國(guó)之大“材”

在2025年全國(guó)兩會(huì)上，不少代表委員聚焦新材料，積極建言獻(xiàn)策?！叭蚬舶l(fā)生過(guò)四次工業(yè)革命，每一次都會(huì)涉及核心關(guān)鍵材料的顛覆性改變引發(fā)的一系列科技變化。”第十四屆全國(guó)人大代表、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所長(zhǎng)王立平認(rèn)為，面對(duì)當(dāng)前第四次工業(yè)革命和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代背景，我國(guó)新材料行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)攻克應(yīng)用中的核心關(guān)鍵材料，并兼顧前瞻性、未來(lái)性、基礎(chǔ)性材料研究；重點(diǎn)培育大型領(lǐng)軍型企業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)界選題與業(yè)界的貼近性。爭(zhēng)取到2050年左右，讓我國(guó)在前瞻性、引領(lǐng)性新材料方面取得全球領(lǐng)先地位，引領(lǐng)未來(lái)新材料產(chǎn)業(yè)格局。

高溫合金支撐航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，讓C919大飛機(jī)翱翔藍(lán)天；鋰電池隔膜守護(hù)核心動(dòng)力安全，助新能源汽車(chē)駛得更遠(yuǎn)；高流線型碳纖維葉片提升發(fā)電效率，使風(fēng)電機(jī)組點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火……“一代材料，一代裝備。新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，是未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo)。它支撐著重大工程的建設(shè)，推動(dòng)著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！辟惖涎芯吭翰牧瞎I(yè)研究所所長(zhǎng)肖勁松告訴《瞭望東方周刊》。

3月29日，中國(guó)石化集團(tuán)有限公司董事、總經(jīng)理趙東在2025中關(guān)村論壇年會(huì)的“企業(yè)發(fā)現(xiàn)與發(fā)明論壇”上表示，2024年全球化工新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到4550億美元（約合人民幣33224億元），預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到5500億美元。2024年我國(guó)化工新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模為1656億美元，過(guò)去十年增長(zhǎng)3.4倍，約占全球產(chǎn)值的36.4%，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到2500億美元。

長(zhǎng)度從6米到1000多米，直徑從100毫米到8毫米，內(nèi)部晶粒從約20微米精準(zhǔn)調(diào)控到約3微米，3分鐘從棒到絲的極限制備，是“中國(guó)制造”速度的體現(xiàn)，也彰顯著中國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與突破。

就“十五五”期間新材料領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)，趙東認(rèn)為，要加快向高性能、低成本、綠色化和智能化方向發(fā)展，這些方向不僅是產(chǎn)品技術(shù)迭代、產(chǎn)業(yè)提質(zhì)升級(jí)的戰(zhàn)略選擇，更是應(yīng)對(duì)“雙碳”目標(biāo)挑戰(zhàn)，擁抱全球能源革命的重要舉措。

“底盤(pán)技術(shù)”

什么是新材料？即新近發(fā)展的或正在研發(fā)的，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異性能的材料?！靶隆斌w現(xiàn)在技術(shù)、工藝、市場(chǎng)三方面，包括具備前沿技術(shù)的新材料，以新的合成與制備方法形成的新材料，用在新應(yīng)用領(lǐng)域、面向新興產(chǎn)業(yè)需求的新材料。

從戰(zhàn)略地位看，新一代信息技術(shù)與新材料是制造業(yè)的兩大“底盤(pán)技術(shù)”，兩者深度融合，共同推動(dòng)制造業(yè)向高端化發(fā)展。新一代信息技術(shù)是第四次工業(yè)革命的驅(qū)動(dòng)力，而新材料是支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和重大工程不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。

20世紀(jì)末至2010年，我國(guó)高性能材料產(chǎn)業(yè)從相對(duì)薄弱的基礎(chǔ)起步，逐步發(fā)展，率先在化工新材料等領(lǐng)域取得進(jìn)步。2010年至2020年，我國(guó)高性能材料經(jīng)歷了產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，向自主研發(fā)過(guò)渡，并成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程。

近年來(lái)，國(guó)家高度重視新材料產(chǎn)業(yè)，相關(guān)部門(mén)先后出臺(tái)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》《國(guó)家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)建設(shè)方案》《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《原材料工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作方案（2024-2026年）》等一系列重要文件，推動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

2024年1月，工業(yè)和信息化部、教育部、科學(xué)技術(shù)部等七部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》提出，重點(diǎn)推進(jìn)未來(lái)制造、未來(lái)信息、未來(lái)材料等六大方向產(chǎn)業(yè)發(fā)展。推動(dòng)有色金屬、化工、無(wú)機(jī)非金屬等先進(jìn)基礎(chǔ)材料升級(jí)，發(fā)展高性能碳纖維、先進(jìn)半導(dǎo)體等關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，加快超導(dǎo)材料等前沿新材料創(chuàng)新應(yīng)用。

目前，我國(guó)已形成全球門(mén)類(lèi)最齊全、體系較為完整、規(guī)模第一的材料產(chǎn)業(yè)體系，先進(jìn)儲(chǔ)能材料、光伏材料、超硬材料等新材料產(chǎn)能居世界前列。

“很多材料的產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，這些材料的迭代更新對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)上下游的拉動(dòng)效應(yīng)明顯。”王立平說(shuō)。比如，鎂材料就是推動(dòng)制造業(yè)低碳化、輕量化的核心戰(zhàn)略資源，在新能源汽車(chē)零部件、3C電子殼體等場(chǎng)景已先行應(yīng)用。

“必須依靠科技創(chuàng)新，以顛覆性技術(shù)重塑行業(yè)規(guī)則?！钡谑膶萌珖?guó)人大代表、今飛凱達(dá)董事長(zhǎng)葛炳灶舉例說(shuō)，通過(guò)研發(fā)新型材料如鎂合金等，可以制造出重量更輕、強(qiáng)度更硬、安全性能更高的汽車(chē)輪轂產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)底層技術(shù)突破。

在整個(gè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，新材料扮演著“關(guān)鍵環(huán)節(jié)”“幕后英雄”的作用。

超級(jí)鋼、電解鋁、低環(huán)境負(fù)荷型水泥、全氟離子膜、聚烯烴催化劑等關(guān)鍵技術(shù)突破，促進(jìn)了我國(guó)鋼鐵、有色金屬、建材、石化等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。新材料還為中國(guó)航空航天、能源交通、工程建設(shè)、資源節(jié)約及環(huán)境治理等領(lǐng)域提供了不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)和保障。

目前，中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展加速期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，已成為名副其實(shí)的“材料大國(guó)”。

打破壟斷

近年來(lái)，以新能源、智能制造等為代表的中國(guó)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)材料提出了更高要求，如超高純度、內(nèi)部零缺陷、超長(zhǎng)耐用、更低成本、循環(huán)再生等，新材料面臨前所未有的研制難度和發(fā)展機(jī)遇。

“新材料不僅是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系的支撐，還是未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，在國(guó)防現(xiàn)代化、極端環(huán)境、高端裝備等前沿場(chǎng)景需求中十分重要?！?玻璃新材料技術(shù)專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士彭壽說(shuō)。

近年來(lái)，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新步伐加快，關(guān)鍵材料的突破和國(guó)產(chǎn)化填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白，部分新材料進(jìn)入全球供應(yīng)鏈體系，提升了大國(guó)高端裝備硬實(shí)力。

我國(guó)運(yùn)-20運(yùn)輸機(jī)、長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭、祝融號(hào)火星探測(cè)器等“大國(guó)重器”上，用3D 打印技術(shù)制造的大型關(guān)鍵金屬承力構(gòu)件都發(fā)揮著重要作用。

在陜西天成航空材料股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“天成航材”）生產(chǎn)車(chē)間，航空級(jí)鈦合金盤(pán)圓絲材正在全速生產(chǎn)。

長(zhǎng)度從6米到1000多米，直徑從100毫米到8毫米，內(nèi)部晶粒從約20微米精準(zhǔn)調(diào)控到約3微米，3分鐘從棒到絲的極限制備，是“中國(guó)制造”速度的體現(xiàn)，也彰顯著中國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與突破。

“我們率先突破了國(guó)內(nèi)航空緊固件用鈦合金盤(pán)圓絲材技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了單重200kg級(jí)細(xì)晶盤(pán)圓絲材的高穩(wěn)定制備，并掌握了功能性涂層技術(shù)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和實(shí)際應(yīng)用效果均達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，不僅滿足了關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化需求，還面向國(guó)際市場(chǎng)出口，真正實(shí)現(xiàn)了航空緊固件用鈦合金的進(jìn)口替代?！碧斐珊讲母倍麻L(zhǎng)兼總經(jīng)理車(chē)偉告訴《瞭望東方周刊》。

中國(guó)鈦礦儲(chǔ)量位居世界第一，鈦材產(chǎn)量占到全球一半以上，是名副其實(shí)的鈦材大國(guó)，卻還算不上鈦材強(qiáng)國(guó)。由于技術(shù)起步晚，我國(guó)鈦材應(yīng)用主要集中在技術(shù)門(mén)檻相對(duì)較低的化工領(lǐng)域，而需求更緊迫、更具潛力的航空、航天等部分高端領(lǐng)域鈦材仍依賴(lài)進(jìn)口。

航空緊固件是飛機(jī)上“數(shù)以萬(wàn)計(jì)、類(lèi)以群分，連結(jié)構(gòu)、通系統(tǒng)、小物大為”的關(guān)鍵部件。20世紀(jì)50年代，美國(guó)首次在航空器上采用了鈦合金螺栓材料，隨后鈦合金逐漸成為航空領(lǐng)域廣泛使用的緊固件材料之一。我國(guó)自20世紀(jì)80 年代起開(kāi)始進(jìn)行TC4鈦合金緊固件研究，但由于材料、工藝等技術(shù)瓶頸，緊固件質(zhì)量并不穩(wěn)定，航空器研制或生產(chǎn)經(jīng)常處于“停工待釘”的狀態(tài)，緊固件用鈦合金長(zhǎng)期以來(lái)依賴(lài)進(jìn)口。

面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，天成航材依托陜西航空制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，瞄準(zhǔn)航空航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域，開(kāi)始攻克關(guān)鍵核心技術(shù)。

“航空緊固件主要采用鈦合金盤(pán)圓絲材制成，其生產(chǎn)難度及精度要求很高。一架飛機(jī)需要少則幾十萬(wàn)件、多則數(shù)百萬(wàn)件緊固件連接，對(duì)材料工藝的標(biāo)準(zhǔn)、流程、檢測(cè)、過(guò)程管控及批量制備能力都提出了極高要求?；诖?，天成航材在沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可鑒的情況下，歷時(shí)3年方案設(shè)計(jì)，2年落地建設(shè)，克服重重難關(guān)，于2020年自主研發(fā)、設(shè)計(jì)出了中國(guó)首條航空級(jí)鈦合金棒線材全流程控溫控軋生產(chǎn)線，并逐步掌握了航空緊固件用鈦合金盤(pán)圓絲材制備技術(shù)，真正開(kāi)啟了我國(guó)航空緊固件用鈦合金國(guó)產(chǎn)化的全新篇章，打破國(guó)外壟斷，為我國(guó)航空業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)材料支撐。”車(chē)偉說(shuō)。

在這項(xiàng)技術(shù)成功的基礎(chǔ)上，天成航材不斷延伸產(chǎn)線服務(wù)能力，同步實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)電子、高端醫(yī)療、3D打印等領(lǐng)域的應(yīng)用拓展，鈦合金盤(pán)圓絲材年產(chǎn)量國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)占有率全球領(lǐng)先，在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域獲得口碑。如今，天成航材已成為陜西鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈的首批“鏈主”企業(yè)。

作為全國(guó)最大的鈦及鈦合金生產(chǎn)基地，陜西省是國(guó)內(nèi)擁有鈦材產(chǎn)品規(guī)格與牌號(hào)最多的省份，目前可生產(chǎn)110多個(gè)牌號(hào)、300余個(gè)品種、5000多種規(guī)格的鈦及鈦合金產(chǎn)品。產(chǎn)品主要應(yīng)用于核電工程、海洋工程、航空航天以及醫(yī)療健康、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。陜西已聚集相關(guān)企業(yè)800余家，在“鏈主”企業(yè)引領(lǐng)下形成了完備的產(chǎn)業(yè)鏈和服務(wù)鏈，產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)明顯。

再造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)處于深刻變革期，傳統(tǒng)銑削、鉆孔、鍛造等制造工藝和技術(shù)正在被新的技術(shù)取代。

國(guó)家產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)專(zhuān)家委員會(huì)副主任委員、機(jī)械科學(xué)研究總院原副院長(zhǎng)屈賢明表示：“要把握好新型工業(yè)化的機(jī)遇，推動(dòng)新材料在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，催生新的生產(chǎn)工藝和制造技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造。”

走進(jìn)位于石家莊平山縣的河北敬業(yè)增材制造科技有限公司展廳，本刊記者看到一排小小的玻璃瓶，每只瓶子里都裝有一些細(xì)細(xì)的灰色粉末似乎無(wú)甚神奇。

“這些是鈦合金和高溫合金金屬粉末，是一種新材料產(chǎn)品，主要面向航空航天、醫(yī)療研究及電子工業(yè)等高端領(lǐng)域，很受市場(chǎng)歡迎?！焙颖本礃I(yè)增材制造科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“敬業(yè)增材”）技術(shù)副總經(jīng)理趙景飛向《瞭望東方周刊》介紹，“這些金屬粉末在性能上的優(yōu)點(diǎn)是氧和氫含量低、球形度好、流動(dòng)性好，可使3D打印出的產(chǎn)品致密度高，優(yōu)于傳統(tǒng)的加工鑄造方式?！?/p>

金屬3D打印，是以合金粉末或絲材為原材料，在計(jì)算機(jī)控制下通過(guò)激光逐層掃描，熔化并急冷凝固堆積，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜金屬構(gòu)件的快速成形制造。我國(guó)運(yùn)-20運(yùn)輸機(jī)、長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭、祝融號(hào)火星探測(cè)器等“大國(guó)重器”上，用3D打印技術(shù)制造的大型關(guān)鍵金屬承力構(gòu)件都發(fā)揮著重要作用。

早在2017年，敬業(yè)增材就引進(jìn)了第一臺(tái)3D打印設(shè)備。那時(shí)幾乎沒(méi)有前人經(jīng)驗(yàn)可循，趙景飛就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)點(diǎn)摸索3D打印工藝。

“當(dāng)時(shí)，我們用不銹鋼316L金屬粉末作為原材料，首先需要手動(dòng)篩顆粒度，如果金屬粉末顆粒度太粗，打出的產(chǎn)品就會(huì)表面粗糙，顆粒度太細(xì)則流動(dòng)性變差。打印一個(gè)產(chǎn)品到懸空結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)品反復(fù)起翹開(kāi)裂，我們就一步步尋找問(wèn)題，調(diào)整工藝，研究如何對(duì)結(jié)構(gòu)件底部加支撐，調(diào)整支撐力度、激光速度、掃描間距等參數(shù)，慢慢逐漸摸索出一套成熟的打印工藝。”趙景飛介紹，“現(xiàn)在我們充分利用3D打印技術(shù)可以一體成型的優(yōu)勢(shì)，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以在不改變產(chǎn)品性能的前提下實(shí)現(xiàn)減重，助力商業(yè)航天企業(yè)降低生產(chǎn)成本?！?/p>

趙景飛介紹，金屬3D打印不僅是傳統(tǒng)材料的數(shù)字化制造升級(jí)，更是催生新型材料體系的革命性技術(shù)?！靶虏牧?新工藝-新結(jié)構(gòu)”三位一體的創(chuàng)新，作為智能制造與先進(jìn)材料交叉融合的核心載體，正在重塑航空航天、生物醫(yī)療、能源裝備等高端領(lǐng)域的材料解決方案。

集群式發(fā)展

新材料催生新工藝，新工藝帶動(dòng)高端制造業(yè)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈集聚，目前，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的集聚效應(yīng)也日益明顯。像陜西鈦材產(chǎn)業(yè)集群一樣，一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新材料產(chǎn)業(yè)集群正在加速形成，這些產(chǎn)業(yè)集群不僅推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，也帶動(dòng)了周邊地區(qū)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型。

納米微球，一種粒徑在微米級(jí)的小球，具有納米孔道結(jié)構(gòu)，表面積極大。1克納米微球鋪開(kāi)，有一個(gè)足球場(chǎng)那么大。

這種特殊性質(zhì)，讓納米微球像“工業(yè)味精”一樣，改變了很多工業(yè)材料的性質(zhì)，生物制藥、分析檢測(cè)、體外診斷平板顯示等都需要它。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)企業(yè)特別是生物醫(yī)藥企業(yè)所用的納米微球幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。

2006年，蘇州工業(yè)園區(qū)率先布局納米產(chǎn)業(yè)。2007年，蘇州納微科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“納微科技”）成立，瞄準(zhǔn)國(guó)外企業(yè)都沒(méi)有突破的納米微球精準(zhǔn)制造技術(shù)，耗時(shí)3年研制出培育納米微球的“種子法”。

2013年，蘇州工業(yè)園成立納米城，先后建設(shè)了納米加工平臺(tái)、納米測(cè)試分析平臺(tái)、集成微系統(tǒng)封裝平臺(tái)等，還提供共享生產(chǎn)線。“這些設(shè)備往往需要上千萬(wàn)元，園區(qū)購(gòu)買(mǎi)、企業(yè)付費(fèi)使用，為我們省去很多開(kāi)支?！奔{微科技董事長(zhǎng)江必旺說(shuō)，依托這些公共服務(wù)平臺(tái)，企業(yè)用兩三年就突破了“卡脖子”技術(shù)。

如今，納微科技已成為世界上少數(shù)幾家可同時(shí)規(guī)模化制備無(wú)機(jī)和有機(jī)高性能納米微球材料的公司。作為納米新材料產(chǎn)業(yè)鏈的“鏈主”，納微科技吸引了不少鏈上的企業(yè)入駐納米城。

發(fā)展至今，蘇州工業(yè)園區(qū)累計(jì)引進(jìn)和孵化相關(guān)企業(yè)超1300家，其中上市企業(yè)16家；蘇州納米新材料產(chǎn)業(yè)集群入選首批國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)集群，2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1550億元，躋身全球五大納米產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一。這里已成為全國(guó)納米人才最集中、納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚度最高的區(qū)域。

自2017年起，納米城的產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。納米城的運(yùn)營(yíng)方，蘇州納米科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)張淑梅介紹，園區(qū)開(kāi)始有選擇性地聚焦微納制造（MEMS）、第三代半導(dǎo)體、納米新材料、納米大健康等四大領(lǐng)域，成功引進(jìn)和孵化了近1300家相關(guān)企業(yè)。

目前，國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）的總部大樓正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)建成后將覆蓋第三代半導(dǎo)體的全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)。

在蘇州，一粒微球引發(fā)創(chuàng)新裂變，串起從“產(chǎn)業(yè)鏈”到“生態(tài)圈”的自強(qiáng)之路。