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    美國第一,俄羅斯上榜!全球最頂尖的七大新材料強國,來看看中國排第幾?

    2022-05-05

          在現代科學技術史中,每一項重大科技的突破在很大程度上都依賴于相應的新材料的發展。因此,新材料是現代科技發展之本,美國甚至將將新材料稱之為“科技發展的骨肉”。


     

          新材料產業的創新主體是美國、日本和歐洲等發達國家和地區,其擁有絕大部分大型跨國公司,在經濟實力、核心技術、研發能力、市場占有率等多方面占據絕對優勢。
          其中,美國屬于全面領跑的國家,日本的優勢在納米材料、電子信息材料等領域,歐洲在結構材料、光學與光電材料等方面有明顯優勢。中國、韓國、俄羅斯緊隨其后,目前屬于全球第二梯隊。


     

          從新材料市場來看,北美和歐洲擁有目前全球最大的新材料市場,且市場已經比較成熟,而在亞太地區,新材料市場正處在快速發展的階段。從宏觀層面看,全球新材料市場的重心正逐步向亞洲地區轉移。

     
          以下為全球七大頂尖新材料強國的概況:

          01美  國

          美國是全球新材料領域的重要領導者。北大數字中國研究院副院長曾經認為:美國在新能源、新材料和生命工程方面的技術水平遠遠領先于世界其他國家。

          值得一提的是,美國曾經把新材料列為影響經濟繁榮和國家安全的六大類關鍵技術之首。

     

          在確定的22項關鍵技術中,材料占了5項(即材料的合成和加工、電子和光電子材料、陶瓷、復合材料、高性能金屬和合金)。

          美國重點把生物材料、信息材料、納米材料、極端環境材料及材料計算科學列為主要前沿研究領域,支持生命科學、信息技術、環境科學和納米技術等發展,尤其滿足國防、能源、電子信息等重要部門和領域的需求。


     

          美國制訂了一系列與新材料相關的戰略性計劃,主要包括: “ 國家納米技術計劃” “未來工業材料計劃” “光電子計劃” “ 光伏計劃” “下一代照明光源計劃”“先進汽車材料計劃” "化石能源材料計劃" “建筑材料計劃” “材料基因組計劃”等。

    • 美國擁有全球眾多頂尖的新材料巨頭:

          比如??松梨?、陶氏化學、杜邦公司、3M公司、伊士曼化學公司等。

    • 美國還擁有世界頂尖的新材料高等學府:

          比如著名的麻省理工大學(材料科學與工程學院的課程排名第一)、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(全美材料專業排名常年前三)、斯坦福大學(世界上最杰出的大學之一)、加州大學圣塔芭芭拉分校(美國頂尖的以研究科學為主,且學術聲望非常高的研究性公立大學)等。

    • 美國擁有一大批全球頂尖的研究所及領先的實驗室

           比如橡樹嶺國家實驗室、阿貢國家實驗室、埃姆斯實驗室等17個科研實力全球名列前茅的國家實驗室;杜邦、波音、IBM等13個頂尖科技研發公司實驗室;以及麻省理工大學、哈佛大學等180所高校實驗室。

     

          02日  本

          日本是新材料生產技術最先進的國家,日本政府十分重視新材料技術的發展,把開發新材料列為國家高新技術的第二大目標,因此,日本材料企業在全球新材料產業界形成“一枝獨秀”領先局面。  

          在新材料領域,日本遠遠領先于其他國家。

          如制造洲際彈道導彈噴管和殼體以及飛機骨架使用的高強度碳纖維材料,全球最高性能主動相控陣軍用雷達使用的寬禁帶半導體收發組件材料,制造新式渦輪發動機渦輪葉片使用的高性能單晶葉片,在這三種高精尖材料領域,日本遙遙領先,其他國家只能望其項背。



          此外,日本的碳纖維材料也處于全球領先地位。在全球碳纖維生產制造廠家中,日本擁有東麗、東邦和三菱等三家頂尖公司,它們都代表了世界最頂級技術水平。

    • 日本擁有世界領先的新材料巨頭

          比如享譽世界的京瓷株式會社;三井化學株式會社等。

    • 日本同時還擁有享譽世界的頂尖大學

          比如著名的東京大學。東京大學曾經培養了11名諾貝爾獎得主。還有日本名古屋大學 ,它是日本頂尖、世界一流的著名研究型國立綜合大學,曾培養出6名諾貝爾獎得主。


          03德  國

          德國新材料產業受到全世界的公認好評。

          為鼓勵各種社會力量參與新材料研發,德國先后頒布實行了“材料研究MatFo”(1984-1993年)、“材料技術MaTech”(截至2003年)和“為工業和社會而進行材料創新WING”(始于2004年)3個規劃。“WING規劃”強調,密切關注材料的可制造性,致力于協調各部門間的高水平材料研究。

          值得一提的是,2013年4月,德國頒布了《關于實施工業4.0戰略的建議》白皮書。之后德國將“工業4.0”項目納入了《高技術戰略2020》的10個未來項目中,以推動智能制造、互聯網、新能源、新材料、現代生物為特征的新工業革命。



          德國企業界普遍認為,確保和擴大在材料研發方面的領先地位是其在國際競爭中取得成功的關鍵。

          2016年3月,德國發布的《數字戰略2025》(Digital Strategy 2025)確定,實現數字化轉型的步驟及具體實施措施,其中重點支柱項目包括工業3D打印等。

     

          04英  國

          英國是全球傳統的新材料強國之一。

     

          英國亨利·羅伊斯研究所由九個先進材料研究機構組成,并與劍橋大學物理研究所和制造業研究所一起確定了五個綠色技術“路線圖”,描述了關鍵材料領域如何減少溫室氣體排放。具體包括:

    • 光伏系統的材料,它將增加太陽能電池板產生的電量。

    • 用于產生氫氣和化學原料的低碳方法的材料。

    • 熱電能量轉換材料,主要用于加熱,制冷和空調系統。

    • 熱量轉換材料,可消除在加熱和制冷系統中碳的使用。

    • 低損耗電子設備的材料,可使電子設備和計算更節能。

          研究人員還提出了一系列建議,包括呼吁增加對材料研究和測試設施的投資,制定新法律以確保采用新的綠色技術,以及將可持續發展作為任何新的先進材料的核心。

     

          05中  國

          中國是全球首屈一指的新材料產業大國,產業規模大約2萬億元。

          中國在金屬材料、紡織材料、化工材料等傳統領域基礎較好,稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產能居世界前列。

          經過幾十年奮斗,中國新材料產業從無到有,不斷發展壯大,在體系建設、產業規模、技術進步等方面取得明顯成就,預計到2025年中國新材料產值有望突破10萬億元。


     

          中國在部分先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料等領域,已經實現了與國際先進水平“并跑”甚至“領跑”。
          比如在關鍵戰略材料方面,中芯國際在前七大耗材中實現六類材料的國產采購;南山集團的鋁合金厚板通過波音公司認證并簽訂供貨合同;中船重工兆瓦級稀土永磁電機體積比傳統電機減少50%、重量減輕40%;液態金屬在3D打印、柔性智能機器、血管機器人等領域實現初步應用等。


     

    • 中國的石墨烯技術處于世界領先水平。2017世界石墨烯創新大會在中國常州舉行,這標志中國石墨烯技術已經開始走在世界前列。
    • 中國的人工晶體材料經過多年的發展,偏硼酸鋇和三硼酸鋰等紫外非線性光學晶體研究居國際領先水平并實現產業化;激光晶體、太陽能電池關鍵技術指標達到國際先進水平,光伏發電成本降到1元/kWh以下。
    • 中國擁有全球最完備的液體金屬全產業鏈,我國可大規模生產鋯基非晶合金,尤其在塊狀成型工藝技術里,我國已掌握液態金屬核心技術。


     

          值得一提的是,中國的材料配方、設備制造和成型工藝等三大核心技術,都擁有自主的知識產權,也是全球唯一一家能對外公布具備大形塊狀非晶金屬成型能力的國家。

     

          06俄羅斯

          俄羅斯是傳統的制造業強國,尤其在新材料等新興產業科技創新方面具有獨特優勢。

          值得一提的是,俄羅斯在航天航空、能源材料、化工新材料等領域處于全球領先地位。俄羅斯采用SHS法(自蔓燃技術)合成的化合物已多達700種,位居世界前列。

          俄羅斯研發新材料的戰略目標是:

          一方面,力求繼續保持某些材料領域在世界上的領先地位,如航空航天、能源工業、化工、金屬材料、超導材料、聚合材料等;

          另一方面,大力發展對促進國民經濟發展和提高國防實力有影響的領域,如電子信息工業、通訊設施、計算機產業等。



          俄羅斯始終把新材料相關技術產業作為國家戰略和國家經濟的主導產業。
          比如,在2012年4月俄羅斯發布的《2030年前材料與技術發展戰略》中將18個重點材料戰略列為發展方向,其中包括智能材料、金屬間化合物、納米材料及涂層、單晶耐熱超級合金、含鈮復合材料等,同時俄羅斯還制定了新材料產業主要應用領域的發展戰略。

          另外,俄羅斯科學院于2015年發布的《至2030年科技發展預測》中曾將新材料與納米技術列為科技優先發展方向。

     

          07韓  國

          韓國是新材料世界級強國之一。

          早在2001年,韓國就成為世界上第5個材料出口國,并且推出“Fast-Follower”戰略,希望躋身四強。

          韓國企業在“Fast-Follower”戰略推動下,逐漸趕超了原材料行業發達國家的企業。韓國在2001年成為世界上第5個材料出口國/地區,當年材料行業占韓國出口總額的45%以上,到了2015年達到68%。

          韓國一直處于新材料研發的核心陣營。

          韓國政府在2013年發布的《第三次科學技術基本計劃》中提出,將在5個領域推進120項國家戰略技術的開發,其中30項為重點技術,包括先進技術材料、知識信息安全技術、大數據應用技術等內容。

          值得一提的是,在韓國,石墨烯廣泛應用于太陽能電池、半導體、透明面板、發光材料等不同領域。盡管石墨烯是國外科學家首先發明的,但韓國在石墨烯產業研發創新上是“最早的行動者”之一。



          2016年,韓國已成為擁有石墨烯專利最多的國家:韓國三星擁有225項專利,LG擁有180項專利,成均館大學擁有147項專利,韓國科學技術院(KAIST)擁有129項專利,首爾國立大學擁有78項專利。



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