摘要 “材料是制造業(yè)的基礎(chǔ),決定著整個(gè)國(guó)家的強(qiáng)富與貧窮。強(qiáng)國(guó)夢(mèng),材料不可或缺。”去年3月,被譽(yù)為中國(guó)“材料之父”師昌緒在作探討中國(guó)夢(mèng)實(shí)現(xiàn)之...
“材料是制造業(yè)的基礎(chǔ),決定著整個(gè)國(guó)家的強(qiáng)富與貧窮。強(qiáng)國(guó)夢(mèng),材料不可或缺。”去年3月,被譽(yù)為中國(guó)“材料之父”師昌緒在作探討中國(guó)夢(mèng)實(shí)現(xiàn)之路的報(bào)告時(shí)曾稱。 2013年,中國(guó)新材料企業(yè)發(fā)聲不多,盡管石墨烯、碳纖維等領(lǐng)域的話題再次掀起“波瀾”,但整體來(lái)看,概念性的唱腔偏多。
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)從事新材料生產(chǎn)的企業(yè)規(guī)模普遍偏小,科研投入普遍不足,絕大部分新材料裝置的建設(shè)是依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)或由外資主導(dǎo),引進(jìn)一流技術(shù)難度大,生產(chǎn)成本和能耗、物耗偏高,造成了企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難的局面。
當(dāng)前,發(fā)達(dá)國(guó)家在新材料領(lǐng)域做出了重要戰(zhàn)略部署,中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)急需擺脫盲目發(fā)展的困境,重新定位,找到突破。
多項(xiàng)政策積極推進(jìn)
近年來(lái),我國(guó)相繼出臺(tái)了多項(xiàng)政策,為新材料尋找更合適的產(chǎn)業(yè)定位。2010年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》,提出大力發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè);2012年,工信部發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,著重強(qiáng)調(diào)新材料的自主生產(chǎn),提出到2015年,關(guān)鍵新材料的自給率提高到70%的目標(biāo)。2013年6月,《新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作三年行動(dòng)計(jì)劃》出臺(tái),提出到2015年,完成200項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作,立項(xiàng)并啟動(dòng)300項(xiàng)新材料標(biāo)準(zhǔn)研制,開展50項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。2013年7月,發(fā)改委、財(cái)政部和工信部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于組織實(shí)施2013年新材料研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的通知》,重點(diǎn)支持聚丙烯腈基碳纖維符合材料、碳化硅符合材料等9大類新材料的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和示范應(yīng)用項(xiàng)目;2013年11月,《加快推進(jìn)碳纖維行業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》出臺(tái),致力于加快碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推動(dòng)傳統(tǒng)材料升級(jí)換代。
雖然我國(guó)中央政府和地方政府不斷推出支持和鼓勵(lì)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,但仍未能完全消除新材料研究者的顧慮。新材料的特點(diǎn)是開發(fā)難度大、工業(yè)應(yīng)用周期長(zhǎng)、成功率低,且市場(chǎng)開發(fā)成本高。即使成功推向市場(chǎng),在知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)法制不健全的情況下,很容易形成技術(shù)無(wú)序擴(kuò)散,被仿制生產(chǎn)。而單純依靠政府公共資金項(xiàng)目的支撐,還難以彌補(bǔ)新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品開發(fā)以及后期產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)成本。
發(fā)展困局仍未破解
由工信部原材料司組織編寫的《中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)年度發(fā)展報(bào)告(2013)》指出,為刺激實(shí)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展,主要發(fā)達(dá)國(guó)家加大了對(duì)新材料的支持力度,由新材料帶動(dòng)而產(chǎn)生的新產(chǎn)品和新技術(shù)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大,初步預(yù)計(jì)2012年全球各種新材料市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)4000億美元。
隨著新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大,產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸呈現(xiàn)明顯的交叉聯(lián)合化、民用市場(chǎng)化、區(qū)域集中化、綠色低碳化四大趨勢(shì),并呈現(xiàn)以下四大特點(diǎn):一是上下游進(jìn)一步融合、多學(xué)科交叉和多部門聯(lián)合進(jìn)一步加強(qiáng),產(chǎn)業(yè)重組和融合繼續(xù)推進(jìn);二是產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,新品種、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),主要生產(chǎn)技術(shù)被杜邦、巴斯夫、拜耳、GE塑料、Ticona、陶氏化學(xué)、日本帝人、韓國(guó)LG化學(xué)等大型跨國(guó)公司壟斷;三是亞太地區(qū)成為新的投資熱點(diǎn),隨著國(guó)際新材料巨頭在全球范圍內(nèi)產(chǎn)能的擴(kuò)張,新材料產(chǎn)業(yè)鏈的中低端逐漸向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移,亞太地區(qū)成為國(guó)際巨頭的投資熱門地區(qū);四是材料的高性能、低成本趨勢(shì)明顯,新材料在制造業(yè)、民用領(lǐng)域的普及應(yīng)用,對(duì)材料的性能和成本提出了更高的要求,提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本成為新材料發(fā)展方向之一。
報(bào)告指出,主要大型新材料生產(chǎn)企業(yè)仍主要集中在美國(guó)、歐洲和日本,2012年,這些企業(yè)占據(jù)全球新材料90%的市場(chǎng)份額,并壟斷了先進(jìn)的產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。如半導(dǎo)體硅材料市場(chǎng)已經(jīng)形成壟斷,有機(jī)硅材料由DowCorning、GE、Wacker等少數(shù)公司控制了全球市場(chǎng);有機(jī)氟材料領(lǐng)域的3M、ATO和ICI等7大公司擁有全球90%的生產(chǎn)能力。
報(bào)告指出,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2012年我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值已經(jīng)突破1萬(wàn)億元。然而,制約我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困局依然未能破解。
一是自主研發(fā)、創(chuàng)新能力薄弱。我國(guó)新材料生產(chǎn)的高端技術(shù)裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口,企業(yè)對(duì)高端技術(shù)及先進(jìn)裝備制造的研發(fā)投入不足,對(duì)制備工藝、性質(zhì)、性能的研究欠缺,技術(shù)儲(chǔ)備相對(duì)匱乏,基礎(chǔ)研究薄弱,導(dǎo)致整體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不高。部分新材料企業(yè)“重市場(chǎng)輕科技、重硬件輕軟件”,特別是在自主創(chuàng)新能力以及人才培養(yǎng)等軟實(shí)力的建設(shè)和培育方面重視程度不夠,嚴(yán)重制約了新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
二是產(chǎn)業(yè)集中度低,部分行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩現(xiàn)象嚴(yán)重。新材料企業(yè)數(shù)目多,規(guī)模小,布局分散。工業(yè)和信息化部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,目前我國(guó)稀土冶煉產(chǎn)能為39.9萬(wàn)噸/年,但企業(yè)數(shù)量較多,有稀土冶煉分離企業(yè)99家,產(chǎn)業(yè)集中度較低。此外,部分新材料行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩跡象,產(chǎn)能利用率低。如我國(guó)鈦加工材料中低端產(chǎn)品嚴(yán)重過(guò)剩,而高技術(shù)含量的深加工產(chǎn)品卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,厚板(50mm以上)和薄板(0.5mm以下)在我國(guó)還不能批量生產(chǎn),焊管用鈦帶仍依賴進(jìn)口。
三是產(chǎn)品質(zhì)量水平較低,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待調(diào)整。我國(guó)新材料產(chǎn)品以中低端為主,如我國(guó)硬質(zhì)合金產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%以上,但高性能超細(xì)合金、高精度高性能研磨涂層刀片、超硬工具材料、復(fù)雜大異制品、精密硬質(zhì)合金數(shù)控刀具等高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量較少、品種不全。
四是產(chǎn)品回收利用率低,資源利用率有待提高。隨著對(duì)可持續(xù)發(fā)展的重視,材料的可回收利用日益受到關(guān)注,環(huán)保、低碳成為新材料發(fā)展的方向。受技術(shù)所限,目前我國(guó)部分新材料的回收利用率不高,制約了行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,如熱固性復(fù)合材料的回收利用率低成為制約復(fù)合材料行業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
相關(guān)報(bào)道
重點(diǎn)突破新材料產(chǎn)業(yè)需走出“徘徊”
未來(lái)5~10年,國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)將覆蓋高效能源、高速交通、民生產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略資源、國(guó)防安全等。可以說(shuō),未來(lái),高品質(zhì)特殊鋼、半導(dǎo)體照明工程、稀土功能材料、高性能纖維及復(fù)合材料等領(lǐng)域,都將是新材料產(chǎn)業(yè)需關(guān)注的重點(diǎn)。
據(jù)預(yù)測(cè),半導(dǎo)體照明工程到2015年芯片國(guó)產(chǎn)化率將達(dá)70%,形成百億元以上芯片企業(yè)與百億元以上應(yīng)用企業(yè)體系;高端稀土功能材料產(chǎn)值將達(dá)100萬(wàn)噸,在新材料領(lǐng)域應(yīng)用比例將提高到60%以上;稀土材料高效清潔提純技術(shù)在行業(yè)推廣應(yīng)用率將達(dá)50%以上。
特鋼: 海工用鋼研發(fā)刻不容緩
近年來(lái),對(duì)深海資源的開發(fā),已經(jīng)成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。發(fā)展海洋工程,“材料先行”已刻不容緩。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)翁宇慶日前表示,海洋工程裝備需要的大量金屬材料,主要包括油氣鉆采、深海研究、海水淡化、特種船舶與發(fā)動(dòng)機(jī)所需材料四大類。其中,油氣鉆采用材有海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)用鋼板、油氣鉆采和輸送用鋼板,深海研究用材包括具有強(qiáng)耐腐蝕性能的深海用金屬材料和深潛器用金屬材料,特種船舶與發(fā)動(dòng)機(jī)用材主要有石油天然氣船用低溫金屬材料、船舶柴油機(jī)用曲軸和船舶螺旋漿用金屬材料等。
中國(guó)船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會(huì)等權(quán)威部門對(duì)今后我國(guó)海洋工程用鋼需求作了以下估計(jì):一是我國(guó)海洋油氣鉆井平臺(tái)裝備的70%仍須進(jìn)口,其用鋼量每年大于100萬(wàn)噸;二是FPSO(海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船)和其他海洋工程輔助船(含船上裝備)年用鋼量約為100萬(wàn)噸;三是淺海海底油氣管線用鋼年需求量為20萬(wàn)~25萬(wàn)噸;四是包括易焊接鋼,鉆采、海水淡化用高端特殊鋼,以及業(yè)主指令進(jìn)口的平臺(tái)用鋼在內(nèi)的海洋工程特殊鋼將大量進(jìn)口。
超導(dǎo)材料: 千億規(guī)模待挖掘
目前國(guó)內(nèi)超導(dǎo)材料主要是依賴于美國(guó)和日本進(jìn)口,價(jià)格昂貴,占超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品50%左右的成本。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值來(lái)看,超導(dǎo)材料占超導(dǎo)設(shè)備40%~50%的成本。從盈利能力來(lái)講,超導(dǎo)材料盈利能力最強(qiáng),毛利率約50%左右。超導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展必將引發(fā)對(duì)超導(dǎo)材料大量的需求,因此,超導(dǎo)行業(yè)要發(fā)展壯大,超導(dǎo)材料必須要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
據(jù)了解,目前的超導(dǎo)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈由三部分組成:上游礦資源,如鋇、鉍等金屬;中游是超導(dǎo)材料如YBCO和BSCCO等;下游是超導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)品,如超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)濾波器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)變壓器等。其中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、商業(yè)化程度最高的超導(dǎo)材料是BSCCO高溫超導(dǎo)材料。由于第二代超導(dǎo)材料具有較強(qiáng)的載流能力、抗磁場(chǎng)衰竭能力以及較低的理論價(jià)格,各國(guó)紛紛將研發(fā)和生產(chǎn)重點(diǎn)放在YBCO(氧化釔鋇銅),因而YBCO將是未來(lái)超導(dǎo)材料發(fā)展的主要方向。
我國(guó)超導(dǎo)材料技術(shù)一直處于國(guó)際領(lǐng)先水平,但在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距,究其原因在于我國(guó)的研發(fā)力量比較分散,投入較少,缺少研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái),導(dǎo)致科研成果的轉(zhuǎn)化率低,產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有較多制約瓶頸。
未來(lái),我國(guó)必須在推動(dòng)超導(dǎo)材料工程化、產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵技術(shù)上加大研發(fā)投入力度,提高我國(guó)超導(dǎo)材料的制備及應(yīng)用水平,推動(dòng)超導(dǎo)材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
石墨烯: 產(chǎn)業(yè)化探索待加速
石墨烯在2004年被發(fā)現(xiàn)后就迅速引發(fā)全球范圍內(nèi)的研究熱。近年來(lái),我國(guó)在石墨烯研發(fā)應(yīng)用方面的研究不斷加強(qiáng),各地政府和有關(guān)機(jī)構(gòu)加大力度扶持和推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
2013年7月13日,在中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)的支持下,中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟正式成立。該聯(lián)盟已向有關(guān)部門上報(bào)了無(wú)錫、青島、寧波、深圳四個(gè)地方,作為石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)示范基地。江蘇省、山東省等省級(jí)石墨烯聯(lián)盟已于2013年陸續(xù)成立。2013年12月18日,無(wú)錫市發(fā)布《無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》,規(guī)劃建立無(wú)錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)和無(wú)錫市石墨烯技術(shù)及應(yīng)用研發(fā)中心、江蘇省石墨烯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心。
與此同時(shí),上海浦東新區(qū)也正籌備建立臨港石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū),并力爭(zhēng)國(guó)家石墨烯檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心落戶浦東。據(jù)了解,目前,無(wú)錫市已設(shè)立2億元專項(xiàng)資金,通過(guò)補(bǔ)貼、配套、獎(jiǎng)勵(lì)、跟進(jìn)投資、股權(quán)投資等方式,進(jìn)一步扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展;寧波為了扶持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也拿出了千萬(wàn)元以上的扶持資金。
我國(guó)十分重視石墨烯的基礎(chǔ)研究,相繼出臺(tái)“石墨烯宏量可控制備”、“石墨烯基電路制造設(shè)備、工藝和材料創(chuàng)新”等973計(jì)劃。數(shù)據(jù)顯示,1991~2010年,我國(guó)發(fā)表的有關(guān)石墨烯的科研論文數(shù)量排名世界第二,僅次于美國(guó),部分學(xué)者的研究成果的引用次數(shù)達(dá)到了上百次。此外,我國(guó)石墨烯的專利數(shù)量也僅次于美國(guó),成為世界第二大國(guó)。
盡管如此,目前,我國(guó)石墨烯行業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)化探索階段,還未形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。
目前,實(shí)驗(yàn)室制備大尺寸石墨烯的技術(shù)基本攻克,但是工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量好、成本低的大尺寸石墨烯還存在難度,石墨烯的產(chǎn)業(yè)化道路還存在許多困難。制備能力方面,大多數(shù)企業(yè)和科研院所的石墨烯生產(chǎn)仍處于中試階段,不具備規(guī)模化生產(chǎn)的能力;材料應(yīng)用方面,目前石墨烯的應(yīng)用僅限于實(shí)驗(yàn)室,還沒(méi)有形成下游的需求與應(yīng)用。