在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)史中，每一項(xiàng)重大科技的突破在很大程度上都依賴于相應(yīng)的新材料的發(fā)展。因此，新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本，美國(guó)甚至將將新材料稱之為“科技發(fā)展的骨肉”。
新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新主體是美國(guó)、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，其擁有絕大部分大型跨國(guó)公司，在經(jīng)濟(jì)實(shí)力、核心技術(shù)、研發(fā)能力、市場(chǎng)占有率等多方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
其中，美國(guó)屬于全面領(lǐng)跑的國(guó)家，日本的優(yōu)勢(shì)在納米材料、電子信息材料等領(lǐng)域，歐洲在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。中國(guó)、韓國(guó)、俄羅斯緊隨其后，目前屬于全球第二梯隊(duì)。
從新材料市場(chǎng)來(lái)看，北美和歐洲擁有目前全球最大的新材料市場(chǎng)，且市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟，而在亞太地區(qū)，新材料市場(chǎng)正處在快速發(fā)展的階段。從宏觀層面看，全球新材料市場(chǎng)的重心正逐步向亞洲地區(qū)轉(zhuǎn)移。
以下為全球七大頂尖新材料強(qiáng)國(guó)的概況：
01美 國(guó)
美國(guó)是全球新材料領(lǐng)域的重要領(lǐng)導(dǎo)者。北大數(shù)字中國(guó)研究院副院長(zhǎng)曾經(jīng)認(rèn)為：美國(guó)在新能源、新材料和生命工程方面的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界其他國(guó)家。
值得一提的是，美國(guó)曾經(jīng)把新材料列為影響經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)家安全的六大類關(guān)鍵技術(shù)之首。
在確定的22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中，材料占了5項(xiàng)（即材料的合成和加工、電子和光電子材料、陶瓷、復(fù)合材料、高性能金屬和合金）。
美國(guó)重點(diǎn)把生物材料、信息材料、納米材料、極端環(huán)境材料及材料計(jì)算科學(xué)列為主要前沿研究領(lǐng)域，支持生命科學(xué)、信息技術(shù)、環(huán)境科學(xué)和納米技術(shù)等發(fā)展，尤其滿足國(guó)防、能源、電子信息等重要部門和領(lǐng)域的需求。
美國(guó)制訂了一系列與新材料相關(guān)的戰(zhàn)略性計(jì)劃，主要包括： “ 國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃” “未來(lái)工業(yè)材料計(jì)劃” “光電子計(jì)劃” “ 光伏計(jì)劃” “下一代照明光源計(jì)劃”“先進(jìn)汽車材料計(jì)劃” "化石能源材料計(jì)劃" “建筑材料計(jì)劃” “材料基因組計(jì)劃”等。
美國(guó)擁有全球眾多頂尖的新材料巨頭：
比如埃克森美孚、陶氏化學(xué)、杜邦公司、3M公司、伊士曼化學(xué)公司等。
美國(guó)還擁有世界頂尖的新材料高等學(xué)府：
比如著名的麻省理工大學(xué)（材料科學(xué)與工程學(xué)院的課程排名第一）、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（全美材料專業(yè)排名常年前三）、斯坦福大學(xué)（世界上最杰出的大學(xué)之一）、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（美國(guó)頂尖的以研究科學(xué)為主，且學(xué)術(shù)聲望非常高的研究性公立大學(xué)）等。
美國(guó)擁有一大批全球頂尖的研究所及領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室
比如橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、埃姆斯實(shí)驗(yàn)室等17個(gè)科研實(shí)力全球名列前茅的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室；杜邦、波音、IBM等13個(gè)頂尖科技研發(fā)公司實(shí)驗(yàn)室；以及麻省理工大學(xué)、哈佛大學(xué)等180所高校實(shí)驗(yàn)室。
02日 本
日本是新材料生產(chǎn)技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家，日本政府十分重視新材料技術(shù)的發(fā)展，把開發(fā)新材料列為國(guó)家高新技術(shù)的第二大目標(biāo)，因此，日本材料企業(yè)在全球新材料產(chǎn)業(yè)界形成“一枝獨(dú)秀”領(lǐng)先局面。
在新材料領(lǐng)域，日本遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家。
如制造洲際彈道導(dǎo)彈噴管和殼體以及飛機(jī)骨架使用的高強(qiáng)度碳纖維材料，全球最高性能主動(dòng)相控陣軍用雷達(dá)使用的寬禁帶半導(dǎo)體收發(fā)組件材料，制造新式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片使用的高性能單晶葉片，在這三種高精尖材料領(lǐng)域，日本遙遙領(lǐng)先，其他國(guó)家只能望其項(xiàng)背。
此外，日本的碳纖維材料也處于全球領(lǐng)先地位。在全球碳纖維生產(chǎn)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(jí)技術(shù)水平。
日本擁有世界領(lǐng)先的新材料巨頭
比如享譽(yù)世界的京瓷株式會(huì)社；三井化學(xué)株式會(huì)社等。
日本同時(shí)還擁有享譽(yù)世界的頂尖大學(xué)
比如著名的東京大學(xué)。東京大學(xué)曾經(jīng)培養(yǎng)了11名諾貝爾獎(jiǎng)得主。還有日本名古屋大學(xué) ，它是日本頂尖、世界一流的著名研究型國(guó)立綜合大學(xué)，曾培養(yǎng)出6名諾貝爾獎(jiǎng)得主。
03德 國(guó)
德國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)受到全世界的公認(rèn)好評(píng)。
為鼓勵(lì)各種社會(huì)力量參與新材料研發(fā)，德國(guó)先后頒布實(shí)行了“材料研究MatFo”(1984-1993年)、“材料技術(shù)MaTech”(截至2003年)和“為工業(yè)和社會(huì)而進(jìn)行材料創(chuàng)新WING”(始于2004年)3個(gè)規(guī)劃。“WING規(guī)劃”強(qiáng)調(diào)，密切關(guān)注材料的可制造性，致力于協(xié)調(diào)各部門間的高水平材料研究。
值得一提的是，2013年4月，德國(guó)頒布了《關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》白皮書。之后德國(guó)將“工業(yè)4.0”項(xiàng)目納入了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的10個(gè)未來(lái)項(xiàng)目中，以推動(dòng)智能制造、互聯(lián)網(wǎng)、新能源、新材料、現(xiàn)代生物為特征的新工業(yè)革命。
德國(guó)企業(yè)界普遍認(rèn)為，確保和擴(kuò)大在材料研發(fā)方面的領(lǐng)先地位是其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵。
2016年3月，德國(guó)發(fā)布的《數(shù)字戰(zhàn)略2025》(Digital Strategy 2025)確定，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步驟及具體實(shí)施措施，其中重點(diǎn)支柱項(xiàng)目包括工業(yè)3D打印等。
04英 國(guó)
英國(guó)是全球傳統(tǒng)的新材料強(qiáng)國(guó)之一。
英國(guó)亨利·羅伊斯研究所由九個(gè)先進(jìn)材料研究機(jī)構(gòu)組成，并與劍橋大學(xué)物理研究所和制造業(yè)研究所一起確定了五個(gè)綠色技術(shù)“路線圖”，描述了關(guān)鍵材料領(lǐng)域如何減少溫室氣體排放。具體包括：
光伏系統(tǒng)的材料，它將增加太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電量。
用于產(chǎn)生氫氣和化學(xué)原料的低碳方法的材料。
熱電能量轉(zhuǎn)換材料，主要用于加熱，制冷和空調(diào)系統(tǒng)。
熱量轉(zhuǎn)換材料，可消除在加熱和制冷系統(tǒng)中碳的使用。
低損耗電子設(shè)備的材料，可使電子設(shè)備和計(jì)算更節(jié)能。
研究人員還提出了一系列建議，包括呼吁增加對(duì)材料研究和測(cè)試設(shè)施的投資，制定新法律以確保采用新的綠色技術(shù)，以及將可持續(xù)發(fā)展作為任何新的先進(jìn)材料的核心。
05中 國(guó)
中國(guó)是全球首屈一指的新材料產(chǎn)業(yè)大國(guó)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模大約2萬(wàn)億元。
中國(guó)在金屬材料、紡織材料、化工材料等傳統(tǒng)領(lǐng)域基礎(chǔ)較好，稀土功能材料、先進(jìn)儲(chǔ)能材料、光伏材料、有機(jī)硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能居世界前列。
經(jīng)過(guò)幾十年奮斗，中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，不斷發(fā)展壯大，在體系建設(shè)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步等方面取得明顯成就，預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)新材料產(chǎn)值有望突破10萬(wàn)億元。
中國(guó)在部分先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料等領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際先進(jìn)水平“并跑”甚至“領(lǐng)跑”。
比如在關(guān)鍵戰(zhàn)略材料方面，中芯國(guó)際在前七大耗材中實(shí)現(xiàn)六類材料的國(guó)產(chǎn)采購(gòu)；南山集團(tuán)的鋁合金厚板通過(guò)波音公司認(rèn)證并簽訂供貨合同；中船重工兆瓦級(jí)稀土永磁電機(jī)體積比傳統(tǒng)電機(jī)減少50%、重量減輕40%；液態(tài)金屬在3D打印、柔性智能機(jī)器、血管機(jī)器人等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)初步應(yīng)用等。
中國(guó)擁有全球最完備的液體金屬全產(chǎn)業(yè)鏈，我國(guó)可大規(guī)模生產(chǎn)鋯基非晶合金，尤其在塊狀成型工藝技術(shù)里，我國(guó)已掌握液態(tài)金屬核心技術(shù)。
值得一提的是，中國(guó)的材料配方、設(shè)備制造和成型工藝等三大核心技術(shù)，都擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也是全球唯一一家能對(duì)外公布具備大形塊狀非晶金屬成型能力的國(guó)家。
06俄羅斯
俄羅斯是傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，尤其在新材料等新興產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
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(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。俄羅斯采用SHS法（自蔓燃技術(shù)）合成的化合物已多達(dá)700種，位居世界前列。
俄羅斯研發(fā)新材料的戰(zhàn)略目標(biāo)是：
一方面，力求繼續(xù)保持某些材料領(lǐng)域在世界上的領(lǐng)先地位，如航空航天、能源工業(yè)、化工、金屬材料、超導(dǎo)材料、聚合材料等；
另一方面，大力發(fā)展對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高國(guó)防實(shí)力有影響的領(lǐng)域，如電子信息工業(yè)、通訊設(shè)施、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)等。
俄羅斯始終把新材料相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略和國(guó)家經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
比如，在2012年4月俄羅斯發(fā)布的《2030年前材料與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》中將18個(gè)重點(diǎn)材料戰(zhàn)略列為發(fā)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(jí)合金、含鈮復(fù)合材料等，同時(shí)俄羅斯還制定了新材料產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略。
另外，俄羅斯科學(xué)院于2015年發(fā)布的《至2030年科技發(fā)展預(yù)測(cè)》中曾將新材料與納米技術(shù)列為科技優(yōu)先發(fā)展方向。
07韓 國(guó)
韓國(guó)是新材料世界級(jí)強(qiáng)國(guó)之一。
早在2001年，韓國(guó)就成為世界上第5個(gè)材料出口國(guó)，并且推出“Fast-Follower”戰(zhàn)略，希望躋身四強(qiáng)。
韓國(guó)企業(yè)在“Fast-Follower”戰(zhàn)略推動(dòng)下，逐漸趕超了原材料行業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)。韓國(guó)在2001年成為世界上第5個(gè)材料出口國(guó)/地區(qū)，當(dāng)年材料行業(yè)占韓國(guó)出口總額的45%以上，到了2015年達(dá)到68%。
韓國(guó)一直處于新材料研發(fā)的核心陣營(yíng)。
韓國(guó)政府在2013年發(fā)布的《第三次科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃》中提出，將在5個(gè)領(lǐng)域推進(jìn)120項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)的開發(fā)，其中30項(xiàng)為重點(diǎn)技術(shù)，包括先進(jìn)技術(shù)材料、知識(shí)信息安全技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)等內(nèi)容。
值得一提的是，在韓國(guó)，石墨烯廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體、透明面板、發(fā)光材料等不同領(lǐng)域。盡管石墨烯是國(guó)外科學(xué)家首先發(fā)明的，但韓國(guó)在石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新上是“最早的行動(dòng)者”之一。
2016年，韓國(guó)已成為擁有石墨烯專利最多的國(guó)家：韓國(guó)三星擁有225項(xiàng)專利，LG擁有180項(xiàng)專利，成均館大學(xué)擁有147項(xiàng)專利，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)擁有129項(xiàng)專利，首爾國(guó)立大學(xué)擁有78項(xiàng)專利。
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