"卡脖子"重灾区，关键战略材料！制造强国， 材料先行！

材料产业是国民经济的基础，具有举足轻重的地位。随着我国国力和国家地位的提高，南海石油的开采，以及国防、海洋开发、航空航天、先进轨道交通、核电和平利用等大型工程的建设均急需高温合金、高性能碳纤维等核心关键材料。

在国民经济需求的百余种关键材料中，约三分之一国内完全空白，约一半性能稳定性较差，部分产品受到国外严密控制，突破受制于人的关键战略材料，具有十分重要的战略意义。高端新材料是重大工程成功的保障，需要高端新材料核心技术全面突破时代已经到来。我国的关键工程战略材料转移高端、加大国产化比重迫在眉睫。

关键战略材料的发展重点主要有高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及复合材料、新型能源材料、新一代生物医用材料、电子陶瓷和人工晶体、稀土功能材料、先进半导体材料、显示材料等。

PART 01

“卡脖子”重灾区

关键战略材料主要包括高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及其复合材料、新型能源材料、电子陶瓷和人工晶体、生物医用材料、稀土功能材料、先进半导体材料、新型显示材料等高性能新材料，是实现战略新兴产业创新驱动发展战略的重要物质基础，且关键战略材料是支撑和保障海洋工程、轨道交通、舰船车辆、核电、航空发动机、航天装备等领域高端应用的关键核心材料，也是实施智能制造、新能源、电动汽车、智能电网、环境治理、医疗卫生、新一代信息技术和国防尖端技术等重大战略需要的关键保障材。

但我国部分核心关键战略材料受制于人，约50%关键战略材料性能稳定性较差，使高端制造面临“无材可用”和“有材不敢用”困境。2019年工业和信息化部的调研显示，130多种关键战略材料中，中国有32%处于空白、52%依赖进口，存在巨大的国产化替代空间。

《科技日报》曾从2018年4月起陆续报道的中国当时尚未掌握的35项关键技术中，近50%与关键战略材料相关。关键材料依赖进口导致中国制造企业被锁定在全球制造业产业链与价值链中低端。关键战略材料“卡脖子”，已成为中国制造业转型升级的突出短板。

近年来，国际形势变化给中国关键战略材料技术创新乃至智造强国战略实施带来了严峻的挑战。实现关键战略材料的国产化替代，不仅是缓解技术断供风险和保障供应链安全可控的重要手段，更是突破“卡脖子”瓶颈、实现经济高质量发展和塑造国际竞争新优势的必然选择。加速中国关键战略材料的国产化替代进程时不我待。

PART 02

发展瓶颈突破困难

相较于其他产业，关键战略材料产业国产化替代具有“长研发周期、高投入”“长验证周期、高难度”“长应用周期、高门槛”的突出特点。关键战略材料产业自身具有5大典型特征，这些特征使得我国现阶段该各行业面临瓶颈问题。

第一，原创性基础研究能力是核心壁垒。新材料是科学规律与物质世界之间的桥梁，物理和化学领域的重大发现（很多是诺奖级的发现）直接或间接推动新材料技术发展。因此，美国、日本和西欧等基础科研强国在关键战略材料领域获得了大量原创性突破，并在全球构建专利壁垒，占领产业价值链的顶端。

而且我国研发投入分配失调，多用于应用技术的研发，基础研究研发投入占比低，导致关键核心技术攻关后劲不足。另外，基础研究与工业生产结合黏度低，限制了研究成果的转化，导致原始创新能力不足。

第二，研发和商业化投入巨大。材料行业属于典型的重资产产业，其研发、生产需大量专用设备投入，设备不断更新产生高折旧率及相应维护费用。更重要的原因是，其研发和商业化应用的不确定性相较于其他新兴产业更高，研发和商业化开销更大。根据Nature Material报道，在研发开销上，新材料企业分别是生物和软件企业的2倍和6倍；在商业化开销上，新材料企业是软件企业的50倍。

第三，研发试验过程复杂导致工程化产业化周期漫长。材料最终进入市场投入使用包括理论层面突破及应用层面反复验证，需经历多环节多周期方可正式投入应用；即使通过理论实验或示范生产阶段，仍存在极大可能性因设备、工艺等因素无法进入大规模生产阶段。关键战略材料从研发到应用周期往往长达10-20年，产业的长周期性导致中国关键战略材料的某些技术虽然实现了突破，但在短期内难以转化为进入市场的国产化替代产品。

第四，材料创新需要基础设备和技术协同支撑。材料从基础技术变为创新产品，需要包括设备技术、工艺技术、量产技术、应用技术、测量技术及表征技术在内的多种基础技术的高度支撑。比如，我国目前已突破超高纯稀土金属制备技术，但离实现产业化、保障集成电路等电子信息产业发展还有很长距离，很大程度上原因在于共性关键技术研发和中试平台的缺失，限制了已有研发能力向市场产品的应用转化力。

第五，材料应用扩散依存于下游场景需求。作为典型产业间共性技术，材料技术开发需满足各种应用需求，需要配合应用场景改进，下游应用中需求的变化影响着材料创新的生死存亡，因此，特别需要材料开发与下游应用企业间的“共生共融、协同发展”。例如，稀土永磁材料生产企业和应用端的电机企业间缺乏有效协作，导致磁性材料性能难以满足电机不同场景的设计需求，阻碍产品的应用和国产化替代进程；新型显示材料缺乏从材料、器件、终端到最终应用的全产业链创新生态体系，产品难以单兵突破。

PART 03

九大领域破局

2016年7月，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，面向2030年，再选择一批体现国家战略意图的重大科技项目，其中提到重点新材料研发及应用，重点研制碳纤维及其复合材料、高温合金、先进半导体材料、新型显示及其材料、高端装备用特种合金、稀土新材料、军用新材料等，突破是制备、评价、应用等核心关键技术。

2017年2月，《新材料产业发展指南》提出，要紧紧围绕新一代信息技术产业、高端装备制造业等重大需求，以耐高温及耐蚀合金、高强轻型合金等高端装备用特种合金，反渗透膜、全氟离子交换膜等高性能分离膜材料，高性能碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及复合材料，高性能永磁、高效发光、高端催化等稀土功能材料，宽禁带半导体材料和新型显示材料，以及新型能源材料、生物医用材料等为重点，突破材料及器件的技术关和市场关，完善原辅料配套体系，提高材料成品率和性能稳定性，实现产业化和规模应用。

《中国制造2025》重点领域技术路线路进一步明确了高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及复合材料、新型能源材料、新一代生物医用材料、电子陶瓷和人工晶体、稀土功能材料、先进半导体材料、显示材料等九大领域的重点发展方向。

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