构建先进材料产业创新体系

屠海令

在全球科技革命与产业变革交汇叠加的背景下，先进材料作为实体经济向新而行的根基，是培育壮大战略性新兴产业、布局发展未来产业的主战场，已成为赢得国际竞争优势的关键变量。面对发展新质生产力的时代命题，要以先进材料创新发展来推进新型工业化、建设现代化产业体系，扎实推进高质量发展，激活自主创新链、重构全球产业链，实现高水平科技自立自强。

一、深刻理解发展先进材料产业对提升新质生产力的重大意义

习近平总书记指出，我们要及时将科技创新成果应用到具体产业和产业链上，改造提升传统产业，培育壮大新兴产业，布局建设未来产业，完善现代化产业体系。要围绕发展新质生产力布局产业链，推动短板产业补链、优势产业延链、传统产业升链、新兴产业建链，提升产业链供应链韧性和安全水平，保证产业体系自主可控、安全可靠。先进材料作为战略性、基础性产业，有望成为推进新型工业化、加快建设现代化产业体系的重要支撑和加快发展新质生产力的重要产业方向。

先进材料的性能突破支撑产业变革。当前，以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链等为代表的新一代信息技术加速突破应用，使信息功能材料创新成为未来信息技术变革的重要引擎。新材料在生物技术中的应用成为创新热点，孕育合成生物学、基因编辑、脑科学、再生医学等生命科学领域新的变革。融合机器人、数字化、新材料的先进制造技术正在加速推进制造业向智能化、服务化、绿色化转型，材料绿色生产和新能源材料颠覆性技术将成为实现绿色低碳发展的关键。不断涌现的新材料制备、加工、应用技术为信息、生命、制造、能源、空间、海洋等领域的开拓发展提供了更广泛的支撑。人工智能赋能先进材料研发加速研发范式变革，对于提高研发效率、降低研发成本、满足日益增长的高性能需求具有重要意义。

先进材料的创新发展重构产业发展格局。目前业界已经在原子尺度实现了材料性能的定向调控，不断突破高性能计算、通信、传感技术的物理极限。随着集成电路技术向摩尔定律极限发展，新型半导体材料与硅材料的结合将有利于突破硅基集成电路的极限。碳纳米管将成为后摩尔时代颇具潜力的新型半导体材料，可应用于传感技术、射频电子和超大规模高性能数字集成电路等。光伏材料每提升1%的转换效率，可撬动下游系统成本下降7%，加速能源革命进程。先进材料创新目前正在形成“性能提升－成本下降－应用拓展”的增强回路。多电子体系电池已被应用于传统的锂离子电池和其他新型二次电池领域；锂空气电池和锂硫电池有望实现能量密度突破；钠电池可突破资源瓶颈，兼具超快补能与优异低温性能实现加速应用；固态电池高比能、高安全性和长寿命的特性即将推动电池应用到新层级；储存与运输高密度气体燃料的先进材料、先进生物质废物转化为能源等技术的发展，有望突破气体燃料应用部署的技术障碍。

先进材料在航空航天、武器装备、信息技术、新能源及核能、重大工程和传统产业升级等领域广泛应用，是建设现代产业体系、推进新型工业化的重要支撑和发展新质生产力的重要产业方向。图为中国有研科技集团有限公司有色金属新材料科创园。中国有研科技集团有限公司供图

 

先进材料正在加速成为孕育新质生产力的技术基础。先进材料与生物技术的融合将推动生物制造领域的发展，同时也会拓展生物技术在计算、信号处理和通信等领域的应用。先进材料和纳米技术应用于医学，将成为未来诊断与治疗发展的重要趋势；生物学与半导体技术集成面临重要机遇，有望发展出可用于设备和系统的新型生物材料，以及数据存储时间都大幅提升的下一代信息存储技术；非粮生物基材料替代传统塑料，能够减少塑料制品碳足迹；钙钛矿光伏材料转化效率的突破能够推动光伏建筑一体化成本大幅下降；先进材料创新通过绿色化、高效化路径将重塑生产函数。

二、明确新形势下发展先进材料产业的目标任务

先进材料产业在支撑国民经济发展、保障国家安全、赢得国际竞争、实现工业绿色发展中具有基础性和引领性作用，是培育新质生产力的重要领域。我国已经建立了品种门类较为齐全的先进材料产业体系，产能和装备制造能力等已位居全球前列。先进材料有力支撑了国民经济发展和重大工程建设，‌但也面临各领域发展参差不齐、部分关键先进材料受制于人、前沿技术有待突破等问题。因此，厘清发展思路，科学构建先进材料产业体系，明确发展目标与任务，对夯实新质生产力、推进新型工业化至关重要。

（一）确保原辅材料、制造装备自主保障能力

当前，大国博弈激烈化、地区冲突持久化使全球经济秩序和政治关系受到严重冲击。在一些关键领域，我国先进材料“卡脖子”问题依然明显，特别是集成电路制造材料仍存在技术基础薄弱及产业链环节脆弱等问题。关键原辅材料如光掩膜基板，光刻材料用树脂、单体、添加剂，化学机械抛光液用纳米级磨料，抛光垫用原材料等亟待进行关键技术攻关，提高相关产品的自主保障能力，确保产业链供应链安全。

我国碳纤维及高温合金生产装备与国外仍存在差距，其核心装备受制于人，专业性高技术人才缺失，基础软件依赖进口，材料、技术与装备多学科交叉融合研究不足以及工艺流程等问题尚未完全解决。

我国主要稀土功能材料产业规模居全球前列，但“大而不强”的问题仍然比较突出，特别是在汽车、电子、新能源等领域所需的高端稀土功能材料产业关键技术薄弱、规模化专业人才队伍和知识产权储备缺失。

由此可见，当前，我们亟须提升先进材料高端产品自给率，实现先进材料制造核心装备的自主可控并增强自主保障能力，维护先进材料产业链供应链安全。

（二）推动科技创新和产业创新融合发展

加强基础研究、工程技术与产业化应用融合。目前我国部分先进材料领域在研究论文、专利数量等方面处于领先地位，但基础研究与应用脱节，科研成果从样品到产品再到商品的转化效率低，产业化能力不足。例如，在热压磁体材料方面，我国研究已经处于世界先进水平，但产业化推进缓慢，导致市场被国外企业占据。

提升市场培育能力。当前，我国部分先进材料存在应用技术发展滞后、市场培育不力等问题，导致一些产品未能大规模应用。例如，我国显示产业规模已居全球第一，但显示材料的本土化率还比较低，特别是关键材料的本土化率仍有较大提升空间。因此，国内厂商亟须进一步加大投入，攻克关键技术工艺难题，尽快突破系列化工程技术，实现研发、应用与市场培育同步发展。

不断涌现的新材料制备、加工、应用技术为信息、生命、制造、能源、空间、海洋等领域的开拓发展提供了更广泛的支撑。图为国联汽车动力电池研究院有限责任公司电动汽车动力电池年产72万套模组及3万套电池系统中试线。中国有研科技集团有限公司供图

 

提高行业集中度。美国、欧洲等国家和地区的新材料发展模式是依靠集结大型或巨型生产企业来占据产业、市场绝对主体地位。我国新材料产业亟须解决“小、杂、散”的问题，依靠多年来我国在先进材料研发中取得的具有自主知识产权的技术成果，升级产品结构，提高市场竞争力。

（三）完善标准评价体系

完善的材料综合性能测试和应用技术评价体系是持续支撑行业发展的基石，统一、科学、规范的标准体系是产业上下游交互的基础，同时也是实现降低产品成本、提高研发效率的关键。我国部分先进材料应用起步较晚，评价标准体系尚未完善，一些关键测试设备与技术未能完全实现自主可控，导致产业良性发展通道受阻。此外，部分行业产品的国际市场话语权不足，技术标准的国际认可度受限，难以提升产品的国际竞争力。因此，加快标准体系建设是先进材料产业发展的当务之急，也是引领支撑先进材料产业发展的关键任务。

三、科学布局统筹构建先进材料产业创新体系

当前，我国亟须建立安全、弹性和多样化的先进材料产业体系，以摆脱对外过度依赖问题，保障产业竞争力和国家安全。先进材料的发展布局要坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的战略导向，不断加强先进材料科技创新全链条部署、全领域布局，切实提升基础研究和原始创新能力，推动科技创新和产业创新深度融合。

（一）加强面向新兴产业先进材料体系布局

把握先进材料研究纵深发展、先进材料广泛应用和融合创新的新趋势，以人工智能技术赋能先进材料研发为契机，加快基础材料升级转化，提升关键战略材料自主保障能力，支持前沿材料发展，推进先进材料大规模应用，培育新质生产力，为经济高质量发展增加新动能。

重点布局成熟制程晶圆制造的各类关键材料，填补国内空白，大力提升规模化产业技术水平，提高产品品种覆盖率。积极部署先进制程用先进材料，为产品进入高端市场奠定基础。加紧布局超越摩尔定律相关材料，提高芯片关键材料的本土化率，培育先进材料龙头企业，部署高性能计算、高带宽存储、三维封装用先进材料等未来赛道，引领行业发展。 

重点发展燃料电池材料、热电材料、超级电容器材料、固态锂电池材料、生物质能材料和纳米能源材料。加速推进氢燃料电池先进材料与部件的产业化，突破固态电池材料在电导率、成本、批量生产等方面的问题。

加快集成电路制造材料科技创新，驱动形成集成电路制造材料新质生产力是推进我国集成电路高质量发展的迫切需求和关键着力点。图为有研半导体硅材料股份公司集成电路用单晶硅生长车间。中国有研科技集团有限公司供图

 

全面推进生物医用材料研发及生产，开发系列化医用产品，建立完整的监管体系，开展临床应用技术研发及临床应用推广，保持我国原始创新产品的技术领先优势，积极开发国际市场，抢占国际标准制高点。

着力突破稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土催化材料、高纯稀土金属及靶材等核心制备技术、智能生产装备、专用检测仪器。通过全产业链同步创新，推动成果的转化实施，为战略性新兴产业提供保障，满足国防军工、智能制造等对关键材料的需求。 

推进材料基因工程的产业化应用。以国家战略需求为导向，以攻克关键核心技术、获取自主知识产权和工程应用为目标，解决材料设计与结构调控的重大科学问题。

（二）加快培育面向未来产业的先进材料体系

重点发展原子基元设计及其材料器件制造、分子基元设计及其微系统组装制造、基元系统及大规模器件制造、原子量子态精确控制及其器件制造、原子制造等前沿新理论与新概念。

搭建混合集成工艺（包括硅锗、硅上氮化物、硅与Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、铌酸锂材料、硫化钼等二维材料、相变材料等混合集成工艺）平台，充分发挥集成电路工艺的超大规模、超高精度制造特性，推进硅光子材料体系融合集成。

聚焦碳纳米管制备、性能与集成度兼顾等问题，建立纳电子器件用碳纳米管材料标准、表征方法、工艺流程。同时，积极发展碳纳米管微纳电子材料。

突破超导材料批量化制备关键技术，开发出面向电力、能源、医疗和国防等应用领域的超导装备，实现超导材料、超导强电和超导弱电产品的协同发展和规模化应用。

积极布局超材料光学超透镜技术和电磁隐身技术，研发用于声呐、噪声抑制及声学信息技术方面和用于热能利用及转换、热管理等领域的新型超材料。

面向半导体产业“超越摩尔”发展新机遇，加速布局纤锌矿铁电和氧化物半导体存储器材料，突破电荷存储瓶颈；面向6G射频器件需求，发展碳化硅、氮化镓、金刚石、氮化铝、氧化镓半导体材料，实现高频高功率器件应用；发展超高光电系数材料，不断提升光电器件集成度，推进光学摩尔定律，实现网络芯片自主发展；推进塑料纤维材料加速布局，实现短距离高速通信连接；加速推进硼砷等超高导热材料布局，实现热管理材料跨越式发展。

针对国防装备应用、航空航天等极端环境条件下服役需求，研制特种高性能稀有金属及合金、高温合金、碳纤维；开发宽温域工况条件下综合性能优异的高熵合金材料。

四、培育壮大先进材料产业，促进新质生产力发展

培育发展先进材料产业有助于把握世界科技发展趋势，推动实现高水平科技自立自强。在明确产业发展对先进材料发展需求的基础上，应用产业生态系统思维，加快提升先进材料产业基础技术水平、产业链现代化水平，充分发挥新型举国体制的制度优势和超大规模市场优势，坚持应用牵引、问题导向，坚持政府引导和市场机制相结合，坚持独立自主和开放合作相促进，推进先进材料产业高质量发展。

（一）扎实筑牢先进材料产业发展基础

加强先进材料产业基础设施建设，加快先进材料重大基础设施、共性技术平台、检验检测、质量认证等发展。加强先进材料核心技术攻关，形成以材料基础研究带动先进材料应用技术突破、以技术引领产业发展、以产业推动技术创新的良性循环。

加强先进材料专业人才培养，深入推进产教融合，建立一批专业人才培养基地，同时优化高校专业设置，加强未来产业中先进材料领域的学科建设。

（二）着力提升先进材料产业链供应链水平

培育壮大一批产业发展所需的先进材料企业。推动先进材料产业的集群化、生态化、融合化发展，在先进材料领域率先形成一批面向未来产业生态的主导型企业，构建自主创新、安全高效的先进材料产业链体系。

针对我国先进材料产业链供应链发展中存在的短板问题，扎实推进稳链、补链、强链工作，着力构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。深化国内外先进材料产业链的融合发展。破除深度融入全球产业链的体制性和机制性障碍，实现先进材料产业“走出去”和“引进来”的有机结合。

（三）积极营造良好的先进材料产业发展生态环境

统筹发挥有效市场与有为政府作用。坚持自主创新、协同创新、开放创新，聚焦先进材料产业的关键环节、关键领域、关键产品，避免领军人才分散、生产线重复建设、资源浪费。充分发挥新型举国体制优势，利用体制上的协同优势，联合先进材料生产企业与应用企业，加速先进材料技术迭代。联合社会、政府、企业对投资金额大、研发周期长的材料产业链进行持续投入，同时发挥政府股权投资引导基金的作用，健全从先进材料实验研究、中试到生产全过程的科技创新融资模式，为先进材料重点领域提供长期、稳定、充足的资金来源。

培育一批面向产业发展需求的先进材料专精特新企业。持续完善先进材料首台（套）、首批次的保险补偿机制，进一步解决“好材不敢用” 的后顾之忧。

（四）加速拓展先进材料新赛道构建新优势

先进材料是关系国家安全和国民经济发展的战略核心，面向高增长、高活性的先进材料新领域，积极培育发展新质生产力，加大布局力度，提升内循环的产品保障力和外循环的产业控制力，保障产业链供应链的韧性和安全。聚焦我国先进材料上游矿产优势资源，开拓先进材料增长新空间，加快设立稀有金属领域科技重大专项，提升创新能力，锻造高端发展新优势，推动产业链各环节技术、工艺、装备的全面提升。强化需求牵引，以新一代信息技术、人工智能、航空航天、海洋工程、新能源、生物医药等产业自主可控为导向，不断构筑高端竞争新优势。

可以预见，人工智能和材料基因工程将重塑先进材料研发范式，不断突破先进材料研究瓶颈，开辟发展新赛道，实现效率跃迁，推动先进材料跨场景融合，必将形成发展先进材料领域新质生产力、塑造新的竞争格局、构建引领全球科技创新与经济发展的重要变革力量。

作者：中国工程院院士、北京有色金属研究总院名誉院长、中国有研科技集团有限公司科技委主任 屠海令

 

来源：《新型工业化》2025年第9期