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2. 新材料协同应用工程

新材料协同应用工程主要是以新一代信息技术、航空航天、能源、交通、先进装备等重大工程需求为牵引，开展重点新材料协同应用示范，促进材料与终端产品的协同创新与发展。

（1）高品质特殊钢。高品质特殊钢是指具有更高性能、更长寿命、环境友好、高附加值的特殊钢品种。为制备高强度、高韧性、长寿命的高品质特殊钢的制备需求，必须加强高效低成本洁净钢冶炼技术、新一代控轧控冷及在线热处理技术的研究与应用，重点研究开发汽车用高强度、高韧性的第三代汽车用钢；特殊船舶及海上钻井平台用低合金高强度钢板（F 级，Z 相钢）；深井超高强度、超低硫含量、超高韧性和抗氢致裂纹（hydrogen-induced cracking，HIC）管线钢；高速铁路的高强韧性钢轨、车轮、车轴及弹簧用钢；第三代核电用钢，风电主轴、轴承和齿轮等用钢以及超超临界火力发电机组的高温耐蚀钢；发电、输变电用高品质硅钢等的关键生产技术，为满足战略性新兴产业和国家重大工程需求、提升装备制造水平、促进节能减排做出贡献。

（2）高温合金。高温合金按基体元素可分为镍基、铁基和钴基合金，按制备工艺分为变形、铸造和粉末冶金高温合金。高温合金具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，是航空发动机中不可替代的关键材料（图 2）。重点研发高温合金锭的挤压开坯和盘件的等温锻造，用于定向凝固柱状晶合金、单晶合金和定向凝固共晶合金制造的高温度梯度定向凝固技术，以及高纯洁度粉末涡轮盘制造技术；提高铌硅基合金抗氧化性的合金化和涂层技术。开发满足航空航天发动机的耐热腐蚀、长寿命、大尺寸的难变形高温合金盘件材料和耐热腐蚀、耐疲劳、高屈服强度的第三代、第四代低成本单晶高温合金产品，进一步提高高温合金的研发和应用水平，实现中国航空航天发动机的国产化。

（3）新型有色金属合金材料。新型有色金属合金材料是指具有高强韧、耐高温、耐腐蚀和高导电率等优异综合性能的铝、铜、镁、钛、钨、钼等有色金属及合金材料。发展高洁净、高均匀性合金冶炼和凝固技术，大规格铸锭均质化半连铸技术，大型材挤压、拉伸与矫直技术，复杂锻件等温模锻、铝合金板材新型轧制、中厚板（80 ～ 200 毫米）固溶淬火、预拉伸与多级时效技术；新一代高性能铜合金制备加工和应用技术，高性能铸造镁合金及高强韧变形镁合金制备与镁合金大型型材和宽幅板材加工、腐蚀控制以及防护技术；钛合金冷床炉熔炼、型材挤压、精密管棒丝材成型和残料回收技术；钨、钼等难熔金属的高压熔凝方法。实现新型合金材料的更新换代和全面国产化，进一步支撑中国航空航天、新一代信息技术、现代交通运输业和国防工业的发展。

（4）特种陶瓷纤维与先进陶瓷基复合材料。攻克 BN（氮化硼）等高性能陶瓷连续纤维工程化制备关键技术，突破第二代 SiC 陶瓷纤维的工业化生产关键技术，实现大批量生产；突破 SiBCN（硅硼碳氮）陶瓷纤维的小批量制造关键技术，建成工程化制备验证线；突破短纤维增强陶瓷基复合材料（如 Cf、SiCf、SiBCN 等）与典型构件的成型烧结关键技术，攻克连续纤维编织体增强先进陶瓷基复合材料（如 SiCf/SiC、BNf/Si3N4 等）的航空航天防热与高温结构部件的批量制备关键技术，形成自主知识产权的成套装备能力，装备性能与国际水平相当；建立特种陶瓷纤维与陶瓷基复合材料质量检测技术体系和标准；进一步增强中国陶瓷基复合材料产业的技术创新能力和产业化技术水平，以满足国家安全及重大工程的需求。

（5）下一代高性能增强纤维材料。研制拉伸强度大于 7000 兆帕及高抗压缩的下一代高性能碳纤维、高模量高强度有机高性能纤维、高性能碳纳米管及其纤维增强材料，突破下一代高性能碳纤维原丝制备及碳化工艺技术、高强高模有机纤维聚合物合成及纺丝工艺技术、高性能碳纳米管批量制备技术及其纺纱工艺技术，大跨度提高复合材料力学性能，使复合材料向高性能化方向持续发展，满足下一代飞行器结构轻量化和多功能化的需求。

（6）超高韧性耐高温树脂基复合材料。研制下一代超韧性环氧树脂基复合材料，突破高韧性环氧树脂基体增韧技术及其与高性能碳纤维的复合工艺技术，实现复合材料的减重效率至 35% 以上。研制长期使用温度250℃以上的高韧性耐高温聚酰亚胺复合材料，突破高温高韧性聚酰亚胺树脂基体的合成技术、预浸料批量稳定制备技术及其复合材料大尺寸构件的成型工艺技术，满足高超音速飞机的发展需求。研究耐温 450℃以上的有机无机杂化树脂基体及其复合材料成型工艺，突破耐高温有机无机杂化聚合物分子的设计合成及其复合材料成型关键工艺，满足航空发动机及超高音速飞行器等结构的需求。

（7）新型树脂基结构 / 透波和结构 / 隐身复合材料。研制多频透波和结构 / 隐身一体化的宽频吸波和透波复合材料技术及耐大功率密度结构 / 透波复合材料技术，满足先进装备电子对抗发展的需求。研制碳纳米管改性碳纤维增强树脂基复合材料，提高复合材料的导热导电性能，满足未来装备结构防雷击、防冰与电磁屏蔽等对结构/ 功能一体化复合材料的需求。研制中低密度轻质防热复合材料和空间用高模量超轻结构复合材料，满足新一代战略战术导弹和卫星的发展需求。

3. 基础材料升级换代工程

“加快基础材料升级换代”是深入落实“中国制造 2025”的重要任务，通过重点基础材料的设计开发、制造流程及工艺优化等关键技术和国产化装备的重点突破，实现钢铁、有色金属、石化、轻工、纺织、建材及特色资源等重点基础材料的高性能、高附加值、绿色高效低碳生产，促进基础材料的性能改进和升级换代。

（1）钢铁材料。重点研究高品质特殊钢、船舶与海洋工程用钢、交通与建筑用钢、能源用钢等钢铁材料的强韧化机制与高可靠长寿命机理，突破高洁净度冶炼、均质化与组织精细化控制，构建绿色化与智能化钢铁流程，完善评价标准体系，实现关键技术及典型品种示范应用，形成中国钢铁材料品种、生产、应用、评价与标准规范体系，显着提高材料的质量稳定性、可靠性和适应性，满足国民经济建设、重大工程及高端装备制造等需求。

（2）有色金属材料。开展有色金属材料新型强化相 / 功能相设计和微观组织全过程协同控制研究，重点突破有色金属材料的先进凝固—冷 / 热变形加工—强韧化热处理等全流程制备加工，以及复杂结构件成型—残余应力消减—异质金属连接—表面处理等工程化应用技术，着力发展一批新型大规格高性能轻合金材料、高精度铜及铜合金材料、高纯稀有 / 稀贵金属材料、粉末冶金难熔金属及硬质合金材料等大宗高端产品。

（3）石化材料。重点研究石化材料介观尺度的分子混合、材料的构效关系；重点突破新型高效催化、分离和过程强化关键技术；着力发展基础化学品的绿色制备、合成树脂的高性能化、特种高端石化材料等制备技术，解决石化材料低端产品严重过剩、高端产品严重依赖进口、环境风险大、资源瓶颈制约等突出问题，使石化材料制备技术与产品性能显着提升。

（4）轻工材料。重点开展造纸、皮革等所用天然原料组分的结构表征、高效分离和重组利用技术，塑料加工机理与流变学行为，工艺、形态与性能的关系模型，表面活性剂的催化体系、机理等关键技术的研究；突破新型高效分离与利用技术、轻工材料安全化技术、高效高值化加工技术等；着力发展轻量化技术与材料、环保新材料、短流程及高效制备工艺技术、高性能材料制造技术等，促进轻工材料向生产过程绿色化和高效化，产品功能化、生态化和高值化等方向发展。

（5）纺织材料。重点研究纤维材料制备全流程的智能化、纺织材料构效关系；重点突破差别化纤维高效柔性化制备，纺织材料功能与结构设计、精细化加工，以及纺织材料绿色制造等关键技术；着力发展差别化功能纺织材料、工程用纺织材料、生物基纺织材料，实现纺织材料的高品质化、高功能化、差异化及生态加工，提升中国纺织服装自主品牌发展水平，支撑土工、建筑等产业领域发展需求。

（6）建筑材料。重点研究建筑材料及制品高性能化设计和劣化演变规律等基础科学问题，突破材料物相匹配及结构优化设计、矿物形成反应热力学与动力学及过程控制、高端产品制造和智能化装备等共性关键技术，着力发展特种水泥、长寿命高性能混凝土、特种玻璃、先进陶瓷、环保节能非金属矿物等材料，满足国家重大基础建设工程需求、海洋开发与战略性新兴产业发展急需，带动建材行业技术提升和升级换代。

（7）特色资源矿产的高效开发和利用。加强稀土、稀有金属、锂等特色资源的有效保护和高质化利用；开发特色资源的可再生循环利用技术，提高材料回收利用率；推广应用特色资源开采、冶炼分离、材料深加工的智能化和绿色化工艺，为绿色制造提供应有的支撑。

4. 前沿新材料先导工程

前沿新材料先导工程要把握全球科技革命和产业变革发展方向，坚持原始创新，加强前瞻性研究，攻克核心技术瓶颈，获得一批重大技术成果。

（1）石墨烯（图 3）、碳纳米管等低维材料。开发石墨烯和碳纳米管的可控、规模制备及产业化关键技术，碳基电化学储能技术，碳基薄膜放量制备技术及高性能器件，碳基冷阴极功率型高频真空电子器件，碳纳米管数字集成电路，高性能柔性碳基薄膜电子器件；实现碳纳米材料在抗静电、散热、防腐蚀等各种功能涂层、导电油墨、导电和导热复合材料中的应用；发展高品质、低成本、高产率的绿色规模化石墨烯制备、分级、改性新技术及面向高性能器件（光电、微电子、光学、储能、导电、导热、生物传感等）、特种分离等重大应用的关键技术。

能和制作工艺等方面的严峻挑战。近期，应开展光子晶体在光催化及污水治理方面的研究，加强超材料在卫星天线、公共 Wi-Fi、先进通信设备、新型滤波器、定向耦合器、特种天线及隐身技术方面的技术开发和实际应用。

（3）超导材料。低温超导材料，包括 ITER（国际热核聚变实验反应堆）用 NbTi 和 Nb3Sn 超导线材的规模化制备技术研究；MRI（核磁共振成像）用 NbTi 超导线材的批量化技术研究；NMR（核磁共振）用 Nb3Sn 超导线材研制。开发第二代高温超导带材，包括千米级基带的无接触抛光技术、种子层的制备技术、氧化物隔离层的外延生长技术及高性能、低成本 YBCO（氧化钇钡铜）超导层制备技术等。研发新型铁基超导材料，提高载流能力，完善材料制备工艺和应用技术。开发MgB2（二硼化镁）超导线材批量化制备技术，实现 MgB2 千米长线的规模化生产。开展满足航空、航天及医疗设备要求的直接冷却大口径超导磁体制备技术研究，解决低温系统与磁体系统的集成关键技术。

（4）前沿生物医用材料。当前生物材料科学与产业面临革命性变革。

刺激机体发生特定生物反应，诱导组织或器官再生的生物材料是当代生物材料科学与产业的前沿，是未来 20年左右产业的主体，有必要提前布局。

应加强基础科学机理的研究，包括可诱导组织再生及智能生物材料的设计和分子机制、先进的制造方法学、通过体外或短期体内试验评价材料长期生物相容性与有效性的研究；同时加强前沿支撑技术的突破，包括生物 3D打印技术、生物材料基因组平台、生物活性物质（蛋白、基因、细胞等）控释载体及系统等。

二、发展中国新材料产业的建议

未来有必要面向信息、高端装备与制造、绿色低碳、生物和数字创意产业及重大工程的需求，在机制体制方面给予新材料产业更有力度的支撑，进一步加强新材料产业的提质增效和协同应用，提高新材料的基础支撑能力，加快实现中国从材料大国向材料强国的转变。

1. 完善新材料产业化发展的整体环境

加强国家对新材料基础研究的投入，高度重视当前处于研发阶段的前沿新材料，适度超前安排；着力突破新材料产业发展的工程化问题，提高新材料的基础支撑能力。加快完善有利于推动新材料产业进步的政策和法规体系，制定新材料产业发展指导目录和投资指南，完善产业链、创新链、资金链。遵循“谁投资、谁负责”的原则，加强对国有资本投资回报率的监管；突出国家对重点行业的聚焦支持，防止出现“投资碎片化”。加强国家各类研发计划与产业发展的衔接，鼓励民营资本投资新材料产业，深化加快出台混合所有制企业改革的政策，积极营造新材料产业发展科技创新、投融资等政策法规的整体环境。

2. 加强新材料产业发展的支撑基础

进一步加大对新材料制备和检测自动化设备的研发支持，集中力量开发提高产品质量、降低制造成本的核心装备，重视新型低成本制造工艺及其配套技术的创新，深化发展新材料的智能化制造技术。建设包括材料指标体系标准（融合生产与应用方）、材料试验体系标准（与指标对应）以及材料评价体系标准（试验有效性评价、材料性能评价、服役评价）的三大体系，形成具有系统性、多元性、先进性、适用性及动态性等特点鲜明、国际一流的材料与试验标准体系（ChineseSociety of Testing Materials，CSTM）。从战略高度重视和研究新材料产业的知识产权体系，加强知识产权保护，鼓励新材料研发中的原始创新与集成创新，逐步形成具有自主知识产权的材料牌号与体系，建立新材料结构设计 / 制造 /评价共享数据库，开展协同应用试点示范，搭建协同应用平台，推进新材料产业的结构调整和升级换代。

3. 推进新材料融入全球高端制造业供应链

抓住中国工业化进程加速的历史机遇，培育、拓展新材料消费市场，特别是中高端市场，以需求带动发展，促进企业上档次、上规模，推动供给侧结构性改革；扩大与国际制造企业的全方位合作，推动新材料快速融入全球高端制造供应链。加快营造新材料相关企业自主经营、公平竞争的市场环境，以企业为投资主体和成果应用主体，加强产学研用相结合，充分发挥市场配置资源的基础性作用，提高资源配置效率和公平性。推动优势企业实施强强联合、跨地区兼并重组、境外并购和投资合作，提高产业集中度，加快发展具有国际竞争力的企业集团，集中力量培育和塑造中国名牌新材料产品。

4. 积极培养和引进创新人才

实施创新人才发展战略，支持企业加强创新能力建设，不断加大新材料领域创新型人才的培养力度，吸收国外高水平的技术和管理人才，建立适合创新人才发展的激励和竞争机制。同时，鼓励新材料企业积极开展国际合作与交流，引进国外先进技术和管理经验，不断提升中国新材料企业管理水平。充分发挥行业协会、科研单位和大学的作用，共同建立新材料专家系统，加强新材料研发、生产和应用的直接沟通和交流。专家系统定期对国内外新材料研发和应用需求进行调研与评估，发挥思想库作用，就新材料发展和需要关注的重点问题提供咨询意见。

来源：选自《2017 中国战略性新兴产业发展报告》

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