任干勇：面對(duì)“脫鉤斷鏈”風(fēng)險(xiǎn)，新材料產(chǎn)業(yè)如何突圍

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：“科技自立自強(qiáng)是國(guó)家強(qiáng)盛之基、安全之要。”當(dāng)前，全球科技競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，“脫鉤斷鏈”對(duì)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也催生著自主創(chuàng)新的重大機(jī)遇。浙江作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)大省，在新材料領(lǐng)域布局早、基礎(chǔ)實(shí)，正積極探索綠色化、智能化轉(zhuǎn)型路徑。近日，浙江日?qǐng)?bào)記者在浙江省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦的“之江院士講壇”上，專訪了中國(guó)工程院院士、國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會(huì)主任干勇，深入探討在科技自立自強(qiáng)戰(zhàn)略下，新材料產(chǎn)業(yè)的“突圍”之道，以及浙江如何打造具有特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，助力我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

面對(duì)技術(shù)封鎖，新材料產(chǎn)業(yè)亟須實(shí)現(xiàn)自主可控

新材料產(chǎn)業(yè)的重要性，本質(zhì)上是由我國(guó)發(fā)展階段和全球格局共同決定的。中國(guó)用40多年走完了發(fā)達(dá)國(guó)家200多年的工業(yè)化歷程。在這40年的發(fā)展中，我們更多是“搶市場(chǎng)”“跟蹤國(guó)外技術(shù)”，制造業(yè)規(guī)模快速擴(kuò)張，但產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，尤其是新材料的研發(fā)和原始創(chuàng)新不足。我們買國(guó)外的高端裝備，核心元器件和材料也依賴進(jìn)口，這是工業(yè)化初期和中期的必然選擇。

當(dāng)前，我們已進(jìn)入工業(yè)化后期，制造業(yè)以中高端為主導(dǎo)，對(duì)速度的追求逐漸被對(duì)質(zhì)量的關(guān)注所取代。受國(guó)際和國(guó)內(nèi)兩大因素的影響，新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于關(guān)鍵窗口期。一是大國(guó)博弈下的國(guó)外封鎖，美國(guó)等國(guó)家在高端技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵭小懊撱^斷鏈”，打破了原本的全球分工格局。比如集成電路產(chǎn)業(yè)的全球分工，原本亞洲是以封裝為主，芯片制造集中在韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，光刻機(jī)等裝備制造主要在歐洲，美國(guó)主導(dǎo)EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件等。如今的封鎖讓我們不得不正視產(chǎn)業(yè)鏈還未實(shí)現(xiàn)自主可控的問(wèn)題。二是在第四次工業(yè)革命浪潮下，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)新材料的需求愈發(fā)迫切。高端裝備、航空航天、新能源等重大工程的發(fā)展，對(duì)材料的性能、穩(wěn)定性、可靠性提出了更高要求，倒逼新材料產(chǎn)業(yè)向高端化突破。從趨勢(shì)看，新材料已成為支撐高端產(chǎn)業(yè)和新型工業(yè)化的“底盤技術(shù)”、引導(dǎo)性技術(shù)。一代材料往往對(duì)應(yīng)一代裝備或工程的突破，比如碳纖維支撐了航空航天輕量化，碳化硅推動(dòng)了新能源汽車功率器件升級(jí)。這種“需求牽引創(chuàng)新”的特征越來(lái)越明顯。同時(shí)，新材料與信息技術(shù)、新能源技術(shù)的交叉融合加速，比如化合物半導(dǎo)體既服務(wù)于5G通訊，又支撐新能源汽車電控系統(tǒng)，這種“跨領(lǐng)域賦能”的屬性日益突出。

我國(guó)發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)前景廣闊。一方面，我國(guó)一批高端材料的國(guó)產(chǎn)化能力已全面提升。高端碳纖維產(chǎn)能達(dá)7萬(wàn)多噸，超過(guò)全球長(zhǎng)期龍頭日本東麗公司，技術(shù)差距僅半代；鈦合金、高溫合金、碳化硅等特種合金實(shí)現(xiàn)全面突破，產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的60%-70%；超導(dǎo)材料領(lǐng)域，我國(guó)自主研發(fā)的超導(dǎo)帶材已應(yīng)用于核磁共振設(shè)備，不僅打破了西門子、通用電器的壟斷，還實(shí)現(xiàn)了反向出口，憑借質(zhì)量穩(wěn)定和價(jià)格優(yōu)勢(shì)持續(xù)搶占國(guó)際市場(chǎng)份額；化合物半導(dǎo)體在浙江、江蘇等地形成產(chǎn)業(yè)集群，支撐了光電探測(cè)器、微波射頻器件的國(guó)產(chǎn)化。另一方面，市場(chǎng)需求持續(xù)旺盛，海上風(fēng)電、軌道交通輕量化、國(guó)防武器等領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求，新能源汽車對(duì)碳化硅功率器件的需求，都在拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張。我們已有200多種材料產(chǎn)量居全球*，其中軟鋼、鋁、銅等基礎(chǔ)材料占全球產(chǎn)量的一半以上，為高端材料發(fā)展奠定了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

但挑戰(zhàn)同樣嚴(yán)峻。一是原始創(chuàng)新能力薄弱。過(guò)去40多年，我們主要依靠引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，材料研發(fā)的基礎(chǔ)研究、工藝裝備、質(zhì)量控制體系等積累不足，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和工業(yè)軟件仍是短板。比如高端材料的微觀結(jié)構(gòu)模擬、性能預(yù)測(cè)等核心算法仍依賴進(jìn)口軟件。二是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域受封鎖嚴(yán)重。22-28納米級(jí)集成電路材料雖能滿足85%的工業(yè)化需求，但光刻膠、拋光液、超純電子化學(xué)品等仍依賴進(jìn)口，7納米及以下制程的材料和裝備受制于全球分工體系。如光刻機(jī)作為“全球技術(shù)集成”產(chǎn)物，涉及5000多家供應(yīng)商，并非一個(gè)國(guó)家就能自主生產(chǎn)。三是產(chǎn)業(yè)分散化。中小企業(yè)為主的格局導(dǎo)致資源整合能力弱，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)、低水平重復(fù)研發(fā)浪費(fèi)了大量資源，難以形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的“巨頭企業(yè)”。與英偉達(dá)、臺(tái)積電等國(guó)際巨頭相比，我國(guó)新材料企業(yè)在研發(fā)投入、品牌影響力上差距明顯。

建設(shè)材料強(qiáng)國(guó)，關(guān)鍵要強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力

當(dāng)前，國(guó)家正全力推進(jìn)新材料領(lǐng)域戰(zhàn)略布局。國(guó)家新材料實(shí)驗(yàn)室在蘇州落成，國(guó)家新材料數(shù)據(jù)中心也已啟動(dòng)建設(shè)，“十五五”新材料重點(diǎn)國(guó)家計(jì)劃指南與頂層設(shè)計(jì)同步推進(jìn)。不久前，科技部發(fā)布了《關(guān)于組織申報(bào)重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用國(guó)家科技重大專項(xiàng)（科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目）2025年度項(xiàng)目（公開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)類）的通知》。新材料重大專項(xiàng)遵循以需求為導(dǎo)向、應(yīng)用為目標(biāo)、能力提升為核心的思路，圍繞高溫合金、高端裝備用特種合金、高性能纖維及復(fù)合材料等7個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域、160余種關(guān)鍵材料展開(kāi)研發(fā)攻關(guān)，貫通材料機(jī)理規(guī)律、制備關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品工程應(yīng)用等從研發(fā)到應(yīng)用全過(guò)程。

國(guó)家層面一系列戰(zhàn)略舉措不僅為新材料產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)勁動(dòng)能，更推動(dòng)儀器設(shè)備行業(yè)迎來(lái)技術(shù)升級(jí)與市場(chǎng)擴(kuò)容的雙重機(jī)遇。在日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求下，我們?nèi)绾谓ǔ煽梢灾�撐科技�?qiáng)國(guó)發(fā)展的材料強(qiáng)國(guó)？我認(rèn)為，破局的關(guān)鍵在于強(qiáng)化自主創(chuàng)新。

一是加大基礎(chǔ)研究投入，構(gòu)建“從0到1”的原始創(chuàng)新體系。聚焦材料基因組計(jì)劃，依托高校和科研院所建設(shè)一批*材料實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)突破材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能調(diào)控等基礎(chǔ)理論，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料設(shè)計(jì)軟件。比如針對(duì)碳纖維的強(qiáng)度提升問(wèn)題，可通過(guò)原子層沉積技術(shù)的基礎(chǔ)研究，優(yōu)化纖維表面涂層的結(jié)構(gòu)，同時(shí)搭建國(guó)產(chǎn)的材料性能模擬平臺(tái)，擺脫對(duì)國(guó)外軟件的依賴。還要建立“基礎(chǔ)研究-應(yīng)用研究-產(chǎn)業(yè)化”的全鏈條資助機(jī)制，對(duì)周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高的材料研發(fā)項(xiàng)目給予持續(xù)支持，避免急功近利的短期導(dǎo)向。

二是針對(duì)半導(dǎo)體材料等“卡脖子”領(lǐng)域，發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，集中力量突破�？山M建*創(chuàng)新聯(lián)合體，整合高校、科研院所和企業(yè)的資源，圍繞光刻膠、超純電子化學(xué)品等關(guān)鍵材料，設(shè)立專項(xiàng)攻關(guān)計(jì)劃。比如在光刻膠領(lǐng)域，可由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所牽頭，聯(lián)合上海新陽(yáng)、南大光電等企業(yè)，共建中試基地，突破光刻膠的配方設(shè)計(jì)和提純工藝；在光刻機(jī)配套材料方面，要加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)裝備制造企業(yè)的協(xié)同，同步研發(fā)適配國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的材料，形成“材料-裝備”聯(lián)動(dòng)突破的格局。同時(shí)，要加強(qiáng)國(guó)際合作，在遵守國(guó)際規(guī)則的前提下，與歐洲、日韓等國(guó)家的企業(yè)開(kāi)展技術(shù)交流，爭(zhēng)取在部分非敏感領(lǐng)域保持合作，為自主創(chuàng)新?tīng)?zhēng)取時(shí)間。

三是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)整合，培育具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)。要通過(guò)政策引導(dǎo)，鼓勵(lì)優(yōu)勢(shì)企業(yè)兼并重組，形成產(chǎn)業(yè)集群。例如在碳纖維領(lǐng)域，可支持江蘇的生產(chǎn)線企業(yè)與浙江的應(yīng)用企業(yè)聯(lián)合，組建涵蓋“原料-生產(chǎn)-應(yīng)用”的一體化集團(tuán)，提升產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效率；在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，推動(dòng)光刻膠、拋光液等企業(yè)與芯片制造企業(yè)深度合作，形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈。同時(shí)，要引導(dǎo)企業(yè)加大研發(fā)投入，對(duì)標(biāo)國(guó)際巨頭的研發(fā)強(qiáng)度，在高端材料的質(zhì)量穩(wěn)定性、品牌建設(shè)上下功夫，逐步打入國(guó)際高端市場(chǎng)。

四是推動(dòng)人工智能與新材料產(chǎn)業(yè)深度融合。當(dāng)前，在材料科學(xué)領(lǐng)域，人工智能正引發(fā)革命性變革�！叭斯ぶ悄�+材料科學(xué)”已成為重要的交叉學(xué)科方向。通過(guò)理論計(jì)算獲取材料科學(xué)數(shù)據(jù)，通過(guò)高通量計(jì)算海量生產(chǎn)此類數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)“反哺”給人工智能模型，借助模型推理未知材料的性能。谷歌、微軟、Meta和字節(jié)跳動(dòng)等科技巨頭均已在布局這樣的技術(shù)路線。例如，目前全球已識(shí)別出38萬(wàn)種熱力學(xué)穩(wěn)定晶體材料，人工智能驅(qū)動(dòng)的材料發(fā)現(xiàn)速度較傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教嵘龜?shù)百倍。

想要釋放人工智能巨大潛力，我們必須首先解決數(shù)據(jù)夠用與好用的問(wèn)題。應(yīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，使數(shù)據(jù)適合人工智能的要求，在此基礎(chǔ)上生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是建設(shè)具有行業(yè)支撐作用的數(shù)據(jù)集。這是一場(chǎng)無(wú)法規(guī)避的“硬仗”，但這也會(huì)成為未來(lái)產(chǎn)業(yè)的一座“金山”。此外，場(chǎng)景創(chuàng)新已成為我國(guó)推動(dòng)人工智能與新材料產(chǎn)業(yè)深度融合的關(guān)鍵力量。大模型成本高昂，需巨大投入，且隨著英偉達(dá)計(jì)算芯片能力增強(qiáng)、成本降低，超越其變得更加困難。若以人工智能場(chǎng)景創(chuàng)新為*，推動(dòng)“數(shù)據(jù)-設(shè)計(jì)-制造”全鏈條智能化，將助力我國(guó)從“材料大國(guó)”向“材料強(qiáng)國(guó)”跨越，在全球科技競(jìng)爭(zhēng)中構(gòu)建戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

面對(duì)技術(shù)封鎖，新材料產(chǎn)業(yè)亟須實(shí)現(xiàn)自主可控

浙江新材料產(chǎn)業(yè)的突圍，需以科技自立自強(qiáng)為核心，抓住“人工智能+材料科學(xué)”的機(jī)遇，通過(guò)創(chuàng)新聯(lián)合體整合數(shù)據(jù)、人才、產(chǎn)業(yè)資源，在光電、氟硅材料等特色領(lǐng)域形成“人無(wú)我有”的優(yōu)勢(shì)，方能在全球產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)中占據(jù)主動(dòng)地位，打造具有浙江特色，同時(shí)有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

首先，從自身特色看，浙江新材料產(chǎn)業(yè)在三個(gè)領(lǐng)域具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，未來(lái)可進(jìn)一步重點(diǎn)發(fā)力。一是光電材料及器件。浙江的數(shù)字安防、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、低空經(jīng)濟(jì)等場(chǎng)景，對(duì)光電探測(cè)器、激光雷達(dá)等材料需求迫切。可依托浙大光電學(xué)院、杭州錢塘區(qū)光電產(chǎn)業(yè)園等平臺(tái)，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研一體化鏈條。二是高分子氟硅材料。衢州的氟化工、嘉興的有機(jī)硅產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，可結(jié)合“雙碳”戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)綠色化產(chǎn)品。比如用可降解有機(jī)硅材料替代傳統(tǒng)建筑密封膠，可減少環(huán)境污染。三是碳纖維應(yīng)用。在與江蘇碳纖維生產(chǎn)線結(jié)合的基礎(chǔ)上，浙江可將主攻方向放在應(yīng)用端，形成“江蘇產(chǎn)、浙江用”的協(xié)同。例如，可以在寧波、舟山等地推動(dòng)應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的風(fēng)電葉片；在軌道交通領(lǐng)域，應(yīng)用碳纖維開(kāi)發(fā)輕量化車身部件。

其次，浙江數(shù)字經(jīng)濟(jì)和人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展走在全國(guó)前列，應(yīng)該充分探索人工智能賦能新材料產(chǎn)業(yè)的潛能。目前來(lái)看，在智能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)協(xié)同三個(gè)層面，人工智能賦能成效初顯。在設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)，人工智能正改變“炒菜式試錯(cuò)”的傳統(tǒng)模式。例如，借助人工智能大模型計(jì)算，浙大城市學(xué)院團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種具有革命性意義的輕量化材料。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的孔隙結(jié)構(gòu)，這種材料在保持與鈦合金相仿強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了類似鎂合金的低密度。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，人工智能強(qiáng)化了質(zhì)量管控，推動(dòng)了效率提升。紹興的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)部署工業(yè)傳感器和AI算法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)紡絲過(guò)程中的張力、溫度等波動(dòng)，大幅提升產(chǎn)品合格率。在產(chǎn)業(yè)協(xié)同方面，浙大團(tuán)隊(duì)與杭州光電企業(yè)合作，利用人工智能優(yōu)化光電探測(cè)器的材料結(jié)構(gòu)，通過(guò)高通量計(jì)算模擬10萬(wàn)種可能的微觀結(jié)構(gòu)，篩選出3種性能*優(yōu)方案，加速了激光雷達(dá)材料的產(chǎn)業(yè)化。

接下來(lái)，浙江要深化人工智能應(yīng)用，還需要做好三個(gè)方面工作。數(shù)據(jù)建設(shè)方面，要打破“數(shù)據(jù)孤島”，建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)。建議由政府牽頭，聯(lián)合高校、科研機(jī)構(gòu)和龍頭企業(yè)等相關(guān)主體，構(gòu)建“浙江省新材料數(shù)據(jù)中臺(tái)”，統(tǒng)一材料性能、工藝參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。人才培養(yǎng)方面，要強(qiáng)化“人工智能+材料科學(xué)”的交叉人才儲(chǔ)備。高�？稍鲈O(shè)“材料智能設(shè)計(jì)”專業(yè)，課程涵蓋材料科學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)、高通量計(jì)算等；企業(yè)與高校共建實(shí)訓(xùn)基地，培養(yǎng)既懂材料性能又掌握算法的工程師；還可依托高校、科研院所等平臺(tái)，吸引海外材料基因組計(jì)劃專家，提升原始創(chuàng)新能力。產(chǎn)學(xué)研合作方面，可以借鑒廣東“季華實(shí)驗(yàn)室”模式，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“企業(yè)出題、高校解題、市場(chǎng)驗(yàn)題”。

第三，浙江可以加快構(gòu)建新材料創(chuàng)新聯(lián)合體，深化協(xié)同創(chuàng)新。在主體協(xié)同上，要構(gòu)建“龍頭*、多方參與”的格局。浙江有很多行業(yè)*的專精特新“小巨人”企業(yè)，杭州“六小龍”就是鮮活的例證。在新材料領(lǐng)域，我認(rèn)為浙江不光要有“小龍”，也需要有“大龍”，也就是要培育大企業(yè)集團(tuán)，這一點(diǎn)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中非常重要。在機(jī)制創(chuàng)新上，要建立“利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)”的體系。比如可以設(shè)立“聯(lián)合研發(fā)基金”，由政府、企業(yè)按比例出資，重點(diǎn)支持光電、碳化硅等領(lǐng)域。在場(chǎng)景牽引上，要以智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為紐帶，推動(dòng)新材料與其他產(chǎn)業(yè)融合。比如杭州的城市大腦可以給新型顯示材料提供應(yīng)用場(chǎng)景，政府聯(lián)合企業(yè)開(kāi)發(fā)柔性屏材料，適配智能交通的戶外顯示終端。通過(guò)應(yīng)用場(chǎng)景驗(yàn)證新材料性能，再反哺材料研發(fā)，形成“應(yīng)用-反饋-迭代”的良性循環(huán)。

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