中国工程院院士干勇：向材料强国迈进，应从这几方面入手

2021-09-27 16:55:55 作者：DT新材料来源：DT新材料分享至：

巨大生产能力和超级市场需求的碰撞，加上背后技术的支撑，大概再经历两个五年计划后，包括电子信息材料在内的化工新材料国产化的步伐就会加快。

近几年，新材料的发展在中国受到了前所未有的重视，从研发到推广整体链条的水平都有了大幅度的提升，一些新材料也从跟跑逐渐向领跑进军。但快速发展的工业领域，仍有诸多材料技术被“卡脖子”。“卡脖子”技术应怎样突破？新材料推广应用需从哪些方面发力？如何看待化工新材料未来发展的重点？近日，中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇近日接受了《中国化工信息》记者的独家专访。

分三类突破“卡脖子”技术

【CCN】虽然经过多方努力，我国新材料领域的技术水平有所提升，但和世界先进水平的差距仍然比较大。您认为差距主要体现在哪些方面？

【干勇】中国是材料大国，材料体系非常完整，再加上我国已进入工业化中后期，所以高端装备重大工程等各领域的几乎所有材料我们都拥有。在传统材料中国具有优势，例如流程制造业的钢铁、石化、建材等以及排放指标均已达到国际先进水平，但不是材料强国，和发达国家的差距较大，特别是在高端新材料上。我认为，我国传统材料从流程技术来看已步入世界一流方阵，材料品种接近国际先进水平，高端品种仍有差距；战略新兴材料，如碳纤维、特种合金、稀土功能材料，集成电路、半导体材料等和国外差距比较大；前沿材料，包括低维材料、超导材料、仿生材料、拓扑绝缘材料、量子技术用材料等和国外有差距，但同时均在布局。

【CCN】目前还有很多材料技术被“卡脖子”，未来我国要突破这些技术，需要从哪些方面入手？

【干勇】一是要保底线。在最高端的材料方面，比如信息材料集成电路上8大类材料，包括光刻机用的光刻胶、光掩膜、特种气体、化学机械抛光（CMP）材料、封装材料等，必须要保住底线。目前，28纳米的光刻机国内已实现自主可控，如果在22~28纳米芯片材料能够保证自主生产，就能涵盖85%的中高端工业化应用。

二是要求发展。在碳纤维、高端钛合金、稀有金属、稀土材料、三代半导体和光电材料、高端树脂、高端橡胶等领域，要进入国际先进水平。

三是要抢先机。必须在面向未来的材料上加紧布局，不能再跟着国外走。现在很多高端技术被全面封锁之后，我们希望靠自主研发在一些领域抢先布局。比如面向后摩尔时代或超摩尔时代的集成电路。这些材料都是新的体系，只要抢先布局，在我们巨大的市场应用拉动下，这些新材料技术很有可能走到国外前面去。另外，用自己巨大市场需求拖动功率、射频混合系统集成，信息光电，能源光电等技术迅速发展。

近年来我国结构材料市场获得了爆发式增长，因此各种投资机构在新一代的结构材料轻量化材料、三代半导体材料上投资力度增大，光伏电池材料、储能材料订货量巨大，投资翻了数番。国家层面也十分重视科技创新，在材料领域成立了将近80个国家重点实验室（包括军工），100多个国际中心、工程中心、技术中心、新材料基地，材料相关的科研人员超过200万。由此看来，在材料研发方面，中国后劲十足。可以说，美国的技术封锁虽然造成了很大困难，但又倒逼我们实现“卡脖子”技术的突破。

不过，当前我国新材料领域的重复投资，同质化竞争现象比较严重，在中低端一团混战，竞争激烈，影响了新材料的发展。现在每个区域在制定发展规划时，应该全国一盘棋布局。

总体来看，随着国内材料研发创新能力的增强，市场拉动力量足够大，产业结构如果能调整好，5~10年后，差不多能保证80%左右的新材料领域实现自给。

以企业为主体促新材料走出实验室

【CCN】国家在新材料研发领域投入了大量的人力、物力、财力，也有不少科研成果发布在国际顶级期刊上，但是其实成果转化率并不是很高。您认为怎样能够加速这些成果走出实验室，真正在工业领域发挥作用？

【干勇】造成这一现象的主要原因，是成果研发需要的经费与成果转化的经费，产业化的投资比例相差很大，仅靠学校的一己之力进行成果转化有难度，还要依靠企业作为应用主体、创新主体、投资主体来起作用，推动实验室成果的转化。

另外，因为新材料的开发应用实际上是三个重要组成部分，材料的科学研究要以大学为主，材料的生产制备是研究院或企业，材料的应用是下游的企业，现在这三部分是割裂的。实际上，不光是材料，中国整体的创新成果转化率都低，科研力量分散，没有形成完整的创新链条。

从材料本身来看，投资大、周期长、应用慢，要真正实现产业应用，需要经过反复验证、迭代。中国是一个新型工业化国家，一些国产材料的稳定性、一致性和国外有差距。下游企业对国内材料不同批次间性能指标的稳定性存有顾虑，影响了新材料的推广应用。

当然，政府出台了一些鼓励政策，比如首批次、首台（套）保险补偿政策，但改变这一现象需要有一个过程。

【CCN】上述鼓励政策出台后，对于国产新材料的推广有促进作用吗？

【干勇】首批次、首台（套）的政策，对大量使用的装备、材料作用并不明显，对于用量小的高端材料推广应用还是有一定推动作用的。在很多中高端装备上，这类鼓励类政策在推动新材料和部件的应用发挥较大的作用，包括数控机床、工业机器人以及智能装备等。

化工新材料重点关注5大类13项技术

【CCN】高端的化工新材料也是石化和化工领域龙头企业转型的重要方向，未来高端化工新材料应该主要关注哪些领域？

【干勇】我对化工材料应用前景非常看好。新材料产能上得很快，市场拉动效应强劲。信息技术、新能源领域以及电子新材料，化工新材料所占比重很大。未来石化行业的整体结构要调整，随着“双碳”背景下新能源发展的提速，电动汽车比例将逐步提升，根据相关规划，到2035年新能源汽车产量将达到2700万辆，占当年汽车总产量的60%以上，这时候汽柴油的用量将大幅降低，传统炼油企业将加快实施“减油增化”战略，也可能大部分转向化工材料上来。所以我认为巨大生产能力和超级市场需求的碰撞，加上背后技术的支撑，大概再经历两个五年计划后，包括电子信息材料在内的化工新材料国产化的步伐就会加快。

例如电子信息材料光刻胶原材料是环氧树脂，现在国产光刻胶技术要求高纯度环氧树脂；此外，在高端橡胶领域，我们的整个占有率仍然很低；碳纤维我国已经实现了T300、T700的产业化，但在超高强、高模、高韧这方面还有待突破，当然也包括突破低成本、大丝束的碳纤维生产技术。在这些领域还有较大发展空间。

中石油董事长戴厚良所在课题组研究后认为，未来我国高端化工新材料要实现突破，应重点关注包括高端合成树脂材料及单体、高端合成橡胶、高端合成纤维材料及单体、高端碳纤维、特种工程塑料在内的五大类技术。在高端合成树脂材料及单体领域，应重点关注高压低密度聚乙烯（LDPE）、聚烯烃弹性体（POE）、聚丙烯电容膜用树脂、聚乙烯醇（PVA）光学膜、甲基铝氧烷（MAO）等材料技术；在高端合成橡胶领域，应重点关注特种氢化丁腈橡胶（HNBR）、特种官能化溶聚丁苯橡胶等材料技术；在高端合成纤维材料及单体领域，应重点关注长碳链尼龙单体、己二腈/己二胺、2,6-萘二甲酸等材料技术；在高端碳纤维领域，应重点关注高性能低成本PAN基碳纤维、高性能沥青基碳纤维等材料技术；在工程塑料领域，应重点关注特种聚碳酸酯（PC）等材料技术。

在“零碳”驱动下，全球进入自工业革命以来的最大一次全新的制度和产业革命。碳中和与“绿色”可持续发展已成全球共识。我国作为发展中国家，要在短短40年内分别实现碳达峰及碳中和，无疑是一种自我加压的行为，所面临的困难和挑战也是前所未有的。如何把握碳中和机遇促进高质量发展，必须通过科技创新助力我国重返世界巅峰。

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