一、国家布局方向
十五五规划建议中将新能源、新材料、低空经济、航空航天作为未来战略支柱产业,材料是工业和人类生活的底座,决定着科学畅享能否变成现实。根据当前国家战略布局和产业报告,新一代信息技术与半导体材料、新能源与绿色材料、高端制造与生物医用材料,是国家重点发展领域,国产替代需求最迫切。
新一代信息技术与半导体材料,以碳化硅和氮化镓为核心,能大幅提升电能转化效率,是新能源汽车、5G/6G、高速轨道交通的关键。最前沿的金刚石半导体是终极半导体,性能远超现有材料,可在航空航天、核能探测等极端关键应用,石墨烯、二硫化钼等二维材料则为未来超微型、低功耗芯片提供可能。
在高端光刻胶、电子特气、大尺寸硅片等半导体工艺材料国产化率低,是目前攻关的重点。

碳化硅外延片
新能源与绿色材料,固态电池电解质材料是下一代电池技术的制高点,能跟上提升电池的能量密度和安全性,钙钛矿电池是下一代光伏电池,能提升光电转换效率。绿色能源氢能源材料,包括水电解制氢、高压/固态/液态储氢、燃料电池等全链条关键材料。
高端制造与生物医用材料,如高性能碳纤维及复合材料能用于航空航天和新能源车轻量化,高温合金材料用于航空发动机叶片,每增加100摄氏度功率能提升24%,以及钛、镁、铝等轻质高强合金。可降解支架、组织工程支架、骨修复材料、靶向药物载体材料和人工关节、透析材料、医用及高分子材料可提高医疗水平,提高人类寿命。

碳纤维
未来材料领域沿着智能化研发和材料智能多功能化发展。材料基因工程、AI辅助设计等数据驱动方法能缩短研发周期,智能化的自修复材料、形状记忆材料,和超材料,正在催生全新的器件和应用场景。
其中智能响应材料、超导材料、液态金属、纳米材料、石墨烯、超材料、用于量子计算通信的量子信息材料、脑机接口的类脑智能材料,是当时代最前沿最具颠覆性的领域,也是国家布局的重中之重,是未来科技竞争的制高点。
对钢铁、有色、化工、建材等传统基础材料,进行高性能化的高端特种钢、绿色低碳冶金产品、高端聚烯烃、特种工程塑料、高性能膜材料、节能玻璃等,是产业压舱石。
二、国内急需新材料有哪些
集成电路领域:
193nm浸没式光刻胶、ArF/KrF光刻胶、12英寸大硅片、半导体溅射靶材、电子特气、抛光液/垫、前驱体、高端封装材料等,这些都是芯片制造、先进封装、半导体设备必须材料,对外依赖度高,高端光刻胶国产化率仅2%。
第三代半导体及电子材料:
碳化硅衬底/外延、氮化镓、二硫化钼等二维半导体材料、液晶聚合物、聚醚酰亚胺等,这些都是5G/6G通信、新能源汽车电控、高速轨道交通、柔性显示、毫米波天线的重要材料,碳化硅进口依赖度高达80%,液晶聚合物、聚醚酰亚胺等高端高分子材料被列入攻关清单。
高性能纤维及复合材料:
T1100航空级碳纤维、对位芳纶、聚酰亚胺纤维、PBO纤维、碳化硅纤维,这些应用于航空航天、风电叶片、新能源汽车轻量化等,航空级碳纤维仍是卡脖子材料,对位芳纶国内生产良品率低。
新能源材料:
固态电解质、钠离子电池正负极材料、钙钛矿光伏材料、氢能材料(燃料电池催化剂、质子交换膜、储氢材料),固态电解质、钙钛矿电解质材料处于产业化前期,氢能关键材料依赖进口。
高端装备用特种材料和陶瓷:
单晶高温合金、耐腐蚀合金、轻质高强铝合金钛合金、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷,主要应用于航空发动机、燃气轮机、深海装备、核电,单晶高温合金、耐腐蚀合金依赖进口,轻质高温陶瓷正在国产攻关。
碳化硅陶瓷
生物用材料:
医用级聚醚酰亚胺、可降解血管支架材料、人工关节、骨修复材料、血液透析膜,国内在高端医用材料进口占比超过60%。
特种高分子及精细化材料:
高端聚烯烃(茂金属聚乙烯/聚丙烯)、聚苯醚、尼龙66、电子陶瓷、光学膜,这些在汽车、电子电器、包装、显示面板都有广泛应用,国内茂金属烯烃自给率仅13.9%,光学膜被日韩卡脖子。
三、未来材料有哪些
石墨烯、碳纳米管、超材料、量子点材料、液态金属、超导材料、金属有机氢化物,这些材料多数都只在研发或者小试阶段,却是未来产业量子信息、脑机接口、人形机器人等提升质量的必要材料,产业化亟待突破。

超导材料
四、相关企业
南大光电——国内唯一实现ArF光刻胶量产的企业
彤程新材——KrF光刻胶国内市占率最高
上海新阳——提供集成电路关键工艺材料KrF光刻胶和晶圆级封装光刻胶
江苏集芯先进材料——专注第三代半导体高纯碳化硅粉料和衬底片的研发制造
北京国联万众——氮化镓射屏芯片、碳化硅MOSFET技术水平国际领先
卫蓝新能源——混合固液电池、固态电解质,固态电池领域领先
无锡腾达海川——用于电池级和制氢电解槽的镍基导体材料实现国产替代
中复神鹰——碳纤维龙头企业,产能全球前三
光威复材——T1100级碳纤维、碳纤维复合材打破国外垄断
华恒高性能纤维制造——碳纤维布、芳纶布、混遍布等高性能纤维制造领军企业
创新爱尚家——致力于攻克石墨烯热管理材料
安泰科技——生产金属基超轻多孔材料,如3D打印多孔钛,是中国航发、航天科技核心供应商,用于C919大飞机
中科院化学所——研发纳米空气凝胶(世界最轻的固体),和航天级耐高温气凝胶,全球市占率第一
西部超导——国内高温合金材料龙头,生产的高性能钛合金、超导材料用于大飞机C919
纳微科技——高性能纳米微球突破生物制药纯化材料卡脖子,市占率全球前五


