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上海石化大丝束碳纤维生产线上，现场人员正进行碳纤维上卷操作。 |
海边风场，风电机组迎风转动。这些阻风抗腐的巨大叶片，由一束束直径仅为头发丝1/10、强度为钢材料7至9倍的高性能碳纤维“编织”而成；
客厅卧房，液晶电视高清超薄。置于显微镜下看，实现显示屏幕轻薄均匀的，是每平方毫米上百粒纳米微球，它们相当于内部骨架，撑起两块玻璃面板。
近年来，身量纤纤却含金量十足的新材料，不断拥抱千行百业，加速飞入千家万户。数据显示，2012年以来，我国新材料产业规模快速扩大，总产值年复合增长率近20%，到2025年产值有望达到10万亿元。
材料强则制造强。作为新一轮科技革命和产业变革的关键领域，目前我国新材料领域取得哪些进展？加快促进新材料产业发展壮大，向何处发力？记者采访了工信部有关负责人及业内多家企业。
产业规模迅速壮大，关键材料相继突破
走进中国石化上海石化碳纤维产业基地，48K大丝束碳纤维国产生产线正加紧生产。纺丝、凝固、拉丝、干燥，一束束成型的白色原丝经过高温碳化，最终缠绕成一轴轴高性能黑色碳纤维。
别小瞧这细细一束，其中包含了4.8万根含碳量在95%以上的碳纤维。它们看似柔软顺滑，实则却是全能选手，不仅强度高、密度低，还耐高温、抗腐蚀，在高铁动车、飞机部件、新能源等领域都能见到碳纤维的身影。
高性能为市场拓展打开全新空间。数据显示，近10年来，我国碳纤维需求快速增长，2021年需求量达到6.2万吨，同比增长27.7%。
“相对于小丝束，大丝束能在保持碳纤维优良性能的前提下，实现低成本生产，未来将有更广阔的工业应用。”中国石化上海石化股份有限公司副总经理黄翔宇说，历时6年多，去年10月，我国首套万吨级48K大丝束碳纤维国产生产线投料开车，产品性能媲美国外同等级产品，一举破除碳纤维生产和装备受制于人的被动局面，真正实现自主可控。“目前正在加紧与下游客户对接做产品认证，明年全部建成投产后，年产能将突破1.2万吨。”
千里戈壁，碳纤维助力风电叶片迎风劲舞；城市中央，也有新材料于无声处大显身手。
上海徐汇，田林街道的繁荣商区，在夜幕里流光璀璨。支撑其电力输送的，是深埋地下电缆管廊里，一条全长1.2公里的35千伏超导电缆。
“相比于传统电缆，由超导材料制成的电缆不仅体积重量更小，且载流量能提升5至10倍。”上海超导科技股份有限公司总工程师朱佳敏介绍，公司量产制造的核心材料——第二代高温超导带材支撑了世界首条35千伏公里级超导电缆的建成。投运至今，历经零下4摄氏度的寒冬和41摄氏度的盛夏，为约4.6万用户持续稳定供电超过400天。“运行数据符合设计指标，验证了超导电缆大负荷供电的可能性，达到国际领先水平。”
从碳纤维到高温超导的快速应用，是我国新材料产业蓬勃发展的生动脚注。“经过多年攻坚，目前我国已形成全球门类最齐全、规模第一的材料产业体系。”工信部原材料工业司有关负责人说，近年来，我国新材料产业取得长足进步，彰显发展活力与韧性。
产业规模迅速壮大。2022年，我国新材料产业总产值约6.8万亿元，较2012年增长了近6倍。新材料领域国家先进制造业产业集群数量累计达到7个。
关键材料持续突破。复合材料主结构件应用于“天和号”空间站核心舱；民用大飞机用铝合金薄板、防腐蚀环氧底漆材料等应用于C919大飞机；0.015毫米“手撕钢”实现世界首创；超大型油轮耐蚀钢成功用于30万吨级油轮，我国成为全球第二个掌握该技术的国家。
创新体系加快布局。材料领域国家制造业创新中心数量累计达到6个，占国家制造业创新中心总数的25%；专精特新“小巨人”企业数量累计达到1972家，约占总数的22%，新材料产业发展生态日益完善。
紧紧锚定自主创新，后发追赶全力竞速
勠力创新、攻坚克难。新材料产业茁壮成长的背后，是企业数十年如一日的研发积累和技术攻关。然而，在新材料领域，一旦在关键核心技术上实现了飞跃性创新和产业化突破，市场便会做出相应的反馈。
“新材料在许多产品成本中占比不高，但往往决定了下游产品性能的好坏，在高端材料领域更是赢者通吃，很容易形成‘卡脖子’局面。”苏州纳微科技股份有限公司董事长江必旺举例道，二氧化硅纳米孔道结构微球是胰岛素等药物分离纯化和分析检测的必备材料。其制备技术壁垒高，国内基本处于空白。如果按照国外的技术路径仿制，设备昂贵、工艺复杂，且很难做到国外产品水平。
自2007年起，纳微科技踏上了一场自主创新的跋涉。如果说，纳米微球当时的既有路径是“海量筛选”，那么江必旺所选的道路则是“定型栽培”，这意味着新技术的质量稳定性更好、效率更高。
“创新是征程，也是苦旅。基础创新、原始创新很难，产业化也是很难的一环。”江必旺回忆，两年内在实验室实现了技术突破，但是因为进入了“无人区”，所以花费了近10年时间自研设备、优化工艺，这才完成迈向产业化的艰难一跃，掌握了精准量产纳米微球的能力。
摊开账本，过去10年年均超过15%的研发投入强度，转化为近5年销售额近10倍的增长。“产品推向欧美后，客户青睐有加，高性能国产纳米新材料在国际市场上占有了一席之地。”江必旺说。
锚定自主创新，一些新材料产品已然奋跃而上、后发追赶；与此同时，更多新材料企业正在同一起跑线，与国外同类企业全力竞速。
江苏昆山，昆山协鑫光电材料有限公司外围，一块块两米见方的茶色玻璃紧密排列、在阳光下熠熠生辉。“通过在导电玻璃基材上，涂布一层钙钛矿薄膜，再以激光刻定特殊图案，便能有效吸收太阳光，并转化为电能。”董事长范斌介绍，相较于传统晶硅，钙钛矿光伏材料成本更低、光电转化效率更高，将为逼近技术天花板的光伏产业打开全新的增长空间，“2021年，公司百兆瓦中试线已建成，预计今年底将达产。”
“尽管潜力巨大，但钙钛矿光伏技术发展时间较短，目前与国外同类企业都处在中试阶段。”北京曜能科技有限公司董事长孙于超说，我国拥有全球最完备的光伏产业体系和最大的光伏应用市场，构成我们同台竞技的底气和优势，随着国产钙钛矿光伏技术加快成熟落地，将持续巩固我国光伏产业的领先地位，有力保障能源安全。
打通产业协同堵点，市场发展前景可期
“一代材料，一代装备。”工信部原材料工业司有关负责人表示，作为战略性、基础性产业，新材料是未来高新技术产业发展的基石和先导，事关现代化产业体系建设大局。
《“十四五”原材料工业发展规划》提出，到2025年，新材料产业规模持续提升，占原材料工业比重明显提高。新材料产业创新能力明显提升，重点行业研发投入强度达到1.5%以上，掌握一批具有自主知识产权的关键共性核心技术。
在采访中，记者发现，当前我国新材料产业发展仍面临研究先行、成果转化、产用衔接“三难”，亟待打通上下游、产学研合作堵点。
“从无到有的新材料突破，需要设备、原材料等上下游产业配套的协同推进。”范斌表示，以钙钛矿光伏材料为例，其使用的导电玻璃的性能和加工工艺有更严格的要求，这就需要材料供应商也能持续成长，推动新材料应用快速迭代。
脱胎于上海交通大学，上海超导科技受益于产学研用融合，也寄望于产学研用一体化。“公司的原始技术来源于上海交大，目前已与学校共建了超导联合研究院。”在朱佳敏看来，高校是科技创新的策源地，企业是技术成果产业化的主阵地，“期待更好完善产学研协同机制，进一步提升科技成果转化的效率。”
有企业呼吁进一步加大新材料产业的资金支持和人才培育。
“新材料往往需要长期持续的研发投入，对企业经营造成不小压力。”江必旺建议，给予更多税收政策支持，助力企业攻克“卡脖子”技术。孙于超提出，一些新材料处在全新领域，缺乏现成人才，需要加快完善学科建设、为产业输送所需优质人才。
据了解，针对材料产需衔接不畅、研制及验证效率低等难题，目前工信部已创新搭建了民机材料、新能源汽车驱动电机用稀土永磁材料等重点领域上下游合作机制。同时，健全新材料统计和标准体系，完善新材料学科建设、强化各类人才培养。
抢抓机遇，迎接挑战。新春伊始，接受采访的新材料企业规划清晰，满怀信心——
跨过48K大丝束碳纤维产线的国产化门槛，中国石化上海石化正全力以赴拓展市场。“目前部分产品已经过客户认证，意向订单不断增加，今年预计销售量将突破4000吨。”
乘着高温超导核聚变的应用东风，筑厂房、搞装修、造设备马不停蹄，“小巨人”企业上海超导科技迎来跨越式发展。朱佳敏告诉记者，“新厂区投资3亿元，今年下半年将搬至新厂房，预计年底千公里级新产线将组装完成。”
得益于钙钛矿光伏材料的发展潜质，创业公司曜能科技前不久拿到一笔大额市场投资。“今年公司团队已扩展到数十人，预计今年下半年，两兆瓦工业级产品中试试验线将达产，加快向百兆瓦级量产产线迈进。”孙于超说。
“下一步将持续优化新材料创新发展生态，统筹推进短板突破和材料先行，加快促进我国新材料产业创新发展，在更多新领域实现追赶超越。”工信部原材料工业司有关负责人说。
《 人民日报 》（ 2023年02月22日 18 版）
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