當(dāng)前新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命向縱深發(fā)展,新材料作為支撐現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和“底盤”,其研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模成為衡量一個國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、科技進(jìn)步和國防實(shí)力的重要標(biāo)志。習(xí)近平總書記指出,新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),也是高技術(shù)競爭的關(guān)鍵領(lǐng)域,我們要奮起直追、迎頭趕上。黨的二十大把構(gòu)建新材料等一批新的增長引擎作為建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的重點(diǎn)任務(wù),今年政府工作報(bào)告也把加快新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的重要舉措。
一、新材料是支撐現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)
材料是驅(qū)動人類社會文明進(jìn)步的基石。人類文明的發(fā)展史見證著人類發(fā)現(xiàn)、掌握、使用材料的漫漫歷程。材料產(chǎn)業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會進(jìn)步和國防安全提供物質(zhì)支撐。“一代材料,一代裝備,一代技術(shù)”,新時期要加快發(fā)展,必須重視材料的作用。2023年9月,習(xí)近平總書記在新時代推動?xùn)|北全面振興座談會上提出,要積極培育新能源、新材料、先進(jìn)制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),積極培育未來產(chǎn)業(yè),加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力,增強(qiáng)發(fā)展新動能。
第一,新材料的發(fā)展推動了我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。我國鋼鐵、有色、石化、建材、輕工、紡織等六大基礎(chǔ)行業(yè)29大類200余種基礎(chǔ)材料目前基本能滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求,規(guī)模優(yōu)勢明顯。但是,低端產(chǎn)能過剩和高端產(chǎn)品供給不足并存的問題仍然存在,結(jié)構(gòu)調(diào)整仍有較大提升空間,亟待發(fā)展高性能特種鋼、高性能特種合金、高性能高分子材料、低環(huán)境負(fù)荷型建材、新型氟材料和高性能聚烯烴等高端材料產(chǎn)品,加快相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
第二,新材料處在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的上游,是我國推進(jìn)新型工業(yè)化、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要物質(zhì)支撐。例如,硅、鍺等半導(dǎo)體材料應(yīng)用于集成電路芯片是人類進(jìn)入信息社會的基石,迄今仍然在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中處于主導(dǎo)地位。以氮化鎵、碳化硅等為代表的第三代半導(dǎo)體,是制備短波長光電子器件、高功率射頻電子器件和高效率功率電子器件的最優(yōu)選材料。5G通信要求覆蓋毫米波頻段,要求至少10倍于4G的峰值速率和毫秒級的傳輸時延以及千億級的連接能力,而氮化鎵是目前能同時實(shí)現(xiàn)高頻、高效、大功率的唯一材料。碳化硅是新型電力——特高壓電網(wǎng)必需的可達(dá)到萬伏千安等級的唯一功率半導(dǎo)體材料,同時也是高速列車和新能源汽車牽引、電控系統(tǒng)的關(guān)鍵材料。當(dāng)前,國際上在氧化鎵、金剛石等下一代超寬禁帶材料上的競爭已明朗化。毫米波與太赫茲波段是電磁波譜上尚未充分利用的戰(zhàn)略資源,新興的半導(dǎo)體材料未來有望主導(dǎo) 6G 射頻器件,對于 6G 通信、空天地一體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)具有重大意義。
第三,新材料產(chǎn)業(yè)本身也是通過發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力形成的新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)之一。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和制造業(yè)的不斷升級,世界各國對新材料的需求持續(xù)旺盛,新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)增長。根據(jù)中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院統(tǒng)計(jì),2015年以來,在全球經(jīng)濟(jì)增長乏力的背景下,全球新材料產(chǎn)值仍保持10% 以上的年復(fù)合增長率。我國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模約占全球的30%,產(chǎn)值年復(fù)合增長率超過20%。
近年來,河北省承德市雙灤區(qū)圍繞釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)積極布局。圖為當(dāng)?shù)匾患意C鈦新材料企業(yè)的冷軋車間 孫占軍∕攝
二、新材料發(fā)展面臨的新形勢與新需求
當(dāng)今世界,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展,我國已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段,新材料發(fā)展面臨的國內(nèi)外環(huán)境也發(fā)生深刻變化。
第一,全球新材料產(chǎn)業(yè)競爭激烈,技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新特征。從全球看,新材料產(chǎn)業(yè)已形成了三級梯隊(duì)的競爭格局。發(fā)達(dá)國家仍然是世界新材料的主導(dǎo)者,美國、日本、歐盟位列第一梯隊(duì),在經(jīng)濟(jì)實(shí)力、核心技術(shù)、研發(fā)能力、市場占有率等方面占據(jù)絕對優(yōu)勢。中國、韓國、俄羅斯屬于第二梯隊(duì),在部分細(xì)分領(lǐng)域分別具有比較優(yōu)勢。巴西、印度等國位于第三梯隊(duì),其發(fā)展水平與第一梯隊(duì)、第二梯隊(duì)相比尚存在較大差距。
美日歐在新一輪科技發(fā)展規(guī)劃中進(jìn)一步突出對新材料的布局。同時,為了鞏固其壟斷地位,不斷出臺對我國的限制措施,并加速搶奪下一代材料發(fā)展制高點(diǎn)。美國通過制定“301管制技術(shù)清單”、《芯片與科學(xué)法案》,主導(dǎo)42國簽署《瓦森納協(xié)定》等一系列手段,給我國從國外獲得高端材料及技術(shù)設(shè)置重重障礙。
大數(shù)據(jù)、人工智能與新材料技術(shù)加速融合,新材料的研發(fā)與制造向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化邁進(jìn)。新一代信息技術(shù)和智能制造技術(shù)全面融入材料設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用全流程,以實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、綠色環(huán)保、性能優(yōu)異、安全可靠等多重目標(biāo)。隨著數(shù)據(jù)量和計(jì)算能力以摩爾定律持續(xù)增長,材料科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入“密集數(shù)據(jù) + 人工智能”的第四范式。例如,材料基因工程通過材料高通量計(jì)算與設(shè)計(jì)、數(shù)字化制備加工、跨尺度多參量表征評價等手段,能顯著縮短新材料研發(fā)周期,同時顯著降低研發(fā)成本。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等智能制造技術(shù)在材料制造與應(yīng)用中不斷拓展。我國已有科研團(tuán)隊(duì)將MatChat(材料合成大語言模型)用于預(yù)測無機(jī)材料的合成路徑。可以預(yù)見,人工智能大模型投入到材料工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)程將大幅提速,智能機(jī)器人將走入新材料企業(yè)生產(chǎn)車間,從而使新材料生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升。
可持續(xù)發(fā)展成為全球共識,倒逼新材料產(chǎn)業(yè)向綠色化、低碳化發(fā)展。高碳排放的技術(shù)不再具有普遍競爭力,低碳導(dǎo)向驅(qū)動節(jié)能減排科技不斷取得進(jìn)步。以節(jié)能環(huán)保和綠色低碳為代表的新興產(chǎn)業(yè)崛起,引起電力、汽車、航空、航天、通信、電子、建筑等多個產(chǎn)業(yè)發(fā)生重大變革,帶動新材料產(chǎn)業(yè)向綠色化和低碳化方向發(fā)展。資源、能源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的新材料綠色化生產(chǎn)技術(shù)、節(jié)能與環(huán)境友好材料、全生命周期設(shè)計(jì)理念,正在加速推動材料的生產(chǎn)使用方式向精細(xì)化、綠色化、節(jié)約化方向發(fā)展。
第二,新時期我國新材料發(fā)展面臨新需求,亟需加快創(chuàng)新。我國進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段,構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、推進(jìn)新型工業(yè)化成為國家發(fā)展的重要任務(wù)。鋼鐵、有色、化工、紡織等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)優(yōu)化升級,新一代信息技術(shù)、新能源、裝備制造、航空航天、軌道交通、海洋工程、健康醫(yī)療等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展,未來制造、未來信息、未來能源、未來空間和未來健康等未來產(chǎn)業(yè)加快落地,為新材料提供了繁榮的應(yīng)用場景,牽引新材料技術(shù)不斷迭代升級,創(chuàng)造釋放出巨大的市場增量。
一是大數(shù)據(jù)、人工智能、5G+/6G 通信、量子信息等新一代信息技術(shù)爆發(fā)式發(fā)展,急需新型信息材料提供支撐。以大模型為代表的AIGC(生成式人工智能)正在推動人類社會向AGI(通用人工智能)方向持續(xù)探索。量子信息技術(shù)不斷取得新突破,量子計(jì)算領(lǐng)域除了已有的超導(dǎo)、離子阱、光學(xué)等主流技術(shù)路線外,中性原子、硅自旋、拓?fù)涞刃屡d技術(shù)路線也在不斷發(fā)展。通信技術(shù)加速向6G演進(jìn),未來將實(shí)現(xiàn)真實(shí)物理空間與虛擬網(wǎng)絡(luò)空間的深度融合,實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)高速、無延遲、安全可靠的分發(fā)。據(jù)專家預(yù)測,2035年生成式人工智能有望為全球貢獻(xiàn)近90萬億元的經(jīng)濟(jì)價值,其中我國將突破30萬億元,占比超過四成,這將對支撐大數(shù)據(jù)和算力的信息材料產(chǎn)生巨大的需求。隨著集成電路工藝技術(shù)向2納米以下制程節(jié)點(diǎn)演進(jìn),計(jì)算所依賴的半導(dǎo)體技術(shù)逐步接近物理極限,二維半導(dǎo)體材料有望擺脫硅基半導(dǎo)體材料的限制成為下一代芯片關(guān)鍵材料,支撐量子計(jì)算的新型材料也備受重視。
二是在“雙碳”目標(biāo)下,我國能源結(jié)構(gòu)正發(fā)生顛覆性變化,急需開發(fā)新型能源材料。2023年我國太陽能發(fā)電和風(fēng)電均超過水電,分別成為第二、第三大電力來源。我國光伏組件產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的 80% 以上,鋰電池出貨量占全球總出貨量的60%,鋰電池、光伏等綠色能源產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為我國具有全球競爭力的產(chǎn)業(yè)。我國需要大量使用來自可再生能源的電能,急需大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)電、光伏、氫燃料電池、固體鋰電池、生物質(zhì)能、鈉電池等,這將對低成本大絲束碳纖維、熱電材料、燃料電池材料、固體鋰電材料、光電材料等新材料產(chǎn)生巨大的需求。
三是高端裝備制造水平的不斷提升,急需以一大批特種結(jié)構(gòu)材料與特種功能材料提供基礎(chǔ)支撐。C919和CR929等大型民用客機(jī)國產(chǎn)化是打造我國航空產(chǎn)業(yè)鏈、打破國際大飛機(jī)制造業(yè)壟斷的必由之路,對軸承鋼、超高強(qiáng)鋼、高溫合金等特種合金提出了迫切需求。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,國際競爭力不斷提升,發(fā)展全電/混電汽車對新型電子材料、新型電池材料等需求巨大?!督煌◤?qiáng)國建設(shè)綱要》提出合理統(tǒng)籌安排新一代時速 400 公里高速列車技術(shù)儲備研發(fā),新一代高鐵的關(guān)鍵材料選用尚不清晰,亟待進(jìn)行研發(fā)布局。深遠(yuǎn)海、極地用高性能海工裝備、高技術(shù)船舶以及長壽命島礁平臺等建設(shè)海洋強(qiáng)國、維護(hù)國家領(lǐng)海安全的重點(diǎn)工程對特種合金材料性能提出更高要求。
四是面向人民生命健康和減輕環(huán)境載荷,急需大力發(fā)展新型生物醫(yī)用材料和生物基材料。我國每年人工關(guān)節(jié)需求量在100萬套以上,脊柱植入物約300萬套,創(chuàng)傷矯形器械約700萬套,冠脈血管支架需求400多萬支,等待心臟瓣膜置換或修補(bǔ)的患者約20萬例,為生物醫(yī)用材料提供了巨大的市場需求。全球每年塑料產(chǎn)量接近 3 億噸,我國塑料產(chǎn)量約占全球的三分之一,OECD(經(jīng)合組織)預(yù)測到2030年 25% 的石化塑料將被以淀粉等天然物質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物基塑料代替,為降低對石化資源的過度依賴,我國急需對生物基材料進(jìn)行研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化布局。
2023年8月29日,第六屆中國國際新材料產(chǎn)業(yè)博覽會開幕,全球5000多家企業(yè)和機(jī)構(gòu)以實(shí)物化、場景化的形式展示新材料領(lǐng)域的最新產(chǎn)品和技術(shù)成果 趙宇航∕攝
三、我國新材料發(fā)展處在最關(guān)鍵的歷史轉(zhuǎn)折關(guān)口
當(dāng)前我國新材料發(fā)展已從“以解決有無問題為主”的規(guī)模擴(kuò)張階段,跨越到以滿足國家重大戰(zhàn)略需求、提升國際競爭力為主的高質(zhì)量發(fā)展階段,處在最關(guān)鍵的歷史轉(zhuǎn)折關(guān)口。我國通用型中、低工藝要求的新材料已基本達(dá)到安全保障的水平。在航空航天等敏感領(lǐng)域,國外對我國實(shí)施封鎖禁運(yùn),我國主要立足國內(nèi)、自主研制,國產(chǎn)新材料在支撐國家重大工程和國防軍工方面發(fā)揮了巨大的支撐作用。
總的來看,我國新材料發(fā)展取得了舉世矚目的進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)了偉大的跨越,但是也面臨著以下突出問題。
第一,我國高端材料自主保障能力弱,與國際先進(jìn)水平相比還存在較大差距。例如,我國航空航天、高速列車、高檔精密機(jī)床、高檔汽車用高性能軸承鋼、齒輪鋼、模具鋼,集成電路用高檔光刻膠、部分特種氣體及化學(xué)品,航空高端碳纖維復(fù)合材料等仍大量依賴進(jìn)口。雖然我國顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)世界第一,但新型顯示用關(guān)鍵材料約70%仍依賴進(jìn)口。而且,隨著交叉學(xué)科和前沿制造技術(shù)的發(fā)展,材料與元器件/零部件一體化趨勢日益明顯,器件問題與材料問題耦合在一起,成為制約信息產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展的瓶頸。
第二,我國新材料領(lǐng)域創(chuàng)新能力不強(qiáng),基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性成果不足,核心技術(shù)掌握不夠。長期以來,我國新材料發(fā)展模式仍基于“引進(jìn)—消化吸收—再創(chuàng)新”的逆向開發(fā),基于新概念新原理的新材料正向研發(fā)模式尚未完全建立起來。雖然我國科學(xué)家在材料科學(xué)眾多領(lǐng)域取得了不少成績,但是在重大材料發(fā)明發(fā)現(xiàn)方面缺乏重大貢獻(xiàn)。雖然我國新材料領(lǐng)域申請專利數(shù)全球第一,但在基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性與國際化方面與美日歐尚存在較大差距。從技術(shù)角度來看,我國專利技術(shù)主要聚焦于改進(jìn)裝置和優(yōu)化工藝,關(guān)注于降低成本、提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)展材料替代性、提升環(huán)境友好性等方面,多屬于外圍改進(jìn)型發(fā)明,并非側(cè)重于材料組成和結(jié)構(gòu)本身的研發(fā),基礎(chǔ)性研發(fā)不多,在原創(chuàng)性方面與美日歐尚存在較大差距。
第三,我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力弱,難以滿足人工智能背景下產(chǎn)業(yè)自身可持續(xù)發(fā)展要求。我國新材料領(lǐng)域關(guān)鍵生產(chǎn)裝備、基礎(chǔ)零部件/元器件、基礎(chǔ)檢測儀器等進(jìn)口依賴度仍然較大。特別是,我國新材料領(lǐng)域基礎(chǔ)工業(yè)軟件自給率較低。我國目前使用的基礎(chǔ)工業(yè)軟件基本從國外購買。生產(chǎn)所用的高端工控系統(tǒng)和數(shù)控裝備也基本從國外進(jìn)口,這些系統(tǒng)和裝備中嵌入的涉及核心競爭力的工程技術(shù)方法軟件,國外多不對我出售,迫使我國無法獲得參與制定國際工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán),也對我國新材料領(lǐng)域數(shù)字化、智能化自主發(fā)展帶來一定風(fēng)險。
第四,我國新材料技術(shù)推廣、應(yīng)用與轉(zhuǎn)化能力較弱,“好材不敢用”問題仍然突出。處于產(chǎn)業(yè)化初期的新材料在性價比方面競爭力明顯不足,應(yīng)用技術(shù)發(fā)展不足,給新材料推廣應(yīng)用造成較大的困難。例如,雖然我國風(fēng)電發(fā)展迅猛,但因成本因素,風(fēng)機(jī)葉片仍主要采用玻璃纖維,國產(chǎn)碳纖維仍然沒有用上,而國外風(fēng)機(jī)葉片上碳纖維的使用已較為普遍。2017年以來,工信部牽頭實(shí)施重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用保險補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)工作,在推動新材料應(yīng)用方面取得了積極成效,但是在航空航天、軌道交通、國防軍工等對可靠性要求特別高的重大應(yīng)用場景中,即便有首批次保險補(bǔ)償政策,新材料考核驗(yàn)證仍然周期長、難度大,難以快速迭代和投入應(yīng)用。
2023年6月28日,2023東亞海洋博覽會在山東青島世紀(jì)博覽城開幕。圖為參觀者在觀看新材料軸承 俞方平∕攝
四、采取有力措施加快我國新材料領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展
當(dāng)前新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展,全球產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價值鏈正在深度調(diào)整,大國圍繞制造業(yè)布局的競爭日益加劇。我國新材料發(fā)展起步晚、底子薄,積累不足,難以支撐新時期發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的材料需求。應(yīng)采取有力措施,集中優(yōu)勢資源,加快我國新材料領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展。
第一,建設(shè)新材料實(shí)驗(yàn)室體系,提升技術(shù)供給能力。在發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的大背景下,在巨大市場需求的牽引下,我國新材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新空前活躍。部分省份啟動了一系列與新材料相關(guān)的省級重大專項(xiàng),甬江實(shí)驗(yàn)室、松山湖實(shí)驗(yàn)室、遼寧實(shí)驗(yàn)室、季華實(shí)驗(yàn)室、九峰山實(shí)驗(yàn)室、南昌實(shí)驗(yàn)室等一批以新材料及新材料裝備為特色的實(shí)驗(yàn)室正在抓緊建設(shè),并在部分細(xì)分領(lǐng)域開展了深入攻關(guān)。2022年材料國家實(shí)驗(yàn)室在蘇州掛牌成立。此外,70余家材料領(lǐng)域全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正面臨優(yōu)化重組。通過這些實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和優(yōu)化,我國新材料領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室體系已初具雛形,無疑將對我國材料科技的發(fā)展進(jìn)步產(chǎn)生重大影響。
全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過40年的建設(shè)已形成龐大的體系,但存在科研資源分散、同質(zhì)化等一系列問題。當(dāng)前應(yīng)針對重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展對新材料產(chǎn)生的新需求,合理調(diào)整定位和研究方向,使之在新時期煥發(fā)新活力。各省份可充分依托省內(nèi)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢特色,將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與大型實(shí)驗(yàn)裝置和材料全生命周期綜合研究評價設(shè)施建設(shè)相結(jié)合,形成新時期我國材料科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)與國家實(shí)驗(yàn)室、全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室互相呼應(yīng)、錯位發(fā)展。
第二,加大投入,夯實(shí)新材料理論與技術(shù)基礎(chǔ)。新材料對基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的推動作用日益強(qiáng)大,已成為驗(yàn)證物理、化學(xué)、生物等學(xué)科重大理論研究成果,同時也是推動量子力學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)向前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。此外,新材料的原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)還不斷催生出量子生物學(xué)、轉(zhuǎn)角電子學(xué)、介觀神經(jīng)動力學(xué)等全新的研究領(lǐng)域,并為這些新生領(lǐng)域提供先進(jìn)的研究與檢測工具,幫助人類加深對物質(zhì)本質(zhì)、生命本質(zhì)的認(rèn)識。我國在這些基礎(chǔ)、共性領(lǐng)域認(rèn)識不足、研究不深入,是需要補(bǔ)課的一項(xiàng)緊要任務(wù)。
可借鑒發(fā)達(dá)國家在基礎(chǔ)研究方面的成功經(jīng)驗(yàn),在材料基礎(chǔ)、共性領(lǐng)域和交叉、前瞻性領(lǐng)域,以大學(xué)和研發(fā)機(jī)構(gòu)為主體,加強(qiáng)政府資金和資源的持續(xù)性、穩(wěn)定性投入,強(qiáng)化積累,提升原始創(chuàng)新能力,爭取取得重大原創(chuàng)性成果。在以關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料、基礎(chǔ)工藝與裝備、基礎(chǔ)零部件/元器件、基礎(chǔ)檢驗(yàn)檢測儀器、基礎(chǔ)工業(yè)軟件等“五基”為代表的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)領(lǐng)域,以頭部企業(yè)為主導(dǎo),采取有效措施鼓勵多元投入,通過產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合,全面提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力,為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源源不斷的動力。
第三,推進(jìn)新材料研發(fā)與制造的數(shù)字化、智能化。將數(shù)字化技術(shù)與人工智能技術(shù)應(yīng)用到新材料產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用等全生命周期各階段,可大幅提升材料研發(fā)與生產(chǎn)效率。加快開展材料基因工程技術(shù)在前沿材料探索發(fā)現(xiàn)、新材料性能提升和生產(chǎn)工藝優(yōu)化等方面的示范應(yīng)用研究,加快建設(shè)高通量制備與綜合表征平臺用于批量獲得材料科學(xué)數(shù)據(jù),進(jìn)一步拓展材料基因工程技術(shù)在高分子材料、稀土材料等新方向上的突破。開發(fā)面向材料領(lǐng)域的預(yù)訓(xùn)練大模型MaterialsGPT,利用基于深度學(xué)習(xí)的生成式人工智能模型重構(gòu)材料結(jié)構(gòu)并進(jìn)行材料表征,通過材料特性描述、用途描述,推薦最可能的材料工藝技術(shù)路線,不斷提升智能化水平。
圍繞生產(chǎn)與經(jīng)營全過程信息智能感知與協(xié)同計(jì)算、知識驅(qū)動的制造過程決策自動化、制造過程多尺度多目標(biāo)智能自主調(diào)控、全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與風(fēng)險溯源分析等重點(diǎn)工程科學(xué)問題開展研究,激勵企業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中大膽摸索、勇于創(chuàng)新。同時,通過建立基于人工智能的市場反饋分析決策機(jī)制,實(shí)現(xiàn)與客戶企業(yè)和應(yīng)用端的數(shù)據(jù)共享,提升新材料企業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營、管理智能決策水平。
第四,加快成果轉(zhuǎn)化,促進(jìn)體制機(jī)制和研發(fā)模式創(chuàng)新。強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位,以企業(yè)為主整合創(chuàng)新資源鏈。改革科研評價機(jī)制。立項(xiàng)評審強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向,更多地關(guān)注“專業(yè)性”和責(zé)任主體的落實(shí)??萍汲晒脑u價從以論文為主轉(zhuǎn)向以創(chuàng)新性、實(shí)用性和社會效益綜合評價為主,鼓勵青年科學(xué)家面向應(yīng)用開展研發(fā)活動,通過科研任務(wù)布局培養(yǎng)一大批新材料科技人才。促進(jìn)新材料科技成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。建議各部門制定優(yōu)惠政策、采取有效措施,在航空航天裝備、先進(jìn)軌道交通裝備、高技術(shù)船舶與海工裝備、新能源汽車等高端裝備制造領(lǐng)域,為國產(chǎn)新材料提供更多的驗(yàn)證平臺和應(yīng)用場景,有步驟、有效率地推進(jìn)進(jìn)口替代,加快國產(chǎn)新材料的升級迭代。改革研發(fā)項(xiàng)目管理運(yùn)行模式。借鑒國外經(jīng)驗(yàn),按項(xiàng)目性質(zhì)和實(shí)際情況選擇不同的責(zé)任主體。在資金投入上,以政府投入為引導(dǎo),調(diào)動社會資本參與投資的積極性,打造多要素、可持續(xù)的科技金融鏈網(wǎng),構(gòu)建基于國家信用的長期資本鏈以支撐新材料研發(fā)鏈。發(fā)揮市場配置資源的決定性作用,引導(dǎo)應(yīng)用端多元化社會資本反哺研發(fā)端。
第五,堅(jiān)持“研發(fā)一批、儲備一批”的發(fā)展路徑。盡快啟動新材料重大專項(xiàng),緊密圍繞國家重大需求,研發(fā)一批重點(diǎn)材料,力爭實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)突破,破解重大工程和重大裝備核心系統(tǒng)、關(guān)鍵器件所用材料受制于人的明顯制約。同時,聚焦支撐未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新一代關(guān)鍵材料進(jìn)行系統(tǒng)性、前瞻性研發(fā)布局。進(jìn)一步強(qiáng)化戰(zhàn)略性、方向性、全局性重大問題研究,著眼未來重大戰(zhàn)略需求,繼續(xù)布局重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,形成新一代材料技術(shù)儲備體系,搶占我國材料領(lǐng)域未來發(fā)展制高點(diǎn)。
(作者為中國工程院院士、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任、中國工程院原副院長)
來源:時事報(bào)告