近期，中國石化首席科學家、北京化工研究院院長 吳長江發表了題為《高端化工新材料產業發展未來可期》文章。
全球化工新材料產業保持快速增長態勢
新一代信息技術與新材料是制造業的兩大“底盤技術”。新一代信息技術是第四次工業革命的驅動力，而新材料是支撐戰略性新興產業和重大工程不可或缺的物質基礎。信息技術與新材料深度融合，推動制造業向高端化發展。
全球新材料產業發展迅速，規模不斷擴大。2023年全球新材料產值達7.2萬億美元。據中國石油和化學工業聯合會統計，2023年全球化工新材料產量超過1.1億噸，產值約4700億美元，2025年有望達到4800億美元。化工新材料產業是未來科技發展和經濟增長的重要領域，是建設世界制造業強國的關鍵，是綜合國力競爭的熱點。
從全球看，新材料產業壟斷加劇，高端材料技術壁壘日趨顯現。大型跨國公司憑借技術研發、資金、人才等優勢，以技術、等作為壁壘，已在大多數高技術含量、高附加值的新材料產品開發中占據了主導地位。領先企業集中在美歐日，總體呈現三級梯隊競爭格局。梯隊是全球化布局十分成熟、全球知名度高、化工領域經驗豐富的企業，如美國陶氏化學、德國巴斯夫、美國埃克森美孚、日本三菱化學等；第二梯隊是發達國家中排名前列的企業，這些企業也進行全球化布局，但仍有所側重，如德國贏創、美國3M、日本三井化學、美國空氣化工等，在本國區域布局較深入，營收以本國區域為主；第三梯隊主要是專注本國的企業，在各國（巴西、印度、南非等新興經濟體）政府的支持下，處于奮力追趕和承接產業轉移的狀態。
全球化工新材料產業伴隨先進制造業的發展保持快速增長態勢，整體呈現高技術引領、新產品迭代、產業化擴張和需求面擴大等特點，并向綠色化、低碳化、精細化、節約化方向發展。新材料研發及制備方法創新進程加快。以材料基因工程為代表的材料設計新方法的出現，大幅縮減了新材料的研發周期和研發成本，加速了新材料的創新過程。
我國化工新材料產業未來發展空間巨大
我國新材料產業生產體系基本完整，產業規模不斷壯大，已形成全球門類全、規模的材料產業體系。我國鋼鐵、有色金屬、稀土金屬、水泥、玻璃、化學纖維、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、聚氨酯原料、超硬材料、特種不銹鋼等百余種材料產量排名世界。逐步建立了以企業為主體、市場為導向、“產學研用”相結合的新材料創新體系。依托地區資源優勢，形成了環渤海、長江三角洲、珠江三角洲、中西部地區、東北地區等新材料產業集群。
目前我國化工新材料產業發展已具備一定基礎。2022年國內化工新材料銷售額約為9000億元，是2015年的2.7倍，約占全球產值的30%。但總體來看，整體技術實力仍然落后于美歐等發達國家和地區，面臨一些挑戰與問題：
一是主要化工產品產能增加遠大于需求增長。例如，我國合成樹脂產量增速較快，而傳統行業消費量增速較緩，國內供需矛盾更加突出；大部分基礎化學原料消費增速呈持續放緩趨勢，隨著產能擴張，2022年國內24種主要化工產品總產能與消費比由2021年的110%攀升至118%，過?，F象正在加劇。
二是主要化工產品結構性矛盾更加突出。國內高端制造業、戰略性新興產業快速發展，對高端新材料的需求持續增長，但國內石化行業創新能力不足、綠色安全發展水平不高，制約行業高端發展。2022年，我國高端化工材料平均自給率約為54%，有的產品長期年進口量大、對外依存度高，如茂金屬聚乙烯對外依存度超過90%。我國石化行業對外貿易逆差主要集中在高端合成材料、高端膜材料、高性能纖維及復合材料、高純試劑、高端電子化學品等領域。
三是市場競爭更加激烈。隨著供需矛盾加劇，大宗通用產品的市場競爭更加激烈，市場競爭已經由單一產品競爭向全產業鏈一體化競爭轉變，大中小型企業融通發展的格局正在形成，產業鏈互補的戰略協作發展模式將會成為業界常態。更多企業的產業布局將會從做大大宗基礎產品規模向做強做精做優細化產品轉變，“專精特新”將成為市場創效的主流。跨國公司獨資布局國內高端市場的節奏也正在加快。
四是攻克高端材料關鍵核心技術的迫切性愈加凸顯。“十三五”以來，國內新投產的高端聚烯烴項目多是引進跨國公司的技術。高純電子化學品、一些關鍵催化劑、醫用高端膜材料、高性能纖維及復合材料、碳纖維生產線的碳化爐等大型成套技術、高端產品、核心設備，我國石化企業仍然不掌握核心技術，在技術工程化、成果產業化方面與國際領先企業相比還有非常大的差距。
當前，雖然面臨諸多挑戰，但我國化工新材料產業未來發展空間巨大。終端制造企業紛紛加快高端材料國產化替代，化工新材料國產化需求迫切，未來在高端聚烯烴、工程塑料、高性能纖維、功能性膜材料和電子化學品等方面國產材料替代進口空間巨大。與此同時，國內下游新興產業用戶對高端化工新材料需求旺盛，為化工材料產業提供新的市場機遇。
在創新鏈方面，國內材料基礎研究日益受到重視。隨著我國科技發展水平的提升和國際環境的變化，原始創新能力成為我國進一步提升國際競爭力的關鍵要素，基礎研究的重要性逐漸受到國家高度重視。在化學與材料科學領域，我國研究活躍程度位列全球，以2022年為例，我國在該領域排名前三的前沿研究數量占比為92.31%，研究前沿熱度指數是排在第二位美國的約2.5倍；大科學裝置與材料研究聯系更加緊密，發揮著原始創新策源地的作用。
在產業鏈方面，我國具有從原油開采到煉制，從原料（單體）到工藝、產品、加工、應用、回收等的全產業鏈優勢。中國石化歷經40年的創新發展，形成了以石油、煤、天然氣為主，針狀焦、生物質等為補充的原料體系，并在加快推進“雙鏈”融合，主要的合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等化工材料技術已實現產業化，部分高端化產品取得突破，并加快布局廢舊材料綠色資源化利用領域，廣泛開發物理回收、化學回收技術解決廢舊高分子材料再利用難題，以資源化利用技術解決廢棄物的污染問題和碳氫的資源化問題。
我國化工新材料產業發展趨勢與建議
“十四五”期間，我國化工新材料產業重點發展高端聚烯烴、工程塑料及特種工程塑料、特種橡膠及彈性體、高性能纖維及復合材料、功能性膜材料、電子化學品等系列化工新材料，力爭2025年綜合自給率提升到80%。
未來，化工新材料技術的發展將與其他學科和領域更加深度融合，機器學習、生成式人工智能、可解釋人工智能、自動化實驗室（如機器人）等技術可能會徹底改變材料科學研究的范式；科技革命和產業變革將更加依賴信息功能材料的創新，以人工智能、大數據、量子計算等為代表的新一代信息技術將成為競爭焦點，也將促進信息功能材料需求急劇攀升和技術進步；綠色低碳發展的要求將推動材料綠色生產技術和生物基材料的發展，以綠色材料為紐帶，有機聯系起新能源技術、高效節能技術、清潔生產技術、資源循環利用技術等，將成為綠色低碳發展的重要引擎；滿足深空、深海、深地等極端環境和高端裝備制造用的新材料將掀起下一輪技術升級熱潮，如碳纖維等高性能復合材料正在替代傳統材料，支撐更加先進的新能源汽車、航空航天裝備等迭代升級。
為促進我國化工新材料產業高質量發展，要堅持“四個面向”，關注國家重大戰略需求，開展扎實的基礎研究和應用基礎研究。隨著我國科技水平不斷提升，需繼續瞄準世界科技前沿方向，前瞻布局基礎研究和應用基礎研究，重視原始創新和顛覆性技術創新，搶占未來新材料產業競爭的制高點。應支持在聚烯烴等傳統材料領域的基礎研究和應用基礎研究，持續提升材料性能，支撐高端化應用。
要強化頂層設計和機制創新。攻關材料，滿足國家戰略需求，加快大宗材料的高端化，中低端基礎材料要降低成本、擴展用途。國家層面應充分發揮新材料產業發展領導小組和專家咨詢委員會等的頂層設計作用；學科層面應強化科技領軍企業的創新主體作用，加強學科發展和產業應用的融合，發揮“產學研用”聯合創新優勢；企業層面應布局材料、大宗材料高端化，基礎材料低成本化。
要發揮一體化優勢，做好產業鏈延伸和融合。強化化工新材料產業鏈協同創新體建設和關鍵核心技術聯合攻關，突破原料、聚合工藝、加工應用等關鍵“卡點”，實現產業鏈、價值鏈延伸。促進“創新鏈+產業鏈+資金鏈+人才鏈”的“四鏈融合”。深刻認識戰略性原材料資源對新材料可持續發展的重大意義，高度重視原材料提取新工藝、循環利用和替代研究。
要應用人工智能技術助力新材料篩選及開發。材料基因組的基本理念是變革傳統的“試錯法”材料研究模式，發展“理性設計-高效實驗-大數據技術-人工智能”深度融合、協同創新的新型材料研發模式，通過數據驅動的機器學習算法建立材料性能預測模型，并應用于材料篩選與新材料開發。
要推動綠色化工技術發展和應用。在“雙碳”背景下，綠色化工是行業發展的大勢所趨。要以綠色化學原則為指引，在原料綠色化、催化劑綠色化、反應工程綠色化、能源綠色化、產品綠色化及資源化利用領域持續發力，實現工業應用的高轉化率、高選擇性和能源高效利用，原料、介質和產品的無毒或低毒，廢棄物、副產物排放小。
（文章來源于中國石化報）
