本文来自李元元院士在中国材料大会2026发表题为《面向2035中国新材料发展战略思考》主题演讲实录。
第一部分:国家2035远景目标
总书记在国家科技三会上指出,十四五时期,我国全社会研发经费投入保持年均10%的增长,投入强度2025年达到2.8%。充分体现了党和政府发展科技事业的坚定决心。他强调。
我们必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。这个是总书记在7月8号大会上做的一个重要指示里面的一个内容。
我们再看看中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议中指出,到2030年,实现我国经济实力、科技实力、国防实力、综合国力和国际影响力大幅跃升,人均国内生产总值达到中等发达国家水平,人民生活更加幸福美好,基本实现社会主义现代化。这些是为我们展现的到2035年国家发展的目标。我们都知道,新材料的发展,与实现以上的远景目标是紧密相关的。
第二部分:新材料的战略地位
总书记指出。在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,对全球经济、科技、环境等各个领域发展产生深刻影响。所以,总书记的也讲到是这个基石和先导,是对材料的定位。
由这张图可以看到,材料是物质生产、能源信息、人类健康环境和安全的重要支撑,是强国建设的重要基础。
一代材料,一代装备,一代工业革命。钢铁材料、电池材料、半导体材料分别支撑了前三次工业革命,人工智能材料正在引领第四次工业革命。我们国家通过实施中国制造2025,完成了第三次工业革命的补课,也已经形成了完备的材料工业体系,目前我国全方位赶上的第四次工业革命。而新材料是此次工业革命的技术先导,关键中的关键。
国际上70年来发达国家均把新材料发展作为第一战略,包括美国材料前沿计划,欧盟关键原材料法案,日本半导体再倍增计划,德国国家原材料战略等等,这些都是这个美西方国家最新的发展战略。他们分别在新能源、信息、汽车、海洋等各自优势领域和战略支柱产业中重点布局,来加快新材料的发展。
第三部分:我国新材料的发展概况
回顾建国以来新材料发展的历程,可以看到,在建国的初期,我们新材料的发展是处于萌芽阶段的时期,也受到美西方国家严格的技术封锁。在党和政府的领导下,几十年来砥砺前行,新材料发展经历了从跟踪模仿、基础积累、重点突破、体系发展一直到现在以企业为主体整个发展的历程。
特别是改革开放以来,新材料的研发和产业进入了蓬勃发展的新的阶段。从我们国家科技计划来看,先后推出了863计划、火炬计划、973计划、科技支撑计划、重点研发计划和科技重大专项等重大科研计划。通过实施这些重大科研计划,我国新材料自主创新能力显著增强,实现了从跟跑并跑到部分领跑。
7月12号晚间新闻联播专题报道了我国新材料的发展,指出,今年以来,我国已累计推动价值超过550亿元新材料产品进入市场,建成了全球门类最齐全,规模第一的材料产业体系,新材料产业产值达到近10万亿元的规模,100多种材料产量位居全球前列。
标志着我国新材料产业重点领域密集取得原创性成果突破,惠及高端制造、人工智能等一批关键产业,成为培育新质生产力的重要引擎。说明全国,特别是党和国家,对近十年来我国材料的发展,包括研发创新和产业的发展都是非常认可的。
如今,我国在新材料领域的创新能力不断增强,产业规模不断壮大,发展速度全球最快。例如,在前沿研究方面,发明专利和论文数量均位居世界第一位。在人才培养方面,材料领域的专业技术人才达到了160余万人,位居世界第一位,高校看每年本科毕业生将近10万人,硕士毕业生将近5万人,博士毕业生将近1.5万人。长期的发展,对材料人才的积累是非常重要的。
在科研机构方面,苏州国家实验室,以及国家级的创新平台及基地,全国重点实验室,国家工程技术中心,创新中心等,目前已达到了400余家。
在生产企业方面,增长也非常快。目前,规模以上的新材料的材料的企业已经超过了两万家。2025年新材料的产值近10万亿元,约占全球的1/3。可见,我国在新材料领域已从规模化发展阶段跨越到高质量发展的阶段,进入了新的一个阶段。
我们国家新材料,已经形成了东部沿海聚集,中西部特色发展的这么一个新的格局。其中,长三角、粤港澳大湾区、环渤海三大新材料产业聚集区呈现高速发展的新态势。而西部、东北、中部正逐步建成以能源、资源、材料深加工为特色的新材料产业基地。
目前,我国在超导材料、钛合金、超硬材料、工业用人造金刚石、锂电池材料、光伏材料、动力电池材料、稀土永磁材料、聚氨酯材料等关键材料领域已进入了自主发展阶段,部分材料处于国际领先水平,其相应的产业成为国际主导地位,实际上很多是处于第一的地位。
在关键材料领域,突破了卡脖子制约。其中碳纤维、集成电路用大硅片、半导体、显示玻璃基板、高性能陶瓷、高温合金、靶材、聚氨酯关键原料、微创介入生物材料等这些关键材料,都取得了重大的进展,快速或接近的国际先进水平。
从应用场景来看新材料的发展,特别在重大应用场景方面,集成电路、移动通信、节能与新能源汽车、轨道交通、航空航天、核电等领域重大装备中,关键材料的保障能力大大提升。
例如,12In大硅片国产化,目前的产量约占全球的30%,成功应用于先进制程;国产自研高温合金批量用于航空发动机,为我国航空航天装备制造提供了保障;国产车轮车轴在时速350km高铁上实现商业化应用,支撑了我国高铁的快速发展。这些都是由于材料的创新和进步,引领应用的发展。
比较短短的10年我国新材料发展的变化。从产业规模来看,这十年的变化分成了三个特征,产业规模从无到有、从小到大、关键性能从弱到到强。
比如,碳化硅层底材料、碳纤维等实现了从无到有的突破。稀土永磁体材料、锂电池正负极材料、工业用人造金刚石、聚氨酯、高性能铌钛超导材料等,实现了由小到大的跨越式发展。从关键性能来看,桥梁用钢、车用高强钢等完成了从弱到强的性能跃升。近10年,我国新材料已迈入了快速高质量发展新阶段。
第四部分:我国新材料发展面临的问题与挑战
我国新材料发展面临的外部环境是日益严峻。从科技主权的维度看大国科技竞争,从全球化红利弱化、隐性博弈、白热化对抗到技术霸权,已进入了全供应链争夺的新阶段。
目前,我国部分关键材料制备应用技术人受美西方制约,在一些关键前沿材料方面,大概还有30%的缺口,空白或者是严重依赖进口;材料冶炼加工转型升级压力大,综合循环利用水平低,前沿材料规模化制备和商业应用不足。自主发展体系仍需进一步健全;中国新材料标准体系处于竞争劣势。
从国际资源和能源的维度看,其中稀有矿产资源、传统能源资源的争夺将愈加激烈。目前,我国的锂、镍、钴、铌、铍、钽、锆、铂等稀有金属资源严重依赖进口;关键材料的资源配置缺乏全球视野的战略顶层设计;再生新材料的发展还没有列入节能减耗的国家战略布局;可控矿产资源有效利用技术仍需大幅度提升。
从内部体系来看,我国新材料发展在教育研发、产业科普等方面也存在一些问题。
在教育方面来看,材料教育明显滞后于材料科技前沿和产业发展。我们的人才培养需从了知识型向创新、创造、创业型转变,人才评价要强化创新能力、质量、实效、贡献导向。要鼓励设立瞄准国家前沿、瞄准国际前沿和重大应用场景的集成化学科点或方向;鼓励学科交叉融合,加快AI加新材料及信息、能源、生命多学科的协调发展;鼓励教育创新、科技创新、产业创新深度融合;鼓励增加材料专业学生在企业的实践环节;从而打造一支有理想、有抱负、有情怀、有担当,长期专注于材料基础研究和工程科技创新的人才队伍。
现在教育滞后,与前沿的发展、应用、重大战略等有一定脱节,特别是现在基础材料教育越来越显得薄弱,从事结构材料研究在急剧减少。
在研发方面,目前材料研发原创性不足,与产业重大需求相对脱节,需要增强科技创新体系化的公关能力,加快科研创新与产业创新深度融合。
要聚焦前沿重点和战略领域,统筹推进原始创新和关键核心技术攻关;要以高质量科技供给赋能产业创新,以高端化、绿色化、智能化产业需求牵引科技创新。一方面,高质量的科技供给来赋能产业创新;另一方面从应用端,要以高端化绿色化智能化的产业需求来牵引科技创新。
要提高科技投入的效能,实现投入规模增加与效能提升的统一;要鼓励从企业卡脖子难题中选择和提炼研发课题;鼓励研发课题瞄准未来新兴产业;鼓励非共识技术创新;鼓励以企业为创新主体的研发平台建设和项目组织。
在产业方面,针对新材料产业发展中顶层设计不足,无序竞争、发散式发展的问题,必须把握国际竞争态势,加强顶层设计,推动材料产业集群化、特色化发展。
要面向国际材料产业创新发展,找准企业未来发展方向;鼓励区域间协同、上下游协同的产业布局,推动重大领域的创新资源集聚和数据整合;鼓励新材料园区围绕当地应用端需求,打造新材料全链条优势的产业集群;鼓励地方产业优中扶强,形成特色优势产业方向,避免同质化、分散化、无序化竞争;从而大幅提升自主可控能力,形成国际竞争的优势。
目前材料产业内部的竞争,因为太卷也卖不出好价钱,所以也影响了企业的可持续发展和进一步创新。
在科普方面,政府有关部门、金融投资、相关制造业对新材料,特别是最近几年发展的一些新材料的性质、性能、用途的进展了解不多,影响了新材料推广应用。这个是个系统工程,需要政产学研用紧密协同,让更多人认知新材料,走进新材料,应用新材料。
第五部分:面向2035我国新材料发展目标
距离2035年建成科技强国还有10年,新材料领域必须实现六大目标:
一是形成强大的基础研究和原始创新能力,持续产出重大原创性、颠覆性科技成果;
二是打造强大的关键核心技术攻关能力,有力保障高质量发展和高水平安全;
三是构建强大的国际影响力和引领力,成为世界重要科学中心和创新高地;
四是形成强大的高水平科技人才培养和集聚能力,不断壮大国际顶尖科技人才队伍和国家战略科技力量;
五是塑造强大的科技治理体系和治理能力,形成世界一流的创新生态和科研环境;
六是铸就强大的支撑能力,确保高新技术、高端制造、重大工程和未来产业步入全球第一阵营。
第六部分:面向2035新材料发展重大任务
新材料领域将坚持四个面向,从五大维度加强原创能力、基础能力、补短能力、集成能力、智能能力、再生能力等六大能力建设,来支撑高新技术、高端制造、重大工程和未来产业的发展。
在高新技术领域,要重点发展信息功能、航空航天、新能源、资源与环境、生物医用等新材料来支撑量子计算、芯片制造、6G基站、大飞机升空、运载火箭、可控核聚变、氢能交通,钢铁、有色二次资源回收、碳捕集、脑机接口、纳米靶向治疗等关键应用场景。
高端制造领域,比如海洋是现在我们国家发展非常重要的一个新场景,包括海洋能源利用、海洋牧场等新应用场景,要重点发展海洋用特殊合金,要重点发展海水淡化膜,以及海洋牧场用的材料;在极端空间环境材料领域,现在有很多新的应用场景;耐高温和耐辐射的金属材料很急需;超导也要加快发展,要围绕核电,特别是核聚变重大的工程,超导材料还要加速发展;传统个铸造也有很大的发展空间,特别是超大型复杂构件的精密铸造材料等;轻质高强桥梁缆索用钢有待进一步提升。
总之,这些关键材料来支撑深海工程、探月探深空工程、第四代核裂变反应堆和聚变反应堆、高端工程机械、现代交通基础设施等重大工程的建设。
在未来产业领域,要重点发展量子点材料、高性能生物催化剂载体材料、固体储氢材料、高温超导带材、柔性神经电极材料、太赫磁频段超材料等核心新材料,来支撑量子科技、生物制造、氢能与储能、可控核聚变、脑机接口、第六代通信、前沿新材料共性技术等未来领域或产业的发展。
把再生新材料的循环利用上升为国家战略,要以全球的视野来配置固体废弃物的战略资源;抢抓机遇,加快固体废弃物循环利用的研发及产业化,支持工业废弃物的循环利用产业的发展。在当前的形势下,显得更为急迫。
要抢抓的AI+新材料发展新机遇。中国现在已经全方位赶上了AI大时代,同时呢,中国新材料也已经形成了比较完备的工业体系。下一步,要抓住AI+新材料历史新机遇,换道超车。
加快研发领域的数据库建设;加快生产领域数字孪生和无人工厂建设;加快应用领域与研发端的有效融合和协同,从而实现换道超车。
面对产业融合过程导致的标准体系竞争,围绕全球多元化标准体系需求,要强化国家标准。强化国家标准委指导监管职责,推动构建中国行业协会的中制产品及技术标准体系,从而形成中国新材料自主标准体系。目前,这方面我们在国际上还处于弱势。
要高质量布局和实施新材料2030重大专项,围绕高温合金,高端装备用特种合金等7个重点领域共160多种关键材料,要贯通材料机理规律、制备关键技术、产品工程应用等从研发到应用全过的探索,形成料要成材,材要成器,器要好用的全链条创新体系。
面向2040新材料的前瞻重点发展布布局,包括重大科学基础,重大工程科技和重大工程。
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