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我國材料工業水平落後的原因和破解之道——原因和破解之道

“一代材料,一代產業”,新材料產業因其知識密集、技術密集、附加值高等特點,成為了製造業發展的關鍵支撐。美國、德國、日本等製造強國都在新材料領域廣有建樹,新材料產業早已成為各國先進製造業競爭的焦點。目前我國新材料產業逐步實現從無到有、從小到大的曆史跨越,品種門類逐步齊全,取得了一定成就,具體表現為:一是規模提升快,產業集聚發展效應逐步顯現。新材料產業總產值已由2010年的0.65萬億元增至2017年的3萬億元。預計到2020年,生產總值將超過6萬億元,稀土、儲能、光伏等部分領域產能位居世界前列。全國已經在浙江、廣東、湖南等多地形成了產業集群,推動我國新材料產業集聚發展。二是支持力度大,產業發展政策環境逐步優化。2016年成立了國家新材料產業發展領導小組,推動新材料產業發展的總體部署和重要規劃。國家重大科技專項、“核高基”專項、《關鍵材料升級換代工程實施方案》《新材料產業發展指南》《重點新材料首批次應用示範指導目錄》等政策陸續出台,營造了良好的政策環境。在國家自然科學基金項目中,工程與材料科學項目比重已經超過15%。三是創新資源豐富,部分領域步入國際先進行列。高校和科研院所是我國新材料創新的重要力量,2017年我國共有89所高校進入ESI(即“基本科學指標數據庫”)材料科學全球前1%的行列,被視為“國際高水平學科”。近期相繼成立了增材製造、輕量化材料成形技術及裝備等國家級製造業創新中心,推動關鍵材料創新及產業化。目前,我國已經在很多領域取得重要突破,尤其在超導、人工晶體、硬質合金等方向上居國際重要位置。

材料工業水平落後的主要原因

但與規模快速增長形成鮮明對比的是,我國很多製造業發展必需的關鍵核心材料尚未突破,長期處於受製於人的狀態。據統計,在130多種關鍵基礎材料中,32%在我國仍為空白,52%完全依賴進口,高強高韌鋁合金材料、航空級鈦材、有機氟材料、有機矽材料等幾乎被歐美日等國家壟斷,造成這種局麵的主要原因在於:

一是基礎性先導性研究不足,新材料前沿領域長期處於跟隨狀態。我國材料科學起步晚,新材料的理論與方法積累等基礎性研究相對較少,與基礎數學、現代物理等學科的融合不夠,造成新材料領域長期處於跟隨發展的局麵。如,石墨烯、碳纖維、光纖、稀土永磁等當前熱點前沿領域都誕生自歐美國家,我國學者更多的是進行改良和延伸。同時,我國雖然持續加大對原始創新的投入力度,但總體上仍低於美國等發達國家。美國聯邦研發經費統計報告顯示,2017年美國基礎研究預算達到了323億美元,而同年我國的基礎研究經費僅為976億元人民幣,不到美國的一半。

二是高層次人才流失加劇,進一步削弱我國在新材料領域的研究能力。湯森路透集團發布的全球頂尖100位材料學家名人堂榜單中,前6位均為華人,但這些科學家無一例外都在國外高校和科研機構任職。高層次人才國內外流動本也無可厚非,但新材料領域中的這種情況則實屬罕見。隨著近幾年投入力度不斷加大,我國科研基礎設施與國外的差距已經逐步縮小,但科研創新“軟環境”建設方麵的問題則暴露出來。

三是重科研、輕應用現象突出,新材料領域科研成果與實際應用形成強烈反差。目前,我國新材料領域專利申請量已經居於世界前列,這與我國新材料產業研發能力不足、產品提升諸多短板無法突破形成強烈反差。研發與應用體係銜接不足是其中的重要原因,很多科研工作者瞄準的是國外頂級期刊,對產業急需的核心材料卻鮮有研究。同時,新材料生產企業與下遊應用企業間的協作不夠密切,“研發—應用—反饋—再研發”機製不健全,很多產品雖然性能指標與國外產品一致,但下遊企業缺少采購意願,造成產品研發成本高、應用少的尷尬局麵,降低了企業持續投入的積極性。

四是政策支持碎片化分散化,新材料產業諸多卡脖子領域難獲足夠支持。持續製定政策進行支持,是世界主要製造強國推進新材料產業發展的通行做法。美國就先後製定和實施了《未來工業材料計劃》《國家納米技術計劃》《先進汽車材料計劃》《材料基因組計劃》等多項政策,以保持在新材料領域的全球領導地位。“十二五”以來,我國已經通過規劃、重大專項等方式,形成了一批推動新材料產業發展的政策措施。不過,總體而言我國新材料產業所獲得的科技、金融等要素供給和支持過於碎片化,沒有形成有效合力,很多領域都難以獲得足夠的支持。

五是標準體係不健全,科研成果共享水平不高。我國新材料標準體係還不完善,部分產品標準標齡過長,一些關鍵標準研究不足,缺少工藝參數等基礎數據,導致我國很多新材料產品采用的都是國外標準,影響了產品持續研發與下遊企業的應用。部分領域還沒有形成適合我國國情及技術水平的牌號體係,存在多國牌號並存、互不兼容的複雜局麵。此外,我國缺乏公共性的研發數據集成發布平台,各類研發機構處於分散、封閉的狀態,無法共享科研數據成果,很多材料研發和測試都屬於低水平的重複。

新材料產業跨越發展的突破口

當前,我國製造業正處於轉型升級的關鍵時期,要解決製造業諸多卡脖子問題,新材料的支撐作用必不可少。必須加強統籌,繼續提升增強新材料產業的創新能力,謀劃新材料產業跨越發展的突破口。

一是加大新材料領域基礎性研究。在基礎研究持續加大投入的基礎上,對於一些嚴重製約製造業發展的材料短板,要加快設立重大專項,集中突破。考慮到新材料產品領域的原始研發創新存在周期長、風險高、獲益大等特點,在財政支持基礎上,還要充分引入金融支持,加快天使投資、創投基金、私募股權基金等與新材料產業創新相結合,在產品的基礎研究、探索商業模式、產業化等不同階段,進行資本對接,為新材料產業創新提供持續動力來源。

二是完善新材料產業創新環境。建立更為靈活、更為寬容的創新管理體係,把研究人員從跑項目、找項目等繁瑣的工作中解脫出來。繼續推動考評體係改革,增強對工程化人才、應用型人才的激勵。營造寬容失敗的科研氛圍,鼓勵研究人員勇於嚐試新的研究範式與思路。對於新材料產業頂尖人才,除了良好的薪資和生活待遇外,要給予充分的信任和自主權,充分激發人才的創新活力與熱情。

三是強化示範引領和產業協同。繼續實施新材料首批次應用保險補償機製試點工作,加強國家層麵對新材料研發成果的認證推廣,增強下遊企業應用信心和動力。注重對新產品的市場培育,綜合利用政府采購等手段,加快新材料研發成果應用。發揮工業強基“一條龍”等工程作用,推動基礎材料企業、零部件企業與整機企業開展合作,形成研發共同體。

四是加強頂層設計和製度建設。統籌各部門各地方資源,加強新材料產業發展的戰略指引,形成長效機製。對於重點領域和瓶頸方向,統籌各部門現有政策,形成連續相互匹配的政策合力。充分發揮軍用智力資源的潛在力量,促進新材料領域軍民資源共享,鼓勵新材料軍用技術向民用轉化。

五是完善新材料標準體係建設。依托最新發布的《戰略性新興產業分類(2018)》,對各類材料進行收集彙總,參考歐洲、美國先進經驗,按照性能、工藝等進行分類整理,建立符合我國情的材料牌號序列。製定與標準相適應的工藝及檢測標準,搭建國際化的標準監測平台,加強新材料的檢驗檢測及結果運用,使新材料產業發展走上標準化、程序化的軌道。

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