国家布局!场景驱动创新化工新材料迎来哪些新机遇?

来源:leyu.com    发布时间:2025-11-22 22:37:04

  日前,国务院办公厅发布《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施建议》(下称《实施意见》),聚焦打造一批新领域新赛道应用场景、建设一批产业转变发展方式与经济转型的新业态应用场景、推出一批行业领域应用场景、创新社会治理服务综合性应用场景、丰富民生领域应用场景等5方面,提出22类场景培育和开放重点领域。

  国务院办公厅《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施建议》(以下简称《意见》)的发布,围绕新领域新赛道、产业转型升级、行业领域应用、社会治理服务以及民生改善等五个方面,明白准确地提出打造多维度应用场景,为化工新材料产业指明了发展方向。

  场景驱动正逐步成为新材料创新的新模式。化工新材料产业亟需实现从单一产品导向向全链条协同、从技术驱动向场景牵引、从粗放生产向精益制造的系统性转变,构建新型产业生态。相较于传统模式,新模式更强调材料设计与应用场景之间的深层次地融合,依托数据驱动与智能工艺,实现材料性能的精准调控与全生命周期管理。

  这本质上是落实《实施意见》提出的“技术突破—场景验证—产业应用—体系升级”发展路径的具体实践。化工新材料产业不再局限于提供基础产品,而是通过深度嵌入下游应用场景,提供以材料为核心的整体解决方案,实现从产品供应模式向多功能化、服务型、高值化、体系化、智慧化的全方位跃升。

  “十五五”期间,化工新材料产业将更看重与应用场景的深层次地融合,推动产业从生产导向型向应用导向型转变。作为国民经济的基础和先导产业,化工新材料不仅为高端制造、电子信息、新能源、生物医药等战略性新兴起的产业提供关键支撑,更是培育新质生产力的重要领域。“十五五”时期作为我们国家的经济结构优化升级的关键阶段,将为化工新材料产业带来前所未有的机遇与挑战。

  《意见》中重点提出的数字化的经济、人工智能、全空间无人体系、生物技术、清洁能源等新领域新赛道,为化工新材料开辟了丰富的创新场景。这些新场景通过定义新需求、新标准、新规范,极大地牵引了化工新材料的技术创新和产业升级。

  在低空经济领域,电动垂直起降飞行器(eVTOL)、无人机等航空器对轻量化、高强度、耐腐蚀材料提出了迫切需求。碳纤维复合材料、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)等化工新材料已应用于飞行器机身、齿轮、风挡等部件。特别值得一提的是,硫醚类材料对燃油和农药的耐性较强,在喷洒农药无人机领域有良好表现。低空飞行器的部件对制造材料的性能要求比较高,这为化工新材料提供了高价值应用场景。

  在机器人产业领域,具有较高智能化的人形机器人需要大量高性能化工新材料。例如,聚醚醚酮材料已经应用于特斯拉Optimius Gen2、宇树科技Unitree R1等产品的关节模组和灵巧手外壳等部件。机器人产业的发展,对轻量化结构材料、耐磨材料、导热材料、传感材料等提出了多元化需求,为化工新材料提供了丰富的创新空间。

  在下一代移动通信和新型智算中心领域,高频高速覆铜板树脂、低介电常数聚酰亚胺、电磁屏蔽材料、热管理材料等成为发展重点。随着5G/6G技术、人工智能算力的加快速度进行发展,对相关材料的性能要求逐步的提升,如更低的介电常数和损耗因子、更高的导热系数、更好的电磁屏蔽效能等,这推动化工新材料向更高性能、更多功能集成方向发展。

  《意见》明白准确地提出加快人机一体化智能系统等场景培育,推动人机一体化智能系统、绿色制造、服务型制造等核心技术应用。智能制造场景不仅为化工新材料提供了应用市场,更深刻地改变了化工新材料的研发模式和制造方式。

  在研发环节,人工智能、大数据和计算模拟等技术的应用,正推动化工新材料研发从传统的试错法向精准设计转变。材料基因组工程、高通量计算与实验等新范式,大幅度缩短了新材料研发周期和研发成本。根据统计,采用AI辅助设计方法,可将新材料研发时间缩短50%~70%,研发成本降低40%~60%。

  在生产环节,智能工厂、数字孪生、工业互联网等智能制造技术的应用,明显提升了化工新材料的生产效率、产品质量和资源利用率。相关机构预测,预计到十五五末,行业智能化率将从目前的28%提升至60%,这在某种程度上预示着未来五年将释放超3000亿元的智能装备市场需求。

  在产业链协同环节,人机一体化智能系统场景通过构建数字供应链和协同制造平台,实现了产业链上下游的高效协同。例如,通过构建从原材料到终端产品的全链条数字孪生系统,可以实时优化材料配方和工艺参数,快速响应下游客户的真实需求,提供定制化的材料解决方案。

  《意见》将绿色低碳作为场景培育的重要方向,清洁能源、低碳材料等被列为重点领域。绿色低碳场景的加快速度进行发展,正引领化工新材料向生物基、可降解、循环利用等方向创新。

  生物基材料是绿色低碳场景下的重要创新方向。聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、生物基聚氨酯等生物基高分子材料,因其原料可再生、碳足迹低等特点,成为替代传统石油基材料的重要选择。十五五规划首次将生物基化学品单独列为重点发展目录,计划在聚乳酸、生物基聚氨酯等领域培育5~8个百亿级产业集群。

  CO₂制化学品技术是另一个重要的绿色创新路径。通过催化转化,将CO₂转化为聚碳酸酯、甲醇、甲酸等高的附加价值化学品,既能减少温室气体排放,又能实现碳资源的循环利用,具有非常明显的经济和环境效益。目前中科院大连化物所、吉利控股集团等在CO₂加氢制甲醇方面均取得了突破进展。

  绿色工艺技术同样是化工新材料创新的重要方向。微通道反应器等高效率、低能耗的连续流技术,正在重塑化工新材料的制造方式。比如,应用该技术后,某农药中间体生产所带来的成本可下降28%,反应时间从8小时缩短至15分钟,能耗降低40%。这种颠覆性变革不仅提升了产业竞争力,也为化工新材料绿色转型提供了技术路径。

  电子信息产业是化工新材料的重要应用场景,也是《意见》中明白准确地提出的数字化的经济与AI领域的关键支撑。电子化学品作为半导体、显示面板、移动通信等产业的基础,其技术水平和自主保障能力必然的联系到国家信息安全和产业链安全。根据统计,我国电子化学品市场规模从2018年的约936亿元人民币增长至2024年的1900亿元人民币左右,呈现持续增长态势。

  在细分领域,光刻胶作为光刻工艺的关键材料,决定了芯片电路的精度,但目前国产化率仍然较低,在全球220亿元人民币产值中,国内仅占62亿元,其中内资企业供给占比不足10%。湿电子化学品是超净高纯试剂和功能性化学品的总称,大多数都用在晶圆清洗、蚀刻等工序,直接影响芯片良率。该类产品按配方可分为通用化学品(超净高纯试剂)和功能性化学品(混配试剂),其中通用化学品占湿电子化学品整体需求的88%。电子特气则大多数都用在离子注入、薄膜沉积等工艺,其纯度直接决定产品性能、集成度和成品率,其中含氟电子特气在需求结构中占比约30%,纯度要求不低于99.999%(5N)。

  十五五期间,随着5G/6G通信、人工智能、物联网等数字新基建的推进,电子信息领域对化工新材料的需求将进一步向高性能、高纯度、多功能方向发展。要重点突破电子级高纯试剂、半导体光刻胶、高端电子特气、CMP抛光材料、封装材料等关键产品,构建自主可控的电子化学品体系。

  新能源产业是化工新材料的另一重要增长点,也是《意见》中清洁能源领域场景培育的重点方向。十五五期间,随着新能源汽车、光伏、氢能、新型储能等产业的加快速度进行发展,对化工新材料提出了更高要求。

  在电池材料领域,高比能高安全锂离子电池材料(高镍/无钴正极、硅碳/锂金属负极、固态电解质)、钠离子电池材料、液流电池材料等成为研发热点。计划要求到2030年,动力电池的单位体积内的包含的能量达到300Wh/kg以上,循环寿命超2000次。在氢能材料方面,高效电解水催化剂、高密度储氢材料、高性能燃料电池膜电极及质子交换膜是重点突破方向。光伏材料则围绕高效晶硅电池材料(N型硅片、新型金属化浆料)、钙钛矿电池材料(稳定性提升)、薄膜光伏材料等展开攻关。

  新能源材料的创新高度依赖应用场景的驱动。例如,新能源汽车的加快速度进行发展对动力电池的单位体积内的包含的能量、充电速度和安全性提出了更加高的要求,催生了固态电解质、高镍正极、硅基负极等新材料的创新;光伏产业的降本增效需求推动了N型硅片、钙钛矿等新材料的研发和应用。这种场景牵引的材料创新模式,正是《意见》所倡导的技术突破—场景验证—产业应用路径的具体体现。

  高端装备制造领域对化工新材料的需求大多数表现在轻量化、高性能、耐极端环境等方面。在航空航天领域,航空发动机需新型高温合金,其在1100℃高温下,持久强度需达120MPa以上,抗氧化性能提升30%;飞行器结构用高性能碳纤维复合材料,纤维强度需达7GPa,模量达350GPa。在新能源汽车领域,轻量化铝合金材料需研发出屈服强度≥350MPa且冲压成型性能优良的板材,用于汽车车身及零部件制造,实现减重20%~30%。

  生物医用材料是化工新材料与生命科学交叉融合的典型领域,也是《意见》中生物技术领域场景应用的重点。随着人口老龄化和健康需求升级,生物医用材料市场迅速增加。十五五期间,重点发展趋势包括高端植入器械材料(可降解金属/高分子骨修复材料、人工关节表面涂层、心脏瓣膜材料)、组织工程支架材料、药物缓控释材料、医用级增材制造材料(钛粉、生物墨水)等。

  值得注意的是,高端装备和生物医用材料对产品的一致性、可靠性和追溯性要求极高,认证周期长,门槛高。这类材料的创新需要上下游深度协同,从设计阶段就最大限度地考虑应用场景的需求,建立从材料设计、制备到应用验证的全链条创新体系。

  未来五年,随着低空经济、人工智能、生物技术等新场景的不断涌现,化工新材料产业将迎来更多元化、更高质量的发展机遇。场景驱动下的材料创新,不再是单一技术的突破,而是全链条、多维度、系统性的产业变革。

  随着一批具有国际竞争力的世界一流新材料企业崛起,化工新材料将真正成为支撑现代化产业体系、培育新质生产力的关键力量,让中国制造在全球产业链中占据新的制高点。

  而那些能快速响应场景需求、与下游应用紧密协同的化工新材料企业,将在“十五五”的竞赛中脱颖而出,成为中国制造迈向高端的关键支撑。

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