本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2022年第2期

作者：劉雪峰，劉昌勝，謝建新

來源：提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力戰(zhàn)略研究[J].中國工程科學(xué),2022,24(2):29-37.

 

編者按

前沿新材料是孕育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和引領(lǐng)未來科技發(fā)展的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，具有戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性和顛覆性，兼具產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性強(qiáng)、附加值高的技術(shù)特征。發(fā)展前沿新材料產(chǎn)業(yè)意義重大，是決定高端制造和國防裝備水平的關(guān)鍵因素。

中國工程院謝建新院士、中國科學(xué)院劉昌勝院士科研團(tuán)隊(duì)在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2022年第2期發(fā)表《提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力戰(zhàn)略研究》一文。文章重點(diǎn)分析了面向類腦智能、人工智能、深空探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)安全、高效能量轉(zhuǎn)化等尖端科技領(lǐng)域中前沿新材料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)能力現(xiàn)狀與問題。面向2025年、 2035年的階段性發(fā)展規(guī)劃，從提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新基礎(chǔ)能力、支撐保障基礎(chǔ)能力、競爭基礎(chǔ)能力、可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)能力、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平以及改善產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境等方面提出了我國前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的發(fā)展目標(biāo)與發(fā)展戰(zhàn)略。為滿足新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對(duì)前沿新材料的需求，文章從材料基因工程提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力，雙循環(huán)新發(fā)展格局下前沿新材料產(chǎn)業(yè)布局，碳達(dá)峰與碳中和發(fā)展戰(zhàn)略下的前沿新材料產(chǎn)業(yè)布局，自主可控的前沿新材料測(cè)試表征能力建設(shè)等方面提出了發(fā)展建議。

一、前言

前沿新材料是孕育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和引領(lǐng)未來科技發(fā)展的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，具有戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性和顛覆性，兼具產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性強(qiáng)、附加值高的技術(shù)特征。發(fā)展前沿新材料產(chǎn)業(yè)意義重大，是決定高端制造和國防裝備水平的關(guān)鍵因素。

類腦智能、人工智能（AI）、深空探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)安全、高效能量轉(zhuǎn)化是前沿新材料研發(fā)和應(yīng)用集中的重點(diǎn)領(lǐng)域。

①類腦智能領(lǐng)域用前沿新材料是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能的信息處理機(jī)制類腦、認(rèn)知行為表現(xiàn)類人、智能水平達(dá)到或超越人的材料，分為類腦智能感知材料、類腦智能功能材料、類腦功能修復(fù)材料、智能強(qiáng)腦前沿新材料等。

② AI 領(lǐng)域用前沿新材料是為滿足 AI 及與其交叉融合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要而開發(fā)的新材料，具有結(jié)構(gòu)多功能化、功能智能化的特點(diǎn)；綜合性能、對(duì)環(huán)境的感知、處理及響應(yīng)能力優(yōu)于傳統(tǒng)材料，分為智能高分子材料、輕質(zhì)功能化金屬材料、機(jī)敏復(fù)合材料等。

③深空探測(cè)領(lǐng)域用前沿新材料是使深空探測(cè)器適應(yīng)外太空、行星大氣層及行星地表的超低溫、強(qiáng)輻射、高真空、零（微）重力等多種復(fù)雜服役環(huán)境的材料，分為新一代熱防護(hù)燒蝕材料、熱管理材料、低溫潤滑材料、防塵 / 自清潔材料、緩沖吸能材料等。

④網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域用前沿新材料是保證網(wǎng)絡(luò)信息保密性、完整性、可用性、可控性、可審查性、安全傳遞的材料，分為多波段化 / 低維化的吸波與屏蔽材料、量子信息記憶材料等。

⑤高效能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域用前沿新材料是轉(zhuǎn)換效率高、安全性高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、使用壽命長、成本低和環(huán)境負(fù)荷低的材料，分為光電光熱材料、熱電材料、壓電材料、電致發(fā)光材料、化學(xué)能 – 電能轉(zhuǎn)換材料、磁能 – 機(jī)械能轉(zhuǎn)換材料等。

整體來看，全球前沿新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不均衡，長期積累形成國家 / 地區(qū)間高科技產(chǎn)業(yè)、高端制造業(yè)的差異，不可避免地沿續(xù)至前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的形成過程，導(dǎo)致目前全球前沿新材料產(chǎn)業(yè)三級(jí)梯隊(duì)的競爭格局：美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)處于第一梯隊(duì)，在前沿新材料的研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力、市場(chǎng)占有率等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；中國、韓國、俄羅斯處于第二梯隊(duì)，正在高速發(fā)展；印度、巴西等國家處于第三梯隊(duì)，正在奮力追趕。

在培育前沿新材料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計(jì)劃等產(chǎn)業(yè)政策的促進(jìn)下，我國前沿新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭良好，但存在重大原始創(chuàng)新能力不足，部分關(guān)鍵核心技術(shù)、關(guān)鍵原輔材料、核心裝備、高端檢驗(yàn)檢測(cè)儀器等受制于人的問題。未來需對(duì)前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行前瞻性頂層設(shè)計(jì)，積極發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢(shì)，提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新基礎(chǔ)能力、支撐保障基礎(chǔ)能力、競爭基礎(chǔ)能力、可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)能力，改善前沿新材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。針對(duì)前沿新材料多學(xué)科交叉、創(chuàng)新性和顛覆性強(qiáng)的特征，培育交叉融合創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)人才，將材料基因工程等前沿共性關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展充分結(jié)合，以此促進(jìn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

二、前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力發(fā)展現(xiàn)狀

（一）類腦智能領(lǐng)域

類腦智能領(lǐng)域前沿新材料作為類腦智能技術(shù)的基礎(chǔ)，正在引領(lǐng)類腦智能技術(shù)的發(fā)展和新一輪的科技革命。我國類腦智能領(lǐng)域前沿新材料的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，在具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、關(guān)鍵裝備軟件、重大產(chǎn)品與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高端人才隊(duì)伍等方面嚴(yán)重匱乏，部分關(guān)鍵性原輔材料被國外壟斷，產(chǎn)業(yè)鏈安全存在較大隱患。在類腦智能感知材料方面，關(guān)鍵原輔材料中高純合成有機(jī)試劑有近 30% 的品種完全依賴進(jìn)口；用于高精細(xì)光刻技術(shù)的高端光刻膠基本依賴進(jìn)口。

（二）人工智能領(lǐng)域

AI 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與技術(shù)不斷演進(jìn)發(fā)展，和應(yīng)用交替前進(jìn)、相互牽引。當(dāng)前，大量科技企業(yè)瞄準(zhǔn)了類腦芯片、量子計(jì)算芯片、智能電子器件等底層技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，AI 產(chǎn)業(yè)鏈研究重心正在向基礎(chǔ)層轉(zhuǎn)移。由于科技創(chuàng)新能力不足，工業(yè)發(fā)展起步晚、底子薄，我國在 AI 領(lǐng)域前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在核心技術(shù)掌握不到位，中低端產(chǎn)能過剩與高端產(chǎn)品及關(guān)鍵材料、核心工藝等保障不足并存的問題，關(guān)鍵零部件、核心工藝、高性能材料等的進(jìn)口比例仍然很高，被迫處于“跟跑”階段。以覆銅板關(guān)鍵材料銅箔為例，國內(nèi)在銅及銅合金軋制、銅箔表面處理等核心工藝及關(guān)鍵原輔材料等方面尚未建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系，產(chǎn)品主要供應(yīng)低端市場(chǎng)，綜合技術(shù)水平、質(zhì)量穩(wěn)定性、產(chǎn)品可靠性等與國際先進(jìn)水平有較大差距。

（三）深空探測(cè)領(lǐng)域

深空探測(cè)是航天事業(yè)的重要組成部分，但平臺(tái)規(guī)模小、材料用量少、性能要求高、技術(shù)難度大。我國深空探測(cè)領(lǐng)域前沿新材料產(chǎn)業(yè)具有較強(qiáng)的能力，保障了一系列深空探測(cè)與空間科學(xué)重大任務(wù)實(shí)施。然而深空探測(cè)前沿新材料科技創(chuàng)新基礎(chǔ)能力有所欠缺，核心能力處于“跟跑”階段；玻璃纖維蜂窩填充酚醛樹脂燒蝕材料、酚醛樹脂浸漬碳基體燒蝕材料等熱防護(hù)燒蝕材料、納米氣凝膠、智能熱控涂層等熱管理材料均由發(fā)達(dá)國家率先提出，僅有超疏防塵材料等少數(shù)材料由我國科學(xué)家推動(dòng)發(fā)展。關(guān)鍵材料的性能和產(chǎn)能有待提高，如空間結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用的高強(qiáng)高模、超高模量碳纖維亟需突破關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)并建立自主生產(chǎn)能力。國內(nèi)深空探測(cè)前沿新材料的研究與開發(fā)主要以科研院所、高校、國有航天企業(yè)為主，市場(chǎng)化運(yùn)作機(jī)制長期欠缺，沒有形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)。

（四）網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域

網(wǎng)絡(luò)安全事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國家安全。我國網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域前沿新材料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施比較完善，為相關(guān)材料研發(fā)提供了有力支持。一些核心技術(shù)如第五代移動(dòng)通信（5G）、量子通信走在世界前列，但涉及的關(guān)鍵材料、零部件等仍依賴進(jìn)口，制約了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。網(wǎng)絡(luò)安全前沿新材料科技創(chuàng)新基礎(chǔ)能力欠缺，自研產(chǎn)品較難滿足濾波、吸波、屏蔽材料應(yīng)用所提出的“薄、寬、輕、強(qiáng)” 綜合要求。相關(guān)領(lǐng)域人才規(guī)模不足，企業(yè)參與度不夠，產(chǎn)業(yè)競爭能力較弱。

（五）高效能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域

高效能源轉(zhuǎn)換材料是建設(shè)重大工程、研制國防裝備、構(gòu)建節(jié)能環(huán)保社會(huì)的重要支撐和基礎(chǔ)保障。以光熱材料、熱電材料、電池材料為代表的高效能源轉(zhuǎn)換材料，產(chǎn)能逐年增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)占有率不斷擴(kuò)大，部分核心技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性突破，技術(shù)指標(biāo)得到大幅提升；但因起步較晚、底子薄，在核心技術(shù)、創(chuàng)新能力、關(guān)鍵產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、重大裝備等方面仍存在明顯短板，與國際先進(jìn)水平存在較大差距。資金、創(chuàng)新資源、政策等方面的支持比較分散，產(chǎn)業(yè)鏈上、下游尚未形成協(xié)同創(chuàng)新模式，同時(shí)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)“產(chǎn)學(xué)研用”脫節(jié)，導(dǎo)致國產(chǎn)高效能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域材料主要為中低端產(chǎn)品，難以融入全球新材料供應(yīng)體系。關(guān)鍵零部件、核心工藝、基礎(chǔ)材料等較高比例依賴進(jìn)口，制約了前沿新材料的研發(fā)和應(yīng)用。高效能源轉(zhuǎn)換新材料的標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、管理不健全的問題沒有得到根本解決，影響了管理部門和企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)的準(zhǔn)確判斷，不利于合理出臺(tái)扶持措施、精準(zhǔn)安排發(fā)展重點(diǎn)。

三、前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力分析

智能高分子材料、輕質(zhì)高強(qiáng)及高功能金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料、多功能復(fù)合材料等，將支撐類腦智能、AI、深空探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)安全、高效能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域未來發(fā)展。原輔材料供應(yīng)、基礎(chǔ)工藝制造水平、產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)、核心基礎(chǔ)裝備水平、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件 / 元器件、基礎(chǔ)檢驗(yàn)檢測(cè)儀器、基礎(chǔ)工業(yè)軟件等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力是前沿新材料發(fā)展的重要保障。

重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)涉及近 30 種主要原輔材料，石墨烯、丙烯腈、稀土礦、鈦鐵礦、鋰電池負(fù)極材料、鹵素鈣鈦礦、稀土金屬及氧化物、銦、鎵、硒等自主可控（即 90% 以上可自主保障），生物感知凝膠、酚醛樹脂、光鹵石等安全可控（即 70% 以上可自主保障），鋁土礦等對(duì)外依賴度大（即 50% 以上依賴進(jìn)口），光刻膠、晶圓、電子特氣、光掩膜、濕電子化學(xué)品、高純鐵氧體、高純金屬微粒、鋰、鎳、鈷、發(fā)光二極管（LED）外延片及芯片、材料數(shù)據(jù)庫等對(duì)外依賴度極大（即 80% 以上依賴進(jìn)口）。

在重點(diǎn)前沿新材料的主要基礎(chǔ)制造工藝中，激光刻蝕、高效低成本金屬熔體增材制造、鑄造、塑性加工成形、金屬層狀復(fù)合材料短流程制備加工、耐燒蝕熱防護(hù)材料制造及數(shù)據(jù)挖掘等達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但第三代碳纖維復(fù)合材料制造、光刻、鋰離子電池生產(chǎn)、熱電材料制備等與國際先進(jìn)水平仍有差距。未來，需要進(jìn)一步突破激光刻蝕自動(dòng)化精準(zhǔn)化、連續(xù)金屬液流控制與隨形快冷、大規(guī)格鑄錠成分均勻性控制、輕合金型材精密擠壓、高界面結(jié)合強(qiáng)度寬幅金屬復(fù)合薄板制備加工、針對(duì)前沿新材料的數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，保持或擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)；在發(fā)展水平滯后的細(xì)分方向，需要打破關(guān)鍵核心技術(shù)封鎖，提高自身研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備、原料、核心技術(shù)的持續(xù)自主創(chuàng)新。

在重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)中，中國鋁業(yè)股份有限公司、清華大學(xué)、北京航空材料研究院分別在鋁電解技術(shù)、類腦計(jì)算、鈦合金精密鑄造方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平；南大光電材料股份有限公司、華為技術(shù)有限公司、中芯國際集成電路制造有限公司、長電科技股份有限公司、亞聯(lián)高科股份有限公司、杉杉能源有限公司、北京科技大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所分別在光刻機(jī)核心技術(shù)、芯片設(shè)計(jì)制造、高端芯片封裝技術(shù)與裝備、LED 外延材料、鋰電池材料制備技術(shù)、制氫與儲(chǔ)氫技術(shù)、材料基因工程前沿共性技術(shù)、智能制造技術(shù)方面處于國內(nèi)優(yōu)勢(shì)地位，但與國際先進(jìn)水平仍有差距。當(dāng)前，全球圍繞重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的競爭日趨激烈，我國加大關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)投入，是提升產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)邁向高端水平的必然選擇。

在重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)核心基礎(chǔ)裝備中，面光源制造設(shè)備、智能制造設(shè)備達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但大型及精密鍛造設(shè)備、多晶硅提純?cè)O(shè)備、燃料電池檢測(cè)設(shè)備等與國際先進(jìn)水平仍有差距（見表 1）。

表 1  產(chǎn)業(yè)核心基礎(chǔ)裝備水平

在重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件 / 元器件中，類腦計(jì)算硬件平臺(tái)、激光反射薄膜等達(dá)了國際先進(jìn)水平，但光刻機(jī)光源、光刻機(jī)鏡頭、腦機(jī)接口、高性能濾波器、掩膜版等與國際先進(jìn)水平仍有差距（見表 2）。

表 2 產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件 / 元器件情況

在重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)主要基礎(chǔ)檢驗(yàn)檢測(cè)儀器中，材料靜態(tài)萬能試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)檢測(cè)器、半導(dǎo)體器件電性能參數(shù)測(cè)試儀等達(dá)到國際先進(jìn)水平，但掃描電鏡、透射電鏡、高端示波器等與國際先進(jìn)水平仍有差距（見表 3）。

表 3  主要基礎(chǔ)檢驗(yàn)檢測(cè)儀器自主保障情況

基礎(chǔ)工業(yè)軟件是智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及眾多高科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的基本保障。在重點(diǎn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)工業(yè)軟件中，高通量計(jì)算軟件、工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）等多種軟件與國際先進(jìn)水平有明顯差距（見表 4），是工業(yè)行業(yè)中的薄弱領(lǐng)域。

表 4  基礎(chǔ)工業(yè)軟件自主保障情況

四、提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的發(fā)展目標(biāo)與重點(diǎn)舉措

（一）發(fā)展目標(biāo)

面向 2025 年，前沿新材料產(chǎn)業(yè)將圍繞前沿新材料設(shè)計(jì)、前沿新材料制造裝置、基于前沿新材料的核心器件大面積制造及相關(guān)測(cè)試裝備等方面進(jìn)行重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)前沿新材料的多功能化、輕量化、智能化；研發(fā)新型智能傳感 / 驅(qū)動(dòng)一體化前沿新材料及其器件，攻克前沿新材料與信息技術(shù)交叉融合的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)問題；技術(shù)和應(yīng)用整體上與國際先進(jìn)水平同步，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

面向 2035 年，前沿新材料產(chǎn)業(yè)將構(gòu)建前沿共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新體系，實(shí)現(xiàn)前沿新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展由實(shí)驗(yàn)“試錯(cuò)法”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) +AI”科學(xué)“第四范式”的根本性轉(zhuǎn)變；從全球前沿新材料產(chǎn)業(yè)的第二梯隊(duì)提升至第一梯隊(duì)，在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、技術(shù)裝備水平、產(chǎn)品市場(chǎng)占有率等方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

（二）重點(diǎn)舉措

1. 提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新基礎(chǔ)能力

開展計(jì)算材料學(xué)、材料信息學(xué)、智能制備加工等交叉學(xué)科研究，提升數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料發(fā)現(xiàn)、制備加工與產(chǎn)業(yè)推廣技術(shù)原始創(chuàng)新能力，發(fā)展智能制造、智能增材制造、前沿新材料自主高效智能化試驗(yàn)等技術(shù)；組建跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，協(xié)同培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才。

2. 提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)支撐保障基礎(chǔ)能力

發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)工業(yè)軟件以及高效計(jì)算、高效實(shí)驗(yàn)、AI 技術(shù)，加快大型及精密基礎(chǔ)裝備的自主研制和應(yīng)用；建立前沿新材料服役反饋與迭代系統(tǒng)，加強(qiáng)原輔材料供應(yīng)鏈安全監(jiān)管；鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行國際市場(chǎng)布局，降低資源風(fēng)險(xiǎn)性。

3. 提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)競爭基礎(chǔ)能力

推動(dòng)企業(yè)、高校、科研院所聯(lián)合建立前沿新材料高效計(jì)算、高效實(shí)驗(yàn)、材料數(shù)據(jù)庫、材料智能制備加工等“產(chǎn)學(xué)研”融合創(chuàng)新平臺(tái)；加強(qiáng)高效低成本制造技術(shù)研發(fā)，發(fā)展柔性制造技術(shù)；打造知名材料品牌，培育隱形冠軍企業(yè)。

4. 提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)能力

推動(dòng)高效計(jì)算、高效實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)材料發(fā)現(xiàn)與制備加工等關(guān)鍵技術(shù)在前沿新材料全生命周期生態(tài)設(shè)計(jì)及多維評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，發(fā)展前沿新材料的清潔生產(chǎn)、綠色制造、循環(huán)利用與再制造等技術(shù)。

5. 加強(qiáng)前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

建立材料前沿共性關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)推廣平臺(tái)、產(chǎn)品質(zhì)量支撐與提高體系，加快未來網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)；發(fā)展先進(jìn)工業(yè)軟件和檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)裝備基礎(chǔ)水平。

6. 改善前沿新材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境

制定材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持政策，鼓勵(lì)培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才；完善前沿新材料科技創(chuàng)新、投融資等政策法規(guī)，鼓勵(lì)民間資本投資前沿新材料產(chǎn)業(yè)；建立前沿新材料及其共性關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展模式，形成平臺(tái)支撐、大規(guī)模、多層次協(xié)作共享的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

五、對(duì)策建議

（一）材料基因工程提升前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力

1. 構(gòu)建前沿新材料創(chuàng)新技術(shù)體系

針對(duì)前沿新材料領(lǐng)域研發(fā)能力偏弱、關(guān)鍵材料基礎(chǔ)創(chuàng)新能力不足的問題，瞄準(zhǔn)材料高效計(jì)算設(shè)計(jì)方法與軟件、高通量實(shí)驗(yàn)與自主實(shí)驗(yàn)技術(shù)、跨時(shí)空尺度材料行為表征、數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)技術(shù)等戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性問題，強(qiáng)化基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，提升前沿新材料領(lǐng)域原始創(chuàng)新能力。

2. 發(fā)展前沿新材料智能設(shè)計(jì)技術(shù)

針對(duì)前沿新材料領(lǐng)域的材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)短板，著力發(fā)展前沿新材料智能設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算等技術(shù)，形成材料高效計(jì)算、高通量實(shí)驗(yàn)、材料數(shù)據(jù)融合的一體化材料智能設(shè)計(jì)技術(shù)，促進(jìn)前沿新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的快速發(fā)展。

3. 建設(shè)材料基因工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心

以材料基因工程關(guān)鍵軟件及關(guān)鍵裝備的商業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用為目標(biāo)，以材料設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的高效計(jì)算模擬軟件、材料高通量制備與表征實(shí)驗(yàn)裝置、材料數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)技術(shù)軟件為產(chǎn)業(yè)化對(duì)象，建設(shè)材料基因工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心，推動(dòng)相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)在材料基因工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、規(guī)模化應(yīng)用方面的作用發(fā)揮。

4. 探索材料基因工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新模式

針對(duì)前沿新材料領(lǐng)域人才匱乏、發(fā)展動(dòng)力不足等問題，推動(dòng)材料科學(xué)與工程教育體系的變革。形成以材料科學(xué)理論、計(jì)算材料學(xué)、材料信息學(xué)有機(jī)融合的材料學(xué)科教育新體系和人才培養(yǎng)新模式；造就一批具有材料基因工程新思想、新理念并掌握材料基因工程新方法、新技術(shù)的綜合型創(chuàng)新人才隊(duì)伍，為前沿新材料的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力提升提供充足的智力支撐。

（二）雙循環(huán)新發(fā)展格局下前沿新材料產(chǎn)業(yè)布局

1. 以動(dòng)態(tài)比較優(yōu)勢(shì)推動(dòng)前沿新材料產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展

前沿新材料產(chǎn)業(yè)的部分關(guān)鍵領(lǐng)域，如半導(dǎo)體和高端芯片研發(fā)等是我國工業(yè)體系的短板，應(yīng)充分利用動(dòng)態(tài)比較優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)和技術(shù)的雙重追趕。通過增加人才培養(yǎng)投入、增強(qiáng)勞動(dòng)力市場(chǎng)的競爭性和自由流動(dòng)性等措施，推動(dòng)前沿新材料產(chǎn)業(yè)的人力資源積累，改善人力資源結(jié)構(gòu)，提高人力資源的生產(chǎn)效率。統(tǒng)籌各地區(qū)的前沿新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，立足區(qū)域發(fā)展稟賦進(jìn)行定位優(yōu)化和差異化布局，以頂層設(shè)計(jì)調(diào)控并遏制跟風(fēng)式投入。

2. 培育前沿新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新共同體

增強(qiáng)企業(yè)作為前沿新材料創(chuàng)新主體的作用，激勵(lì)企業(yè)加大前沿新材料研發(fā)投入，逐步完成從習(xí)慣性跟蹤仿制到主動(dòng)性原始創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變。依托北京材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心等重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)，組建前沿新材料基礎(chǔ)研發(fā)中心、前沿新材料產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)中心、前沿新材料服役評(píng)價(jià)測(cè)試中心，形成前沿新材料產(chǎn)業(yè)計(jì)量服務(wù)體系，搭建前沿新材料創(chuàng)新基礎(chǔ)和開發(fā)共享平臺(tái)，由此建立前沿新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新共同體，縮短前沿新材料的研發(fā)周期并降低研發(fā)成本。

3. 建設(shè)前沿新材料產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新體系

前沿新材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展依賴于下游應(yīng)用市場(chǎng)的有效需求，應(yīng)充分依托區(qū)域市場(chǎng)體系，建立以市場(chǎng)應(yīng)用為導(dǎo)向的前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)制，實(shí)行以快速市場(chǎng)響應(yīng)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品創(chuàng)新。合理部署短期及中長期經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，促進(jìn)下游終端衍生出數(shù)量較為可觀的創(chuàng)新型需求，推動(dòng)前沿新材料產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)和完善。

4. 前沿新材料產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈融合發(fā)展

我國擁有強(qiáng)大的生產(chǎn)及配套能力，具有將前沿新材料產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的相對(duì)完善的生產(chǎn)配套體系。重視和鼓勵(lì)關(guān)聯(lián)度高的前沿新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)融合的技術(shù)平臺(tái)，形成新的融合型前沿新材料產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展模式；融合分立的前沿新材料產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，激勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈上、下游協(xié)同攻關(guān)，提高前沿新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新效能、生產(chǎn)效率和國際競爭力。

（三）碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略下前沿新材料產(chǎn)業(yè)布局

 

1. 加快發(fā)展高效能量轉(zhuǎn)換前沿新材料產(chǎn)業(yè)

我國在能量轉(zhuǎn)化前沿新材料各領(lǐng)域均有亮眼表現(xiàn)，如科技論文和專利申請(qǐng)量領(lǐng)先全球，相關(guān)企業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)快速增長?，F(xiàn)階段我國在能量轉(zhuǎn)化前沿新材料的大部分領(lǐng)域都處于從“跟隨”到“引領(lǐng)”轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期，相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)著眼全球市場(chǎng)趨勢(shì)，把握碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略機(jī)遇，強(qiáng)調(diào)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域并鼓勵(lì)積極聯(lián)動(dòng)，爭取穩(wěn)步推進(jìn)。

2. 加強(qiáng)前沿新材料的頂層設(shè)計(jì)

開展有組織科研，引導(dǎo)全流程關(guān)鍵領(lǐng)域按規(guī)劃循序漸進(jìn)，加速前沿新材料成果產(chǎn)業(yè)化，建立貫穿 “產(chǎn)學(xué)研”的公共研發(fā)平臺(tái)和輔助驗(yàn)證平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從科研成果、技術(shù)孵化到批量使用的高效轉(zhuǎn)化。加強(qiáng)前沿新材料的核心技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，在提升研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)創(chuàng)新能力的同時(shí)，建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3. 建設(shè)開放共享的前沿新材料創(chuàng)新發(fā)展服務(wù)平臺(tái)

依托重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)各單位優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，建立前沿新材料創(chuàng)新發(fā)展平臺(tái)；鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)之間分工合作，縮短前沿新材料研發(fā)周期；掌握國外前沿新材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展動(dòng)態(tài)，聚焦國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)，加強(qiáng)前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究和對(duì)各地區(qū)前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的宏觀引導(dǎo)。制定能量轉(zhuǎn)化等前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄和投資指南，以大數(shù)據(jù)技術(shù)推動(dòng)前沿新能源材料研發(fā)、推廣、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的降本增效。

（四）自主可控的前沿新材料測(cè)試表征能力發(fā)展

1. 研究前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)能力共性關(guān)鍵技術(shù)

圍繞前沿新材料全生命周期的測(cè)試評(píng)價(jià)，重點(diǎn)突破前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)關(guān)鍵共性技術(shù)，增建先進(jìn)儀器設(shè)備，深入研究前沿新材料分析測(cè)試、應(yīng)用評(píng)價(jià)、壽命預(yù)測(cè)、失效分析等方法并形成國家 / 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)前沿新材料綜合性能測(cè)試研究，加大人才培養(yǎng)和引智力度，解決前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)能力弱、水平低等問題。

2. 建設(shè)前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

建立前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)體系，借助互聯(lián)網(wǎng)手段收集并匯聚散落在全國各測(cè)試評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)、企業(yè)、高校、科研院所的測(cè)試評(píng)價(jià)裝置設(shè)備及數(shù)據(jù)資源；建設(shè)測(cè)試評(píng)價(jià)設(shè)備庫和數(shù)據(jù)庫并推行共享利用，重點(diǎn)解決前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)設(shè)備分散且利用率低、數(shù)據(jù)缺乏匯聚及共享等問題。

3. 提升前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)公共服務(wù)能力

建設(shè)具有國際先進(jìn)水平的測(cè)試評(píng)價(jià)平臺(tái)，整合形成前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)服務(wù)體系，支撐前沿新材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。依托現(xiàn)有的國家新材料測(cè)試評(píng)價(jià)平臺(tái)、中國新材料測(cè)試評(píng)價(jià)聯(lián)盟等重點(diǎn)機(jī)構(gòu)，建立市場(chǎng)化機(jī)制和協(xié)同創(chuàng)新模式，利用相應(yīng)的測(cè)試評(píng)價(jià)能力、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)提供檢驗(yàn)檢測(cè)、咨詢、培訓(xùn)、認(rèn)證評(píng)價(jià)等“一站式服務(wù)平臺(tái)”公共服務(wù)。積極開展品牌建設(shè)和國際合作，促進(jìn)前沿新材料測(cè)試評(píng)價(jià)共性技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平提升。

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