新材料發展趨勢及重點發展方向

周少雄

2015年是“十二五”規劃的收官之年和“十三五”規劃的編制之年。特別是習總書記“8·18”講話后，我國科技體制面臨重大變革。筆者有幸參與了一些規劃的制定，但目前還處在研討和編制階段，所以筆者講一下發展趨勢以及新材料技術領域的一些重點關注方向。

一、新材料技術的重要戰略意義

新材料是指新出現的具有優異性能和特殊功能的材料，或是由于成分或工藝改進而性能明顯提高或具有新功能的傳統材料，其研發及工程化應用依賴于新原理、新方法、新技術、新工藝以及新裝備的綜合運用。在人類發展史中，新材料技術推動了3次工業革命。第1次工業革命始于18世紀60年代，以蒸汽機的發明作為代表，取代了體力勞動；第2次工業革命發生在約19世紀70年代，電力技術的發明和應用推動了人類文明的革命性進程；第3次工業革命是從20世紀四五十年代到現在，繼蒸汽機技術革命和電力技術革命之后材料科學技術和集成應用的又一次劃時代革命，第3次工業革命是以原子能、電子計算機、空間技術和生物工程的發明和應用為標志，極大地推動了人類社會經濟、政治、文化領域的變革，影響了人類生活方式和思維方式。所以，新材料技術確確實實對人類的文明發展進程起到了非常重大的推動作用，是人類發展的重要物質基礎，對國民經濟和國家安全起著關鍵的支撐和保障作用。新材料技術極大地支撐了我國戰略性新興產業的發展，同時新材料產業本身也是高速發展的一類戰略性新興產業。

當前，新一輪的全球科技革命和產業大變革時代也正在孕育興起，也有人在說本世紀有可能會催生第4次工業革命。關于第4次工業革命，大家看法不一，但是總的來看是以3D打印、互聯網技術為基礎，與人工智能機器相協調的智能生產，也可以叫智慧生產。筆者近日在上海參加某研討會上了解到，今后的工廠有可能前面為虛擬工廠，后面是它的實體工廠。所有的產品在進入實體工廠之前，一定是經過虛擬工廠的仿真、模擬然后再反饋，調整好后再進入真正的實體工廠。聽起來有些天方夜譚，但有可能3～5年之內就會成為身邊的事情。這種改變，已經潛移默化的在我們身邊發生著。

目前的核心要務就是著力攻克新一代信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術和智能制造技術等核心關鍵技術，并借助核心關鍵技術的突破解決我國在農業、能源、資源、環境、制造業、城鎮化、海洋、國防等核心領域面臨的瓶頸制約問題，走出一條后發國家趕超發達國家的中國式創新發展之路。

二、新材料產業面臨的歷史機遇與發展挑戰

全球新材料產業迅速發展，研發格局全球化趨勢日趨顯著。從制造業整體看，美、日、德、英等國均把“再工業化”、“制造業升級（智慧或智能生產）”作為國家戰略重點加速推進。美國政府先后推出“先進制造業伙伴關系計劃”、“材料基因組計劃”，歐盟投入了8 000億歐元啟動了“地平線2020”，其中180億歐元用于新材料，德國全面啟動“工業制造4.0”，英國也已推動實施“先進材料戰略”。我國也在布局“中國制造2025”和“新材料專項”規劃，提出“創新驅動、質量優先、綠色發展、結構優化”的制造業強國戰略方針，大力推動制造業“由大到強”的轉型發展。

三、“中國制造2025”規劃綱要

“中國制造2025”主要體現了“4大轉變”和“1條主線”?！?大轉變”就是由現在的要素驅動到創新驅動，低成本競爭到質量效益，粗放制造到綠色制造，生產型制造到服務型制造的轉變?！?條主線”就是始終體現信息技術與制造技術深入融合的數字化、網絡化、智能化制造，通過一張圖就可以概括“中國制造2025”主題思想（如圖1所示）。

1.戰略重點

戰略的重點就是立足全球制造業發展趨勢和我國制造業發展需求，本著突出重點、路徑清晰，保障措施落實到位的原則，總體部署、統籌安排需要重點突破的3個重大工程和6個重點領域。3大工程是智能制造工程、工業強基工程、質量品牌工程；6個重點領域就是新一代信息技術、運載裝備、數控機床以及智能機器人、能源裝備、新材料、生物醫藥及醫療診斷設備。

3個重大工程都制定了很詳細的目標，比如說智能制造工程到2020年80%的機電產品實現數字化，50%以上大中型制造業進入數字化階段，到2025年優勢行業10%的大中型企業進入大型制造。工業強基工程目標是2020年解決具有優勢、有望率先實現又大又強的信息設備、軌道交通裝備、能源裝備等領域的基礎薄弱問題，到2025年重點領域基礎的供給能力與主機發展相適應。質量品牌工程的目標，2020年解決重大基礎裝備可靠性和食品飲料安全性問題，2025年全面解決制造業的質量問題，建立起完整高效的產品質量保障體系。

“新一代的信息技術”主要是集成電路及專用裝備，網絡通訊設備、操作系統及工業軟件?！斑\載裝備”主要涉及能源汽車、軌道交通裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、航天裝備、航空裝備?！皵悼貦C床/智能機器人”主要是精密、高速、高效、柔性數控機床，高可靠、高精度智能機器人?！澳茉囱b備”涵蓋智能電網、大容量儲能裝置、可再生能源裝備、新能源裝備、大容量水電機組?！吧锼幖霸\斷設備”主要有以下幾個方面，抗體及重組蛋白藥物，個性化診斷試劑，高性能醫學影像設備和臨床醫療設備，可穿戴設備及康復輔助設備。

2.新材料領域發展重點

新材料的重點發展方向是解決國民經濟發展和國家安全的當務之急，重點針對航空航天、海洋工程、運載裝備及高端制造設備的發展需求，實施先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料3個優先方向。重點針對清潔能源、智能電網、智能制造及新一代信息技術的發展需求，發展一批關鍵戰略材料；針對傳統材料升級改造，發展一批先進基礎材料；為搶占制造業戰略制高點，發展超導、納米、石墨烯、3D打印等前沿新材料。

先進基礎材料是指具有優異性能、量大面廣且“一材多用”的新材料，對國民經濟、國家安全起著關鍵的基礎支撐和保障作用。全球工業強國的崛起，均有雄厚的先進基礎材料工業作為堅強支撐，其生產技術水平、規模及應用程度已成為衡量國家綜合國力的重要標志。先進基礎材料主要涉及先進鋼鐵材料、先進有色金屬材料、先進石化材料、先進建筑材料和先進輕工材料和紡織材料等。

關鍵戰略材料對我國國民經濟發展和國家安全起著關鍵支撐和保障作用，是實現創新驅動發展戰略的重要物質基礎。優先發展關鍵戰略材料，將極大引領和支撐高新技術及戰略性新興產業的發展，也是破除國外壟斷瓶頸、提升自主支撐保障能力的必由途徑。關鍵戰略材料主要涉及高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖維及復合材料、新型能源材料、新一代生物醫用材料、先進陶瓷和人工晶體、稀土功能材料、先進半導體材料、先進顯示材料等。

從前沿性材料的角度來說，主要是搶占制高點。革命性新材料的發明、應用一直引領著全球的技術革新，推動著高新技術制造業的轉型升級，同時催生了諸多新興產業。在發揮前沿新材料引領產業發展方面，我國的自主創新能力嚴重不足。提升引領發展能力，迫切需要在3D打印材料、超導材料、智能仿生與超材料、石墨烯等新材料前沿方向加大創新力度，加快布局自主知識產權，搶占戰略發展制高點。

相信在國家各項規劃和政策的大力推動下，“中國制造2025”和相關新材料專項規劃的實施必將顯著提升我國新材料技術領域的創新能力，打破國外技術壟斷，實現原始創新和跨越式發展，為實現我國創新驅動發展戰略和科技發展雙重任務目標提供強有力的新材料技術支撐。（本文根據作者在2015中國新材料發展趨勢高峰論壇上發言整理，已經作者審閱）