紧密连接,实现产品全生命周期内资源的最充分利用。平台经济为产业的发展带来了巨大的价值与影响,平台经济是产业组织者高级化的发展形态,推动着传统转型升级、引领着新兴产业的发展。


总结:新材料技术是我国制造业的“底盘技术”,新材料产业支撑我国战略性新兴产业的发展,同时自身也是战略性新兴产业之一。我国已是材料大国,但还不是材料强国。当前要围绕科技创新基础能力、支撑保障基础能力、产业竞争基础能力、可持续发展基础能力、产业基础设施、产业发展生态环境等六个重点方向,大力提升新材料产业基础能力,推动我国迈向产业高级化、产业链现代化发展道路,支撑我国制造业实现高质量发展。

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