材料，身處各個產業(yè)鏈的最上游環(huán)節(jié)，被譽為制造業(yè)“底盤”，是支撐現代產業(yè)體系不可或缺的物質基礎。

近年來我國在關鍵基礎材料領域取得了哪些進展?未來面臨著怎樣的發(fā)展機遇?就這些問題，記者進行了調查采訪。

一批關鍵基礎材料相繼問世

為光伏、電子信息、新能源汽車等產業(yè)打破發(fā)展瓶頸

“運動鞋要想輕便耐穿，關鍵得靠材料。”舉起一個鏤空結構的鞋中底，蘇州博理新材料公司董事長王文斌說，利用彈性體高分子材料、3D打印技術制造的鞋中底富有韌性和快速回彈性，“傳統粉末燒結的3D打印彈性體通常能彎折數千次，而我們的鞋底能彎折20多萬次，拉伸強度也更高。達到同樣支撐效果，所需材料重量更低。”在王文斌看來，3D打印材料的性能和價格，決定了某種產品能否批量化生產，“沒有性能卓越的材料，再先進的制造設計都難以實現。”

功夫不負有心人。記者在調查采訪中發(fā)現，近年來隨著我國在材料領域不斷加大投入，一批關鍵基礎材料相繼問世。

——突破電子級硅材料技術，助力集成電路等產業(yè)快速發(fā)展。

多晶硅，是集成電路、光伏面板等產品的重要原料。“隨著光伏產業(yè)成長、材料工藝進步，太陽能用多晶硅材料價格持續(xù)走低，從10多年前的325萬元/噸降到10萬元/噸以下。”中國恩菲工程技術有限公司副總工程師嚴大洲說，近年來企業(yè)將視線對準了更高水平的材料——集成電路用多晶硅。與太陽能用多晶硅材料純度需在“9個9”以上不同，生產集成電路的硅基材料需要純度高于“11個9”。

“硅基材料中，區(qū)熔用多晶硅更‘尖端’，此前全球只有兩家企業(yè)能生產。”嚴大洲說，5年前企業(yè)開始自主研發(fā)，目前純度已經達到“13個9”，雜質極微量、晶體更完美，已經可以做出合格芯片。

——突破正極電池材料技術，打破新能源汽車發(fā)展瓶頸。

動力電池，被稱作新能源汽車的“心臟”，正極材料，則是決定電池續(xù)航里程的關鍵材料，成本一般占電池的45%左右。過去，我國動力電池多采用磷酸鐵鋰電池技術路線，與國際先進企業(yè)采用的三元正極材料相比，存在能量密度低、續(xù)航能力弱等缺點。

“越是高端材料，越是‘兵家必爭之地’。”中國五礦旗下湖南長遠鋰科公司董事長胡柳泉說，2013年起，公司在10多年技術儲備的基礎上，經過3年攻關，推出長壽命、高安全的單晶三元材料，并在國內較早推動其實現產業(yè)化，進而為下游動力電池企業(yè)提供了有力支撐，“沒有關鍵材料的重大突破，新能源汽車不可能在我國發(fā)展得這么快。”

——突破OLED發(fā)光材料技術，讓平板顯示產業(yè)更有底氣。

電視、手機、可穿戴設備……近年來，OLED面板在各種屏幕上應用廣泛。“每個OLED發(fā)光像素點由十多種不同發(fā)光材料疊加組成，每層材料都會影響最終顯示性能。”長春海譜潤斯公司總經理郭建華說。

“2015年前，我國企業(yè)還沒有能夠充分掌握OLED發(fā)光材料技術。”郭建華告訴記者，經過多年研發(fā)，公司攻克了多項技術難題，產品已批量供應給京東方、和輝光電等面板商，“國內材料企業(yè)競爭力增強后，面板企業(yè)的商業(yè)談判話語權也更強，成本降低了一半多。”隨著規(guī)模化生產的開展，海譜潤斯產品的純度和穩(wěn)定性逐漸提升，生產上千公斤發(fā)光材料，純度也能穩(wěn)定在99.99%以上。

“‘十三五’時期，我國第三代半導體、稀土永磁材料、高性能纖維及復合材料、大飛機用鋁鋰合金、大尺寸石墨烯薄膜、高品質高溫合金等一批重點品種材料的生產和應用水平顯著提升，部分材料領域已突破關鍵工藝參數、產品批量穩(wěn)定性、型號系列化等瓶頸，為海洋工程、航空航天、新能源汽車、物聯網、高鐵等產業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。”國務院發(fā)展研究中心國際知識中心研究員龍海波介紹道。

行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/p>

面臨產業(yè)變革、消費升級等有利契機

“誰掌握了材料，誰就掌握了未來”“材料是國民經濟的先導產業(yè)，需要高度重視、優(yōu)先發(fā)展”……調查采訪中，許多企業(yè)這樣表示。盡管我國材料行業(yè)已有長足進步，但部分領域仍存短板，不少產品或無法自給，或水平不足，未來發(fā)展空間十分廣闊。龍海波分析，通過對外依存度和技術復雜度測算，我國材料行業(yè)亟待解決的“卡脖子”問題主要集中在半導體材料、高性能纖維及復合材料、特種合金材料和生物醫(yī)用材料等領域。

挑戰(zhàn)背后有機遇。調查采訪中，不少人對材料行業(yè)十分看好，認為它正面臨許多有利契機。

“新能源汽車蓬勃發(fā)展，帶動正極材料市場迎來爆發(fā)式增長，年均增幅近50%。”胡柳泉預計，未來幾年，公司的正極材料年產值有望超過百億元。郭建華也表示，一些手機客戶每8個月就要迭代一次產品，倒逼材料企業(yè)持續(xù)提升性能，以匹配下游需求。

“市場空間巨大，投資熱度不減。”國投集團副總經理鐘國東給記者列出一組數據：我國新材料產業(yè)產值從2011年的0.8萬億元增至2019年的4.5萬億元，年均復合增速超過20%。“未來，5G、消費電子、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保等產業(yè)發(fā)展都會為材料產業(yè)發(fā)展創(chuàng)造巨大的市場空間。”

新一輪科技革命和產業(yè)變革，為材料產業(yè)帶來強大升級動力;加快構建新發(fā)展格局、推動產業(yè)鏈供應鏈自主可控，也為我國相關企業(yè)創(chuàng)造了更多機會。

“受疫情影響，不少國外同行訂單縮水，我們的銷量卻不降反增!”中國五礦旗下中鎢高新材料股份有限公司主要從事硬質合金材料及工具的生產加工。董事長李仲澤告訴記者，過去一年多來，由于國際物流受阻，不少習慣使用進口刀具的下游企業(yè)也嘗試改用國內產品，“得到證明自己的機會，就要趕緊抓住，用拳頭產品打開更大市場。”

“這兩年，川藏鐵路項目中使用的大型盾構機和硬巖隧道掘進機，要求能應對各種地質條件，對前端刀盤上鑲嵌的硬質合金和刀圈提出了很高要求。為此，我們和中鐵重工合作研發(fā)出更鋒利、更耐磨的新型硬質合金和鋼材刀圈材料。此外，我們還與國內航空工業(yè)企業(yè)一道開發(fā)全系列航空制造專用刀具，為手機企業(yè)客戶生產加工電路板的微型鉆。”李仲澤感慨，我國完備的產業(yè)體系，為上下游企業(yè)合力創(chuàng)新提供了獨特優(yōu)勢。

發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢

讓產業(yè)鏈上下游、產學研各環(huán)節(jié)形成合力

相較中下游、終端產品，材料行業(yè)往往要面對一些特殊難點。

比如，技術含量高，從研發(fā)到驗證、應用、實現產業(yè)化，要經歷漫長的過程。

為研發(fā)硬質合金材料，中鎢高新的研發(fā)人員要先把多種金屬材料制作成顆粒度不同的粉末、選取不同的黏結劑，再反復測試燒結溫度、壓力等參數組合，最終才能得到符合要求的材料。正如鐘國東所說，“研發(fā)材料就像大海撈針，需要付出大量時間精力。”

又如，規(guī)模不大、作用關鍵，推廣應用難。

OLED面板中，發(fā)光材料只占成本的10%，一旦出現問題卻會波及整個面板;生產一臺小汽車，花在硬質合金刀具上的費用不超百元，但卻極大影響質量。“過去，雖然很多國內材料產品的性能指標與國外產品一致，但因下游企業(yè)缺少采購意愿，造成產品研發(fā)成本高、應用少，有時就會降低材料企業(yè)的積極性。”龍海波說。

如何縮短研發(fā)周期、降低投資風險，讓關鍵基礎材料盡早突破?

不少受訪者指向了同一答案：發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，讓產業(yè)鏈上下游、產學研各環(huán)節(jié)形成合力。近年來，各地區(qū)各部門探索了一些有效路徑，將來值得進一步推廣——

上下游企業(yè)聯手，精誠合作、聯合研發(fā)。

“我們很幸運，從初創(chuàng)期開始就能和京東方深度合作，歷時5年成為其戰(zhàn)略核心供應商。”郭建華回憶道，合作中，有些環(huán)節(jié)要配合客戶反復做上千次樣品測試，“正是這樣的深度合作，讓雙方的關系更緊密。”

龍海波認為，過去一些上下游企業(yè)的協作還不夠緊密，導致有效應用牽引不足，“為此，要打通‘堵點’，進一步完善投入參與機制和有效組織機制，讓‘研發(fā)—應用—反饋—再研發(fā)’的鏈條形成良性循環(huán)。”

政府部門出手，創(chuàng)新政策、搭建平臺。

“2017年起，工信部等部門聯合開展了重點新材料首批次應用保險補償機制試點工作，讓我們受益頗多。”嚴大洲表示，試點中，材料企業(yè)自主投保，保險公司提供定制化產品承保，政府部門對保費進行一定額度補貼，“有效分擔了風險，讓一些不敢輕易‘吃螃蟹’的企業(yè)也勇于嘗試。”

實施工業(yè)強基項目、國家重點研發(fā)計劃，成立國家制造業(yè)轉型升級基金，鼓勵金融機構加大支持力度，支持新材料生產應用示范、測試評價、資源共享平臺建設……近年來，一系列舉措有力推動了材料行業(yè)加快發(fā)展。龍海波認為，未來我國要堅持以關鍵短板為突破口，構建和完善產學研用協同創(chuàng)新的新材料產業(yè)體系，“特別是要建立專門的共性技術研發(fā)機構，在技術源頭上支撐自主創(chuàng)新。”

調查采訪中，受訪者還就標準、專利、人才等提出一些政策建議。有的呼吁，應制定和完善新材料產品標準，讓產業(yè)發(fā)展更規(guī)范;有的提出，要強化知識產權保護，完善相關法律體系和執(zhí)行機制;還有的認為，應深化國有企業(yè)、科技體制等改革，激發(fā)企業(yè)和人才的創(chuàng)新活力。

“‘十四五’規(guī)劃《建議》對發(fā)展包括新材料在內的戰(zhàn)略性新興產業(yè)作出了明確部署。未來5年，必將是新材料大變革、大發(fā)展的5年，必須把握機遇、攻堅克難，力爭實現跨越式發(fā)展。”對于材料行業(yè)的未來，中科院院士王恩哥充滿期待。

《 人民日報 》( 2021年02月03日 18 版)

關鍵詞： 關鍵基礎材料 光伏 發(fā)展瓶頸