当前新一轮科技革命与产业革命向纵深发展，新材料作为支撑现代制造业发展的重要物质基础和“底盘”，其研发水平及产业化规模成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。习近平总书记指出，新材料产业是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域，我们要奋起直追、迎头赶上。党的二十大把构建新材料等一批新的增长引擎作为建设现代化产业体系的重点任务，今年政府工作报告也把加快新材料产业发展作为积极培育新兴产业和未来产业的重要举措。

一、新材料是支撑现代制造业发展的重要物质基础

材料是驱动人类社会文明进步的基石。人类文明的发展史见证着人类发现、掌握、使用材料的漫漫历程。材料产业为国民经济建设、社会进步和国防安全提供物质支撑。“一代材料，一代装备，一代技术”，新时期要加快发展，必须重视材料的作用。2023年9月，习近平总书记在新时代推动东北全面振兴座谈会上提出，要积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业，积极培育未来产业，加快形成新质生产力，增强发展新动能。

第一，新材料的发展推动了我国传统产业转型升级。我国钢铁、有色、石化、建材、轻工、纺织等六大基础行业29大类200余种基础材料目前基本能满足国民经济和社会发展的需求，规模优势明显。但是，低端产能过剩和高端产品供给不足并存的问题仍然存在，结构调整仍有较大提升空间，亟待发展高性能特种钢、高性能特种合金、高性能高分子材料、低环境负荷型建材、新型氟材料和高性能聚烯烃等高端材料产品，加快相关产业转型升级。

第二，新材料处在战略性新兴产业和未来产业等重点产业链的上游，是我国推进新型工业化、发展新质生产力的重要物质支撑。例如，硅、锗等半导体材料应用于集成电路芯片是人类进入信息社会的基石，迄今仍然在半导体产业中处于主导地位。以氮化镓、碳化硅等为代表的第三代半导体，是制备短波长光电子器件、高功率射频电子器件和高效率功率电子器件的最优选材料。5G通信要求覆盖毫米波频段，要求至少10倍于4G的峰值速率和毫秒级的传输时延以及千亿级的连接能力，而氮化镓是目前能同时实现高频、高效、大功率的唯一材料。碳化硅是新型电力——特高压电网必需的可达到万伏千安等级的唯一功率半导体材料，同时也是高速列车和新能源汽车牵引、电控系统的关键材料。当前，国际上在氧化镓、金刚石等下一代超宽禁带材料上的竞争已明朗化。毫米波与太赫兹波段是电磁波谱上尚未充分利用的战略资源，新兴的半导体材料未来有望主导6G射频器件，对于6G通信、空天地一体化网络建设具有重大意义。

第三，新材料产业本身也是通过发展新质生产力形成的新的经济增长点之一。随着高新技术产业的快速发展和制造业的不断升级，世界各国对新材料的需求持续旺盛，新材料产业规模将持续增长。根据中国电子信息产业发展研究院统计，2015年以来，在全球经济增长乏力的背景下，全球新材料产值仍保持10%以上的年复合增长率。我国新材料产业规模约占全球的30%，产值年复合增长率超过20%。

近年来，河北省承德市双滦区围绕钒钛新材料产业积极布局，图为当地一家钒钛新材料企业的冷轧车间。孙占军 摄

二、新材料发展面临的新形势与新需求

当今世界，新一轮科技革命和产业变革深入发展，我国已进入高质量发展阶段，新材料发展面临的国内外环境也发生深刻变化。

第一，全球新材料产业竞争激烈，技术发展呈现新特征。从全球看，新材料产业已形成了三级梯队的竞争格局。发达国家仍然是世界新材料的主导者，美国、日本、欧盟位列第一梯队，在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势。中国、韩国、俄罗斯属于第二梯队，在部分细分领域分别具有比较优势。巴西、印度等国位于第三梯队，其发展水平与第一梯队、第二梯队相比尚存在较大差距。

美日欧在新一轮科技发展规划中进一步突出对新材料的布局。同时，为了巩固其垄断地位，不断出台对我国的限制措施，并加速抢夺下一代材料发展制高点。美国通过制定“301管制技术清单”、《芯片与科学法案》，主导42国签署《瓦森纳协定》等一系列手段，给我国从国外获得高端材料及技术设置重重障碍。

大数据、人工智能与新材料技术加速融合，新材料的研发与制造向数字化、网络化、智能化迈进。新一代信息技术和智能制造技术全面融入材料设计、制造与应用全流程，以实现资源节约、绿色环保、性能优异、安全可靠等多重目标。随着数据量和计算能力以摩尔定律持续增长，材料科学研究已经进入“密集数据+人工智能”的第四范式。例如，材料基因工程通过材料高通量计算与设计、数字化制备加工、跨尺度多参量表征评价等手段，能显著缩短新材料研发周期，同时显著降低研发成本。工业物联网、大数据等智能制造技术在材料制造与应用中不断拓展。我国已有科研团队将MatChat（材料合成大语言模型）用于预测无机材料的合成路径。可以预见，人工智能大模型投入到材料工业领域的进程将大幅提速，智能机器人将走入新材料企业生产车间，从而使新材料生产效率进一步提升。

可持续发展成为全球共识，倒逼新材料产业向绿色化、低碳化发展。高碳排放的技术不再具有普遍竞争力，低碳导向驱动节能减排科技不断取得进步。以节能环保和绿色低碳为代表的新兴产业崛起，引起电力、汽车、航空、航天、通信、电子、建筑等多个产业发生重大变革，带动新材料产业向绿色化和低碳化方向发展。资源、能源和环境协调发展的新材料绿色化生产技术、节能与环境友好材料、全生命周期设计理念，正在加速推动材料的生产使用方式向精细化、绿色化、节约化方向发展。

第二，新时期我国新材料发展面临新需求，亟须加快创新。我国进入高质量发展阶段，构建现代化产业体系、推进新型工业化成为国家发展的重要任务。钢铁、有色、化工、纺织等传统产业持续优化升级，新一代信息技术、新能源、装备制造、航空航天、轨道交通、海洋工程、健康医疗等战略性新兴产业加速发展，未来制造、未来信息、未来能源、未来空间和未来健康等未来产业加快落地，为新材料提供了繁荣的应用场景，牵引新材料技术不断迭代升级，创造释放出巨大的市场增量。

一是大数据、人工智能、5G+/6G通信、量子信息等新一代信息技术爆发式发展，急需新型信息材料提供支撑。以大模型为代表的AIGC（生成式人工智能）正在推动人类社会向AGI（通用人工智能）方向持续探索。量子信息技术不断取得新突破，量子计算领域除了已有的超导、离子阱、光学等主流技术路线外，中性原子、硅自旋、拓扑等新兴技术路线也在不断发展。通信技术加速向6G演进，未来将实现真实物理空间与虚拟网络空间的深度融合，实现海量数据高速、无延迟、安全可靠的分发。据专家预测，2035年生成式人工智能有望为全球贡献近90万亿元的经济价值，其中我国将突破30万亿元，占比超过四成，这将对支撑大数据和算力的信息材料产生巨大的需求。随着集成电路工艺技术向2纳米以下制程节点演进，计算所依赖的半导体技术逐步接近物理极限，二维半导体材料有望摆脱硅基半导体材料的限制成为下一代芯片关键材料，支撑量子计算的新型材料也备受重视。

二是在“双碳”目标下，我国能源结构正发生颠覆性变化，急需开发新型能源材料。2023年我国太阳能发电和风电均超过水电，分别成为第二、第三大电力来源。我国光伏组件产量占全球总产量的80%以上，锂电池出货量占全球总出货量的60%，锂电池、光伏等绿色能源产业已发展成为我国具有全球竞争力的产业。我国需要大量使用来自可再生能源的电能，急需大规模发展海上风电、光伏、氢燃料电池、固体锂电池、生物质能、钠电池等，这将对低成本大丝束碳纤维、热电材料、燃料电池材料、固体锂电材料、光电材料等新材料产生巨大的需求。

三是高端装备制造水平的不断提升，急需以一大批特种结构材料与特种功能材料提供基础支撑。C919和CR929等大型民用客机国产化是打造我国航空产业链、打破国际大飞机制造业垄断的必由之路，对轴承钢、超高强钢、高温合金等特种合金提出了迫切需求。我国新能源汽车产业发展迅猛，国际竞争力不断提升，发展全电/混电汽车对新型电子材料、新型电池材料等需求巨大。《交通强国建设纲要》提出合理统筹安排新一代时速400公里高速列车技术储备研发，新一代高铁的关键材料选用尚不清晰，亟待进行研发布局。深远海、极地用高性能海工装备、高技术船舶以及长寿命岛礁平台等建设海洋强国、维护国家领海安全的重点工程对特种合金材料性能提出更高要求。

四是面向人民生命健康和减轻环境载荷，急需大力发展新型生物医用材料和生物基材料。我国每年人工关节需求量在100万套以上，脊柱植入物约300万套，创伤矫形器械约700万套，冠脉血管支架需求400多万支，等待心脏瓣膜置换或修补的患者约20万例，为生物医用材料提供了巨大的市场需求。全球每年塑料产量接近3亿吨，我国塑料产量约占全球的三分之一，OECD（经合组织）预测到2030年25%的石化塑料将被以淀粉等天然物质为原料生产的生物基塑料代替，为降低对石化资源的过度依赖，我国急需对生物基材料进行研发和产业化布局。

2023年8月29日，第六届中国国际新材料产业博览会开幕，全球5000多家企业和机构以实物化、场景化的形式展示新材料领域的最新产品和技术成果。赵宇航 摄

三、我国新材料发展处在最关键的历史转折关口

当前我国新材料发展已从“以解决有无问题为主”的规模扩张阶段，跨越到以满足国家重大战略需求、提升国际竞争力为主的高质量发展阶段，处在最关键的历史转折关口。我国通用型中、低工艺要求的新材料已基本达到安全保障的水平。在航空航天等敏感领域，国外对我国实施封锁禁运，我国主要立足国内、自主研制，国产新材料在支撑国家重大工程和国防军工方面发挥了巨大的支撑作用。

总的来看，我国新材料发展取得了举世瞩目的进步，实现了伟大的跨越，但是也面临着以下突出问题。

第一，我国高端材料自主保障能力弱，与国际先进水平相比还存在较大差距。例如，我国航空航天、高速列车、高档精密机床、高档汽车用高性能轴承钢、齿轮钢、模具钢，集成电路用高档光刻胶、部分特种气体及化学品，航空高端碳纤维复合材料等仍大量依赖进口。虽然我国显示产业规模已达世界第一，但新型显示用关键材料约70%仍依赖进口。而且，随着交叉学科和前沿制造技术的发展，材料与元器件/零部件一体化趋势日益明显，器件问题与材料问题耦合在一起，成为制约信息产业、高端装备制造等关键领域发展的瓶颈。

第二，我国新材料领域创新能力不强，基础性、原创性成果不足，核心技术掌握不够。长期以来，我国新材料发展模式仍基于“引进—消化吸收—再创新”的逆向开发，基于新概念新原理的新材料正向研发模式尚未完全建立起来。虽然我国科学家在材料科学众多领域取得了不少成绩，但是在重大材料发明发现方面缺乏重大贡献。虽然我国新材料领域申请专利数全球第一，但在基础性、原创性与国际化方面与美日欧尚存在较大差距。从技术角度来看，我国专利技术主要聚焦于改进装置和优化工艺，关注于降低成本、提高生产效率、扩展材料替代性、提升环境友好性等方面，多属于外围改进型发明，并非侧重于材料组成和结构本身的研发，基础性研发不多，在原创性方面与美日欧尚存在较大差距。

第三，我国新材料产业基础能力弱，难以满足人工智能背景下产业自身可持续发展要求。我国新材料领域关键生产装备、基础零部件/元器件、基础检测仪器等进口依赖度仍然较大。特别是，我国新材料领域基础工业软件自给率较低。我国目前使用的基础工业软件基本从国外购买。生产所用的高端工控系统和数控装备也基本从国外进口，这些系统和装备中嵌入的涉及核心竞争力的工程技术方法软件，国外多不对我出售，迫使我国无法获得参与制定国际工业技术标准的话语权，也对我国新材料领域数字化、智能化自主发展带来一定风险。

第四，我国新材料技术推广、应用与转化能力较弱，“好材不敢用”问题仍然突出。处于产业化初期的新材料在性价比方面竞争力明显不足，应用技术发展不足，给新材料推广应用造成较大的困难。例如，虽然我国风电发展迅猛，但因成本因素，风机叶片仍主要采用玻璃纤维，国产碳纤维仍然没有用上，而国外风机叶片上碳纤维的使用已较为普遍。2017年以来，工信部牵头实施重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作，在推动新材料应用方面取得了积极成效，但是在航空航天、轨道交通、国防军工等对可靠性要求特别高的重大应用场景中，即便有首批次保险补偿政策，新材料考核验证仍然周期长、难度大，难以快速迭代和投入应用。

2023年6月28日，2023东亚海洋博览会在山东青岛世纪博览城开幕，图为参观者在观看新材料轴承。俞方平 摄

四、采取有力措施加快我国新材料领域创新发展

当前新一轮科技革命和产业变革深入发展，全球产业链、供应链、价值链正在深度调整，大国围绕制造业布局的竞争日益加剧。我国新材料发展起步晚、底子薄，积累不足，难以支撑新时期发展新质生产力的材料需求。应采取有力措施，集中优势资源，加快我国新材料领域创新发展。

第一，建设新材料实验室体系，提升技术供给能力。在发展新质生产力的大背景下，在巨大市场需求的牵引下，我国新材料领域科技创新空前活跃。部分省份启动了一系列与新材料相关的省级重大专项，甬江实验室、松山湖实验室、辽宁实验室、季华实验室、九峰山实验室、南昌实验室等一批以新材料及新材料装备为特色的实验室正在抓紧建设，并在部分细分领域开展了深入攻关。2022年材料国家实验室在苏州挂牌成立。此外，70余家材料领域全国重点实验室正面临优化重组。通过这些实验室的建设和优化，我国新材料领域实验室体系已初具雏形，无疑将对我国材料科技的发展进步产生重大影响。

全国重点实验室经过40年的建设已形成庞大的体系，但存在科研资源分散、同质化等一系列问题。当前应针对重点领域发展对新材料产生的新需求，合理调整定位和研究方向，使之在新时期焕发新活力。各省份可充分依托省内产业优势特色，将实验室建设与大型实验装置和材料全生命周期综合研究评价设施建设相结合，形成新时期我国材料科学基础设施网络，实现与国家实验室、全国重点实验室互相呼应、错位发展。

第二，加大投入，夯实新材料理论与技术基础。新材料对基础科学发展的推动作用日益强大，已成为验证物理、化学、生物等学科重大理论研究成果，同时也是推动量子力学、物质科学、生命科学等基础科学向前沿技术转化的重要物质基础。此外，新材料的原创发现还不断催生出量子生物学、转角电子学、介观神经动力学等全新的研究领域，并为这些新生领域提供先进的研究与检测工具，帮助人类加深对物质本质、生命本质的认识。我国在这些基础、共性领域认识不足、研究不深入，是需要补课的一项紧要任务。

可借鉴发达国家在基础研究方面的成功经验，在材料基础、共性领域和交叉、前瞻性领域，以大学和研发机构为主体，加强政府资金和资源的持续性、稳定性投入，强化积累，提升原始创新能力，争取取得重大原创性成果。在以关键基础原材料、基础工艺与装备、基础零部件/元器件、基础检验检测仪器、基础工业软件等“五基”为代表的产业基础领域，以头部企业为主导，采取有效措施鼓励多元投入，通过产学研用紧密结合，全面提升产业基础能力，为新材料产业发展提供源源不断的动力。

第三，推进新材料研发与制造的数字化、智能化。将数字化技术与人工智能技术应用到新材料产品的研发、设计、制造、应用等全生命周期各阶段，可大幅提升材料研发与生产效率。加快开展材料基因工程技术在前沿材料探索发现、新材料性能提升和生产工艺优化等方面的示范应用研究，加快建设高通量制备与综合表征平台用于批量获得材料科学数据，进一步拓展材料基因工程技术在高分子材料、稀土材料等新方向上的突破。开发面向材料领域的预训练大模型MaterialsGPT，利用基于深度学习的生成式人工智能模型重构材料结构并进行材料表征，通过材料特性描述、用途描述，推荐最可能的材料工艺技术路线，不断提升智能化水平。

围绕生产与经营全过程信息智能感知与协同计算、知识驱动的制造过程决策自动化、制造过程多尺度多目标智能自主调控、全生命周期安全环境足迹监控与风险溯源分析等重点工程科学问题开展研究，激励企业在生产实践中大胆摸索、勇于创新。同时，通过建立基于人工智能的市场反馈分析决策机制，实现与客户企业和应用端的数据共享，提升新材料企业生产、运营、管理智能决策水平。

第四，加快成果转化，促进体制机制和研发模式创新。强化企业创新主体地位，以企业为主整合创新资源链。改革科研评价机制。立项评审强化目标导向，更多地关注“专业性”和责任主体的落实。科技成果的评价从以论文为主转向以创新性、实用性和社会效益综合评价为主，鼓励青年科学家面向应用开展研发活动，通过科研任务布局培养一大批新材料科技人才。促进新材料科技成果转化与应用。建议各部门制定优惠政策、采取有效措施，在航空航天装备、先进轨道交通装备、高技术船舶与海工装备、新能源汽车等高端装备制造领域，为国产新材料提供更多的验证平台和应用场景，有步骤、有效率地推进进口替代，加快国产新材料的升级迭代。改革研发项目管理运行模式。借鉴国外经验，按项目性质和实际情况选择不同的责任主体。在资金投入上，以政府投入为引导，调动社会资本参与投资的积极性，打造多要素、可持续的科技金融链网，构建基于国家信用的长期资本链以支撑新材料研发链。发挥市场配置资源的决定性作用，引导应用端多元化社会资本反哺研发端。

第五，坚持“研发一批、储备一批”的发展路径。尽快启动新材料重大专项，紧密围绕国家重大需求，研发一批重点材料，力争实现关键核心技术突破，破解重大工程和重大装备核心系统、关键器件所用材料受制于人的明显制约。同时，聚焦支撑未来产业发展的新一代关键材料进行系统性、前瞻性研发布局。进一步强化战略性、方向性、全局性重大问题研究，着眼未来重大战略需求，继续布局重点研发计划，形成新一代材料技术储备体系，抢占我国材料领域未来发展制高点。

（作者系中国工程院院士、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）

来源：时事报告