中国制造｜从发电到航天领域大显身手 新材料发展十年规模居世一
新材料（new material）是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。十年前，国务院印发了《中国制造2025》，是中国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，提出了通过“三步走”实现制造强国的战略目标，还提出大力推动重点领域突破发展，聚焦十大重点领域，当中正正包含新材料。今年正值《中国制造2025》提出十周年，战略纲领到了“验收”成果的时间节点。本文将从中国新材料领域的创新突破与产业应用角度入手，阐述其对传统制造业升级与未来产业普及的推动作用。
产业体系全球门类最全 “工业黑色黄金”应用C919
中国在“十四五”期间发布新材料专项规划，明确重点发展先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。在政策支持下，国内新材料产业迎来快速发展，形成了全球门类最全、规模第一的材料产业体系。
近十年间，一批新材料领域的显著成果纷纷出炉。例如，宁德时代的“麒麟电池”材料体系获得国家级实验室认证，能量密度提升至255Wh/kg，较传统电池提升20%，实现了快充技术的突破，充至80%电量仅需10分钟，不仅提升了宁德时代在全球动力电池市场的竞争力，也推动了中国新能源汽车产业链的升级，助力实现碳中和目标。
研究不断取得新突破下，先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进石化化工材料等一批新材料涌现，为制造业和经济社会发展注入动能。当中细如发丝、强过钢铁，被誉为“工业黑色黄金”碳纤维是应用非常广泛的一种，据悉一副由碳纤维制造的自行车车架，重量仅600克左右，相当于3个苹果。
在航空航天领域，碳纤维的用量常被作为衡量航空航天装备水平的重要标志。碳纤维复合材料可以用于飞机、卫星、火箭等的制造。包括国产C919大型客机便是国内首个使用T800级高强碳纤维复合材料的民机型号。而一根1米长的T1000级碳纤维，手指粗的一束，重仅0.5克，却足以拉动两架民航客机。
而将碳纤维复合材料用于汽车制造，能大幅提升汽车的加速、制动、减震陈安全性能。在风电设备方面，使用大丝束碳纤维进行制造叶片主梁，可以明显降低叶片重量，增加叶片刚度，产品性价比大幅提升，整个机组的发电效率、稳定性也随之提高。
另一方面，2022年6月，科技部等九部门发布《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，提出重点研发高效稳定钙钛矿电池等第三代光伏技术。在光伏行业各企业合力技术攻关下，钙钛矿电池快速走出实验室、进入产业化阶段。加强自主创新能力和发展原创技术，成为中国光伏产业保持领跑、实现突围的关键。
例如，在山东海阳的海岸线上，国家电投10MW钙钛矿光伏电站在发电量上较传统晶矽组件有显著提升，尤其在阴雨天气等环境下，依然能稳定输出功率。据金晶（集团）有限公司、金晶科技董事长王刚介绍，钙钛矿光伏组件生产的单瓦能耗是单晶矽的十三分之一。钙钛矿组件原材料成本为晶矽的50%左右，吉瓦级产线量产成本可进一步降低30%以上。钙钛矿叠层组件转换效率突破至26%，且单结钙钛矿电池理论转换效率达33%，超晶矽电池理论极限29.4%。
此外，除了新一代信息技术，纳米技术、超导技术、3D打印技术等近年来亦与新材料深度融合，例如碳纳米管和石墨烯等纳米材料在电子领域的应用，提升了电子设备的性能；受到温度或应力变化时改变形状的记忆合金，广泛用于医疗器械和航空航天领域；在推动可持续发展方面，“生物基”新材料大显身手。
产值连续14年双位数增长 原始创新等仍有进步空间
科技创新是发展新质生产力的核心要素，而在新材料领域，物联网、人工智能、高性能计算等技术的飞速发展，以及新型感知技术和自动化技术的应用，推动新材料产业研发进程不断加快。根据2024年12月工业和信息化部的新闻发布会消息，当前中国新材料产业规模不断壮大，预计2024年新材料产业总产值将超过8万亿元人民币，连续14年保持两位数增长。稀土功能材料、先进储能材料、超硬材料等一大批新材料规模居世界前列。
产业规模不断壮大的同时，新材料领域企业实力不断增强，创新能力不断提升。据工业和信息化部相关负责人介绍，中国新材料规上企业数量超过2万家，培育一大批新材料专精特新“小巨人”企业。截止2025年1月，已累计培育专精特新“小巨人”企业1.46万家，科技和创新型中小企业超60万家。另外，截至2023年10月，中国新材料领域建立7个国家制造业创新中心，布局建设了35个新材料重点平台。
然而，当前新材料发展并非没有短板。国家新材料产业发展专家咨询委员会主任、中国工程院院士干勇认为，现时国内新材料产业规模庞大，新材料技术在新一代信息技术、新能源、装备制造、航空航天、轨道交通、海洋工程和医疗健康等产业中的广泛应用，展现了新材料产业良好的市场机遇和发展前景，可是在新材料原始创新能力、产业基础能力、成果转化效率和技术竞争力方面有待提升。
中国电子信息产业发展研究院材料工业研究所所长肖劲松则认为，虽然近年来新材料产业在产业规模、技术创新、推广应用、集群化发展等方面进步长足，但中低端产品过剩和高端产品不足的结构性矛盾仍然突出，如部分高端材料、高性能产品对外依存度较高，产业链供应链存在断点、堵点；标准体系不健全，专利受制于人，高端人才匮乏等。一些关键战略材料，比如航空航天、电子信息等领域的新材料，还需要加大突破力度。
他认为，把“材料”二字拆开看，既要用料，也要成材，材要成器，器要好用，产业才能发展，价值才能体现。材料产业的发展，不仅仅是涉及材料，还包括上游的关键矿产、原辅料问题，检测设备、专用设备、高端仪器以及下游应用、产业落地，这是整个生态体系的建设。就政策而言，当前重点就是要加强产业生态的建设。
在官方层面，下一步，工业和信息化部将采取多方面举措，以补短板、拉长板、铸新板为主线，加快壮大新材料产业，构建新的增长引擎。在加快关键技术攻关突破方面，围绕新一代信息技术、航空航天装备等重点领域关键材料，加强产学研用协同创新。在增强“货架产品”供给能力方面，加强技术优势材料叠代升级，提升市场优势材料核心竞争力，前瞻布局前沿材料。在持续优化创新平台体系方面，在完善提升已布局平台公共服务能力基础上，组织实施新材料重点平台二期工程，推进新材料大数据中心建设，加快培育一批新材料中试平台。在营造产业发展良好环境方面，实施新版新材料首批次应用保险补偿政策，加强新材料标准统筹协调，强化新材料产融合作。
纵仍有短板，但中国新材料产业具有工业门类齐全、产业链较完善、成本优势和制度优势。长期从事新材料研究工作的全国人大代表、中国科学院宁波材料技术与工程研究所所长王立平认为，中国新材料行业，或通过三个阶段走上“自强”之路。一是要聚焦国家重大战略关键“卡点”技术进行研发，如航天、航空、核电、海洋、集成电路等领域的关键材料；二是要实现产业全链条的新材料技术突破，即从技术到装备再到集成应用端的“自强”；最后是在前瞻性、引领性的新材料方面取得全球“领跑”地位，真正影响世界新材料的研究和产业布局。