聚焦新材料行業(yè)的5大熱點方向，3大發(fā)展趨勢！產(chǎn)業(yè)風(fēng)口在哪里？
文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2023-10-10 15:07:18
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“十四五”及今后很長一段時期，是我國構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時期。實現(xiàn)制造強國目標(biāo)，離不開材料的支撐與保障作用。當(dāng)前，新材料領(lǐng)域已成為全球經(jīng)濟和科技競爭的戰(zhàn)略焦點之一，美國、歐盟、英國和日本等發(fā)達經(jīng)濟體為鞏固其優(yōu)勢主導(dǎo)地位，不斷出臺戰(zhàn)略政策措施，并實施相應(yīng)策略，加大新材料領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用投入力度，推動該領(lǐng)域跨越式發(fā)展；在新材料的模擬設(shè)計、合成制備方法和性能功能突破等基礎(chǔ)研究方面，通過精準(zhǔn)設(shè)計并創(chuàng)制新材料，高通量、多維度、多尺度地對材料進行表征及解析，發(fā)展材料物理與化學(xué)性質(zhì)的精準(zhǔn)調(diào)控原理、方法和技術(shù)等，取得了眾多重要進展。 主要國家/地區(qū)新材料基礎(chǔ)研究布局 01. 美國：聚焦優(yōu)先方向 聚焦優(yōu)先方向，更新多項規(guī)劃美國歷來重視新材料的研發(fā)，進行了全方位布局，目標(biāo)是保持其在新材料領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位，并支撐信息技術(shù)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和納米技術(shù)等的發(fā)展，滿足其他行業(yè)領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨蟆?/span> 2021年末，指導(dǎo)美國材料領(lǐng)域科技發(fā)展的兩大計劃——材料基因組計劃（Materials Genome Initiative，MGI）和國家納米技術(shù)計劃（National Nanotechnology Initiative，NNI）先后發(fā)布新版戰(zhàn)略規(guī)劃，提出了之后五年的發(fā)展目標(biāo)。新的《材料基因組計劃戰(zhàn)略規(guī)劃》提出材料創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施、材料數(shù)據(jù)和人員培養(yǎng)三個目標(biāo)，盡管未明確提及具體的材料研究方向，但更加強調(diào)材料基因組計劃對于推動材料創(chuàng)新，尤其是推動新材料走向應(yīng)用方面的潛力。在發(fā)展目標(biāo)上，繼續(xù)關(guān)注開展技術(shù)研發(fā)、推進商業(yè)化、加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和負責(zé)任發(fā)展等方向，并將公眾參與和勞動力培養(yǎng)的相關(guān)內(nèi)容單獨列出，體現(xiàn)了對人才培養(yǎng)的重視。 02. 歐盟：推動數(shù)字化綠色化發(fā)展 歐盟期望在材料科學(xué)與工程的多個研究方向成為國際領(lǐng)導(dǎo)者，將新材料列為關(guān)鍵使能技術(shù)之一，在盡可能多的新材料技術(shù)中爭取世界領(lǐng)先。歐盟重視環(huán)境友好，當(dāng)前正在實施的“地平線歐洲”框架計劃關(guān)注石墨烯、綠色與可持續(xù)材料和工業(yè)材料等的研發(fā)，助力數(shù)字與綠色轉(zhuǎn)型。 2022年12月，歐洲材料聯(lián)盟組織發(fā)布《材料2030路線圖》，提出推動材料開發(fā)數(shù)字化，加速材料設(shè)計與開發(fā)；加強新材料加工和規(guī)?；闹位顒拥刃袆咏ㄗh。路線圖圍繞九大類材料創(chuàng)新市場，詳細闡述了面臨的研發(fā)挑戰(zhàn)與優(yōu)先事項以及預(yù)期的社會經(jīng)濟效益。按照應(yīng)用領(lǐng)域，這九類材料分別是：健康與醫(yī)療材料、可持續(xù)建筑材料、新能源材料、可持續(xù)運輸材料、家庭及個人護理材料、可持續(xù)包裝材料、可持續(xù)農(nóng)業(yè)材料、可持續(xù)紡織品材料和電子電器材料等。 03. 英國：建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)集群 作為新材料領(lǐng)域的老牌優(yōu)勢國家，英國新材料科技發(fā)展策略是利用世界先進材料技術(shù)助推可持續(xù)發(fā)展。英國在新材料的發(fā)現(xiàn)和早期研究方面具有世界領(lǐng)先的學(xué)術(shù)水平，其高校在材料科學(xué)、新材料發(fā)明與發(fā)現(xiàn)以及與工業(yè)界合作等方面有著長久優(yōu)勢。英國新材料領(lǐng)域主要研究所之一的亨利·羅伊斯研究所認(rèn)為，“材料 4.0與信息學(xué)”（Materials 4.0 and Informatics）將有望發(fā)揮更大作用，并結(jié)合數(shù)字和物理孿生進行高通量制造、測試及表征。2021年7月，英國政府發(fā)布的《英國創(chuàng)新戰(zhàn)略：創(chuàng)新引領(lǐng)未來》報告將“新材料與制造”確定為未來助推英國經(jīng)濟的七項關(guān)鍵技術(shù)集群之一，希望實現(xiàn)新材料的批量化制造，并將安全性評估與可持續(xù)發(fā)展融入材料的設(shè)計與創(chuàng)新。該報告將超材料、二維材料、智能仿生自修復(fù)材料、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與涂層技術(shù)等列為有發(fā)展?jié)摿Φ臋C遇方向。 04. 日本：注重新材料的實用性和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)能力 日本向來重視新材料技術(shù)開發(fā)，研發(fā)注重實用性，并強調(diào)材料與環(huán)境、資源與能源等的協(xié)調(diào)發(fā)展，所選取的重點是市場潛力巨大和附加值高的新材料方向，并希望盡快實現(xiàn)專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化。日本在碳纖維、電子材料、特種鋼、陶瓷材料等領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，并重點開發(fā)各類可應(yīng)用于信息通信、新能源、生物技術(shù)等的新材料。 2021年4月，日本內(nèi)閣府發(fā)布的《材料創(chuàng)新力強化戰(zhàn)略》報告認(rèn)為，面向未來科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟發(fā)展，材料將發(fā)揮重要的推動作用；通過創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略能夠快速高效解決當(dāng)前日本材料行業(yè)中存在的發(fā)展瓶頸與問題。 05.中國：材料基礎(chǔ)研究日益受到重視 近年來，隨著我國科技發(fā)展水平的提升和國際環(huán)境的變化，原始創(chuàng)新能力成為我國進一步提升國際競爭力的關(guān)鍵要素，基礎(chǔ)研究的重要性逐漸得到我國政府的高度重視。2020年1月，科技部等五部門聯(lián)合印發(fā)《加強“從0到1”基礎(chǔ)研究工作方案》，面向國家重大需求對關(guān)鍵核心技術(shù)中的重大科學(xué)問題給予長期支持，其中就包括重點基礎(chǔ)材料、先進電子材料、結(jié)構(gòu)與功能材料等方向。 大科學(xué)裝置與材料研究聯(lián)系更加緊密，發(fā)揮著原始創(chuàng)新“策源地”的作用。近年來，我國多個綜合性國家科學(xué)中心的大科學(xué)裝置建設(shè)與應(yīng)用正在提速，這將幫助深入探索材料納米尺度量子結(jié)構(gòu)、極端條件下物性與物質(zhì)演變、長期服役性能等，推動材料基礎(chǔ)研究從經(jīng)驗摸索向人工設(shè)計調(diào)控的升級轉(zhuǎn)變，成為探索材料科技前沿和滿足國家重大戰(zhàn)略需求的“殺手锏”。與此同時，我國各地方政府依托相關(guān)高校院所、企業(yè)，建設(shè)省級實驗室，打造“國家實驗室預(yù)備隊”。2018年以來，廣東、江蘇和浙江先后啟動了以材料為關(guān)注領(lǐng)域的實驗室建設(shè)，通過探索新的研究組織模式，加快新材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化。 我國新材料行業(yè)背景 我國具備獨立完整的現(xiàn)代工業(yè)體系，是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國家[2]。我國是制造業(yè)強國，經(jīng)過多年耕耘，逐漸形成完備的材料生產(chǎn)體系。制造業(yè)的發(fā)展離不開材料科學(xué)，世界各主要經(jīng)濟體均在新材料領(lǐng)域投入巨大人力、物力，以期在國際市場競爭中拔得頭籌。在我國，新材料更是被列為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。 國家成立新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組重點扶持新材料行業(yè)發(fā)展，從國家層面整體布局，政府監(jiān)督與市場手段相結(jié)合，“十四五”規(guī)劃提出在新材料領(lǐng)域取得突破，突顯了國家對新材料產(chǎn)業(yè)的重視程度。目前國際經(jīng)濟環(huán)境日益嚴(yán)峻，高科技產(chǎn)品對外依存度高，涉及軍事安全、信息安全等敏感領(lǐng)域的新材料產(chǎn)品支撐力不足，新材料對國家發(fā)展的戰(zhàn)略性保障作用愈加明顯。 新材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究發(fā)展趨勢 中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、中國科學(xué)院文獻情報中心與科睿唯安每年聯(lián)合發(fā)布的《研究前沿》和《研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》報告顯示，近年來，在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，我國研究活躍程度位列全球第一。以2022年為例，我國在該領(lǐng)域排名前三的前沿數(shù)量占比為92.31％，研究前沿?zé)岫戎笖?shù)是排在第二位的美國的約2.5倍，顯示出我國材料科學(xué)基礎(chǔ)研究的整體實力和影響力處于世界領(lǐng)先位置。 報告顯示，我國學(xué)者近年來在Nature和Science期刊發(fā)表的新材料領(lǐng)域相關(guān)學(xué)術(shù)論文逐年增加，涌現(xiàn)出一批具有引領(lǐng)作用的材料基礎(chǔ)研究成果。對這些論文進行歸類解讀可以發(fā)現(xiàn)，我國新材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的目標(biāo)是圍繞現(xiàn)有材料的性能極限和功能制約開展突破性研究，為新能源、生物醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、高端制造等行業(yè)提供滿足應(yīng)用需求的核心材料支撐。因而，材料基礎(chǔ)研究的普適性科學(xué)問題在于：如何精準(zhǔn)地設(shè)計和創(chuàng)制新材料？如何更為準(zhǔn)確深入地開展材料性能調(diào)控與表征解析？材料在走向結(jié)構(gòu)功能一體化的同時，可持續(xù)發(fā)展面臨的資源約束問題如何破解？對這些問題的回復(fù)，從一定程度上也正好展現(xiàn)了材料領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的發(fā)展趨勢。 01. 材料設(shè)計與研發(fā)加速向新范式轉(zhuǎn)變 隨著超級計算機、機器學(xué)習(xí)、人工智能、量子計算等先進信息技術(shù)的發(fā)展，新材料的設(shè)計與研發(fā)過程正在發(fā)生巨變。這些數(shù)字化技術(shù)在新材料領(lǐng)域不斷滲透，影響效應(yīng)不斷提升，顯著深化了人們對材料理論基礎(chǔ)的認(rèn)識，大力推動了新材料的遴選、設(shè)計和研發(fā)。這些信息技術(shù)在新材料領(lǐng)域的應(yīng)用，可大幅縮短新材料的研發(fā)周期，顯著降低制備成本，實現(xiàn)新材料研發(fā)由“經(jīng)驗指導(dǎo)型”向“理論預(yù)測 +實驗驗證”的新模式轉(zhuǎn)變。未來，新材料研發(fā)將加速向第四范式轉(zhuǎn)變，各類信息技術(shù)在新材料開發(fā)中的作用將進一步凸顯。 02. 新材料制備與表征技術(shù)不斷發(fā)展 以分子、原子為起點開展新材料的合成制備，并在微觀尺度上進行成分與結(jié)構(gòu)控制，材料制備合成的新技術(shù)、新裝備層出不窮，助力新材料向多功能、智能方向發(fā)展，將產(chǎn)生體積更小、集成度更高、功能更優(yōu)異、更加智能的產(chǎn)品。同時，基于同步輻射光源、散裂中子源等大科學(xué)裝置的成像、譜學(xué)和衍射技術(shù)，研究人員充分利用其在亮度、空間分辨率、穿透性等方面的優(yōu)異特性，發(fā)展了多種高通量、多維度、多尺度的材料表征技術(shù)，并應(yīng)用于新材料微結(jié)構(gòu)及其演化等的研究，反映了材料表征技術(shù)的重要進步，新材料內(nèi)在機理得到進一步探索。 03. 更加關(guān)注能源與資源約束 碳中和、碳達峰為新材料發(fā)展帶來重大需求，更加重視新材料的綠色發(fā)展，在研發(fā)、制造到應(yīng)用等環(huán)節(jié)更加突出環(huán)境友好、成分簡約、循環(huán)利用。新材料的發(fā)展更加依賴戰(zhàn)略性原材料資源的使用，并對支撐高端裝備制造、國防等作用舉足輕重。此外，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，全生命周期理念漸入人心，短流程制備、稀缺元素替代、近凈成形、結(jié)構(gòu)功能一體化和回收技術(shù)等日益得到重視。 資本眼中的新材料產(chǎn)業(yè)風(fēng)口 1. 千億級風(fēng)口 千億級風(fēng)口主要是高性價比、高性能電子化學(xué)品，包括芯片、傳感器，以及半導(dǎo)體電子（電子膠粘劑、光刻膠、導(dǎo)電材料、高純氣體、溶劑等）。 2. 萬億級風(fēng)口 萬億級風(fēng)口主要是新能源相關(guān)材料，包括固態(tài)電池、燃料電池、氫燃料電池、鋰電池、太陽能光伏、可再生能源、儲能、風(fēng)能等。 3. 其他風(fēng)口 其他風(fēng)口包括：處于加速發(fā)展期的生物可降解材料（有利于垃圾分類等）、3D打印新材料、結(jié)構(gòu)化材料、以及輕量化、節(jié)能材料。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_533567.html 來源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。 |
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