新材料產業進入發展加速期(科技視點·走近新質生產力①)
習(xi) 近平總書(shu) 記強調,發展新質生產(chan) 力是推動高質量發展的內(nei) 在要求和重要著力點,必須繼續做好創新這篇大文章,推動新質生產(chan) 力加快發展。
概括地說,新質生產(chan) 力是創新起主導作用,擺脫傳(chuan) 統經濟增長方式、生產(chan) 力發展路徑,具有高科技、高效能、高質量特征,符合新發展理念的先進生產(chan) 力質態。它由技術革命性突破、生產(chan) 要素創新性配置、產(chan) 業(ye) 深度轉型升級而催生,以勞動者、勞動資料、勞動對象及其優(you) 化組合的躍升為(wei) 基本內(nei) 涵,以全要素生產(chan) 率大幅提升為(wei) 核心標誌,特點是創新,關(guan) 鍵在質優(you) ,本質是先進生產(chan) 力。
新質生產(chan) 力如何賦能產(chan) 業(ye) 發展?如何深刻認識科技創新是發展新質生產(chan) 力的核心要素?即日起,科技版推出“走近新質生產(chan) 力”係列報道,通過記者在科研、生產(chan) 一線的觀察視角,近距離感受加快發展新質生產(chan) 力所帶來的新動能新優(you) 勢。
——編 者
新材料是新型工業(ye) 化的重要支撐,是國家大力發展的戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 之一,也是加快發展新質生產(chan) 力、紮實推進高質量發展的重要產(chan) 業(ye) 方向。
我國新材料產(chan) 業(ye) 發展現狀如何?怎樣進一步通過新材料的科技創新夯實新材料產(chan) 業(ye) 基礎、為(wei) 新質生產(chan) 力提供新動能?記者進行了采訪。
一批重大關(guan) 鍵材料取得突破,新材料領域培育形成7個(ge) 國家先進製造業(ye) 集群
山東(dong) 省魯南高科技化工園,聯泓新材料科技股份有限公司廠區,生產(chan) 裝置林立,通過中控室操作係統的自動化控製,各個(ge) 反應器中不斷發生化學反應,一道道工藝將甲醇原料變成用於(yu) 太陽能電池封裝的材料。
“光伏膠膜、生物可降解餐盒、農(nong) 膜、深海養(yang) 殖漁網等,我們(men) 的係列產(chan) 品廣泛應用於(yu) 這些領域。”聯泓新科董事長鄭月明說。
聯泓新科是一家從(cong) 事先進高分子材料研發的企業(ye) ,近年來在新能源材料、生物材料、電子材料、特種材料等領域進行差異化精細化布局,目前已成為(wei) 一家新材料領域的平台型企業(ye) 。
作為(wei) 中國科學院化工新材料技術創新與(yu) 產(chan) 業(ye) 化聯盟理事長單位,聯泓新科建立起產(chan) 學研協同創新的模式,積極推動化工新材料創新技術成果轉化。聯泓新科與(yu) 中國科學院長春應用化學研究所、中國科學院過程工程研究所聯合開發、共同申報的“超臨(lin) 界聚合製備生物降解二氧化碳基塑料的研發與(yu) 工業(ye) 化示範”項目,已被列入科技部重點研發計劃。
在西藏阿裏地區改則縣拉果錯鹽湖畔生產(chan) 基地,國內(nei) 首創的“鈦係吸附+膜法耦合”提鋰技術工藝流程於(yu) 2023年成功打通,首批電池級單水氫氧化鋰中試產(chan) 品順利生產(chan) 。依托在新材料領域的持續深耕,北京碧水源科技股份有限公司自主研發的納濾膜、反滲透膜與(yu) 選擇性吸附材料等,不僅(jin) 在汙水資源化、海水淡化等水處理、環保裝備領域得到應用,還助力企業(ye) 成功進軍(jun) 新能源。
近年來,我國新材料產(chan) 業(ye) 進入發展加速期,產(chan) 業(ye) 規模不斷擴大,已成為(wei) 名副其實的材料大國。2022年,我國新材料產(chan) 業(ye) 總產(chan) 值達到約6.8萬(wan) 億(yi) 元,較2012年增長近6倍。涵蓋金屬、高分子、陶瓷等結構與(yu) 功能材料的研發和生產(chan) 體(ti) 係已經建成,有色金屬、化學纖維、先進儲(chu) 能材料、光伏材料、有機矽、超硬材料、特種不鏽鋼等百餘(yu) 種材料產(chan) 量位居全球前列。
工業(ye) 和信息化部的數據顯示,2023年1至9月,我國新材料產(chan) 業(ye) 總產(chan) 值超過5萬(wan) 億(yi) 元,保持兩(liang) 位數增長。截至2023年10月,我國新材料領域建立7個(ge) 國家製造業(ye) 創新中心,布局建設了35個(ge) 新材料重點平台,一批重大關(guan) 鍵材料取得突破,湧現出高溫超導材料、鈣鈦礦太陽能電池材料等一批前沿技術;新材料規上企業(ye) 超過2萬(wan) 家,專(zhuan) 精特新“小巨人”企業(ye) 1972家、製造業(ye) 單項冠軍(jun) 企業(ye) 248家,同時培育形成了7個(ge) 國家先進製造業(ye) 集群。
第三代鋁鋰合金成功在國產(chan) 大飛機上實現應用,第二代高溫超導材料支撐世界首條35千伏公裏級高溫超導電纜示範工程上網通電運行……新材料的快速發展,正不斷推動我國產(chan) 業(ye) 結構優(you) 化升級。超級鋼、電解鋁、低環境負荷型水泥、全氟離子膜、聚烯烴催化劑等關(guan) 鍵核心技術突破,促進了鋼鐵、有色金屬、建材、石化等產(chan) 業(ye) 發展。新材料還為(wei) 我國航空航天、能源交通、工程建設、資源節約及環境治理等領域提供了不可或缺的物質基礎和保障。
新產(chan) 業(ye) 新業(ye) 態對材料提出更高要求,新技術加速推動新材料突破
走進北京材料基因工程高精尖創新中心,自動化的材料研發設備正在有序運轉。這裏正致力於(yu) 打造麵向前沿的共性技術平台,在高效電池材料、光電材料、高熵合金、高溫合金、輕量化高強度鋼、高強韌鋁合金等幾類關(guan) 鍵材料上開展示範應用。
以新一代信息技術、新能源、智能製造等為(wei) 代表的新興(xing) 產(chan) 業(ye) 快速發展,對材料提出了更高的要求,也加速推動了新材料的創新過程。材料基因工程,就是新一代信息技術與(yu) 新材料深度融合催生的材料設計新方法。
“傳(chuan) 統的材料研發模式以實驗和經驗為(wei) 主,又被稱為(wei) ‘試錯式’研究,周期長、效率低。”北京科技大學教授、北京材料基因工程高精尖創新中心副主任張達威介紹,作為(wei) 當前材料領域公認的顛覆性前沿技術,材料基因工程通過借鑒生物學基因工程技術,結合不同的工藝製備,得到具有特定性能的新材料,大幅縮短了新材料的研發周期。
以耐蝕材料研發為(wei) 例,由於(yu) 材料腐蝕過程機理十分複雜,溫度、濕度、應力等環境因素和成分、加工、結構等材料因素都要考慮在內(nei) ,科學家要在成千上萬(wan) 種緩蝕劑中篩選最合適的材料難度很大。“在計算平台上,我們(men) 通過對大量數據的分析,就可以對不同種類、不同尺度的耐蝕材料進行高效篩選和設計,研發效率大幅提升。”張達威說。
完成材料的篩選後,還需要對材料進行配比測試,得出最佳的比例和濃度,傳(chuan) 統的研究方法要做成百上千次物理實驗。如今,利用人工智能技術,通過不同的腐蝕預測模型,對材料性能進行仿真測試,就可以快速測到材料在不同環境下的數據。
張達威說:“通過材料高效計算和高通量實驗,可實現新材料的快速篩選和材料數據的快速積累;通過大數據和人工智能技術的應用,可實現材料成本、工藝的全局優(you) 化和材料性能的提升。”
科技創新能夠催生新產(chan) 業(ye) 、新模式、新動能,是發展新質生產(chan) 力的核心要素。在新材料領域,物聯網、人工智能、高性能計算等技術的飛速發展,以及新型感知技術和自動化技術的應用,推動新材料產(chan) 業(ye) 研發進程不斷加快。
中國科學技術信息研究所人工智能發展研究中心副主任李修全認為(wei) ,基於(yu) 海量數據和知識的智能算法在製造、科研等領域的應用不斷拓展,高水平人機協同有望成為(wei) 主流的生產(chan) 和服務方式。
除了新一代信息技術,近年來,納米技術、超導技術、3D打印技術等與(yu) 新材料深度融合,材料科技領域取得了一係列突破性進展。比如,碳納米管和石墨烯等納米材料在電子領域的應用,提升了電子設備的性能;受到溫度或應力變化時改變形狀的記憶合金,廣泛用於(yu) 醫療器械和航空航天領域;“生物基”新材料在推動可持續發展方麵大顯身手。
李修全表示,加快發展新質生產(chan) 力,就要用好新型生產(chan) 工具和通用技術,掌握更多關(guan) 鍵核心技術,賦能新材料等新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展。
新材料市場機遇和發展前景良好,要進一步提升原始創新能力、產(chan) 業(ye) 基礎能力、成果轉化效率和技術競爭(zheng) 力
“一代材料,一代技術”,當前,新材料產(chan) 業(ye) 的戰略地位日益突出。近年來,國家高度重視新材料產(chan) 業(ye) 發展,相關(guan) 部門先後出台了《新材料產(chan) 業(ye) 發展指南》《國家新材料生產(chan) 應用示範平台建設方案》《“十四五”原材料工業(ye) 發展規劃》《原材料工業(ye) 數字化轉型工作方案(2024—2026年)》等一係列政策舉(ju) 措,推動新材料產(chan) 業(ye) 持續創新發展。
國家新材料產(chan) 業(ye) 發展專(zhuan) 家谘詢委員會(hui) 主任、中國工程院院士幹勇認為(wei) ,我國新材料產(chan) 業(ye) 規模龐大,但在新材料原始創新能力、產(chan) 業(ye) 基礎能力、成果轉化效率和技術競爭(zheng) 力方麵有待提升。
“新材料技術在新一代信息技術、新能源、裝備製造、航空航天、軌道交通、海洋工程和醫療健康等產(chan) 業(ye) 中的廣泛應用,展現了新材料產(chan) 業(ye) 良好的市場機遇和發展前景。”幹勇說。
“工業(ye) 基礎是工業(ye) 整體(ti) 素質和核心競爭(zheng) 力的體(ti) 現,是決(jue) 定產(chan) 品質量和性能及經濟效益的主要因素。”在國家製造強國建設戰略谘詢委員會(hui) 委員、國家產(chan) 業(ye) 基礎專(zhuan) 家委員會(hui) 副主任屈賢明看來,新材料產(chan) 業(ye) 要圍繞發展新質生產(chan) 力布局產(chan) 業(ye) 鏈,提升產(chan) 業(ye) 鏈供應鏈韌性和安全水平,保證產(chan) 業(ye) 體(ti) 係自主可控、安全可靠。
當前,製造業(ye) 處於(yu) 深刻變革期,通過新材料、機器人技術、先進製造技術等的結合,傳(chuan) 統的銑削、鑽孔、鍛造等製造工藝和技術正被新的技術取代。屈賢明表示:“要把握好新型工業(ye) 化的機遇,推動新材料在製造業(ye) 中廣泛應用,催生新的生產(chan) 工藝和製造技術,進而實現產(chan) 業(ye) 基礎再造。”
我國新材料產(chan) 業(ye) 已從(cong) “以解決(jue) 有無問題為(wei) 主”的規模擴張階段,進入以滿足國家重大戰略需求、提升國際競爭(zheng) 力為(wei) 主的高質量發展階段。專(zhuan) 家建議,應圍繞新材料產(chan) 業(ye) 自身與(yu) 重點領域用材需要,加大研發投入力度,建設和完善科技創新平台,推進體(ti) 製機製和研發模式創新;構建以企業(ye) 為(wei) 主體(ti) 的自主創新體(ti) 係,合理分配創新資源,支持上下遊企業(ye) 有效協同,產(chan) 學研用結合開展技術創新和產(chan) 業(ye) 化攻關(guan) ;加強人才培養(yang) 與(yu) 國際交流合作,完善統計、標準、金融等係列配套支持措施,推動我國新材料產(chan) 業(ye) 實現高質量發展。
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