文\张婷
导语:2024年10月30日,工业和信息化部、财政部、国家数据局联合印发了《新材料大数据中心总体建设方案》(以下简称“《建设方案》”),系统部署了推动新材料大数据中心建设任务,具有很强的指导性、针对性和可操作性。对更好发挥数据基础性和战略性作用,支撑我国抢占新材料产业国际竞争制高点,具有重大而深远的意义。形成了产业作为战略性新兴产业,国家级新材料大数据中心的设立,新材料产业预计将迎来千亿级别研发资金的投入!
材料工业是国民经济的基础产业,新材料是材料工业发展的先导。当前,科技革命迅猛发展,新材料产品日新月异,产业升级、材料换代步伐加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显,材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性备受关注。
习近平总书记深刻指出,“新材料产业是战略性、基础性产业,也是高技术竞争的关键领域,我们要奋起直追、迎头赶上”。党和国家高度重视新材料产业发展,制定并推出了一系列重大举措,建成了国家新材料生产应用验证、测试评价、资源共享等平台37家,形成了产业发展的重要支撑载体。建设数据中心,将进一步夯实产业发展体系。从材料全生命周期来看,在材料研发创新、生产制造、检测评价、产品设计、工艺规划、应用示范、再利用等过程中,材料数据既是贯穿全过程的重要载体,也是重要的组成部分,数据中心启动建设,既能“串联”全产业链的设计计算、试验验证、生产制造、应用服务等资源,又能“链接”下游装备设计、建造、服役等环节,还能“并联”国家布局建设的重点平台,共同构成并持续夯实我国新材料产业发展的体系。
公开数据显示,2019—2022年,我国新材料产业总产值从4.5万亿元增长至6.7万亿元,2023年总产值达到7.9万亿元,2025年我国新材料产业总产值有望破10万亿元大关。近期,上海市印发《上海市促进新材料产业高质量发展实施方案(2025-2027年)》中提出,到2027年新材料产值达到3500亿元。东莞市印发《关于推动东莞新材料产业基地高质量发展的若干措施》,对新材料及新材料装备制造龙头企业或隐形冠军企业,按照“一事一议”“一企一策”的原则给予100~500万元的重点奖励扶持。工信部组织开展2023年重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作,明确生产《重点新材料首批次应用示范指导目录》内的新材料产品,原则上单个品种的保险金额不低于5000万元。同时,科创板的推出正扶持着一批初创期新材料企业,打通其融资渠道,鼓励企业加大研发创新,从而促进整体行业转型升级。作为战略性新兴产业,国家级新材料大数据中心的设立,新材料产业将迎来千亿级别研发资金的投入!
《建设方案》出台背景
数据作为新型生产要素,是关乎新材料技术创新、产业高质量发展的战略资源。党的二十大报告提出,构建新材料等一批新的增长引擎。党的二十届三中全会审议通过《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》,明确提出“建设和运营国家数据基础设施,促进数据共享”。
近年来,我国新材料产业蓬勃发展,布局建设一批材料数据平台,积累了大量的材料科学、技术、生产、应用等数据,但数据作为新要素流转共享不通畅、开发利用不深入、潜值释放不充分等问题突出,材料数据“孤岛化”现象严重,难以充分发挥数据基础资源和生成式人工智能赋能作用,亟需提高数据服务新材料产业发展的能力。为贯彻落实党中央、国务院决策部署,发挥大数据对新材料产业的重要支撑作用,构建材料研发与应用的新模式,培育新质生产力,特制定《建设方案》。
《建设方案》主要目标
目标到2027年,材料领域数据资源汇聚能力、流通活力明显增强。搭建形成“1+N”的新材料大数据中心架构体系,形成30个以上数据资源节点、30项以上材料大数据算法软件和工具,20种以上典型关键材料和产品的数据赋能应用示范。
到2035年,新材料大数据中心体系全面建成并稳定运行。实现全国材料领域数据的汇聚、处理和开发,持续提供引领新材料产业创新发展的大数据技术产品和服务,形成数据驱动的材料创新发展范式和市场化的可持续运营能力。
新材料大数据中心的定位与功能
《建设方案》明确了新材料大数据中心的定位,是促进新材料产业创新发展的新型研发基础设施,着力实现科技、产业等材料数据融通和应用。一是立足机制创新,汇聚重点企业、科研院所、高校、新材料重点平台等各类创新主体材料数据,构建新材料数据资源中心;二是立足协同创新,增强材料数据产品研究、应用和推广等创新链各环节创新能力,构建加速新材料应用数据产品开发的研发中心;三是立足成果转化,提供材料数据基础产品和定制化服务,构建大中小企业融通发展、促进产业整体能力提升的服务中心。
新材料大数据中心的六大功能:一是构建材料数据汇聚标准和融通平台,打造辐射全国的材料数据资源体系;二是加强共性和前沿技术研究,提升数据赋能科技创新能力;三是开展材料数据产品开发应用,提升材料研发效率,降低材料研发成本,促进产业高质量发展;四是提供材料数据公益服务,助力大中小企业融通发展;五是加强材料基因领域创新人才队伍建设,为材料大数据应用提供多层次创新人才;六是推进材料数据和技术国际合作,促进材料大数据和技术水平提升,推进标准规范建设。
新材料大数据中心的建设任务
新材料大数据中心的建设任务包括3方面8项具体工作。
(一)搭建新材料大数据中心架构体系。一是建立中心主平台,统筹建门户、出标准、定规则。负责建设相关硬件基础设施及系统;建立统一的数据标准规范体系、分类分级的数据安全保障体系、无偿共享和有偿使用相结合的数据管理共享机制;收集汇聚公开材料数据、公共财政支持项目数据、知识产权数据等资源;推动数据资源节点的遴选、搭建和管理;组织开展材料数据共性、前沿技术研究和产品开发应用;牵头遴选一批算力中心,支撑大数据中心稳定运行;提供公益服务和知识产权服务,加强人才队伍建设和国际技术合作。二是布局数据资源节点,依托各类创新载体,负责采数据、用数据、保质量。聚焦先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进石化化工材料、先进无机非金属材料、高性能纤维及制品和复合材料、前沿材料等6个材料领域,以及1个材料综合应用领域,分科技、产业和计算三类,支持建设数据资源节点。
(二)建立数据流通应用技术体系。一是建设标准规范体系。建设全链条技术标准体系、数据安全管理技术标准规范,参与制定国际标准。二是建立管理共享机制。探索统一共享服务模式,构建差异化的数据产品使用和服务机制,建立数据管理和融通机制,打通科技、产业数据汇聚共享通道。三是建立数据安全保障体系。建立数据安全分类分级保护制度,加强安全技术应用,建立健全数据安全风险监测预警技术手段,开展数据管理能力成熟度评估和数据安全等国家和行业标准贯标。
(三)优化新材料大数据技术应用生态。一是研发关键技术和软件。开展大数据技术研发和安全可靠软件开发,创新突破和持续输出材料大数据关键技术和软件。二是实施应用示范。开发成分优化、工艺改进等数据产品,开展关键材料数字化研发、生产、应用中的典型场景打造,推动材料大数据、人工智能、区块链技术等融合发展。三是创新人才队伍建设和公益服务。培养和引进多学科复合型人才,集聚一批高水平领军人才和青年骨干人才;在符合安全规范条件下,向社会免费提供数据查询、软件开源等数据产品。
新材料大数据中心的管理机制和运营模式
《建设方案》提出3方面的创新管理机制,支撑新材料大数据中心长期运营。一是中心主平台要建立开放透明的运行管理机制,组织研究提出建设总体规划和阶段性实施计划,统筹协调推进;二是研究建立数据资源节点分级会员制度,确定对非公共属性数据产品和服务的会员级别权限,构建数据资源节点内部评价和退出机制;三是通过市场、标准及技术等手段,逐步打通科技、产业等相关材料数据资源的融通和应用。
新材料大数据中心运营分为主平台和数据资源节点两个方面。主平台坚持公益性服务为主,向社会免费提供具有公共属性的基础产品,可根据发展需要探索商业化运营模式,开展数据要素市场化服务,并充分发挥新材料大数据创新联盟作用,鼓励和引导有关单位通过无偿捐赠、购买服务等方式支持运营。数据资源节点以商业化运营为主,重点发挥数据产品开发应用和推广功能,鼓励无偿提供具有公共属性的数据产品和服务;开展材料数据汇聚和数据产品开发应用,提供多类定制化数据产品,实现运营收益。
新材料相关政策
我国陆续出台了《中国制造2025》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《新材料产业发展指南》《新材料中试平台建设指南(2024—2027年)》等一系列促进新材料发展的产业政策,以及制定了统一的国家标准,旨在引导新材料产业健康发展和优化布局。近年来,我国企业、高校、科研机构等创新主体不断加大研发投入,新材料创新成果产出显著增加,材料领域国际权威论文发表数量、PCT国际专利申请数量总体保持增长态势,分别处于全球第一和第三水平。
新材料突破“卡脖子”
近几年,面对美国的科技霸权,我国是则在不断地开展全面反击的态势。众所周知的华为、中兴事件,我国暴露出在电子、芯片领域的不足。截至目前,我国被“卡脖子”的领域和项目大概有35项之多。这个清单主要包括:高端光刻机以及相关技术、芯片制造以及相关设计工程软件、个人电脑和手机操作系统,以及相关工程软件、核心工业软件、数据库管理系统、机器人核心算法、航空发动机、触觉传感器、真空蒸镀机、手机射频器件、重型燃气轮机、高压柱塞泵、高压共轨系统、透射式电镜和扫描电镜、高端电容电阻、ITO靶材(芯片、光学镀膜等电子制造行业的另一个主要材料)、高端铣刀、高端轴承钢、微球、水下连接器、燃料电池关键材料、高端焊接电源、医学影像设备元器件、超精密抛光工艺、高端环氧树脂、iCLIP技术(单核苷酸分辨实验技术)。
鉴于美国凭借部分技术垄断优势,不断对中国高科技产业肆意打压的行为,习近平总书记在科学家座谈会上指出,“研究方向的选择要坚持需求导向,从国家急迫需要和长远需求出发,真正解决实际问题。”将“卡脖子”清单变成科研任务清单,就是“研究方向的选择要坚持需求导向”的体现。
以人们最为熟知的光刻机为例,半导体产业是全球主要国家的战略高地。美国、荷兰、日本先后对光刻机等半导体制造设备出口进行限制。想要不被“卡脖子”,在关键环节我国实现自主可控是必经之路。目前,全球能生产光刻机的厂商寥寥无几,荷兰阿斯麦、日本尼康和佳能占据了主要市场。其中,阿斯麦技术最为领先,它是唯一能生产极紫外线光刻机的厂家,这种光刻机可实现7纳米甚至5纳米工艺。
中国在光刻机技术方面曾站在世界“第一方阵”,1965年研制出了65型接触式光刻机,1985年研制出的分步光刻机样机,当时与国外先进水平差距不超过7年,但此后,我国开始从国外购买光刻机。自20世纪90年代起,阿斯麦等国外企业却迅速崛起。眼下,我国光刻机产业处处被“卡脖子”,难点主要在两处:一是光源,光刻机要求体积小、功率高而稳定的光源;二是镜片,为了让光线能够精确地照射到硅片上刻画出微小的图案,需要一系列高精度和高光滑度的镜片来聚焦和校准光线。
随着产业链上下游企业的共同努力,光刻机的国产化率日渐提升。浙商证券研报表示,当前我国在清洗、热处理、去胶设备的国产化率分别达到34%、40%、90%;在涂胶显影、刻蚀、真空镀膜的国产化率达到10%至30%;在原子层沉积、光刻、量测检测、离子注入的国产化率暂时低于5%。全球半导体产业碎片化趋势显现,对于国产替代成为未来发展的长期逻辑。随着国内半导体制造和封测产能的持续扩张,将为国内设备厂商提供更多验证与导入的机遇,带动国内产业在技术和市场上的突破。
新材料将为工业发展带来无限机遇
新材料的核心逻辑是要么国产替代、要么新技术。“一代材料、一代产业”,从航空航天到电子信息,从生物医药到环保新能源,新材料的应用在推动产业升级和技术革新中的作用愈发显著。特别是在全球经济结构深度调整的大背景下,新材料产业的发展不仅关乎一个国家的科技实力和高端制造业水平,更是当下乃至未来国际竞争的焦点所在。
据清科研究中心统计,2023年新材料产业共发生954起投融资案例,涉及金额高达1,035.84亿人民币,过去十年的复合增长率分别达到了21.3%和22.2%,投资金额占全市场的比例也从3.9%攀升至15.0%。尽管新材料领域已经呈现出较高的投资活跃度和竞争热度,但仍留有众多优质企业和细分市场等待挖掘,这个“大产业,小行业”依旧蕴藏着无限可能。
一是轻量化材料。碳纤维以其出色的性能被用于航空航天、汽车等多个领域。我国碳纤维产业存在产能利用低、高端产品少的问题。实现碳纤维规模生产和应用开发的双自主化,是提升我国国防实力和保障供应链稳定的关键。铝合金车身板应用在汽车最重的车身,是实现轻量化目标的关键材料。我国生产工艺复杂的铝合金车身板部分已经开始出口。铝合金车身板国产化是我国汽车产业提高竞争力,帮助国家实现节能减排目标的关键。
二是航空航天材料。聚酰亚胺(PI)在航空航天、高端电子元器件、半导体等多个尖端领域有很高应用价值。我国在高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 产品仍面临“卡脖子”问题。碳化硅纤维(SiC 纤维)是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维。全球来看碳化硅纤维技术仍在快速发展和迭代,中国企业有望迎来弯道超车的机遇。
三是半导体材料。硅片是半导体器件和太阳能电池的主要原材料。光伏用硅片产能大多集中在我国,生产技术水平全球领先。半导体硅片制作工艺更为复杂,部分国内企业正努力打破技术壁垒。碳化硅是功率器件的重要原材料,产业格局呈现美国独大的特点;近年来该材料不断在电动车、光伏、智能电网等领域渗透,拥有强劲的下游需求。溅射靶材、电子特气、光刻胶、先进封装材料等是集成电路的核心材料之一。其中,2013-2020 年全球靶材市场规模的复合增速达 14%。
四是新型塑料。聚酰胺(PA)材料受制于国外企业对于原材料 生产技术的技术壁垒。在“碳中和”及“以塑代钢”政策背景下,该材料国产替代对我国新能源产业、电子通信、交通运输等领域的发展进步具有重大意义。聚苯硫醚是一种具备优异的物理化学性质的特种工程塑料,对汽车轻量化、大气污染防治做出了重要的贡献。聚乳酸因其优异的机械性、环保性 等特点而广泛应用于医药设备及 3D 打印等诸多领域,但进口依存度较大。
五是电子电器电容新材料。电子浆料是制造厚膜电阻等电子元件的关键,广泛应用于在光伏、航空、军事等领域;目前国内电子浆料龙头 企业正致力于生产高质量、高性价比的电子浆料,市占率有较大提升空间。电子陶瓷可广泛应用于通信、工业、汽车等领域,其中 MLCC 作为产量和需求量最大的电子陶瓷,与电子元器件市场发展趋势和国家政策导向相匹配。
六是多用途新材料。聚苯醚树脂被广泛用于电气机械、IT、汽 车、军工等,改性聚苯醚在全球的市场需求和消费量逐年上升。对位芳纶产业集中程度较高,目前国内对位芳纶产能自给率约 20%左右,进口依赖严重。高吸水性树脂(SAP)具有吸水性好、价格适中、安全性好等特点,预计 2025 年全球 SAP 需求量将增长至 440 万吨。国内人口老龄化趋势加重,叠加生 育政策放开,预计 2023 年中国 SAP 市场规模将达到 145.1 亿元。
七是光学和电子化学品。光学膜广泛应用在电子显示、建筑、 汽车、新能源等,目前我国在中低端光学膜领域已经实现国产替代。在高端光学膜领域,我国企业正通过内生、外延两种方式寻求技术突破和产业升级。光刻胶是一种在半导体制造、PCB、面板行业中使用的尖端材料。当前我国光刻胶国产化比例很低,高端半导体光刻胶基本完全依赖进口,突破光刻胶的海外技术垄断已经成为我国科技前沿攻关的关键环节。OLED 是全球新一代显示技术的代表,有望在手机面板领域成为主流显示技术。
各地扎实推进新材料产业发展
北京市:发挥特色优势 加快构建新材料数字化标杆
北京市深入贯彻党中央、国务院决策部署,高度重视数字化时代对新材料产业发展带来的历史性机遇,致力于“汇数据、搭平台、建体系、聚生态”,构建新材料数字化发展独特优势,推动新材料数字化发展取得重要突破。数据方面,以主导承担国家相关重大专项为契机,扎实推动建设北京材料基因工程高精尖创新中心,瞄准高通量材料计算与制备、材料服役评价与预测等方向,突破一批数据技术,牵头构建全国材料基因工程专用数据库,形成了海量的材料数据基础。平台方面,是全国唯一全方位布局建设了三类国家新材料重点平台的地区,全国首家推动建设了动力电池国家制造业创新中心,承建了国家轻量化材料成形技术及装备创新中心等,积累了大量材料科研数据。体系方面,拥有全国新材料领域三分之一的国家级科研机构和基础设施,获得超过三分之一的国家奖项,产学研合作专利数量居全国第一,创新驱动和数据驱动特征明显。生态方面,依托在京机构,建设了门类齐全的新材料大数据研发生产、产权标准、金融服务、人才培养等生态资源,营造了新材料产业数字化发展的良好生态。
湖南省新材料产业今年产值有望突破4000亿元
8月举行的湖南省新材料产业合作对接会提供的数据显示:目前湖南全省新材料产业已有规模以上企业700多家,年产值有望突破4000亿元人民币,总量规模位居全国第一方阵。
会议发布了300多项新材料产业合作对接信息,涵盖新材料科技成果信息、新材料技术需求、产品销售需求、材料采购需求等内容。会议现场签约合作项目26个,签约金额近20亿元。据湖南省经信委主任谢超英介绍,2012年全省规模以上新材料产业企业完成产值3700亿元,实现增加值610亿元,占全省战略性新兴产业增加值的比重达到26.7%。今年上半年全省规模以上新材料产业企业完成产值1950亿元,全年有望突破4000亿元规模。
福建省加快新材料推广应用和产业高质量发展
近日,省工信厅、省发改委等五部门研究制定《福建省加快新材料推广应用和产业高质量发展行动方案(2024—2026年)》,力争至2026年全省新材料产业产值超7000亿元。其中,产值100亿元以上的超10家;培育300家以上专精特新企业,70家以上专精特新“小巨人”和30家以上制造业单项冠军企业。
根据《方案》,福建省将做大做强先进化工材料、先进钢铁材料、先进无机非金属材料、先进有色金属材料四大先进基础材料,做优做精高性能纤维及复合材料、锂电(钠电)新能源材料、稀有稀土新材料、先进半导体材料和新型显示材料、生物医用材料五大关键战略材料,前瞻布局培育发展石墨烯、增材制造等前沿材料。
参考文献:
http://finance.people.com.cn/n1/2024/1031/c1004-40350895.html
https://www.gov.cn/zhengce/202410/content_6983918.htm
https://www.miit.gov.cn/xwdt/gxdt/dfgz/art/2020/art_c49065fe9114481ca8042cab8ceca6f1.html
https://www.gov.cn/lianbo/difang/202406/content_6958902.htm
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