文章核心观点 全球科技与产业竞争格局加速重塑，新材料是高新技术产业发展的基石和先导，其突破将加速新兴和未来产业变革[2] 中国未来产业的崛起将引领全球新材料创新发展[2] 支撑新一代信息技术、新能源、重大工程与高端装备、生命健康等战略必争领域，是未来10年中国新材料发展的重点任务[2] 新一代信息技术领域关键材料 先进计算与存储关键材料 - 随着AI、超算等发展，未来将出现百万级数据中心，传统硅基材料性能接近极限[2] 异质异构集成技术成为解决高性能部件需求的有效途径[2] - 集成电路工艺向2 nm以下演进，石墨烯、金属型碳纳米管、过渡金属二硫族化合物等二维半导体材料有望成为后摩尔时代新一代芯片关键材料[3] - 量子计算材料体系包括超导材料、拓扑量子材料、硅自旋量子比特材料等，呈现多路线并行格局[4] - 存储器面临功耗瓶颈，需发展新型存储介质，如氧化物半导体、纤锌矿铁电等新材料，转向三维内存工艺探索[4] 通信及网络关键材料 - 未来10年通信网络将持续演进，并涌现下一代人机交互网络、空天地全域立体网等新场景[5] - 需发展氮化镓、金刚石等宽/超宽禁带半导体材料，以及高极化铁电材料、超低损耗天线材料、新型可调谐材料等[5] - F6G光通信的核心器件需高性能激光器与电光调制器，中国F5G激光器、5G调制器用材料已基本自主可控，但硅光用SOI衬底、铌酸锂薄膜用高纯铌锂晶棒仍依赖进口[5] - 面向AI数据中心，芯片出光及全光互连是提升算力关键，PZT压电陶瓷、BTO、聚合物等新一代高电光系数材料可实现微米级调制器与200 G以上信号带宽[6] 铁电向列相液晶材料的电光响应速度比现有液晶材料高1000倍，是微秒级电光交换关键材料[6] 新型显示技术及关键材料 - 国外厂商在蒸镀法OLED显示技术方面形成强专利垄断[7] - 未来显示向柔性、泛在、立体显示发展，需布局中国自主可控的溶液法OLED/QLED显示、微纳显示、超高清激光显示材料体系[8] 新能源领域关键材料 光电转化材料 - 以异质结、TOPCon和IBC为代表的N型单晶硅电池技术逐步成为市场主流[8] 中国N型产能持续扩张，但需在组件和工艺上优化[8] - 薄膜太阳能电池和新型叠层太阳电池在效率、经济性方面展现优势，其快速产业化是中国光伏持续领先的关键[8] 动力电池与储能电池材料 - 中国在液态电解质锂离子电池、混合固液电解质电池、钠离子电池、液流电池、锂电容领域世界领先[9] 在硫化物全固态、聚合物氧化物复合全固态电池、金属锂电池等前瞻技术研发方面处于跟跑或并跑阶段[9] - 钠离子电池资源优势大，适合寒区低速电动车、规模储能等领域，未来需在提升能量密度、循环性方面突破[9] - 中国在纳米硅碳负极、高电压三元/钴酸锂/富锂锰基正极、氧化物固态电解质等新型电池材料方面已世界领先[9] - 在氢燃料电池方面，发达国家对固体氧化物燃料电池及电解技术进行封锁，中国在电池、电堆性能及衰减率等核心指标与国外有差距[9] 可控核聚变用关键材料 - 国际热核聚变实验反应堆预期在2034年点燃等离子体，2039年后开始氘氚聚变放电[11] 发达国家已加快下一代聚变堆研发[11] - 中国在聚变堆基础结构材料、面向等离子体材料、功能材料等方面与欧美日有差距，存在材料杂质含量控制不足、批量生产能力不足、核数据积累不足等问题[12] 风电机组用关键材料 - 中国风力发电新增装机容量世界首位[13] 需稀土永磁材料、高性能风电用钢、碳纤维风电叶片、第三代半导体等关键材料[13] - 国产碳纤维已在120 m级海上风电装置应用，正研发140 m级超大型装置用碳纤维[13] 能源清洁高效利用与智能电网用关键材料 - 700℃超超临界电站技术，中国与国际同步竞相研发，需提升材料和部件产业化能力[14] - 重型燃气轮机需突破耐热合金材料及其热端部件制备技术[14] - 智能电网对功率半导体要求更高，以碳化硅为代表的第三代半导体是下一代功率变换核心，但仍面临低成本高质量低阻大尺寸衬底、低缺陷厚外延材料、超高压器件长期可靠性等挑战[15] 高端装备领域关键材料 人形机器人关键材料 - 人形机器人在智能感知、自主认知、轻量化和长续航等方面对材料提出更高要求[15] - 需加快研发性能更高的轴承材料、减速器材料、电机材料[16] 以及支撑AI算法的环境感知材料、皮肤接触材料、图像识别玻璃等关键材料[17] 航空航天装备关键材料 - 重型运载火箭、大型民用客机等重大工程需大幅度提升箭体、机身、发动机叶片等综合性能[18] - 高性能碳纤维、高强韧铝合金/铝锂合金、超高强度钢、高温合金等关键材料综合性能尚需提升，新型制备工艺有待突破[18] 高技术船舶与海工装备用关键材料 - 深远海、极地装备需突破免预热/大线能量焊接高强韧厚钢板、防撞耐疲劳结构钢与低温钢、全海深钛合金和超高强度钢关键技术[19] 长寿命耐蚀钢、耐磨蚀合金等仍属国际空白[19] - 未来海底矿产开发装备将对新型海洋结构材料和功能材料产生重大需求[19] 先进轨道交通装备关键材料 - 400~500 km/h高速列车对关键部件材料要求苛刻，国内外尚无成熟技术供给[20] - 中国600 km/h超导磁浮材料与技术处于原理样机阶段，与日本存在较大差距，需研制高性能超导材料和强磁场磁体[20] 武器装备用关键材料 - 连续纤维增强陶瓷基复合材料已应用于国外高推重比航空发动机热端部件[22] - 碳化硅、氮化镓、氧化镓等宽/超宽禁带半导体可满足高温、高功率等恶劣工作条件要求，美国已将金刚石、氧化镓列入出口管制清单，中国研发起步晚需加快布局[22] - 新型稀土功能材料是精确制导武器核心部件关键材料，中国尚需攻克大口径、高质量中红外激光晶体的制备与加工技术[23] 生命健康与可持续发展领域关键材料 可再生人体组织器官生物材料 - 组织诱导性生物材料可实现骨、软骨、神经等组织再生，例如三维多孔Ca-P类骨磷灰石可诱导骨再生，I型胶原基水凝胶可诱导软骨再生[24] 微创介入器械修复材料 - 中国应加快研发具有心脏组织再生修复功能的微创介入封堵器、脑血管支架材料，以及抗钙化心脏瓣膜材料、可吸收生物材料等[25] 生物制造材料 - 美国提出到2040年生物基塑料占塑料比重超过90%[26] 全球每年塑料产量近3亿t，中国约占1/3[26] - 经合组织预测到2030年，25%的石化塑料将被生物基塑料代替，中国目前替代率不足5%[26] 需大力发展生物基塑料、生物基尼龙、生物基橡胶的绿色制造与应用技术[26]