發布時間：2021年2月22日
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科技日報記者 陳曦
材料是制造業的基礎，要加快實施制造強國戰略，必須夯實新材料這一重要基石。日前，中國石油和化學工業聯合會發布《石油和化學工業“十四五”發展指南》，其中特別強調要加快化工新材料的發展，提出“十四五”末化工新材料的自給率要達到75%，占化工行業整體比重超過10%。
“我國化工新材料與發達國家還有很大差距。”天津大學化工學院教授姜忠義表示，要實現上述目標，需要貫徹新發展理念，構建化工新材料自主創新體系和新發展格局，需要加強多學科領域、多技術領域的協同，還要建設數字研發平臺，開展大數據、數字化研發，更要加速國產新材料落地應用，給予更多市場支持。
材料是重要基礎，化工新材料應用廣泛
大到飛機、火箭、衛星、動車、輪船這些關系國民經濟的重要載體，小到購物袋、飯盒、電池、保暖衣這些日常用品，都與化工新材料息息相關。一手牽著科技和創新，一手牽著產業和市場，可以說，新材料研發水平及產業化規模是衡量一個國家科技、經濟實力的重要標志。
姜忠義介紹，一般來說，需要化學反應或化工過程制造出來的材料稱為化工材料，它跟一般材料的區別在于，材料加工過程中要引入化學反應過程。比如把乙烯經過催化劑，轉換成聚乙烯，必須有化學反應才能夠實現。
化工新材料是指近期發展的和正在發展中具有傳統化工材料不具備的優異性能或某種特殊功能的新型化工材料。與傳統化工材料相比，化工新材料具有質量輕、性能優異、功能性強、技術含量高、附加價值高等特點。
“新材料多應用于國民經濟的重要領域，如航空航天、電子、新能源、醫療健康、節能環保等。”姜忠義舉例說，飛機耗油與自重有關，機身采用質量更輕的新材料，油耗就會更少，但同時還要滿足防凍、抗冰等性能；再如廢水處理，過去用蒸發器，耗能特別高，現在用新材料膜過濾，能耗節約很多。
此外，在一些領域，為了實現新的技術需求，傳統材料滿足不了時也必須依靠新材料。比如太空飛船載人工作艙需要轉化、處理宇航員呼出的二氧化碳，如果攜帶低效率的二氧化碳處理材料，體積大，會影響太空艙內的空間利用。應用處理效率高的新材料，宇航員就可以在太空中停留更長時間，也為太空科學實驗贏得更多時間。
打破行業定位束縛，需要產業協同和學科協同
“規劃提出，到十四五末，化工新材料占化工行業整體比重超過10%。從世界范圍看，比例并不算多。”姜忠義認為，這與化工行業定位有關，過去化工行業的定位是生產傳統化工產品，像天津渤海化工集團，主要生產分子化學品，尤其是小分子化學品，而化工新材料一般都是大分子產品。再如在國家自然科學基金委員會，化工學科屬于化學科學部，還有工程與材料科學部，分屬兩個部門。傳統化工生產乙烯、鹽、酸、堿，煉油，這些都不屬于化工新材料。
過去我國傳統理念和戰略布局，把化工當作一個單獨的行業。實際上，化工是一個輻射力很強的平臺性行業，滲透性非常強。比如化工和生物制藥、能源等都有很強的關聯性。
“目前，國家科技部的重大科技專項，幾乎沒有單獨的化工領域，但是有生命、材料、醫藥、能源等，研究化工領域的項目可以分別在這些專項里申報，說明化工有多學科交叉滲透的特點，更像是一個百寶箱。”姜忠義說。
在一些美國大學里，化工和材料設在同一個系——比如化學工程與材料科學系。相比之下，我國的學科劃分狹窄，造成不同學科之間的壁壘較大，合作受限。姜忠義介紹，以膜技術為例，膜本身是材料，膜技術偏化工，這是典型的化工和材料的結合。
“現在研究化工新材料肯定要跨界，做新材料的目的是為了應用，只要應用在哪個領域，就是交叉到哪個領域。”姜忠義表示，化工新材料占整個新材料的比例越來越大，涵蓋面非常廣。僅有研究化工的人來做肯定不行，從基礎研究到關鍵技術，到應用示范等各個層面，都需要產業協同、學科協同，甚至和大數據相結合，構建企業、高校、院所深度協同的新型創新平臺。
2016年，姜忠義領銜承擔國家重點研發計劃項目——煤化工廢水處理項目時，就提出“化工和環保理念相結合”。他表示：“環保關心達標排放，化工更關心資源化，化工和環保相結合，既實現深度處理零排放，也實現資源化。這就是明顯的跨界協同創新。”
在人才培養方面，姜忠義認為，要充分體現以人為本，聚才聚智，有了人才能干事。在與化工新材料產業相適應的人才隊伍里加強培養，特別是加強培養本土人才非常重要。技術層面也必須立足自主研發、自主知識產權，未來化工新材料自給率將會越來越高。
構建自主創新體系，戰略機遇期不容錯過
“我國化工新材料與國外先進國家相比，還比較落后。比如排水淡化里高端反滲透膜材料幾乎都是進口的。往往是技術含量越高的領域，我國的差距就越大。”姜忠義毫不諱言，我國是制造業大國，產業現狀決定了新材料必須迎頭趕上。目前，我國正處在制造業轉型升級的關鍵時期，重大設備、應用都離不開材料的支撐。
他認為，要改變這一現狀，必須構建自主創新體系，“未來需要加強多學科領域，多技術領域的協同，這是一個重要方面；還要建設數字研發平臺，開展大數據、數字化的研發，過去可能為了滿足某個目的要通過實驗來篩選出1000種材料，如果用計算機篩選和機器學習，就能大大縮短研發周期。”
化工新材料的十四五規劃重點任務表明，要從國家需求出發，優先保證國家安全，拓展太空、海洋等空間資源，滿足生命健康需求，以及節能減排等方向。這都需要搶占技術制高點，增強自主保障能力，關鍵產品的補短板。
姜忠義舉例說，以部分尖端和高端膜材料為例，雖然目前尚未完全走向工業應用，但在實驗室的研究層面上已經嶄露頭角，顯示出良好前景。盡管是局部的領先，但將來這類材料一旦研發出來，可能就會是世界領先。
“這是戰略機遇，誰走在前頭，將來就會用誰的材料，而戰略機遇期不容錯過。”姜忠義認為。對于支持國產的化工新材料的研發和應用，國家已有政策導向，比如建立示范園區，設立新材料重大專項支持，構筑多學科多領域協同創新體系等。
目前國內市場支持不足也是有待打破的瓶頸。姜忠義表示，初期市場培育，是新材料推廣應用的關鍵環節，新材料推廣應用困難，是制約我國新材料技術創新成果產業化的關鍵瓶頸。對于國內取得技術與產業突破的新材料，應加速其在產業鏈上下游的應用與創新，給予國產新材料更多的傾斜支持。
http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-02/22/content_1082142.shtml