編者按：材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中作出了巨大貢獻(xiàn)。新材料的開發(fā)源于人類對自然界知識(shí)的認(rèn)知、實(shí)踐和總結(jié)，而材料技術(shù)的進(jìn)步又對人類社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著推動(dòng)和支撐作用。新材料是世界各國必爭的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也成為了當(dāng)前最重要、發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。加快發(fā)展新材料，對推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，支撐產(chǎn)業(yè)升級(jí)，建設(shè)制造強(qiáng)國具有重要戰(zhàn)略意義。本文分析了新材料在社會(huì)發(fā)展中的戰(zhàn)略作用，總結(jié)了國內(nèi)外先進(jìn)材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，明確了我國在新材料領(lǐng)域的發(fā)展需求及面臨的挑戰(zhàn)，歸納并提出了未來我國在不同新材料領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。

一、先進(jìn)材料在人類社會(huì)發(fā)展中具有戰(zhàn)略作用

1. 材料是人類社會(huì)發(fā)展劃時(shí)代的里程碑

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類文明的基石，是人類物質(zhì)文明發(fā)展劃時(shí)代的里程碑。材料服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、國防建設(shè)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步和國家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，支撐了整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)。“一代裝備，一代材料”向“一代材料，一代裝備”轉(zhuǎn)變，彰顯了材料的戰(zhàn)略作用。發(fā)展材料技術(shù)既可促進(jìn)我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展，又將帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

2. 新材料是高技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)

新材料將與高技術(shù)深度融合，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的支撐和保障。新材料技術(shù)密度高、應(yīng)用范圍廣、配套能力強(qiáng)，具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨部門的特點(diǎn)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的組成部分，也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)保證和技術(shù)支撐。然而，其發(fā)展中存在的不足之處將成為制約高技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

3. 新材料在新一輪工業(yè)革命中將發(fā)揮重要作用

從人類工業(yè)化進(jìn)程來看，影響世界至深的三次工業(yè)革命均是以材料技術(shù)的發(fā)展和突破為前提。在新一輪工業(yè)革命中，新材料也將起到不可替代的重要作用。現(xiàn)代高技術(shù)迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力的速度加快，工業(yè)化與信息化的深度融合都將不斷發(fā)掘新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、創(chuàng)建新興產(chǎn)業(yè)，新一代科技革命和工業(yè)變革正蓄勢待發(fā)，新材料將對新一輪科技和工業(yè)革命提供重要支撐。

4. 新材料是實(shí)現(xiàn)《中國制造2025》目標(biāo)的有力支撐

《中國制造2025》中，將新材料產(chǎn)業(yè)分為有色金屬、鋼材、石化材料在內(nèi)的先進(jìn)基礎(chǔ)材料，陶瓷、稀土在內(nèi)的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料， 以及3D打印、石墨烯在內(nèi)的前沿新材料三大板塊，從產(chǎn)業(yè)和需求角度對新材料產(chǎn)業(yè)提出了發(fā)展重點(diǎn)和目標(biāo)，對新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了戰(zhàn)略布局。同時(shí)，對我國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了新的要求，如基礎(chǔ)材料要增強(qiáng)供應(yīng)保障，關(guān)鍵戰(zhàn)略材料要打破技術(shù)封鎖，前沿新材料盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。此外，《中國制造2025》強(qiáng)調(diào)，新材料要有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異的性能，能滿足各種需要；突破產(chǎn)業(yè)化制備瓶頸；加快基礎(chǔ)材料升級(jí)換代；關(guān)注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響。

5. 新材料各分支領(lǐng)域各有所長、熱點(diǎn)紛呈

依據(jù)《中國制造 2025》《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》等相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃對我國新材料產(chǎn)業(yè)的部署，并結(jié)合新材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，本文將先進(jìn)材料分為新能源材料、智能材料、生物醫(yī)用材料、新一代信息材料、低碳建筑材料、高端裝備用結(jié)構(gòu)材料、高性能復(fù)合材料、稀土材料、先進(jìn)功能材料、納米材料、環(huán)保材料及材料基因工程。這些先進(jìn)材料分支領(lǐng)域各具特點(diǎn)，熱點(diǎn)紛呈，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生活中發(fā)揮著各自的作用。

二、國內(nèi)外先進(jìn)材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

1. 國際先進(jìn)材料領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢

當(dāng)前，新材料已經(jīng)成為各國必爭的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步以及國防安全的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，對于提高一個(gè)國家的整體科技、工業(yè)化水平、綜合國力以及構(gòu)建未來科技制高點(diǎn)和國際優(yōu)勢競爭力都至關(guān)重要。進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界各國高度重視新材料。迄今為止，20多個(gè)國家已制定了與新材料相關(guān)的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，啟動(dòng)100余項(xiàng)專門計(jì)劃規(guī)劃，在研發(fā)、市場、產(chǎn)業(yè)環(huán)境等不同層面上加強(qiáng)政策扶持力度，推動(dòng)新材料行業(yè)的革新，帶動(dòng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的快速發(fā)展。

表1 國外部分國家材料領(lǐng)域相關(guān)規(guī)劃

目前，國際上新材料領(lǐng)域全面領(lǐng)先的國家仍然是美國，日本在納米材料、電子信息材料，韓國在顯示材料、存儲(chǔ)材料，歐盟在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料、納米材料，俄羅斯在耐高溫材料、航空材料方面有明顯優(yōu)勢。我國在納米材料、半導(dǎo)體照明、稀土材料等方面的研究水平和成果與國際先進(jìn)水平基本同步，部分處于領(lǐng)先水平，但在高端材料產(chǎn)業(yè)化、部分關(guān)鍵材料與專用裝備等方面與國外先進(jìn)水平還存在一定差距。

先進(jìn)材料技術(shù)整體發(fā)展態(tài)勢為：材料制備與應(yīng)用向低維化、微納化、人工結(jié)構(gòu)發(fā)展，材料結(jié)構(gòu)功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備及應(yīng)用過程綠色化成為材料研發(fā)的重要方向；材料研發(fā)周期縮短、可應(yīng)用材料品種快速增長；材料與物理、化學(xué)、信息、生物等多學(xué)科交叉融合加劇，多學(xué)科交叉在材料創(chuàng)新中作用越來越重要；材料研發(fā)向更加惠及民生發(fā)展，并在資源和能源的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。

2. 我國先進(jìn)材料領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢

“十二五”以來，我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了長足進(jìn)步，創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，龍頭企業(yè)和領(lǐng)軍人才不斷成長，整體實(shí)力大幅提升，有力支撐了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防科技工業(yè)建設(shè)。我國新材料領(lǐng)域的發(fā)展有以下特點(diǎn)。

（1）積極進(jìn)行戰(zhàn)略布局

我國政府高度重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，發(fā)布實(shí)施多項(xiàng)政策規(guī)劃，積極引導(dǎo)并推動(dòng)我國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。進(jìn)入新時(shí)期，為滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對新材料的需求，繼“十二五”期間成為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一后，新材料又被列為《中國制造2025》規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展的十大高端領(lǐng)域之一。同時(shí)，在“十三五”規(guī)劃中，多個(gè)章節(jié)都涉及新材料領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局，國家相繼發(fā)布了《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》和《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，新材料已成為我國“十三五”時(shí)期的重點(diǎn)布局領(lǐng)域之一。

（2）創(chuàng)新能力穩(wěn)步增強(qiáng)

近年來，我國新材料領(lǐng)域科技發(fā)展十分迅速，創(chuàng)新能力不斷提升。以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的新材料創(chuàng)新體系逐漸完善，新材料國家實(shí)驗(yàn)室、工程（技術(shù)）研究中心、企業(yè)技術(shù)中心和科研院所實(shí)力大幅提升，在重大技術(shù)研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化中的促進(jìn)作用日益突出。在大飛機(jī)專用第三代鋁鋰合金、百萬千瓦級(jí)核電用U型管、硅襯底LED（發(fā)光二極管）材料、大尺寸石墨烯薄膜等方面積極創(chuàng)新，一批先進(jìn)產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

（3）創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)

2005年，我國（統(tǒng)計(jì)不包含臺(tái)灣省和香港特別行政區(qū)）材料領(lǐng)域科技論文數(shù)達(dá)到世界第一位。2011—2015年，我國材料領(lǐng)域SCI論文114734篇，是美國（52865篇）的2.17倍，日本（22148篇）的5.18倍。同時(shí)，我國材料高被引論文達(dá)到1517篇，是美國（1246篇）的1.22倍，日本（222篇）的6.83倍。2008年，我國材料領(lǐng)域發(fā)明專利申請數(shù)達(dá)到世界第一位。2011—2015年，我國僅鋼鐵、有色、石化、輕工、紡織和建材工業(yè)的授權(quán)專利為75萬件，其中發(fā)明專利23萬件。我國材料領(lǐng)域?qū)I(yè)技能人才穩(wěn)步增長，擁有中科院院士和工程院院士210人，研發(fā)科技人員115萬人，每年材料類大學(xué)本科畢業(yè)生4萬余人、碩士和博士畢業(yè)生1萬余人。材料領(lǐng)域初步形成了較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化體系，擁有國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程（技術(shù)）研究中心和產(chǎn)業(yè)化基地等近400家。

（4）產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長

我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已由2010年的0.65萬億元增至2015年的近2萬億元。空間布局日趨合理，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)不斷增強(qiáng)，環(huán)渤海、長三角、珠三角等地區(qū)新材料綜合性產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢突出，中西部地區(qū)一批特色鮮明的新材料產(chǎn)業(yè)基地初具規(guī)模。

（5）應(yīng)用水平明顯提升

我國新材料應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場潛力巨大，LED等新材料應(yīng)用示范全球領(lǐng)先，應(yīng)用數(shù)量和規(guī)模居于世界前列。先進(jìn)半導(dǎo)體材料、新型電池材料、稀土功能材料等領(lǐng)域加速發(fā)展，高性能鋼鐵材料、輕合金材料、工程塑料等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，有效支撐了高速鐵路、載人航天、海洋工程、能源裝備等工程順利實(shí)施。生物材料、納米材料應(yīng)用取得積極進(jìn)展，新材料在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、光通訊等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用步入快車道。

3. 我國先進(jìn)材料領(lǐng)域發(fā)展形勢與需求

當(dāng)前，新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)，全球新材料產(chǎn)業(yè)的競爭格局正在發(fā)生重大調(diào)整。新材料與信息、能源、生物等高技術(shù)加速融合，大數(shù)據(jù)、數(shù)字仿真等技術(shù)在新材料研發(fā)設(shè)計(jì)中作用不斷突出，“互聯(lián)網(wǎng)+”、材料基因組計(jì)劃、增材制造等新技術(shù)新模式蓬勃興起，新材料創(chuàng)新步伐持續(xù)加快，國際市場競爭將日趨激烈。

我國新材料產(chǎn)業(yè)起步晚、底子薄、總體發(fā)展慢，仍處于培育發(fā)展階段，新材料行業(yè)仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下方面：

第一，基礎(chǔ)原材料整體技術(shù)水平不高，物耗能耗排放較高，環(huán)境污染嚴(yán)重（材料行業(yè)能耗在工業(yè)總能耗和全國能源消費(fèi)總量中的比重分別達(dá)到了60%和44%），產(chǎn)業(yè)競爭力不強(qiáng)，利潤率低，部分行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。

第二，核心技術(shù)與專用裝備水平相對落后，關(guān)鍵材料保障能力不足，核心技術(shù)、工藝及裝備仍然部分依賴進(jìn)口；新興材料產(chǎn)業(yè)市場巨大，需求強(qiáng)勁，國際競爭激烈，我國高端材料制造業(yè)的競爭力和市場份額急需提高。

第三，創(chuàng)新能力薄弱，新材料行業(yè)研發(fā)以跟蹤國外較多，原始性創(chuàng)新較少；國家重大工程和國防建設(shè)對新材料需求強(qiáng)烈，但新材料配套與工程化能力較弱，高端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化程度偏低；產(chǎn)學(xué)研用合作不緊密，人才團(tuán)隊(duì)缺乏，標(biāo)準(zhǔn)、檢測、評(píng)價(jià)、計(jì)量和管理等支撐體系缺失；人才隊(duì)伍中基礎(chǔ)研究隊(duì)伍不穩(wěn)，工程應(yīng)用技術(shù)隊(duì)伍流動(dòng)性不夠，新興產(chǎn)業(yè)人才流動(dòng)性過大。

第四，產(chǎn)業(yè)布局亂，低水平重復(fù)建設(shè)多，低端品種產(chǎn)能過剩，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性亟待提高，推廣應(yīng)用難等問題沒有根本解決，仍然是制約制造強(qiáng)國建設(shè)的瓶頸。

三、未來我國先進(jìn)材料的重點(diǎn)發(fā)展方向布局

未來幾年，是我國實(shí)施《中國制造2025》、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。新一代信息技術(shù)、航空航天裝備、海洋工程和高技術(shù)船舶、節(jié)能環(huán)保、新能源等領(lǐng)域的發(fā)展，為新材料產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的市場空間，也對新材料質(zhì)量性能、保障能力等提出了更高的要求。我們必須緊緊把握歷史機(jī)遇，集中力量、加緊部署，進(jìn)一步健全新材料產(chǎn)業(yè)體系，下大力氣突破一批關(guān)鍵材料，提升新材料產(chǎn)業(yè)保障能力，支撐中國制造實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)的歷史跨越。

1. 國家相關(guān)規(guī)劃先進(jìn)材料領(lǐng)域重點(diǎn)布局

當(dāng)前，先進(jìn)材料已成為我國布局的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，國家層面發(fā)布了一系列政策措施進(jìn)行布局，目前相關(guān)規(guī)劃的有關(guān)先進(jìn)材料重點(diǎn)領(lǐng)域如下。

表2 中國先進(jìn)材料領(lǐng)域近期部分相關(guān)發(fā)展規(guī)劃

此外，我國各個(gè)區(qū)域也都結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶攸c(diǎn)及優(yōu)勢，在“十三五”規(guī)劃中對新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局。目前，我國在環(huán)渤海、長三角、珠三角地區(qū)初步形成了三大新材料產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，三大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)分別在稀土功能材料、磁性材料、特種纖維材料、航空航天材料、新能源材料、電子信息材料、新型化工材料等進(jìn)行了布局。

2. 先進(jìn)材料各細(xì)分領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展方向

依據(jù)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》、《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》等相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃對我國新材料產(chǎn)業(yè)的部署，結(jié)合新材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，我國新材料細(xì)分領(lǐng)域的重點(diǎn)方向如下表所示：

表3 我國先進(jìn)材料細(xì)分領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展方向