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登1登2登3代理(www.hg8080.vip):干货满满!多维度解读新材料产业的发展现状和未来趋势

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当前,新材料是高新技术发展的基础和先导,已经渗透到国民经济、国防建设和社会生活的各个领域,支撑着高新技术产业的发展,对经济增长起着举足轻重的作用。在前沿技术的不断涌现下,新材料行业景气度高涨,投融火热。


新材料产业的概念及分类


新材料是指通过新设计、新技术、新装备等的综合开发应用,制备出具有先进性能或特殊功能的关键材料。新材料产业是我国基础性、战略性和先导性产业。根据我国对新材料的定义,新材料可分为先进基础材料、关键战略材料和前沿先进材料。国外的新材料主要按应用领域分类,比如美国的新材料领域主要包括新能源材料,生物和医药材料,环保材料,纳米材料,先进制造、新一代信息与网络技术和电动汽车相关材料等,比如日本的新材料领域主要包括新能源材料、节能环保材料、信息材料、新型汽车相关材料等。


目前,根据《新材料产业发展指南》,我国新材料主要分为先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类。



与全球发展的对比


2020 年,我国新材料产业总产值达 5.5 万亿元,占全球新材料产业产值比重近 1/4。2010 年我国该产值仅为 0.65 万亿元,近十年的年均增速保持在 15%以上。在全球工业 4.0 的大背景下,航空航天、电气电子、医疗器械、汽车等工业发展将会进入到一个新的发展阶段,对新材料的需求将会增长。此外,伴随着越来越多的国家加大力度对新材料进行研究与开发,未来全球新材料的技术将会得到进一步的发展,这也将反向推动全球各行各业对新材料的需求。据预测,未来五年全球新材料产业产值规模将保持正增长态势,2025 年有望突破 5.6 万亿美元,届时我国新材料产业产值也将突破 10 万亿元。



产业结构对比


我国新材料研发的自身特色逐渐形成,少数细分领域已具国际竞争力。磁性材料、纺织材料等细分领域已初具全球影响力;稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等新材料产能已位居世界前列。例如,稀土功能材料产量约占世界总产量的 80%,基本形成了以稀土功能材料和应用为龙头的稀土产业格局;半导体照明产业形成了从上游外延材料生长与芯片制造、中游器件封装到下游集成应用的比较完整的研发与产业体系。2019 年末,我国新材料产业结构为:先进基础材料产值占比为 57.4%;关键战略材料产值占比为 39.1%;前沿新材料产值占比为 3.5%。同期,全球新材料产业结构为:先进基础材料产值占比为 49%;关键战略材料产值占比为43%;前沿新材料产值占比为 8%。相对而言,我国的关键战略材料、前沿新材料产值比重比全球平均水平要低,受 3D 打印材料、石墨烯、超导等新兴产业技术不断突破,未来前沿新材料比重定会继续上升。


2020年,全球疫情暴发,全球众多核电、海洋工程、轨道交通工程受到影响,初步估算,作为支撑和保障海洋工程、轨道交通、舰船车辆、核电、航空发动机、航天装备等领域高端应用的关键核心材料的关键战略材料需求有所减少,2020年约为 40%。


国家梯队对比


目前全球新材料产业形成了三级竞争梯队,我国仍处于第二梯队。其中:第一梯队是美国、日本、欧洲等发达国家和地区,在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势;第二梯队是韩国、俄罗斯、中国等国家,新材料产业正处在快速发展时期;第三梯队则是巴西、印度等国家。



根据工信部对全国 30 多家大型企业 130 多种关键基础材料的调研,32%的关键材料在中国仍为空白,52%依赖进口。每年仅进口半导体芯片费用就达2000亿美元,超过进口石油花费的近一倍。2019 年,中国工程院组织调研的制造业 26 个领域中外对比分析报告显示,新材料领域与制造强国之间差距较大,属于对外依存度极高的 8 类产业之一。通过分析梳理信息显示、运载工具、能源动力、高档数控机床和机器人、国防军工等五大领域所需的 244 种关键材料发现,我国在先进高端材料研发和生产应用方面差距甚大,仅有 13 种材料国际领先,有 39 种国际先进,与国外有较大差距的有 101 种,其中与美国有巨大差距的有 23 种。据统计,在国民经济需求的百余种关键材料中,目前约有 1/3国内完全空白,约有一半稳定性能较差,部分产品受到国外严格控制。五大领域所需的 244 种关键材料中,有 61 种被国外禁运(出口管制),156 种材料依赖进口。从全球范围来看,美国在新材料研发上长期处于领跑地位,是新材料领域全面领先的国家。美欧日韩等国在大多数高技术含量、高附加值的新材料产品中占据主导地位,形成了覆盖全球的产业链和经销链,并且通过对我国采取封锁核心技术、禁运先进新材料、垄断国内行业与市场等限制手段,阻碍我国高端新材料的自主研发及产业化。


主要省市发展的对比


国内而言,新材料产业集聚效应明显,从追求大而全向高精尖转型,北京、深圳、上海、苏州已经成为国内四大纳米材料研发和生产基地;京津地区、内蒙古包头、江西赣州及浙江宁波等地则成为稀土钕铁硼材料的主要生产基地;武汉、长春、广州、厦门成为光电新材料的主要产业基地。主要省市的具体产业格局如下:


“十三五”以来,全国各地依托优势特色资源,初步形成了若干产业集聚区,新材料产业呈现区域产业集聚的良好发展态势。据不完全统计,目前我国已在40多个城市形成了不同规模的新材料产业集聚区,初步形成“东部沿海聚集,中西部特色发展”的空间格局。国家发展改革委 2018 年启动战略性新兴产业集群发展工程,2019年部署了第一批66个国家战略性新兴产业集群。其中新材料产业集群14个,分布最多的是福建省,有 3 个集群,其次是湖南省和山东省,均有 2 个集群,具体参见下表


国家“十四五”新材料发展目标


2021 年 3 月 13 日,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》发布,其中明确提出深入实施制造强国战略,并对高端新材料的发展做出明确指示:推动高端稀土功能材料、高品质特殊钢材、高性能合金、高温合金、高纯稀有金属材料、高性能陶瓷、电子玻璃等先进金属和无机非金属材料取得突破,加强碳纤维、芳纶等高性能纤维及其复合材料、生物基和生物医用材料研发应用,加快茂金属聚乙烯等高性能树脂和集成电路用光刻胶等电子高纯材料关键技术突破。


“十四五”主要省市发展目标


目前,我国新材料产业逐渐形成集群式发展模式,形成以环渤海、长三角、珠三角为重点,东北、中部、西部特色突出的产业集群。环渤海、长三角和珠三角地区作为目前国内三大综合性新材料产业聚集区,企业分布密集,产业集中度高,拥有高校及科研院所、资金、市场等优势,新材料产业的高端要素向这些区域聚集。“十四五”时期,不仅中央制定了新材料产业发展专项规划,国内浙江、福建、江苏、山东、广东及江西等多个省市也相继出台发展规划和专项政策,鼓励支持新材料产业发展。主要省市的具体产业发展目标如下:



全球竞争格局

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1. 全球各国新材料产业政策持续推出,纷纷抢占制高点


进入21世纪,世界各国特别是发达国家都高度重视新材料产业的发展,均制订了相应的新材料发展战略和研究计划。2008年金融危机以来,发达国家纷纷启动“再工业化”战略, 将制造业作为回归实体经济、抢占新一轮国际科技经济竞争制高点的重要抓手。材料作为制造业的基石,其战略地位日益提升。此外,主要发达国家针对新材料重点领域,如高温合金、 碳纤维及复合材料、新型显示材料、新型能源材料、第三代半导体材料、稀土新材料、石墨 烯等,还出台了专项政策。



2. 产业规模不断扩大,地区差异日益明显


随着全球高新技术产业的快速发展和制造业的不断升级,以及可持续发展的持续推进, 新材料的产品、技术、模式不断更新,应用领域不断拓展,市场前景更加广阔,对新材料的需求十分旺盛,产业规模持续增长。据统计,2010年全球新材料市场规模超过4000亿美元,到2017年2.3万亿美元,2019年2.82万亿美元,每年以10%以上的速度增长。


世界上新材料龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本,拥有全球绝大部分大型跨国公司, 在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势,形成全球市场的垄断。中国、韩国、俄罗斯紧随其后,属于第二梯队。其中,中国在半导体照明、稀土永磁、人工晶体材料领域具有较强竞争力。除巴西、印度等少数国家之外,大多数发展中国家的新材料 产业比较落后。


3. 市场竞争日趋剧烈,关键材料成为焦点


信息技术是当前世界经济复苏和推动未来产业革命的重要引擎。信息化的发展水平主要取决于光电信息功能材料,其主流仍然是半导体材料。另外,砷化镓、碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体材料也将对光纤通信、互联网做出重要贡献。美国等发达国家在电子信息等关键材料领域占据主导地位。近两年,美国特朗普政府为巩固其全球霸主地位,蓄意挑起中美贸易争端,联手其他国家对我国材料产业实施打压。对钢铁、铝等优势基础材料产品实施高关税;对芯片、光刻胶等核心高端材料实施出口禁运,压制我国高技术产业发展。


4. 集约化集群化发展,高端材料垄断加剧


随着全球经济一体化进程加快,集约化、集群化和高效化成为新材料产业发展的突出特点。新材料产业呈现横向、纵向扩展,上下游产业联系也越来越紧密,产业链日趋完善,多学科、多部门联合进一步加强,形成新的产业联盟,有利于产品的开发与应用,但是也容易形成市场垄断。大型跨国公司凭借技术研发、资金、人才等优势,以技术、专利等作为壁垒, 已在大多数高技术含量、高附加值的新材料产品中占据了主导地位。国际新材料企业呈现集团化、寡头化、国际化发展趋势。例如,日本、德国的5家企业占据了80%以上的半导体硅 材料国际市场销售额。


全球新材料产业发展趋势


1. 新技术与新材料交叉融合、加速创新


21世纪以来,全球新材料产业竞争格局发生重大调整,新材料、信息、能源、生物等学科间交叉融合不断深化,大数据、数字仿真等技术在新材料研发设计中作用不断突出, “互联网+”、材料基因组计划、增材制造等新技术、新模式蓬勃兴起,新材料创新步伐持续加快,新技术更新迭代日益加速,新思路、新创意、新产品层出不穷,国际市场竞争日趋激烈。


基础学科突破、多学科交叉、多技术融合快速推进新材料的创制、新功能的发现和传统材料性能的提升,新材料研发日益依赖多专业合作。例如:固体物理的重大突破催生了系列拓扑材料的出现;材料与物理深度融合诞生了高温超导材料;高密度、低功耗、非挥发性存储器技术开发更是多专业合作的典范;物理学家提出阻变、相变、磁隧道结和电荷俘获四种新的存储概念,材料学家找出合适的材料来实现相应功能,微电子专家设计相应的电路保证存储信号的写入、读取和擦除。


以材料基因工程为代表的一系列材料设计新方法的出现,不断突破现有思路、方法的局限性,以高通量计算、高通量制备、高通量表征、数据库与大数据等技术为支撑,立足把握材料成分-原子排列-相-显微组织-材料性能-环境参数-使用寿命之间的关系,推动新材料的研发、设计、制造和应用模式发生重大变革,大幅缩减新材料研发周期和研发成本,加速新材料的创新过程。


2. 绿色化、低碳化、智能化成为新材料发展的新趋势


进入21世纪以来,面对日益严重的资源枯竭、不断恶化的生态环境和大幅提升的人均需求等发展困境,绿色发展和可持续发展等理念已经成为人类共识。资源、能源、环境对材料生产、应用、失效的承载能力,战略性元素的绿色化高效获取、利用、回收再利用以及替代等受到空前重视。



以新能源为代表的新兴产业崛起将引起电力、IT、建筑业、汽车业、通信行业等多个产业的重大变革和深度裂变,拉动上游产业(如风机制造、光伏组件、多晶硅深加工等一系列 加工制造业和资源加工业)的发展,促进智能电网、电动汽车等输送与终端产品的开发和发 展,促进节能建筑和光伏发电建筑的发展。欧美等发达国家已经通过立法要求必须或鼓励使用低辐射(Low-e)等节能玻璃,目前欧洲80%的中空玻璃为Low-e玻璃,美国Low-e中空玻璃普及率达82%。短流程、少污染、低能耗、绿色化生产制造,节约资源以及材料回收循环再利用,是新材料产业满足经济社会可持续发展的必然选择。


随着物联网、人工智能、云计算等新一代信息技术和互联网技术的飞速发展,以及新型感知技术和自动化技术的应用,先进制造技术正在向智能化的方向发展,智能制造装备在数 控装备的基础上集成了若干智能控制软件和模块,使制造工艺能适应制造环境和制造过程的 变化以达到优化,从而实现工艺的自动优化。具有感知、分析、推理、决策、控制功能,实现高效、高品质、节能环保和安全可靠生产的下一代制造装备的支撑材料是未来材料产业发 展的急需。


3. 新材料技术日益提升人类生活质量


伴随着新材料研究技术的不断延展,产生了诸多与人类生活水平提升息息相关的新兴产业。如氮化镓等化合物半导体材料的发展,催生了半导体照明技术;质子膜燃料电池(PEMFC)已用于交通示范运行,促进了新能源汽车产业的发展。生物医用材料的应用显著降低了心脑血管、癌症等疾病和重大创伤的病死率,极大地提高了人类的健康水平和生命质量,是保障全民医疗保健基本需求和发展健康服务的重要物质基础。基于分子和基因等临床 诊断材料和器械的发展,使肝癌等重大疾病得以早日发现和治疗;血管支架等介入器械的研发催生了微创和介入治疗技术;生物活性物质(如药物、蛋白质、基因等)的靶向/智能型控释系统及其载体材料的发展,不仅导致传统给药方式发生革命性变革,而且为先天性基因缺陷、老年病、肿瘤等难治愈疾病的治疗开辟了新的途径。




来源:中国工程科技知识中心,新材料职场资讯,中商情报网

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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