中國冶金報社
記者 楊悅 報道
“在第4次工業革命浪潮下，市場對新材料的需求愈發迫切，中國高端新材料發展正處于關鍵窗口期。”5月19日，在北京召開的2025年北京新材料大會暨第七屆京津冀石墨烯大會上，中國工程院院士、中國工程院原副院長、國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任干勇，在做題為《新材料產業現狀與發展》的報告時如是指出。
圖為干勇
他表示，當前國家正全力推進新材料領域戰略布局。國家新材料實驗室在蘇州落成，國家新材料數據中心也已啟動建設，“十五五” 新材料重點國家計劃指南與頂層設計同步推進，這些都標志著我國新材料產業發展迎來關鍵轉折點。
新材料自主研發能力步入高端化、快速發展階段
干勇表示，從全球格局來看，美國、歐洲、日本目前處于新材料領域第一梯隊，中國領銜韓國、俄羅斯等組成的第二梯隊。盡管如此，國際新材料產業壟斷趨勢卻在不斷加劇，東麗、帝人、英偉達等行業巨頭的市場控制力持續增強。值得肯定的是，我國材料產業已構建起較為完整的生態體系，近200種材料產量位居世界首位。我國新材料自主研發能力步入高端化、快速發展階段，半導體照明、電致發光QLED材料、光伏材料等多個領域達到國際領先水平。從科研成果來看，我國新材料領域論文專利數量全球居首，其中半導體材料專利數量更是達到美國的兩倍。
干勇介紹，關鍵新材料作為我國國家重大工程實施的物質根基，為初期建設、重大工程推進、高端裝備制造以及信息能源發展提供了堅實保障，在各領域取得了顯著成就。在材料創新體系建設上，隨著國家材料實驗室成立，50余個新材料重點實驗室獲批，各區域新材料實驗室、企業技術中心也蓬勃發展，浙江甬江實驗室、東莞松山湖實驗室等都是其中的優秀代表，新平臺與新模式正不斷涌現。
“從重點領域的支撐保障能力來看，第4次工業革命推動新型信息技術、能源科學與功能材料邁向新高度。先進技術、人工智能、通信網絡、量子計算等領域對新材料的需求持續攀升，能源動力、信息顯示、生命健康等領域更是需求旺盛。經預測，到2030年，我國高溫合金需求量至少達7萬噸；三代半導體、半導體拋光片年產量將達7.5億片，半導體外延芯片達 6億平方英寸。當前，以新東方為首的企業，信息顯示液晶面板年產量達3.6億平方米，耐熱鋼等材料的需求同樣龐大。”他列出了一組數據，并展開講道。
干勇表示，近年來，我國在諸多關鍵材料領域實現快速發展。高溫合金、特種合金、超導材料、碳纖維、碳化硅晶片等成果顯著。反觀國外，美國、歐洲、日本聚焦先進材料研發，重點推進材料基因組計劃，主攻下一代光電、納米超材料、顯示材料、超寬禁帶材料以及低維材料等領域，同時將微電子、光電子通訊、人工智能、光電融合材料作為研發重點。
“在我國積極推進新質生產力發展格局中，以新能源為根基的技術路徑，與美國依托人工智能算力大模型的領先優勢，形成全球科技競爭的兩條帶有對抗意味的主線。”他說。
在此背景下，大國之間的競爭愈發激烈，中國在材料及各領域都亟需提升自主創新能力，以增強核心競爭力。
人工智能或將引導材料科學領域變革
據干勇所述，我國新質生產力體系中雖已融入人工智能，但AI技術的發展需要海量算力支撐與能源消耗。“這正是華為等企業在信息技術、能源體系及第四次工業革命關鍵領域的布局重點。”他說。
從石墨烯等低維材料的突破，到半導體技術在材料、器件、能源、信息領域的深度演進，我國正構建跨學科的技術融合體系。與此同時，美國憑借完整的人工智能實驗室網絡與5G開發體系，正推動大模型生成式 AI 向通用人工智能加速演進，并將AI技術深度嵌入材料科學、氣候研究、生命科學等前沿領域。
干勇表示，在材料科學領域，人工智能正引發革命性變革。通過高通量第一性原理計算模型，材料研發效率實現指數級提升。美國已從3200萬種材料結構中，通過AI預測篩選出全固態電池材料，并完成 “理論預測—實驗驗證—應用落地” 的閉環。目前，全球已識別出38萬種熱力學穩定晶體材料，AI驅動的材料發現速度較傳統實驗模式提升數百倍。“這種技術進步，可謂一日千里。”他說。
“面向未來制造場景，智能制造的核心聚焦于智能裝備、智能機器人與極端制造技術。”干勇介紹，就微觀尺度制造而言，以原子、分子、電子為基礎單元的材料制備技術至關重要。通過精準控制微觀成分與結構（如熱、電、光、磁效應調控），可開發光子材料、光電材料、碳基材料及超高性能復合材料，直接支撐芯片、集成電路、微型機器人等領域的迭代升級。目前，我國已實現原子級精密合成新材料，為納米電子學與量子器件奠定基礎。就宏觀尺度制造而言，在極端制造領域，我國已掌握600噸級核能壓力容器、數百噸大鍛件等超大型構件的制造能力，深海探測器、深地鉆探裝備、深空航天器所需的極端環境材料（如耐超高溫、超低溫、強輻射材料）均實現技術突破。在量子計算與新型存儲領域，全球正沿著超導、光量子、半導體、拓撲量子計算等多元技術路線探索。與此同時，3D存儲技術的成熟，為海量數據存儲與算力提升提供了新范式。
力爭2035年全面建立材料前沿支撐技術體系
干勇介紹，近日，科技部正式發布《新材料重大專項（科技創新2030重大項目）》，圍繞高溫合金、高端裝備用特種合金、高性能纖維及復合材料等7大領域、160余種關鍵材料展開研發攻關，明確了2025年、2027年、2030 年重點材料自給率目標，目前31個應用系統已全面啟動。其中，中國的新材料重大項目七大方向包括核級碳化硅、氮化硅、碳化硼粉體產業，高性能碳化硅纖維產業，核廢處理用陶瓷固化體，陶瓷基選擇性發射體，多孔陶瓷，稀土材料，面向未來產業布局的新材料。
這一國家戰略級專項不僅為新材料產業注入強勁動能，更推動儀器設備行業迎來技術升級與市場擴容的雙重機遇，引發產業鏈高度關注。
干勇認為，通過七大領域突破，我國將在航空航天動力系統、極端環境裝備、新一代信息技術、綠色能源等關鍵領域實現材料自主可控，同時以材料基因組計劃為引擎，推動 “數據- 設計-制造” 全鏈條智能化，助力我國從 “材料大國” 向 “材料強國” 跨越，在全球科技競爭中構建戰略優勢。
作為大會主題，石墨烯等先進碳材料備受關注。干勇指出，中國已實現晶圓級石墨烯單晶生長技術突破，其散熱膜應用于華為等超3億部終端設備。石墨烯在半導體封裝、集成電路、高壓電網等領域的產業化進程加速，未來或推動芯片技術“換道超車”。此外，中國在金剛石領域占據全球95%產能，6G通信高頻器件、大尺寸CVD金剛石制備技術國際領先；碳纖維年產能預計2030年達15萬噸，支撐風電、航空航天等重大需求。
“到2035年，我們要全面建立滿足戰略領域和未來產業發展需求的材料前沿支撐技術體系，致力建成可以支撐科技強國發展的材料強國。”干勇最后表示。
