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新材料,为什么关乎国运
  发布日期:2023-11-28

1939年10月,美国特拉华州威尔明顿市的女性在争相购买一双神奇的袜子。

这种袜子,不仅手感顺滑、易洗耐用、价格便宜,还能勾勒出腿部曲线,受到爱美女性的疯狂追捧。

首批400万双袜子,刚上市便销售一空,当年累计卖出了6400万双。

这种“神奇”的袜子,由一种名为尼龙(聚酰胺纤维)的新材料制成。

今天,尼龙除了制作袜子,已广泛应用于航空航天、医疗、电子电气等领域。

一个新材料的诞生,改变了时尚,改善了生活,也催生出一个个产业。

有些时候,更关乎国运。

01  底盘技术

材料,在我们的生活中无处不在,无处不需。

新材料,指的是新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,以及传统材料成分、工艺改进后性能明显提高或具有新功能的材料。

说新材料关乎国运,是因为新材料与新一代信息技术被誉为制造业的两大“底盘技术”。


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图  1   新材料发展方向


新一代信息技术是第四次工业革命的驱动力,而新材料是支撑战略性新兴产业和重大工程不可或缺的物质基础。

说得再通俗一些,所有实体行业的上游都是材料。

没有新材料,就没有战略性新兴产业。

其一,新材料满足新兴产业的需求。

目前,中国自主研发的大型客机C919已经实现航班化。

很多人关注C919的发动机、航电系统等部件,其实,新材料也是C919起航的幕后功臣之一。

在航空工业,流传着“一代飞机,一代材料”的说法,形象概括了采用高性能新材料与提高飞机性能之间的密切联系。

从某种意义上说,新材料起到的是“鱼与熊掌兼得”的作用:

既减轻飞机的重量,又提高结构刚度和疲劳寿命。

研究资料显示,C919所使用的新材料中,铝合金占比达到65%,钛合金占比9.3%,超高强度钢占比6.9%,复合材料占比11.5%。

受益于新材料的大规模使用,C919整体减重了7%左右。

中国新材料产业,部分满足了C919国产化的需求,也夯实了大规模量产的基础。

其二,新材料驱动新兴产业的升级。

近几年,中国电动车产业发展迅猛,已跻身全球最大的电动车生产国和消费国。

但我们要知道,早在1881年,法国人就制造了一辆用电池和直流电机驱动的电动汽车,被认为是世界上第一台电动车。

4年后,德国人卡尔·本茨研制成功的内燃机汽车才姗姗来迟。

100多年来,电动汽车存在感极低,为何最近几年才获得重生,渐成星火燎原之势?

核心是动力电池。

早期的动力电池由铅及其氧化物制成,能量密度低、续航里程短、充电时间长,拖了电动车的后腿。

制约动力电池性能的关键,就是材料。

今天的动力电池以锂金属为材料,各项性能大为提高,让电动车驶上了快车道。

可以说,新材料的广泛应用,让动力电池迭代,也驱动了整个电动车产业发展壮大。

新材料的“能量使命”,远未结束。

未来,进一步提高动力电池的续航、能量密度和安全性,同时降低成本,还是要从新材料入手。

石墨烯是一种碳原子组成的单层蜂窝状二维晶格材料,被誉为“新材料之王”。


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图  2   石墨烯电池结构


受益于石墨烯的物理结构,石墨烯电池可以实现更小的体积和更轻的重量,同时保持高能量密度。

可以预见,一旦石墨烯电池大规模商用,将为电动汽车产业带来新的变革。

一代材料决定一代技术,一代技术引领一代产业。

正是由于中国在新材料上不断突破,才有力支撑了航空航天、电子信息、新能源等战略性新兴产业的发展壮大。

换言之,新材料能否持续创新突破,决定着中国制造业的发展,也关乎中国的国运。

02  如何突围

我国新材料产业起步较晚、基础薄弱,虽然经过多年不懈努力,取得了长足的进步,但必须清醒的认识到,我国仍处于第二梯队。

与美国、日本、德国等第一梯队相比,还存在不小的差距。

特别是在半导体材料、先进高分子材料、光学材料等领域,西方跨国企业依然占据主导地位。

比如,日本、德国等4家企业占据全球90%以上半绝缘砷化镓市场份额,德国、美国等7家公司拥有全球90%的有机氟材料生产能力,小丝束碳纤维的制造基本被日本和美国企业所垄断。


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图  3   我国高度依赖进口的新材料清单


最近几年,西方跨国企业凭借技术和规模优势,通过并购、重组,进一步垄断高端材料。

中国新材料产业,未来如何发展?如何化解“卡脖子”的风险?我们可以从国际新材料产业大会上寻找答案。

国际新材料产业大会,是国内最具权威和影响力的新材料产业领域国际性展会。此前已在安徽省蚌埠市举办两届,第三届国际新材料产业大会于11月23—26日在蚌埠市开幕。

回顾前两届大会,可以用三个关键词来概括:

第一个关键词,层次高。

从主办单位看,由安徽省人民政府、国际玻璃协会主办,中国科学技术协会指导。参会嘉宾,可谓大咖云集。来自全国各地的院士、业内专家、国内外行业前沿的企业高管齐聚一堂,共谋新材料产业发展大计。

第二个关键词,成果多。

前两届累计签约项目253个,协议总投资额2262.07亿元。大会不仅是产业资本交易对接平台,更是一个高端交流平台、成果发布平台。专家学者嘉宾诠释顶层设计与发展规划,行业大咖解读技术方向与发展动态,科研人员探讨核心技术的提升空间,为行业发展建言献策。

第三个关键词,体验感。

材料在生活中随处可见,新材料技术常常因为前沿尖端而晦涩难懂。大会设置展览展示,为社会公众带来一场科普盛宴。

前两届大会,集中展示了300多家企业的2000多件展品和最前沿的技术成果。

凯盛科技的柔性可折叠玻璃、陶铝新材料的发动机活塞、中科院合肥固体所的嫦娥钢等前沿技术成果精彩亮相。

观展的市民朋友,不仅能看,还能用,沉浸式体验,参与感、互动性极强。

第三届国际新材料产业大会,国际化元素更加丰富、科技主题更加鲜明、行业引领作用更加突出。

本次大会以“新材料创造新价值”为主题,将开展会见、巡馆、开幕式等重大活动以及一系列专题活动和展览展示活动。

值得关注的是,活动将重点邀请海内外新材料领域领军企业、专家学者、投资机构等负责人参会,组织新材料产业发展圆桌会议,共同为新材料产业发展建言献策。

新材料行业,期待第三届国际新材料产业大会上的“蚌埠声音”。

03  蚌埠势力

这是蚌埠第三次举办国际新材料产业大会。不是一线城市,亦非省会城市,蚌埠为何能承办这场盛会?这还要从安徽的新材料产业说起。

长三角城市群坐拥14个产业集群,主要集中在东部沿海地区和经济发达地区。作为中部 “追兵”,创投高地,安徽正在谋求单点突围。

截至2020年底,安徽全省新材料产值突破4000亿元,近五年年均增长20%,已集聚1300多家规模以上企业、32家国家级创新平台、300多家省级创新平台。 2025年,安徽新材料产业产值将力争突破万亿元,在省内培育3家以上千亿级规模龙头企业、20家以上百亿级优势企业。


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图  4   安徽新材料产业“1520行动计划”


作为安徽的工业明珠,蚌埠市新材料产业在2022年的产值也达到了685.6亿元,同比增长25.38%。

目前已集聚新材料产业规上企业363家,拥有国家级创新平台7个,省级创新平台47个,引育了中建材集团、丰原集团、康宁药玻、壹石通、芯动联科等一大批骨干企业。

尤其是在新材料产业,蚌埠在两个细分领域处于领先地位。

一个是硅基新材料。

蚌埠是国家硅基新材料新型工业化示范基地,也是国内最全的玻璃成套装备生产基地。

在硅基新材料领域,蚌埠创造了一系列全国之最:最薄的0.1毫米电子信息显示玻璃、最硬的高铝盖板玻璃、最大的浮法TFT-LCD玻璃基板、最柔的可折叠玻璃、最轻的空心玻璃微珠。

一个是生物基新材料。

蚌埠是生物基新材料国家新型工业化产业示范基地,已建成发酵技术国家工程研究中心等国家级创新平台4个,打破国外对高光学纯乳酸及丙交酯的技术垄断,建成全球产能规模最大、产品链条最全、技术工艺最强的聚乳酸产业链条。


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图  5   丰原生物聚乳酸生态循环示意图


此外,蚌埠在金属基新材料、化工新材料、锂电池新材料、新材料装备等领域,亦有布局。

锚定“材料之都”目标,蚌埠市正全力优化扶持政策、集聚创新资源、构建产业体系,力争到2025年新材料产业产值规模突破1000亿元,将新型功能材料打造成为国内创新能力最强、产业规模最大、产业链条最长、产品品种最全、装备配套最优的国家新型功能材料产业集群。

雄厚的产业基础、完善的扶持政策,让蚌埠有实力、有底气承办国际新材料产业大会。但与大城市相比,蚌埠新材料产业仍有短板。新材料是一个典型的技术创新驱动的产业。

科技创新能力,决定产业发展的水平和上限。

从我国科教资源分布看,一流的材料科学创新要素主要集中在北京、上海、武汉等大城市。


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图  6   我国新材料产业核心聚集区总体分布情况

资料来源:观研报告网,国信证券经济研究所整理


在科教资源上不占优势的蚌埠,如何补齐短板?这正是蚌埠持续举办国际新材料产业大会的意义所在。

世界级行业盛会既是衡量城市产业竞争力的重要因素,亦是提升城市产业显示度的关键窗口。

站在国际新材料产业大会这一平台,蚌埠亮出“成绩单”,递出“邀请函”,扩大“朋友圈”,能吸引更多创新资源集聚。

持续不断引入创新源头活水,将为蚌埠新材料产业高质量跨越发展注入新动能。

04  展望未来

新材料与信息技术深度融合,共同推动制造业向高端化发展。

加快新材料产业发展,对我国实施创新驱动发展战略、加快供给侧结构性改革、增强产业核心竞争力具有重要战略意义。正因如此,“中国制造2025”、“十四五战略性新兴产业发展规划”等相关政策、措施,明确提出要大力发展新材料产业。

从需求端来看,无论是碳达峰、碳中和的国家战略,还是新能源、半导体等细分产业,都将拉动上游新材料产业的发展。

数据显示,2022年我国新材料产业总产值约6.8万亿元,比2012年增长了近6倍,年均复合增长率超过20%。在政策和市场的双轮驱动下,预计到2025年,产业规模有望突破11万亿元。我国由新材料大国向新材料强国转变的步伐正在加快,新材料行业将迎来更多的发展机遇、更大的发展空间。

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