近日，中國工程院院士、中國工程院原副院長、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任委員干勇院士受邀出席海上院士講壇（第39期），并圍繞“高質(zhì)量發(fā)展中的先進(jìn)材料創(chuàng)新戰(zhàn)略”主題作了分享報告，對我國先進(jìn)材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題、需求分析及未來趨勢等進(jìn)行深入解讀。
干勇院士從集成電路和半導(dǎo)體材料、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料、先進(jìn)碳材料、能源材料等方面，對我國先進(jìn)材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題、需求分析及未來趨勢等進(jìn)行介紹，明確了不同材料領(lǐng)域的發(fā)展方向、重點(diǎn)任務(wù)和實施路徑等，并從頂層設(shè)計、體制機(jī)制、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)體系、知識產(chǎn)權(quán)等方面提出針對性措施建議。
干勇院士表示，“中國的工業(yè)化和下一步的高質(zhì)量發(fā)展，要突破西方，特別是以美國為首的封鎖，材料是首當(dāng)其沖，這是所有高端領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)和引導(dǎo)。”他建議，我們要面向國家戰(zhàn)略需求，聚焦國家目標(biāo)任務(wù)，打造多主題、全鏈條，系統(tǒng)化的體系和生態(tài)，建立國際領(lǐng)先、覆蓋全生命周期的材料表征驗證平臺，組建多要素和持續(xù)的科技金融鏈網(wǎng)。
國內(nèi)新材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入關(guān)鍵窗口期
“人類歷史都是材料發(fā)展的成果，一代材料一代技術(shù)?！敝v壇上，干勇院士首先就我國先進(jìn)材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行剖析。他指出，我國的產(chǎn)業(yè)體系基本完整，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，為國家重大工程提供了物質(zhì)保障和物質(zhì)基礎(chǔ)。但我國材料發(fā)展仍存在亟待解決的問題，一是大量依賴進(jìn)口，如集成電路的關(guān)鍵材料，超高純的多晶硅、高檔磨料等；二是缺乏創(chuàng)新能力，從知識產(chǎn)權(quán)的角度分析，國內(nèi)本土發(fā)明專利授權(quán)為28.7%，遠(yuǎn)低于國外來華授權(quán)專利的37.2%；三是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力不夠，多個領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈都存在產(chǎn)業(yè)短板，與國外差距較大。
干勇院士表示，國內(nèi)的材料領(lǐng)域現(xiàn)已進(jìn)入關(guān)鍵的窗口期，產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)入快速增長階段，對中高端材料的需求不斷提升。從世界各國發(fā)展重點(diǎn)來看，以先進(jìn)材料為代表的關(guān)鍵核心領(lǐng)域是未來競爭的焦點(diǎn)，包括超寬禁帶材料、下一代的光調(diào)制器材料、鐵電材料、納米材料、先進(jìn)半導(dǎo)體材料等等。
新材料的重點(diǎn)發(fā)展方向在何處
聚焦信息技術(shù)、生物材料、新能源等領(lǐng)域的發(fā)展，其對材料的需求和重點(diǎn)發(fā)展方向分別落于何處？干勇院士提到，由于美國在集成電路和半導(dǎo)體材料領(lǐng)域?qū)ξ覈罅Α⒕珳?zhǔn)實施打擊和制裁，中央高度重視集成電路和半導(dǎo)體材料發(fā)展。在新材料市場制造規(guī)模、知識產(chǎn)權(quán)方面，我國盡管已取得很大的成就，但任務(wù)依舊艱巨，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)仍十分薄弱，產(chǎn)業(yè)生態(tài)亟待完善。
特種高分子材料帶有特殊的物理化學(xué)力學(xué)性，可分為功能性高分子和高性能高分子材料。憑借其高性能化、韌性、彈性、強(qiáng)度，特種高分子材料在化工產(chǎn)品上正在突破一些中高端的技術(shù)。干勇院士表示，特種橡膠突破HNBR加氫催化劑的催化機(jī)理、秸稈預(yù)處理工藝開發(fā)高滴度、高轉(zhuǎn)化、高耐受、高穩(wěn)定的工業(yè)微生物菌種等重點(diǎn)攻關(guān)任務(wù)，大約將在2025到2030年完成。
“碳是生命之源，碳的組織性能、碳材料的內(nèi)部一變化，就可以有各種各樣的性能?！?/strong>干勇院士表示，生活用的傳統(tǒng)工業(yè)用碳、未來用碳，包括碳纖維、石墨稀、金剛石、碳材料的半導(dǎo)體材料等等。碳纖維二十年的攻關(guān)，如今已完全轉(zhuǎn)移到在運(yùn)載火箭、高速列車、風(fēng)電葉片上來。現(xiàn)在，我國碳纖維用量達(dá)到全世界一半以上，其裝備和工藝有很大提升，但仍存在一些穩(wěn)定性和異質(zhì)性的問題。因此，干勇院士強(qiáng)調(diào)，接下來還需要在高性能碳纖維的復(fù)合材料、制備工藝、高效聚合等方面進(jìn)行攻關(guān)。干勇院士建議，先進(jìn)碳材料是非常重要的一個體系，應(yīng)成立先進(jìn)碳材料的研究中心。
對于所有的鋼筋鐵骨的構(gòu)造而言，鋁合金、鈦合金、鎂合金等高端裝備的特種合金生產(chǎn)十分重要。輕合金材料已經(jīng)有所發(fā)展，鈦合金等的應(yīng)用指標(biāo)及高端特種合金存在的其它問題，應(yīng)作為2030年重大攻關(guān)項目任務(wù)，致力于實現(xiàn)其輕量化、低碳化、長壽化。
稀土是我國優(yōu)勢資源之一。我國已經(jīng)形成全球門類規(guī)模最全的稀土產(chǎn)業(yè)體系，建立了完整的產(chǎn)學(xué)研。干勇院士建議，我國可以開發(fā)出更高更強(qiáng)的大產(chǎn)業(yè)，如建立中國稀土集團(tuán)，構(gòu)建以國家實驗室為核心的創(chuàng)新引領(lǐng)體系，對不同主體投入支持理論、材料、器件、工藝，注入國家信用，實現(xiàn)資本鏈與研發(fā)鏈的深度融合。
建立新材料的創(chuàng)新發(fā)展體系
對于我國新材料未來的發(fā)展，圍繞新材料目前的用途，要解決高端制造、高端裝備、重大工程高質(zhì)量發(fā)展中的問題，必須建立材料的創(chuàng)新體系，要克服以前散、小、亂的局面。首先是國家重點(diǎn)實驗室進(jìn)行重組。實驗室的布局，要圍繞制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性前沿技術(shù)、高端工業(yè)母機(jī)技術(shù)、重大裝備技術(shù)等進(jìn)行力量整合，進(jìn)行大平臺作戰(zhàn)。
要進(jìn)一步明確戰(zhàn)略定位，面向國家需求，梳理解決重大科技問題。梳理重點(diǎn)解決的關(guān)鍵科技問題，打造不可替代的科技創(chuàng)新能力。聚焦國家目標(biāo)任務(wù)需求，打造多主題、全鏈條，系統(tǒng)化的體系和生態(tài)，建立國際領(lǐng)先，覆蓋全生命周期的材料表征驗證平臺，組建多要素和持續(xù)的科技金融鏈網(wǎng)。
