第1章 项目概述
新材料产业包括新材料及其相关产品和技术装备。具体涵盖新材料本身形成的产业、新材料技术及其装备制造业、传统材料技术提升的产业等。新材料具有三大典型特征:基础性,材料是一切有形产品生产制备的物质基础;带动性,材料技术的发展,往往对其产业发展具有很强的带动性;关联性,新材料处于产业链的前端和上游,与下游应用产业具有很强的关联性。
1.1 研究目标
本报告以专利信息为基础,揭示广州市新材料产业发展的地位及趋势,明晰广州市新材料产业创新发展方向及专利布局策略,导航和支撑广州市新材料产业提质增效和高质量发展。宏观层面,主要分析全球、中国及广州市新材料产业专利发展态势、各国/地区产业链分布、主要企业竞争力,全面了解新材料产业整体发展情况,确定广州市新材料产业发展定位;微观层面,主要通过对产业链关键技术发展脉络、研究方向及技术的核心专利和重要专利进行筛查和分析,全面梳理关键技术的人才团队分布,为广州市新材料产业转型升级提供全方位指引。
1.2 技术分解
2018年11月26日,国家统计局公布《战略性新兴产业分类(2018)》,标志着新材料产业统计体系基本形成。《产业分类》新材料产业目录包括先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进石化化工新材料、先进无机非金属材料、高性能纤维及制品和复合材料、前沿新材料、新材料相关服务等7大领域,涵盖高性能轴承用钢加工、高技术船舶用钢加工、高强度汽车冷轧板加工、新型铝合金制造、金属增材制造专用材料制造、新材料研发与设计服务等166个子类,其中新增自类别达到135个。
在《产业分类》的指导下,在国内外文献调研的基础上,结合广东省、广州市新材料重点发展方向形成技术分解表(参见表1-1),本报告的研究在该技术分解表的基础上进行。
表1-1 新材料产业技术分解表
一级分支 | 二级分支 | 三级分支 |
先进高分子材料 | 高性能塑料及树脂 | 聚碳酸酯 |
聚四氟乙烯 |
改性聚酰亚胺 |
高性能聚烯烃 |
聚苯硫醚 |
液晶聚合物 |
高性能橡胶 |
|
高性能膜材料 | 离子交换膜 |
过滤膜 |
质子膜 |
光学膜 |
光伏膜 |
功能涂层材料 | 防腐涂料 |
防火阻燃涂料 |
环保涂料 |
生物基材料 |
|
新型能源材料 | 二次电池材料 |
光伏电池材料 |
储氢材料 |
先进轻纺材料 |
|
高性能纤维复合材料 | 碳纤维及复合新材料 |
芳纶纤维及复合材料 |
先进无机非金属材料 | 特种玻璃 |
|
高性能阻燃材料 |
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陶瓷/陶瓷基复合材料 |
|
人工晶体 |
|
烧蚀材料 |
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新型建筑材料 | 轻质建材 |
隔热隔音 |
智能温控 |
电子信息材料 | 光电器件材料 |
电子元件 |
半导体分立器件 |
宽禁带半导体材料 |
新型显示材料 |
前沿新材料 | 增材制造材料 |
|
超导材料 |
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石墨烯 |
|
纳米材料 |
|
生物医用材料 |
|
液态金属 |
|
智能、仿生与超材料 | 智能响应材料 |
仿生材料 |
超材料 |
先进钢铁材料 | 基础零部件用钢 | 轴承用钢 |
齿轮用钢 |
弹簧 |
紧固件 |
工具模具 |
机床专用钢 |
线材制品用钢 |
高技术船舶及海洋工程用钢 |
|
先进轨道交通用钢 |
|
高端汽车用钢 |
|
高性能精密合金板 |
|
高强度不锈钢 |
|
高等级建筑用钢 |
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先进有色金属材料 | 高强度铝合金 |
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耐高温钛合金 |
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镁及镁合金 |
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铝锂合金 |
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镍基高温合金 |
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金属间化合物 |
|
稀土功能材料 | 高性能永磁稀土材料 |
高效发光稀土材料 |
高端催化稀土材料 |
含铼高温合金 |
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1.3 数据检索及清理
在Patentics的检索过程中,项目组采用分类号、关键词、语义和相关度相结合的方式进行检索式的编辑,形成针对新材料各技术分支的检索式,并实时根据检索结果迭代调整检索式中的关键词及相关度的设置,最终获得可靠的检索结果集。检索截止日为2020年11月26日,共检索到全球新材料产业专利申请总量超过140万项,各末级分支检索结果如表1-2所示。该表为本报告的数据基础。
表1-2 新材料产业数据量(单位:项)
新材料 全球: 1435388 中国: 584446 | 一级分支 | 二级分支 | 二级分支专利 数量 | 三级分支 | 三级分支专利数量 |
全球 | 中国 | 全球 | 中国 |
先进高分子材料 全球409336 中国163343 | 高性能塑料及树脂 | 65205 | 22456 | 聚碳酸酯 | 24361 | 8420 |
聚四氟乙烯 | 6745 | 3590 |
改性聚酰亚胺 | 15541 | 5064 |
高性能聚烯烃 | 9318 | 2969 |
聚苯硫醚 | 5407 | 1939 |
液晶聚合物 | 3833 | 474 |
高性能橡胶 | 22343 | 10685 |
|
|
|
高性能膜材料 | 91013 | 15705 | 离子交换膜 | 3338 | 923 |
过滤膜 | 18230 | 4940 |
质子膜 | 2094 | 714 |
光学膜 | 24864 | 2357 |
光伏膜 | 42487 | 6771 |
功能涂层材料 | 128129 | 70799 | 防腐涂料 | 47177 | 32080 |
防火阻燃 涂料 | 17432 | 10517 |
环保涂料 | 63520 | 28202 |
生物基合成材料 | 63300 | 32214 |
|
|
|
新型能源材料 | 22260 | 8152 | 二次电池材料 | 9440 | 4073 |
光伏电池材料 | 6906 | 3079 |
储氢材料 | 5914 | 1000 |
高性能纤维复合材料 | 19773 | 6522 | 碳纤维及复合新材料 | 14715 | 4867 |
芳纶纤维及复合材料 | 5058 | 1655 |
先进轻纺材料 | 224391 | 45634 |
|
|
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先进无机非金属材料 全球349972 中国133149 | 电子信息材料 | 164580 | 23563 | 光电器件材料 | 101280 | 12178 |
电子元件材料 | 36694 | 7951 |
半导体分立器件材料 | 53875 | 14366 |
宽禁带半导体材料 | 1125 | 404 |
新型显示材料 | 19425 | 2667 |
特种玻璃 | 31423 | 8272 |
|
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|
高性能阻燃材料 | 46905 | 28751 |
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陶瓷/陶瓷基复合材料 | 46193 | 26975 |
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人工晶体 | 17146 | 6827 |
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|
烧蚀材料 | 1193 | 640 |
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新型建筑材料 | 96276 | 40297 | 轻质建材 | 21588 | 11402 |
隔热隔音 | 32255 | 17156 |
智能温控 | 16765 | 11162 |
前沿新材料 全球419964 中国179176 | 增材制造材料 | 18843 | 15445 |
|
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超导材料 | 16718 | 2217 |
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石墨烯 | 24795 | 12668 |
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纳米材料 | 183622 | 103723 |
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生物医用材料 | 133922 | 28761 |
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液态金属 | 14065 | 4314 |
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智能、仿生与超材料 | 74090 | 16049 | 智能响应材料 | 17032 | 5353 |
仿生材料 | 5676 | 3716 |
超材料 | 86348 | 7094 |
先进钢铁材料 全球165549 中国79516 | 基础零部件用钢 | 44867 | 15367 | 轴承用钢 | 21932 | 11370 |
齿轮用钢 | 7111 | 4145 |
弹簧 | 5672 | 3245 |
轴类专用钢 | 4118 | 1573 |
工具模具 | 6789 | 2121 |
机床刀具专用钢 | 6278 | 3368 |
线材制品用钢 | 23060 | 7132 |
高技术船舶及海洋工程用钢 | 20104 | 5728 |
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先进轨道交通用钢 | 26065 | 19852 |
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高端汽车用钢 | 31006 | 6274 |
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高性能精密合金板 | 15190 | 7330 |
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高强度不锈钢 | 7153 | 2281 |
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高等级建筑用钢 | 36289 | 26447 |
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先进有色金属材料 全球90567 中国35985 | 高强度铝合金 | 19344 | 8163 |
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耐高温钛合金 | 7243 | 2773 |
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镁合金 | 8002 | 4410 |
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铝锂合金 | 1743 | 721 |
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镍基高温合金 | 18100 | 4361 |
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金属间化合物 | 7061 | 999 |
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稀土功能材料 | 33856 | 15978 | 高性能永磁稀土材料 | 12493 | 7086 |
高效发光稀土材料 | 8831 | 2312 |
高端催化稀土材料 | 3046 | 2051 |
含铼高温合金 | 1221 | 398 |
|
|
|
注:检索时间范围为1970年至2020年11月26日。
1.4 有关事项说明
由于发明专利申请自申请日(有优先权的自优先权日)起18个月公布1,实用新型专利申请在授权后才公布(其公布的滞后程度取决于审查周期的长短),而PCT专利申请可能自申请日起30个月甚至更长时间才进入国家阶段,其对应的国家公布时间就更晚,因此,检索结果中包含的2019年之后的专利申请量比真实的申请量要少,反映到各技术分支申请量年度变化的趋势中,将出现申请量曲线在2019年之后突然下滑的现象。
本报告涉及全球专利数据和中文专利数据。在全球专利数据中,将同一项发明创造在多个国家申请而产生的一组内容相同或基本相同的系列专利申请,称为同族专利,将这样的一组同族专利视为一项专利申请。在中文专利数据库中,单独的专利以件计数。
项:在进行专利申请数量统计时,对于数据库中以一族(这里的“族”指的是同族专利中的“族”)数据的形式出现的一系列专利文献,计算为“1项”。以“项”为单位进行的统计主要出现在外文数据的统计中。一般情况下,专利申请的项数对应于技术的数目。本研究在进行全球专利申请趋势分析时,年代以专利申请的最早优先权日为准,同族申请计为一项进行统计。
件:在进行专利申请数量统计时,例如为了分析申请人在不同国家、地区或组织所提出的专利申请的分布情况,将同族专利申请分开进行统计,所得到的结果对应于申请的件数。1项专利申请可能对应于1件或多件专利申请。需要说明的是,中文文献中,对于不同公开级的同一篇文件,计为1件。例如,对于存在公开号和授权公布号的同一篇中文文献,认为是1件。对于中文文献中属于同样的发明创造的发明和实用新型专利申请,系统认为是2件。
表1-1 新材料产业技术分解表
一级分支 | 二级分支 | 三级分支 |
先进高分子材料 | 高性能塑料及树脂 | 聚碳酸酯 |
聚四氟乙烯 |
改性聚酰亚胺 |
高性能聚烯烃 |
聚苯硫醚 |
液晶聚合物 |
高性能橡胶 |
|
高性能膜材料 | 离子交换膜 |
过滤膜 |
质子膜 |
光学膜 |
光伏膜 |
功能涂层材料 | 防腐涂料 |
防火阻燃涂料 |
环保涂料 |
生物基材料 |
|
新型能源材料 | 二次电池材料 |
光伏电池材料 |
储氢材料 |
先进轻纺材料 |
|
高性能纤维复合材料 | 碳纤维及复合新材料 |
芳纶纤维及复合材料 |
先进无机非金属材料 | 特种玻璃 |
|
高性能阻燃材料 |
|
陶瓷/陶瓷基复合材料 |
|
人工晶体 |
|
烧蚀材料 |
|
新型建筑材料 | 轻质建材 |
隔热隔音 |
智能温控 |
电子信息材料 | 光电器件材料 |
电子元件 |
半导体分立器件 |
宽禁带半导体材料 |
新型显示材料 |
前沿新材料 | 增材制造材料 |
|
超导材料 |
|
石墨烯 |
|
纳米材料 |
|
生物医用材料 |
|
液态金属 |
|
智能、仿生与超材料 | 智能响应材料 |
仿生材料 |
超材料 |
先进钢铁材料 | 基础零部件用钢 | 轴承用钢 |
齿轮用钢 |
弹簧 |
紧固件 |
工具模具 |
机床专用钢 |
线材制品用钢 |
高技术船舶及海洋工程用钢 |
|
先进轨道交通用钢 |
|
高端汽车用钢 |
|
高性能精密合金板 |
|
高强度不锈钢 |
|
高等级建筑用钢 |
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先进有色金属材料 | 高强度铝合金 |
|
耐高温钛合金 |
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镁及镁合金 |
|
铝锂合金 |
|
镍基高温合金 |
|
金属间化合物 |
|
稀土功能材料 | 高性能永磁稀土材料 |
高效发光稀土材料 |
高端催化稀土材料 |
含铼高温合金 |
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1.3 数据检索及清理
在Patentics的检索过程中,项目组采用分类号、关键词、语义和相关度相结合的方式进行检索式的编辑,形成针对新材料各技术分支的检索式,并实时根据检索结果迭代调整检索式中的关键词及相关度的设置,最终获得可靠的检索结果集。检索截止日为2020年11月26日,共检索到全球新材料产业专利申请总量超过140万项,各末级分支检索结果如表1-2所示。该表为本报告的数据基础。
表1-2 新材料产业数据量(单位:项)
新材料 全球: 1435388 中国: 584446 | 一级分支 | 二级分支 | 二级分支专利 数量 | 三级分支 | 三级分支专利数量 |
全球 | 中国 | 全球 | 中国 |
先进高分子材料 全球409336 中国163343 | 高性能塑料及树脂 | 65205 | 22456 | 聚碳酸酯 | 24361 | 8420 |
聚四氟乙烯 | 6745 | 3590 |
改性聚酰亚胺 | 15541 | 5064 |
高性能聚烯烃 | 9318 | 2969 |
聚苯硫醚 | 5407 | 1939 |
液晶聚合物 | 3833 | 474 |
高性能橡胶 | 22343 | 10685 |
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高性能膜材料 | 91013 | 15705 | 离子交换膜 | 3338 | 923 |
过滤膜 | 18230 | 4940 |
质子膜 | 2094 | 714 |
光学膜 | 24864 | 2357 |
光伏膜 | 42487 | 6771 |
功能涂层材料 | 128129 | 70799 | 防腐涂料 | 47177 | 32080 |
防火阻燃 涂料 | 17432 | 10517 |
环保涂料 | 63520 | 28202 |
生物基合成材料 | 63300 | 32214 |
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新型能源材料 | 22260 | 8152 | 二次电池材料 | 9440 | 4073 |
光伏电池材料 | 6906 | 3079 |
储氢材料 | 5914 | 1000 |
高性能纤维复合材料 | 19773 | 6522 | 碳纤维及复合新材料 | 14715 | 4867 |
芳纶纤维及复合材料 | 5058 | 1655 |
先进轻纺材料 | 224391 | 45634 |
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先进无机非金属材料 全球349972 中国133149 | 电子信息材料 | 164580 | 23563 | 光电器件材料 | 101280 | 12178 |
电子元件材料 | 36694 | 7951 |
半导体分立器件材料 | 53875 | 14366 |
宽禁带半导体材料 | 1125 | 404 |
新型显示材料 | 19425 | 2667 |
特种玻璃 | 31423 | 8272 |
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高性能阻燃材料 | 46905 | 28751 |
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陶瓷/陶瓷基复合材料 | 46193 | 26975 |
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人工晶体 | 17146 | 6827 |
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烧蚀材料 | 1193 | 640 |
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新型建筑材料 | 96276 | 40297 | 轻质建材 | 21588 | 11402 |
隔热隔音 | 32255 | 17156 |
智能温控 | 16765 | 11162 |
前沿新材料 全球419964 中国179176 | 增材制造材料 | 18843 | 15445 |
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超导材料 | 16718 | 2217 |
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石墨烯 | 24795 | 12668 |
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纳米材料 | 183622 | 103723 |
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生物医用材料 | 133922 | 28761 |
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液态金属 | 14065 | 4314 |
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智能、仿生与超材料 | 74090 | 16049 | 智能响应材料 | 17032 | 5353 |
仿生材料 | 5676 | 3716 |
超材料 | 86348 | 7094 |
先进钢铁材料 全球165549 中国79516 | 基础零部件用钢 | 44867 | 15367 | 轴承用钢 | 21932 | 11370 |
齿轮用钢 | 7111 | 4145 |
弹簧 | 5672 | 3245 |
轴类专用钢 | 4118 | 1573 |
工具模具 | 6789 | 2121 |
机床刀具专用钢 | 6278 | 3368 |
线材制品用钢 | 23060 | 7132 |
高技术船舶及海洋工程用钢 | 20104 | 5728 |
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先进轨道交通用钢 | 26065 | 19852 |
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高端汽车用钢 | 31006 | 6274 |
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高性能精密合金板 | 15190 | 7330 |
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高强度不锈钢 | 7153 | 2281 |
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高等级建筑用钢 | 36289 | 26447 |
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先进有色金属材料 全球90567 中国35985 | 高强度铝合金 | 19344 | 8163 |
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耐高温钛合金 | 7243 | 2773 |
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镁合金 | 8002 | 4410 |
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铝锂合金 | 1743 | 721 |
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镍基高温合金 | 18100 | 4361 |
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金属间化合物 | 7061 | 999 |
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稀土功能材料 | 33856 | 15978 | 高性能永磁稀土材料 | 12493 | 7086 |
高效发光稀土材料 | 8831 | 2312 |
高端催化稀土材料 | 3046 | 2051 |
含铼高温合金 | 1221 | 398 |
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注:检索时间范围为1970年至2020年11月26日。
1.4 有关事项说明
由于发明专利申请自申请日(有优先权的自优先权日)起18个月公布1,实用新型专利申请在授权后才公布(其公布的滞后程度取决于审查周期的长短),而PCT专利申请可能自申请日起30个月甚至更长时间才进入国家阶段,其对应的国家公布时间就更晚,因此,检索结果中包含的2019年之后的专利申请量比真实的申请量要少,反映到各技术分支申请量年度变化的趋势中,将出现申请量曲线在2019年之后突然下滑的现象。
本报告涉及全球专利数据和中文专利数据。在全球专利数据中,将同一项发明创造在多个国家申请而产生的一组内容相同或基本相同的系列专利申请,称为同族专利,将这样的一组同族专利视为一项专利申请。在中文专利数据库中,单独的专利以件计数。
项:在进行专利申请数量统计时,对于数据库中以一族(这里的“族”指的是同族专利中的“族”)数据的形式出现的一系列专利文献,计算为“1项”。以“项”为单位进行的统计主要出现在外文数据的统计中。一般情况下,专利申请的项数对应于技术的数目。本研究在进行全球专利申请趋势分析时,年代以专利申请的最早优先权日为准,同族申请计为一项进行统计。
件:在进行专利申请数量统计时,例如为了分析申请人在不同国家、地区或组织所提出的专利申请的分布情况,将同族专利申请分开进行统计,所得到的结果对应于申请的件数。1项专利申请可能对应于1件或多件专利申请。需要说明的是,中文文献中,对于不同公开级的同一篇文件,计为1件。例如,对于存在公开号和授权公布号的同一篇中文文献,认为是1件。对于中文文献中属于同样的发明创造的发明和实用新型专利申请,系统认为是2件。
第1章 新材料产业发展现状分析
2.1 全球新材料产业现状分析
2.1.1 产业基础数据
2019年全球新材料产业规模达到2.82万亿美元,同比增长10%。目前,全球范围内都在积极发展新材料,尤其是发达国家,因为新材料是国际竞争的重点领域之一,也是决定一国高端制造及国防安全的关键因素。从材料结构来看,先进基础材料产值比重占49%,关键战略材料产值比重占43%,受3D打印材料、石墨烯、超导等新兴产业技术不断突破,前沿新材料比重有所上升,达到8%[]。
医用高分子材料是新兴材料工业中发展最快的材料之一。据统计,世界范围内已经应用的医用高分子材料有90多个品种,1800多种制品。2011年全球医用高分子材料产销规模为439.1万吨左右,2019年达到677.1万吨左右,从2011年到2019年,全球医用高分子材料产销规模以5.6%的年均复合增长率增长。国外医用高分子材料的研制及应用非常活跃,根据Transparency Market Research的统计,2013年,全球医用高分子材料行业的市场规模为98.0亿美元,2019年全球医用高分子材料行业的市场规模达到171.3亿美元,2013-2019年全球医用高分子材料行业的市场规模年均复合增长率达到8.3%。据前瞻数据,2019年全球医用高分子制品市场规模为847亿美元。
目前,发达国家仍在国际新材料产业中占据领先地位,世界上新材料龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本,他们凭借其技术研发、资金和人才等优势不断向新材料领域拓展,在高附加值新材料产品中占据主导地位。尤尼明几乎垄断着国际市场上4N8及以上高端石英砂产品;信越、SUMCO、Siltronic、SunEdison等企业占据国际半导体硅材料市场份额的80%以上。半绝缘砷化镓市场90%以上被日本日立电工、住友电工、三菱化学和德国FCM所占有。DuPont、Daikin、Hoechst、3M、Ausimont、ATO和ICI等7家公司拥有全球90%的有机氟材料生产能力。美国科锐(Cree)公司的碳化硅衬底制备技术具有很强市场竞争力,飞利浦(Philips)控股的美国Lumileds公司的功率型白光LED国际领先,美、日、德等国企业拥有70% LED外延生长和芯片制备核心专利。小丝束碳纤维的制造基本被日本的东丽纤维公司、东邦公司、三菱公司和美国的Hexel公司所垄断,而大丝束碳纤维市场则几乎由美国的Fortafil公司、Zoltek公司、Aldila公司和德国的SGL公司4家所占据。美铝、德铝、法铝等世界先进企业在高强高韧铝合金材料的研制生产领域居世界主导地位。美国的Timet、RMI和Allegen Teledyne等三大钛生产企业的总产量占美国钛加工总量的90%,是世界航空级钛材的主要供应商。
2.1.2 产业转移趋势
长期以来,新材料产业的创新主体是美国、日本和欧洲等发达国家和地区,其拥有绝大部分大型跨国公司,在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等多方面占据绝对优势,占据全球市场的垄断地位[]。其中,全面领跑的国家是美国,日本的优势在纳米材料、电子信息材料等领域,欧洲在结构材料、光学与光电材料等方面有明显优势。中国、韩国、俄罗斯紧随其后,目前属于全球第二梯队。中国在半导体照明、稀土永磁材料、人工晶体材料,韩国在显示材料、存储材料,俄罗斯在航空航天材料等方面具有比较优势。除巴西、印度等少数国家之外,大多数发展中国家的新材料产业相对比较落后。从新材料市场来看,北美和欧洲拥有目前全球最大的新材料市场,且市场已经比较成熟,而在亚太地区,尤其是中国,新材料市场正处在一个快速发展的阶段。从宏观层面看,全球新材料市场的重心正逐步向亚洲地区转移。伴随新一轮科技革命和产业大变革的来临,全球技术要素和市场要素配置方式将发生深刻变化,地区差异将会进一步加剧。
近15年来,世界各国的新材料产业快速扩张、高速增长,并呈现出专业化、复合化、精细化、智能化、绿色化特征。受全球经济疲软影响,中国新材料产业增速有所放缓,但仍保持增长态势,2019年中国新材料产业总产值达4.5万亿元人民币,产生了若干创新能力强、具有核心竞争力、新材料销售收入超过百亿元的综合性龙头企业,培育了一批新材料销售收入超过10亿元人民币的专业型骨干企业,建成了一批主业突出、产业配套齐全、年产值超过300亿元人民币的新材料产业集聚区和特色产业集群。
随着全球经济一体化进程加快,集约化、集群化和高效化成为新材料产业发展的突出特点,中国新材料产业也正朝着这一趋势迈进。新材料产业呈现横向、纵向扩展,上下游产业联系也越来越紧密,产业链日趋完善,多学科、多部门联合进一步加强,形成了新的产业战略联盟,有利于产品开发与应用拓展的融合,但是也形成了寡头垄断。一些世界著名的材料企业纷纷结成战略伙伴开展全球化合作,通过并购、重组及产业生态圈构建,整体上把控着全球新材料产业的优势格局。比如,世界新材料主要生产商美国铝业、杜邦、拜耳、GE塑料、陶氏化学、日本帝人、日本TORAY、韩国LG等大型跨国公司,加速对全球新材料产业的垄断,并在高技术含量、高附加值的新材料产品市场中保持主导地位。
基础学科突破、多学科交叉、多技术融合快速推进了新材料的创制、新功能的发现和传统材料性能的提升,新材料研发日益依赖多专业协同创新。值得注意的是,针对现有研发思路和方法的局限性(性能、周期、资源),以高通量计算、高通量制备、高通量表征、数据库与大数据等技术为支撑,立足把握材料成分-原子排列-显微组织-材料性能-环境参数-使用寿命之间关系的材料基因组工程快速发展,将推动新材料的研发、设计、制造和应用发生重大变革,使新材料研发周期和研发成本大幅度缩减,并将加快探索发现前沿材料、实现材料新功能,加速新材料的创新过程。
世界各国都积极将新材料的发展与绿色发展紧密结合,高度重视新材料与资源、环境和能源的协调发展,大力推进与绿色发展密切相关的新材料开发与应用。如:欧洲首倡材料全生命周期技术,对钢铁、有色、水泥等大宗基础材料的单产能耗、环境载荷要求降低20%以上;对新能源材料、环保节能材料等的研发生产,高度重视从生产到使用全生命周期的低消耗、低成本、少污染和综合利用等。
2.1.3 优势国家/地区产业政策
材料作为国民经济的先导性产业和高端制造及国防工业发展等的关键保障,是各国战略竞争的焦点。“一代材料、一代产业”,从材料的应用历程可以看出,每一次生产力的发展都伴随着材料的进步。新材料的发现、发明和应用推广与技术革命和产业变革密不可分。在全球新一轮科技和产业革命兴起的大背景下,欧美韩日俄等全球20多个主要国家纷纷制定了与新材料有关的产业发展战略,启动了100多项专项计划,大力促进本国新材料产业的发展。
表2-1 全球主要国家新材料产业相关的发展规划
主要国家/地区 | 新材料发展规划 | 重点方向 |
美国 | 未来工业材料计划、国家纳米技术计划、光电子计划、光伏计划、下一代照明光源计划、先进汽车材料计划、建筑材料计划、材料基因组计划战略规划、先进伙伴制造计划、纳米材料研究战略等 | 保持全球新材料领域的全球领导地位,重点发展生命科学、信息技术、环境科学、航空航天和纳米技术。 |
欧盟 | 地平线2020计划、欧洲冶金计划、尤里卡计划、第七科技框架计划等 | 着力推动催化剂、光学材料及光电材料、有机电子、磁性材料、仿生学、纳米生物技术、超导体、复合材料、生物医学材料及智能纺织材料等十大领域的发展。 |
俄罗斯 | 2030年前材料与技术发展战略等 | 一方面力求保持在航空航天、能源、化工等材料领域的领先地位;另一方面大力发展对促进国民经济和提高国防实力有重要影响的电子信息、通信设施、计算机产业等所用的关键新材料。 |
日本 | 科学技术基本计划、纳米材料计划、21世纪之光计划、超级钢铁材料开发计划等 | 注重实用性,考虑环境、资源的协调发展;重点开发资源与环境协调性的材料以及减轻环境污染且有利于再生利用的材料。 |
韩国 | 新增长动力规划及发展战略、2025规划 | 重点发展为了建立产业竞争力必须的材料及制造技术:高密度存储、生态、生物、纳米材料、碳材料、高性能结构材料等。 |
2.2 中国新材料产业现状分析
2.2.1 产业基础数据
产业规模与市场占有率不断扩大。进入21世纪以来,中国新材料产业规模不断扩大,据中国产业信息网统计,中国2019年新材料产业总产值为4.5万亿元,预计2022年将达到7.5万亿元,复合增长率高达18.72%。其中,特种金属功能材料、现代高分子材料和高端金属结构材料在产业结构中占比较高,分别为32%、24%和19%。
研发能力与水平进一步提高。我国已建成门类齐全的材料研发和生产体系,2018年科技论文和发明专利均位居世界第一。近年来,通过产学研用结合,一批核心技术取得了实质性突破,许多重要新材料的技术指标得到大幅提升,部分研究成果在相关领域得到了推广应用。偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)和氟硼铍酸钾(KBBF)等非线性光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化。太阳能电池关键材料技术指标达到了国际先进水平,光伏发电成本降低到1元/千瓦时以下。300mm硅片可满足28nm技术节点的集成电路要求,并已成功拉制450mm硅单晶。T300级和T700级碳纤维实现了稳定生产,已应用于航空航天装备,T800级和M60J碳纤维关键技术取得突破正在开展工程化研究。石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料研究方兴未艾,相关材料实现了初步应用。
产业区域集聚态势初步形成。目前,新材料产业集聚效应明显,从追求大而全向高精尖转型,北京、深圳、上海、苏州已经成为国内四大纳米材料研发和生产基地;京津地区、内蒙古包头、江西赣州及浙江宁波等地则成为稀土钕铁硼材料的主要生产基地;武汉、长春、广州、厦门成为光电新材料的主要产业基地。近年来,各级政府积极推动新材料产业基地建设,产业聚集发展的良好态势初步形成。长三角地区在电子信息、航空航天、新能源、新型化工等方面形成明显的区域特色。粤港澳地区生物医用材料、新型显示材料、改性工程塑料、先进陶瓷材料等产业集中度高,发展迅猛。京津冀地区技术创新推动作用明显,在半导体硅材料、石墨烯材料等多个领域具有较强优势。此外,江西、内蒙的稀土新材料,云南和贵州的稀贵金属新材料,安徽的新型化工材料和新型建材,浙江宁波的钕铁硼永磁材料,江苏徐州、河南洛阳的多晶硅材料,江苏苏州的纳米材料以及福建的锂离子电池及材料也都形成了各自的区域特色。
应用示范和支撑重大工程的作用日益显现。新材料产业是建设重大工程、巩固国防军工、构建节能环保社会的重要技术支撑和基础保障。国家部委及各级政府组织实施了“节能产品惠民”、“十城万盏”、“十城千辆”、“金太阳”、“互联网+”等重大应用示范工程并出台相关政策支持。随着全社会绿色、低碳、节能环保意识的提高,各种功能新材料趋向高性能、低能耗,不断满足资源节约、环境友好的要求,对节能减排起到了重要作用。以先进有色金属、特殊钢、高温合金为代表的高性能结构材料和碳纤维及其复合材料支撑了当今高技术发展,在高速铁路、大飞机、载人航天、探月工程、超高压电力输送、超超临界燃煤发电机组、深海油气开发等重大工程中做出了重要贡献。
产业发展的政策环境持续优化,改革力度不断加强。“十三五”期间,我国政府相继发布了战略性新兴产业发展规划和相关科技发展专项规划。工信部、国家发改委、科技部和财政部联合出台了《关于加快新材料产业创新发展的指导意见》,文件对先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料的发展进行了部署。国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》,在先进结构材料技术、先进功能材料技术和变革性的材料研发模式与绿色制造新技术等方面规划了发展重点。近年来,国家和地方在政策、资金等方面持续增强对新材料产业的支持力度,例如工信部率先成立了国家动力电池等多个创新中心;山东省开展新旧动能转换,与天津大学成立了稀土催化研究院,形成学术、科技和产业强强联合。产业政策环境的不断优化,使新材料成为“工业强基”的重要支柱和制造业高质量发展的坚实基础。
据统计,我国目前新材料产业上市企业已800多家[]。安泰科技股份有限公司是以中国钢研科技集团有限公司(原国家级大型科研院所钢铁研究总院)为主要发起人,联合清华紫光(集团)总公司等单位发起成立的高科技股份有限公司,以先进金属材料为主业,在非晶/纳米晶带材及制品、难熔材料及制品、粉末材料及制品、磁性材料及制品、焊接材料及制品、过滤材料及环保工程、高速工具钢及人造金刚石工具等领域,为全球高端客户提供先进金属材料、制品及解决方案。中国铝业股份有限公司(以下简称“中国铝业”)于2001年成立,控股股东是中国铝业公司。中国铝业是中国有色金属行业的龙头企业,综合实力位居全球铝行业前列。矿磁材科技有限公司(简称北矿磁材)是由中央直属大型科技企业北京矿冶研究总院为主发起人,联合北京钢铁研究总院等5家企业共同发起设立的科技先导型有限公司,是国内最早的铁氧体开发和生产单位之一,也是国家磁性材料工程技术研究中心的依托单位之一。马鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司是稀土合金镀层防腐新材料领域的创新者和领导者,自主研发并生产出国内首创的具有自主知识产权的新一代高耐腐蚀性稀土锌铝合金镀层产品,开辟了国内稀土合金防腐镀层新材料应用的新领域,是全国细分行业龙头单位。
2.2.2 产业发展趋势
新材料是现代高新技术的重要组成部分,也是现代高新技术产业发展的基础和先导。新中国成立70年来,我国新材料从无到有,实现了多种材料完全自给,部分材料实现替代,个别材料实现超越并达到国际领先水平。我国对新材料的科研攻关从“六五(1981—1985年)”期间就已经开始布局。进入20世界80年代,我国新材料事业才真正进入正轨,发展步伐加快。“七五(1986—1990年)”“八五(1991—1995年)”“九五(1995—2000年)”期间,以国家科技攻关和国家863计划支持为主,部分领域开始形成产业化的萌芽。“十五”以来,我国新材料产业化步伐加快,至“十二五”结束,数种材料实现了产业化,尤其是“十二五”期间我国新材料实现了大发展。“十三五”至今,我国新材料产业有了质的飞跃,无论是论文、专利数量、研发平台、人才储备等综合科技发展水平,还是新材料产业整体国际竞争力都有了明显的提高。
我国新材料产业发展呈现以下趋势:
(一)新材料的发展更注重可持续发展,更体现以人为本
目前,新材料的发展与可持续发展紧密结合起来,更加注重新材料的发展与自然资源和环境的协调,资源的高效和重复利用,使新材料的发展更有效地纳入循环经济的模式。新材料的发展除强调与资源、能源和环境协调发展外,则更加注重以人为本。随着人民对健康、安全等需求的提高,对生物医用材料、绿色环保材料、新型建筑材料等绿色健康材料的需求也越来越多。
(二)高新技术发展促使新材料产品不断更新换代
高新技术的快速发展对关键基础材料提出新的挑战和需求,同时材料更新换
代又促进了高技术成果的产业化。随着万物互联、物联网、工业互联网等概念的加速落地,新材料技术正加速向科技化方向发展。未来,自修复材料、自适应材料、新型传感材料、3D打印材料等新材料技术将大量涌现,为生物医疗、国防军事以及航空航天等领域发展提供支撑。
(三)人工智能与新材料技术互为促进,加快新材料“井喷”
传统的新材料研发过程,主要依赖科学直觉与实验判断,再加上大量的重复性实验来完成验证,可谓是历尽千辛万苦。而借助人工智能技术,新材料的研发和应用周期有望缩短一半以上。新材料技术的突破将在很大程度上使材料产品实现智能化,拥有传感功能、反馈功能、信息识别和积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力以及自调解能力。这些智能材料可以满足人工智能发展的要求。
(四)新材料产业上下游进一步融合,整合重组趋势加剧
高新技术的发展,使得新材料与信息、能源、医疗卫生、交通、建筑等产业结合越来越越紧密,而激烈的市场竞争,优胜劣汰的自然规则,经济效益的强烈驱动,又加剧新材料产业整合重组,产业结构呈现出横向扩散和互相包容的特点。元器件微型化、集成化的趋势,使得新材料与器件的制造一体化趋势日益明显,新材料产业与上下游产业相互合作与融合更加紧密,产业结构出现垂直扩散趋势。
2.2.3 产业政策
在“十三五”时期,国家陆续发布了《新材料产业发展指南》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和各省市发布的材料产业发展规划等一系列国家层面战略和省市级的规划设计,为新材料产业的创新高效发展营造了良好政策环境,不仅提供发展动力,更增强发展信心,坚定发展信念。其中纲领文件主要为《中国制造2025》,指导性文件包括《中国制造2025》重点领域技术路线图、《新材料产业发展指南》,发展任务与目标相关文件包括《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《有色金属行业发展规划(2016-2020年)》、《稀土行业发展规划(2016-2020年)》等。2017年国家工信部、财政部、保监会三部委联合建立重点新材料首批次应用保险补偿机制,以及2015年建立的首台(套)重大技术装备保险补偿机制,在经济方面给了生产企业支持和保障,减轻新材料生产企业在创新创业时面对的风险与负担,为激发材料产业发展活力注入了一剂强心针。
我国高度重视新材料产业发展,目前通过纲领性文件、指导性文件、规划发展目标与任务等构筑起新材料发展政策金字塔,予以全产业链、全方位的指导。表2-2是新材料产业相关政策汇总。
表2-1 我国新材料产业相关政策
时间 | 发布单位 | 政策文件 |
2018.05 | 工信部、财政部 | 关于引发国家新材料产业资源共享平台建设方案的通知 |
2017.01 | 工信部、发改委、科技部、财政部 | 新材料产业发展指南 |
2016.12 | 国务院办公厅 | 关于成立国家新材料产业发展领导小组的通知 |
2016.12 | 国务院 | “十三五”国家战略性新兴产业发展规划 |
2016.10 | 工信部 | 有色金属工业发展规划(2016-2020年) |
2016.10 | 工信部 | 稀土行业发展规划(2016-2020年) |
2015.09 | 国家制造强国 建设战略咨询委员会 | 中国制造2025重点领域技术路线图 |
2015.05 | 国务院 | 中国制造2025 |
2016年12月23日,国家首次成立新材料产业发展领导小组(由国务院原副总理马凯同志任组长,办公室设在工信部),彰显了国家大力振兴新材料产业的决心。马凯指出:加快新材料产业发展是建设制造强国的迫切需要,是党中央、国务院作出的重要战略部署。要立足我国产业发展实际,着眼应对新一轮材料变革,以只争朝夕的精神,采取更加有力举措,尽快把我国新材料产业搞上去。新材料产业将迎来新的重大发展机遇。
从当前国家新材料产业政策的主要脉络来看,《中国制造2025》是未来一段时期内引领我国制造业转型提升的总纲领性文件,新材料产业则是制造业转型提升的核心领域和重要支撑之一。《中国制造2025重点领域技术路线图》则是《中国制造2025》的注解和细化。
为深化落实《中国制造2025》,一方面2017年1月工信部等四部委发布的《新材料产业发展指南》作为我国历史上首个针对材料产业发布的产业发展指南,则是“十三五”期间指导新材料产业发展的核心纲领性文件;另一方面,国务院及各部委制定的新材料相关领域的“十三五”规划则是明确《中国制造2025》及新材料中长期发展愿景在“十三五”期间的发展任务和目标,其中以2016年12月国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》为首,同时也涵盖2016年10月工信部发布的《有色金属工业发展规划》和《稀土行业发展规划》的相关内容。
2018年4月工信部、财政部联合印发《关于印发国家新材料产业资源共享平台建设方案的通知》提出发展目标为:到2020年,围绕先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料等重点领域和新材料产业链各关键环节,基本形成多方共建、公益为主、高效集成的新材料产业资源共享服务生态体系。初步建成具有较高的资源开放共享程度、安全可控水平和运营服务能力的垂直化、专业化网络平台,及与之配套的保障有力、服务协同、运行高效的线下基础设施和能力条件。建立技术融合、业务融合、数据融合的新材料产业资源共享门户网络体系。
2.3 广东省新材料产业现状分析
2.3.1 产业基础数据
新材料产业作为广东省先进制造业6大重点发展产业之一,对打造具有国际竞争力的世界先进制造业基地,引领全省制造业结构调整和转型升级,完成由制造业大省向制造业强省转变具有重要战略意义。
数据来源:《广东省新材料产业“十三五”规划》
图2-1 广东省新材料产业市场规模(亿元)
数据显示:2018年广东省新材料产业增加值达到了2500亿元,到2020年,广东全省新材料产业增加值将达到2700亿元。
2019年,广东省前沿新材料产业营业收入接近500亿元,产业技术水平和综合实力位居全国前列。一是支撑前沿新材料的重大科技基础设施带动创新要素快速集聚。大科学装置、省实验室和高水平新型研发机构的布局、建设,世界级科研创新平台集群正在形成,促进一大批院士、顶尖科学家和各类创新要素快速集聚,高起点开展碳纳米管、石墨烯、新型半导体、超导、非晶合金等前沿新材料基础研究和原始创新,新型科研体制和孕育世界级科技成果的创新链条渐具雏形。二是创新活跃,新技术发展迅猛。我省在石墨烯、超材料、新型显示、新能源材料、生物医用材料、先进半导体、材料基因工程等领域形成了较强优势,产出了一批优秀的科研成果和专利,单晶石墨烯的工业化制备、超材料的规模化生产、印刷显示、超宽禁带半导体材料等关键技术取得了重大突破。三是骨干企业带动作用凸显,产业集聚态势初步形成。“专精特新”“独角兽”“单项冠军”企业不断涌现,空间布局日趋合理,形成了梯次发展的良好格局,以广州、深圳、佛山、东莞、珠海等地市为核心,清远、惠州、韶关、江门、汕尾等地市快速发展,区域化聚集初步呈现;新能源材料、生物医用材料、新型显示、先进陶瓷材料等产业具有较为完整的产业链和完备的产业配套体系,产业集群效应明显。四是引领支撑高质量发展成效显著。前沿新材料对高科技产业的先导和基础作用日益突出,有力地支撑了新一代信息技术、高端装备制造业等战略性新兴产业的快速高质发展。
先进材料(含建筑材料、绿色钢铁、有色金属、化工材料、稀土材料)产业是广东省新材料领域重要产业,2019年全省先进材料产业主营业务收入达21540亿元,工业增加值5089亿元,占全省工业主营业务的15%,成为支撑广东省经济发展的主导力量之一。据统计,2019年全省建筑材料中水泥产量1.67亿吨,全国占比7.1%,居全国首位;建筑陶瓷产量21.3亿平方米,全国占比21%,全国排名第二;卫生陶瓷产量5039.8万件,全国占比23%,全国排名第二;平板玻璃产量9997.96万重量箱,全国占比10.8%,全国排名第三。钢材产量4510.45万吨,全国占比3.7%。铝材产量470.48万吨,全国占比9%,全国排名第三。化工材料中塑料制品产量1339.11万吨,全国占比16.4%,居全国首位;合成橡胶产量75.7万吨,全国占比10.3%,全国排名第四;初级形态塑料产量654.1万吨,全国占比6.8%[]。
产业布局,广东省着力打造以广州、深圳、佛山、中山、肇庆等市为重点的高性能复合材料及战略前沿材料产业基地,和以广州、湛江、韶关、阳江等市为重点的高端精品钢材生产基地。目前广东省先进材料产业在全球价值链地位稳步提升,呈现规模化、绿色化、高端化、智能化的发展趋势,省内已初步形成广州、深圳、珠海、佛山、韶关、河源、梅州、惠州、东莞、中山、阳江、湛江、茂名、肇庆、清远、云浮等先进材料产业基地。其中绿色高性能水泥、装配式建材、高端建筑陶瓷、特种玻璃(电子玻璃等)、铝材(铝型材等)、铜材(铜箔等)、稀土发光材料、磁性材料、高性能树脂、涂料及胶粘剂、塑胶材料及制品、高端电子化学品、电子陶瓷等领域产品技术水平和产量位居全国前列。
表2-2 新材料细分领域龙头企业情况
广东省规模以上新材料企业1800家以上,在新材料产业链的各个环节均有代表性企业。如先进高分子材料产业链上的广州石化、广州泛亚聚酯、金发科技、佛塑科技、珠海中富、格林美;半导体照明材料产业链上的晶芯光电、奥伦德电子、希奇电子、深圳光谷光电科技、宾德宝电子科技、合道电子科技、深圳金成辉科技、深圳优实泰电子;新能源电池材料产业链上的深圳天骄科技有限公司、贝特瑞、东莞杉杉、广州天赐、星源材质科技、比亚迪等。国内新材料细分领域主要龙头企业如表2-3所示。
2.3.2 面临问题
广东省新材料产业面临的问题,一是产业布局有待进一步完善,近年由于产业政策和节能环保政策的调整,原有产业格局和产业链受到影响,新的产业布局和产业链还不够完善。二是关键核心技术水平和高端产品有待进一步提高,部分关键原材料、核心工艺技术、装备、关键零部件等受制于人,自动化和智能化技术装备水平与发达国家相比存在较大差距,传统产品占比较大,高端产品较少。三是骨干企业竞争力有待进一步增强,品牌质量优势不明显。四是产业创新能力有待进一步提升,创新体系和创新型人才队伍建设有待增强,企业研发投入占比与世界先进水平仍有差距。五是绿色发展有待进一步提升,绿色制造体系不健全,“三废”综合处置管理体系不完善,主要产品平均能耗和固废资源综合利用质量与发达国家相比存在较大差距。
2.3.3 产业政策
2020年9月25日,广东省科学技术厅、广东省发展和改革委、广东省工业和信息化厅、广东省商务厅广东省市场监督管理局联合发布《广东省培育前沿新材料战略性新兴产业集群行动计划(2021-2025年)》,细化出三大发展目标,即产业规模稳步扩大,成为经济增长新亮点;创新体系基本完善,掌握一批核心技术;产业集群格局形成,产业生态不断优化。力争到2025年,建立具有全球重要影响力的前沿新材料研发和制造高地。围绕发展目标,制定了“五大重点任务”和“六大重点工程”。
同日,广东省工业和信息化厅联合广东省发展和改革委员会等6部门发布《广东省发展先进材料战略性支柱产业集群行动计划(2021—2025年)》,提出力争到2025年,我省先进材料产业发展质量效益再上新台阶,综合实力、可持续发展能力显著增强,在全球价值链地位明显提升,全省形成1个年主营业务收入达28000亿元以上、工业增加值达6475亿元的先进材料产业集群,迈入世界级先进材料产业集群行列。
2019年,《广东省培育绿色石化产业集群行动计划(2019—2025年)》提出到2025年,我省石化产业发展质量效益再上新台阶,综合实力、可持续发展能力显著增强,在全球价值链地位明显提升,基本培育成世界级绿色石化产业集群,迈入世界级绿色石化产业集群行列。
2017年,广东省人民政府发布《广东省战略性新兴产业发展“十三五”规划》提出要提高新材料产业支撑能力。顺应新材料技术高性能化、多功能化、绿色化发展趋势,以战略性新兴产业重点产业发展需求为导向,推进新材料融入全球高端制造供应链,为增强先进制造业核心竞争力提供有力支撑。
2.4 广州市新材料产业现状分析
2.4.1 产业基础数据
当前,新材料产业是广州市战略性新兴产业发展的重点领域之一,同时也是广州市现代产业体系的主体产业群之一。广州市作为华南地区的经济、教育中心,在精细化工和金属材料领域具有较好的产业基础,一路走来,新材料产业取得了一定的进步。广州市是全国首批7个新材料产业国家高技术产业基地之一,2019年,广州市新材料企业销售收入较上年增加超过400亿元,产值将近6000亿元,当年全国企业战略新兴产业收入百强名单中,雪松控股集团有限公司、广新控股集团有限公司、广晟资产经营有限公司等3家广州市新材料相关企业入榜,广州市已形成了以龙头企业为引领,各类规模优势企业协同发展的良好态势,广州市新材料产业以高分子功能材料和新型金属功能材料为主体,以粉末冶金材料、汽车新材料、光学电子材料等领域为创新的热点,呈现明显的集聚化发展态势。
广州市新材料产业链基本覆盖研究、开发到产业化的环节,主要涉及电子信息、生物医药、新能源汽车等行业,为广州电子信息、生物医药、新能源汽车等行业发展提供了重要的基础支撑。广州新材料产业重点发展先进高分子材料、先进非金属材料、先进合金材料、工程塑料及精细化工产品,加强石墨烯新材料、3D打印高性能材料等前沿新材料的研发与突破。
表2-3 广州市新材料产业发展重点领域
先进高分子材料 | 先进非金属材料 | 先进合金材料 | 前沿新材料 |
功能涂层材料 | 陶瓷/陶瓷基复合材料 | 耐高温钛合金 | 生物医疗材料 |
树脂基先进复合材料 | 发展光电器件功能材料 | 高强度铝合金 | 3D打印基质材料 |
碳钎维复合新材料 | 环保节能建筑材料 | 超高强度不锈钢 | 纳米材料(石墨烯) |
产业集聚初步形成。广州已明确将新材料列为《广州制造2025战略规划》、《广州市建设“中国制造2025”试点示范城市实施方案》的重点发展产业。目前,广州已形成了以广州开发区为核心区的新材料产业国家高技术产业基地,在汽车工业、电子信息制造业、石化三大支柱产业的带动下,已形成高分子材料、金属材料、电子信息材料等优势产业集群。以先进高分子材料产业为例,已经建立了“石油化工—合成—改性—加工—应用—再利用”等全面且具有特色的产业链条。在合成树脂、合成纤维、改性塑料、塑料薄膜、塑料注剂等产品的技术和市场占有率方面处于国内领先水平。在产业园区规划上,广州全市建有广州科学城、广州民营科技园、明珠工业园等多个新材料相关产业园,聚集了金发科技、广州市白云化工实业有限公司、广州市儒兴科技开发有限公司等一批优秀的新材料企业。
新形势下,广州各区新材料产业正加速发展。广州黄埔、番禺及南沙三个区已初步形成了企业集聚度较高的新材料产业群,这三个区新材料产业总产值合计约占全市30%,三区依次毗邻,由北向南延展至南沙港,广州南部临港高新技术产业聚集区中的新材料产业带已雏形显现。广州黄埔已成为国家火炬计划环保新材料产业基地,新材料产业的聚集程度最高,区内现有新材料企业约130家。除此之外,广州白云区和花都区的新材料产业初具规模,以上两区新材料总产值虽占全市新材料产业总值的约10%,已有一定的产业集聚基础,广州北部新材料产业带也正在形成。
产业创新体系逐步建立。广州在新材料研发领域的研发力量较强,一个包括企业研发中心、高校、科研院所和各级重点实验室及工程中心在内的新材料研发和科技创新体系已初步形成。广州集中了广东省三分之二的普通高校、97%的国家级重点学科。中山大学、华南理工大学、华南师范大学、暨南大学、广东工业大学、广州大学等重点高校在新材料的应用基础及应用开发研究方面取得了一大批高水平的成果,广州从事新材料研发的科研院所有20家;市级以上新材料研发创新平台80个(其中国家级重点实验室3个、国家工程实验室2个、国家工程研究中心2个、国家级企业技术中心3个)。上述科研机构和创新平台的研发方向基本覆盖了广州新材料产业发展的所有领域,对推动构建以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系,进一步提升广州新材料产业的自主创新能力发挥了极为重要的作用。
龙头企业竞争实力不断增强。目前,广州有新材料企业超400家,新材料产品产值超百亿元企业2家,超十亿元企业17家,超亿元的企业有100多家[],高分子材料、金属材料、电子信息材料等优势产业领域的代表企业分别有:金发科技、凯恒科塑、珠江钢铁、珠江钢管、奥翼电子及方邦电子。
表2-4 广州市新材料优势产业领域企业情况
企业代表 | 企业简介 | 优势产业领域 |
金发科技 | 全球改性塑料品种最齐全的供应商之一,行业龙头企业 | 高分子材料 |
凯恒科塑 | 国内首家生产军用的175°C透明阻燃热收缩管套 |
珠江钢铁 | 广州钢铁企业集团主体企业之一,率先引进CSP生产线 | 金属材料 |
珠江钢管 | 中国最大直缝埋弧焊管制造商出口商,番禺有生产基地 |
奥翼电子 | 大陆唯一一家掌握纳米电泳电子纸技术并能够批量生产 | 电子信息材料 |
方邦电子 | 专业电子材料制造,全球手机电磁屏蔽膜第二大生产商 |
广州市新材料产业企业竞争实力不断增强,一是世界500强进入的外资企业,包括LG化学(广州)工程塑料有限公司、高氏(广州)涂料有限公司、通用(GB)塑料集团和陶氏化学(广州)等,这些企业具有投资规模大、技术先进和市场竞争力强等特点。二是国有及国有控股企业,包括广石化集团、广钢集团、广州铝材厂等。这些企业通过技术改造、产品更新和管理创新,形成较强的生产能力和销售能力。例如,在金属材料领域,广州珠江钢铁有限责任公司拥有一条自主研发的薄板坯连铸连轧生产线(CPS),生产的集装箱产量占全国集装箱产量的1/2还多,占世界集装箱板产量的1/3。三是民营科技企业,包括广州金发科技有限公司、广州阿波罗建材科技有限公司和广州宏昌电子材料工业有限公司等。近年来,广州市民营新材料企业发展良好,已成为科技创新和产业化的生力军,其中金发科技股份有限公司是全国最大的改性塑料生产厂家,2020年改性塑料产品全年产量158.88万吨,同比增长13.43%,其中环保高性能再生塑料产量14.98万吨,同比增长34.27%,新材料产品全年总产量10.03万吨,销售收入达17.56亿元,同比增长36.46%。广州科苑新型材料有限公司拥有50多个新产品,产品技术达到国际先进水平。
2.4.2 面临问题
基于前文的分析,美国处于新材料产业发展全面领先的位置,我国新材料产业处于全球新材料产业的第二梯队,年均复合增速超过20%,但目前关键材料、设备发展仍存在诸多“卡脖子”环节,国产替代需求迫切、市场巨大、进程加速。未来一段时间内,国产替代将成为行业成长主旋律。我国新材料产业逐渐形成集群式发展模式,形成以环渤海、长三角、珠三角为重点,东北、中西部特色突出的产业集群分布。环渤海、长三角和珠三角地区作为目前国内三大综合性新材料产业聚集区,企业分布密集,高校及科研院所众多,并拥有资金、市场等优势,新材料产业的高端要素向这些区域聚集。广州市作为广东省的经济、教育中心且在精细化工和金属材料领域具有较好的产业基础,自然是走在了全国的前列。
因此,广州在新材料产业的发展在全国处于领先水平,虽然新材料产业是广州市的重点产业,并且在政策上有一定支持发展,但也存在一些问题:
一、缺乏针对新材料产业的政策指引文件
在大环境下,全国各地均出台新材料产业相关政策以推动新材料产业的发展。例如2017年,北京市和上海市在对全市新材料产业发展现状、发展需求和存在问题进行了深入梳理后,分别编制了《北京市加快科技创新发展新材料产业的指导意见》和《上海新材料发展十三五规划》,明确了需要发展的细分领域,并制定了相应的目标和保障措施。广州市目前尚未出台专门针对全市新材料产业的规划,《广州市战略新兴产业第十三个五年发展计划(2016—2020年)》中将新材料作为高端装备制造供应链的一部分被提及,且只对工程塑料和部分前沿新材料作简单部署,并没有明确具体目标和保障措施。
二、新材料产业结构不合理,材料创新系统能力不足
广州市新材料产业主要集中在先进金属材料、先进化工材料、先进轻纺材料、先进高分子材料等领域,在钢纤维、稀土功能材料、电子信息材料等材料也有一定的基础和布局,3D打印材料以及石墨烯等前沿新材料均处于起步或计划阶段。也就是说,广州市新材料产业主要集中在先进基础材料领域,涉及部分关键战略材料,前沿新材料领域相对匮乏,仍处于培育发展阶段,因此材料创新系统能力不足,核心技术和专用装备水平相对落后,关键材料和核心部件保障能力不足。这种结构导致了广州市在新材料产业整体以产值而言虽然处于全国前列,但是大而不强,显得后劲不足。