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破解新材料产业“魔咒”
发表时间:2015-09-29 14:07来源:《装备制造》 字体:[][][] [打印] [关闭]

    新材料是七大战略性新兴产业之一,同时也是新兴产业发展的基础及先导。然而,由于核心技术缺失、产学研用相互脱节和低附加值重复投资等问题,我国新材料产业发展举步维艰,陷入了“一哄而上-产能过剩-淘汰落后”的发展怪圈之中。

    工业和信息化部赛迪智库 张海亮 曾昆 

    作为现代高新技术产业的基础,新材料产业本应朝气蓬勃,发展动力十足。然而,我国新材料产业目前却陷入了三步走的发展魔咒:各地一哄而上—出现产能过剩—被迫淘汰落后产能。稀土永磁材料、光伏材料、LED衬底材料和碳纤维等领域无不如此。与此同时,我国部分关键材料严重依赖进口,重大工程“缺材料、等材料”的现象突出,关键材料“卡脖子”问题严重,新材料产业尚难以支撑我国工业水平的提升。那么,新材料产业缘何遭遇发展“魔咒”?

    如何破解?这是我国新材料产业要健康发展必须搞清楚的问题。 

    新材料产业是实现制造强国的重要支撑 

    一代材料、一代装备、一代产业,前景不可限量 

    新材料是推动技术进步的动力,每一次重大技术的发展和新产品的研制成功,都离不开新材料的发现和应用。同时,材料的更新换代也会使原有的制造业体系产生颠覆性改变,进而引发产业革命。晶体硅材料引领人类进入微电子时代,计算机开始普及和使用;砷化镓材料开启了光电子时代,光纤通信和高速互联网使信息传输更加方便;红宝石材料引领人类进入激光时代,并有望最终解决人类的能源问题;氮化镓材料推动了照明技术的革命,并将用LED点亮21世纪。在第三次工业革命的浪潮中,全球新材料产业将保持强劲发展的态势。在稀土磁性材料方面,到2020年,钕铁硼永磁材料市场规模将达到116亿美元;在半导体材料方面,2016年消费电子蓝宝石将达到50亿美元;在高端金属结构材料方面,到2032年,全球钛合金市场规模将达到270.6亿元;在高性能纤维复合材料方面,到2020 年,碳纤维增强复合材料的市场规模将达487 亿美元;在前沿新材料方面,2015年石墨烯触摸屏和超级电容将有望实现产业化。 

    各国积极部署新材料产业,并取得初步成果 

    发展新材料是发达国家推行“再工业化战略”的先决条件。截至2014年10月,美国“国家制造业创新网络”成立了6家制造创新研究中心,其中4家为新材料创新研究中心。同时,美国“材料基因组计划”将开发新的集成式计算、实验和数据信息工具。目前,美国已经建立了IMAGINE高性能计算系统,并在量子力学DFT计算方面取得了初步成果;德国制定了“21世纪新材料计划”,并在燃料电池催化剂方面获得突破;英国投入10亿英镑建立欧洲首个材料创新工厂,石墨烯应用研究新成果不断;日本和韩国也积极推动高端新材料产业的发展,日本研制出最细的纳米纤维,韩国在纳米结构应用和造影剂研究方面取得了突破。 

    我国新材料产业遭遇

    “三步走”发展“魔咒” 我国先后出台了《新材料产业标准化工作三年行动计划》和《加快推进碳纤维行业发展行动计划》等,政策环境逐步完善,在碳纳米管生长规律控制方法和可变形液态金属等方面取得了较好成果,但多数新材料产品却陷入“一哄而上—产能过剩—淘汰落后”的发展怪圈。在稀土磁性材料方面,2000-2013年,钕铁硼材料产量快速增长,产能从0.8万吨扩大至33.5万吨,而需求不足10万吨。在半导体材料方面,我国100多个城市都在建设光伏产业园,2011年新增蓝宝石项目26个,2012年三季度末新增项目14个。蓝宝石长晶产能约合2英寸蓝宝石衬底1亿片/年,实际需求量仅为1000多万片。在高性能纤维复合材料方面,近年我国碳纤维企业由10家迅速膨胀到30多家,同质化竞争严重,企业开工率严重不足。产能过剩已成为阻碍我国新材料产业前行的一座大山,淘汰落后是新材料产业必须面对的问题。 

    我国新材料产业缘何遭遇发展“魔咒”? 

    投资驱动的发展模式埋下隐患 

    我国新材料产业发展主要依靠政府投资驱动。截至2013年底,我国超过20个省市将新材料作为重点发展的高新技术之一,并把新材料产业作为工业转型升级的重要突破口。在此背景下,不同地区和投资主体跟风上马,企业盲目扩大产能,过于追求速度而忽视了产业链协同发展,宏观调控在地方大打“折扣”,产业同质化竞争严重,部分产品出现产能过剩。我国光伏产业多数企业处于低附加值的“电池片生产”和“组件封装”环节,而上游硅材料提纯环节企业较少;LED下游应用领域的5000多家企业所生产的产品基本一致,价格竞争激烈,而上游外延和芯片环节企业较少;2012年我国碳纤维生产线设计产能超过了2万吨,实际产量约2000吨,产能利用率仅10%,而高端碳纤维则严重依赖进口。 

    核心技术缺失导致新材料产业

    “先天不足” 新材料产业的核心技术几乎被国外所垄断,并通过专利技术加以保护。我国新材料企业自主创新能力薄弱,大多数企业没有掌握核心技术,产业竞争力不强,进而制约了我国新材料产业的发展壮大。例如,光伏硅材料提炼技术的核心工艺掌握在日、美、德等国的7家厂商手中;全球8英寸和12英寸硅片的主要供应商是日本信越和Sumco、美国MEMC、德国Siltronic等四大家,占有全球80%以上的市场份额;LED核心技术由日亚、欧朗、飞利浦、科瑞、GE、丰田合成和三星等美、日、欧公司所垄断,专利总量占到全球的85%-90%,而我国在该领域的专利不足10%;碳纤维核心技术则掌握在日本东丽、东邦、三菱丽阳和美国氰特等企业手中。由于缺乏核心技术,我国新材料企业往往进入技术要求相对较低的劳动密集型环节,获取微薄利润。 

    官产学研用脱节造成新材料产业后天“营养不良” 

    新材料产业涉及范围广,需要官产学研用紧密结合,然而我国研发和产业化之间的“关键纽带”缺失,致使官产学研用联络不畅通。同时,研发力量较为分散,不利于关键核心技术的攻克。目前,高校、科研单位与下游企业合作以推动科研成果产业化的积极性不高,导致新产品、新材料无法市场化应用,并造成资源浪费;而部分企业苦于没有技术支撑,发展动力不足,难以做大做强,新材料产业研发模式亟待完善。 

    配套产业落后致使新材料产业发展“举步维艰” 

    制造技术、生产装备等与新材料产业发展息息相关,其发展滞后也对我国新材料产业发展壮大形成了严重制约。比如,我国光伏生产线的设备基本来自德国和瑞士,LED衬底材料蓝宝石晶体生长设备主要从俄罗斯和美国进口,MOCVD设备由德国的Aixtron和美国的Veeco两家公司垄断,碳纤维设备生产技术几乎被国外垄断。关键装备受制于人,导致运营成本高,我国新材料产业若要形成规模效应则需付出高昂代价。 

    改变现状应从何处着力? 

    转变产业扶持导向,消除发展隐患 

    一是转变产业扶持导向,以项目扶持为切入点,支持核心技术研发和有发展前途的新材料企业和项目。重点支持高纯稀土金属提纯、新型轻合金材料技术、聚合物制备、先进陶瓷技术、高性能纤维原丝制备,以及复合材料成型等新材料核心技术,鼓励优势企业引入高端项目,实现关键技术的突破。

    二是适时出台“新材料产业市场准入条件”等相关政策,抑制低水平重复建设。

    三是鼓励有条件的新材料企业开展兼并重组,组建新材料产业集团,提高市场集中度;推动上下游企业之间的合作,建立良好的合作关系。

    四是鼓励企业进入高附加值的产业链环节,并通过建链、补链、强链等措施,积极延伸产业链,提高市场竞争力。 

    加大科研投入力度,打好产业基础 

    一是鼓励高校、科研院所加大新材料的基础研究,力争在一些关键领域取得重大突破,提升新材料基础研究能力。

    二是积极发挥企业技术中心作用,鼓励企业提高研发投入比重,提高自主创新能力。

    三是密切关注新材料前沿技术,选择宽禁带半导体材料、轻量化金属材料、复合材料等发展方向加大支持力度,满足新材料在3D打印、电力电子、环保车辆、风力涡轮机和医疗器械等领域的需求。

    四是建立稳定的财政投入机制,通过“战略性新兴产业发展专项”等资金,以及“公私合作伙伴关系”等模式,拓宽新材料产业发展的资金来源,通过税收减免、信贷优惠等政策降低企业研发成本,鼓励企业创新。 

    官产学研用一体化,增强产业发展动力 

    借鉴美国“国家制造业创新网络”计划,成立我国“产业创新合作组织”,将政府、高校、科研机构、企业联系起来,建立官产学研用紧密结合的创新体系,加速新材料的产业化进程。一是发挥政府的引导作用,填补基础研发和产业化之间的空白,加速“新材料产品-应用”的转化过程。二是推动高校积极为企业提供技术服务,促进高校与企业协同研发,加强高校与企业在信息、技术方面的交流。三是发展公共技术创新平台,共享研发设备和其它基础设施,为产业发展提供良好的基础环境。四是重视创新型人才队伍建设,推动高校联合企业重点培育创新型人才,通过实习、技能鉴定等方法提高劳动力水平。 

    配套产业协调发展,助力产业壮大 

    一是加快实施“工业强基专项”,提升关键基础材料、核心基础零部件、先进基础工艺和产业技术基础发展水平,组织实施一批重大工程和重点项目,提升我国工业制造能力。二是积极搭建新材料企业和下游应用企业之间的交流平台,支持新材料企业与装备企业之间相互参股或组建战略联盟,构建产业发展支撑服务体系。三是通过设立“新材料装置创新研发专项基金”等措施,在鼓励研究机构或企业在引进国外先进装备基础上消化吸收再创造的同时,引导其加强关键装置的研发,提高我国新材料设备的自主研发能力。 

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责任编辑: 赵丹