新材料如何升级中国制造？
新材料如何升级中国制造？
中国宏观经济研究院指出，新材料技术的发展对于推动中国制造业升级至关重要。随着国际形势变化及战略性新兴产业快速增长，新材料国产替代需求日益明显，成为保障产业链供应链安全的关键抓手。未来一个时期，特别是“十五五”时期，我国将进一步完善相关政策体系，构建新材料新增长引擎，形成以企业为主体的自主创新体系，为实现制造强国目标提供坚实基础。
新材料：定义与分类
新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料。其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不断发生变化。新材料产业具有技术密集性高、研发投入高、产品附加值高、国际性强、应用范围广等特点，已成为衡量一个国家国力与科技发展水平的重要指标。
根据我国对新材料的定义，新材料可分为三大类：
先进基础材料：包括特种金属功能材料、现代高分子材料、高端金属结构材料等，占比约50%。
关键战略材料：如高性能纤维及其复合材料、新型能源材料、新一代生物医用材料等，需求不断扩大。
前沿新材料：包括石墨烯、超导材料、3D打印材料等，占比最小但最具发展潜力。
我国新材料产业的发展现状
近年来，我国新材料产业进入发展加速期，产业规模不断扩大。2024年，我国新材料产业总产值预计超过8万亿元，连续14年保持两位数快速增长。截至2023年10月，我国新材料领域建立7个国家制造业创新中心，布局建设了35个新材料重点平台，一批重大关键材料取得突破。
在核心技术方面，我国在多个领域实现突破：
- 碳纤维复合材料：全球首次应用于商业化运营地铁列车的关键承载部件。
- 高温超导材料：世界首条35千伏公里级超导电缆已连续稳定供电超过1000天。
- 稀土功能材料：高性能钕铁硼永磁材料在新能源汽车、风力发电等领域广泛应用。
- 储能材料：宁德时代在固态电池技术方面取得重要进展。
- 超硬材料：河南黄河旋风股份有限公司在金刚石刀具领域实现技术突破。
- 二维材料：在新一代信息技术领域达到国际领先水平。
- 钙钛矿材料：转换效率不断提升，有望替代传统硅基太阳能电池。
新材料在制造业中的应用
新材料的创新应用正在推动制造业向高端化、智能化、绿色化转型。以下是一些典型应用案例：
可持续材料
- 生物基材料：印度Spectalite公司基于农业废弃物和可再生资源生产可生物降解和可循环利用的化合物，应用于汽车、物流、包装等领域。
- 碳负路面砖：葡萄牙eCO2Blocks公司利用工业废物、非饮用水和二氧化碳吸收技术，生产不含水泥的可持续建筑材料。
智能材料
- 形状记忆合金：德国Memetis公司开发超紧凑微型执行器，应用于消费电子、电信、光学技术等领域。
- 压电材料：英国Sorex Sensors公司开发高灵敏度MEMS传感器，可实现飞克级精度检测。
纳米科技
- 钙钛矿纳米晶体：新加坡Nanolumi公司开发无镉原料的钙钛矿纳米晶体，用于高级电子显示器。
- 氮化硼纳米管：美国BNNano公司生产具有超疏水性、高电绝缘性的纳米管，应用于航空航天、汽车、国防等领域。
增材制造
- 高性能塑料：意大利MAT3D公司开发可替代金属3D打印的高性能塑料。
- 3D打印聚氨酯：美国Chromatic 3D Materials公司生产耐用的高性能聚氨酯弹性体。
轻量化材料
- 航空航天复合材料：美国TxV Aero公司定制层压材料和复合材料成品，应用于商业航空航天领域。
- 镁合金：宝武镁业开发镁合金座椅骨架和镁基储氢应用，实现汽车轻量化和能源存储创新。
未来发展前景
中国工程院院士潘复生指出，未来极具潜力的新材料必须是先进材料，首先它的性能是超过原有或当下材料的；其次它的开发和应用前景应当是可预见的，将在生产生活中产生积极作用。
预计到2025年，全球新材料市场规模将达2.72万亿美元。我国新材料产业将重点发展高端新材料，如高端稀土功能材料、高温合金、高性能纤维及其复合材料等。新材料将广泛应用于新一代信息技术、新能源、装备制造、航空航天、轨道交通、海洋工程和医疗健康等领域。
以UTG（超薄柔性玻璃）为例，中国建材集团首席科学家彭寿团队研制出30微米超薄柔性玻璃，可实现0.5毫米以下弯折半径，未来将在智慧医疗、人机交互等领域发挥重要作用。在镁合金领域，中国已处于世界领先地位，宝武镁业在镁合金座椅骨架和镁基储氢应用方面取得重大突破。
新材料产业的发展将为我国制造业转型升级提供强大支撑，助力实现制造强国目标。随着技术创新和应用领域的不断拓展，新材料将在更多领域发挥关键作用，推动我国制造业向价值链高端迈进。