全球頂尖新材料哪家強？新材料的全球競爭格局如何？
新材料是高新技術的重要組成部分，是人類賴以生存的物質基礎，每種新材料的出現及應用都將伴隨著現代科學技術的巨大飛躍。新材料產業被認為是21世紀最具發展潛力并對未來發展有著巨大影響的產業。那么如新材料的全球競爭格局如何？全球頂尖新材料的國家有哪些？中國新材料企業又該如何發展？
新材料領域的全球競爭格局之——日本
日本是全球公認的新材料生產技術最先進的國家。日本傳統的機械制造工業之所以能夠長期保持全球領先水平，與日本發達的材料產業密不可分。但是由于中國等新興國家的材料產業也在迅速發展，日本很早就開始未雨綢，加快在高端材料的實用化開發步伐。
日本在全球新材料中具有領先優勢的有：精細陶瓷、碳纖維、工程塑料、非晶合金、超級鋼鐵材料、有機EL材料、鎂合金材料。在全球碳纖維生產制造廠家中，日本擁有著名的東麗、東邦和三菱三家頂尖公司，都代表了世界最頂級技術水平。
在半導體材料領域，日本企業在全球新購半導體制造設備和生產半導體芯片的材料（高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚酰胺），市場占有率超過了30%，穩居在產業鏈上游。
日本半導體材料領先全球，掌控芯片制造的上游
在日本半導體的崛起和衰落史中，美國扮演了重要角色。
20世紀70年代，在半導體領域日本與美國有著近10年代差距，于是日本制定了“產、官、學”協作體系，將材料科學作為國家未來發展的重心。日本半導體材料快速崛起，威脅到了美國的地位。
于是1985年起，美國向日本發起了一場沒有硝煙的戰爭——芯片戰爭，同時，還扶持韓國半導體產業與日本競爭，在這樣的背景下，日本選擇集中力量發展上游產業，守住了自身在半導體材料、設備領域的地位。
如今，日本是全球半導體材料的制造大國，在材料學領域，優勢明顯，在金屬材料學、納米材料、半導體材料等多個領域，都處于行業領先地位。由此，日本手握多行業最上游、最核心的技術與產品。
據SEMI預測，在半導體材料領域，日本企業的占比高達52%左右，行業地位十分明顯。在芯片生產中，有19種必須材料，日本企業在其中14種材料中，都處于行業領先，乃至壟斷地位。譬如，在氟聚酰亞胺領域，日本企業的占比高達90%，令人矚目。
光刻膠是光刻工藝中最重要的耗材，在芯片制造過程中，有廣泛的用處。在這一領域中，日本JS R、東京應化、信越化學等幾大廠商，占據了大部分市場。在硅晶圓、靶材料、封裝材料等領域，日本企業都表現亮眼。
新材料領域的全球競爭格局之——歐美
在新材料領域，只有兩個梯隊。第一梯隊，成員是美國、日本，以及德國、法國等歐洲國家。這些國家的科研基礎極其深厚，甚至在冷戰時期就已經開始進行新材料的研究了。
新材料產業的創新主體是美國、日本和歐洲等發達國家和地區，其擁有絕大部分大型跨國公司，在經濟實力、核心技術、研發能力、市場占有率等多方面占據絕對優勢。其中，美國屬于全面領跑的國家，日本的優勢在納米材料、電子信息材料等領域，歐洲在結構材料、光學與光電材料等方面有明顯優勢。
第二梯隊的成員，則是中國、俄羅斯和韓國。目前仍然處于“跟跑+追趕”的狀態，盡管第二梯隊在某些領域有非常領先的成果，但整體來看，不論是先進程度還是研究覆蓋面都不如第一梯隊的玩家。
從新材料市場來看，北美和歐洲擁有目前全球最大的新材料市場，且市場已經比較成熟，而在亞太地區，新材料市場正處在快速發展的階段。從宏觀層面看，全球新材料市場的重心正逐步向亞洲地區轉移。
新材料領域的全球競爭格局之——中國
不得不承認，在先進材料領域，中國還有很大的差距。材料科學是基礎學科，“彎道超車”的戰術在這種情況下是走不通的。
從類型來看，已經可以很清楚地認定，一批“新材料”將在未來發揮重要作用。各個主要經濟體基本上都在先進金屬、半導體材料、碳纖維、石墨烯等領域進行布局。
未來的科技，就建立在這些材料的基礎之上。中國科技產業如果可以在這些材料上取得進展，那么我們也就獲得了更多點亮這些科技樹的機會。
以鋰電池材料為例，相關的材料可以分為四類：正極材料、負極材料、電解液材料和隔膜材料。更先進的材料，意味著更大的能量密度，同等重量的電池能夠給車輛、設備提供更多的電力。這對于提高產品在市場上的競爭力有極其重要的意義。
鋰電池的四種材料，我們都能夠進行獨立自主的研發和制造，但存在的問題是——國產材料總是落后一代。類似的問題，在碳纖維材料的中外對比上同樣存在：相同產量下，國產材料的性能不如日本東麗的產品，相同性能下，國產材料的產量又不夠。
目前，這個行業仍然是一個由歐美、日本等發達國家所掌控的行業：來自日本、美國、德國的6家企業，占了全球70%的碳纖維產能；另外有5家日本、美國企業占了全球12寸晶圓90%以上的產能；日本還有三家企業占了全球液晶背光源發光材料90%以上的產能。
中國材料產業發展速度很快，且擁有巨大的潛在市場
全球范圍內都在積極發展新材料，而中國是全球新材料產業首屈一指的產業規模大國，新材料產業是中國七大戰略新興產業之一，是整個制造業轉型升級的產業基礎。
經過幾十年奮斗，中國新材料產業從無到有，不斷發展壯大，在部分先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料等領域，已經實現了與國際先進水平“并跑”。
比如在關鍵戰略材料方面，中芯國際前七大耗材中六類材料實現國產采購，液態金屬在3D打印、柔性智能機器、血管機器人等領域實現初步應用等。中國的鋰離子電池正負極材料、電解液均滿足小型電池要求，隔膜、電解質鋰鹽等關鍵材料替代進口；超高分子量聚乙烯纖維大幅縮小與發達國家的差距。
最近幾年，中國新材料產業的產值增速非常喜人，產業逐漸走向正軌，正在追趕世界最尖端的技術。而當中國材料企業的客戶更多來自于半導體、航空航天等高端產業的時候，中國材料的春天就來了。
全球新材料哪國強？
正如上文所說
新材料領域，只有兩個梯隊，第一梯隊：美國、日本、德國、英國；第二梯隊：中國、俄羅斯、韓國。
1、美國
美國是全球新材料領域的重要領導者。北京大學數字中國研究院副院長曾經認為：美國在新能源、新材料和生命工程方面的技術水平遠遠領先于世界其他國家。
值得一提的是，美國曾經把新材料列為影響經濟繁榮和國家安全的六大類關鍵技術之首。在確定的22項關鍵技術中，材料占了5項（即材料的合成和加工、電子和光電子材料、陶瓷、復合材料、高性能金屬和合金）。美國的新材料發展特色是以國防部和航空航天局的大型研究與發展計劃為龍頭，主要以國防采購合同形式來推動和確保高校、科研機構和企業的新材料研究與發展工作。
美國擁有全球眾多新材料巨頭：比如埃克森美孚(ExxonMobil)、陶氏化學(DowChemical)、杜邦公司(DuPont)、3M公司(3M)、美鋁公司(Alcoa)、美國鋼鐵公司(UnitedStates Steel)、PPG 工業公司(PPG Industries)、空氣化工產品公司(AirProducts & Chemicals)、伊士曼化學公司(Eastman Chemical)、康寧公司(Corning)等公司。
2、日本
日本是新材料生產技術先進的國家，日本十分重視新材料技術的發展，把開發新材料列為國家高新技術的第二大目標，因此，日本材料企業在全球新材料產業界形成“一枝獨秀”局面。
日本機械制造工業長期保持全球先進水平與其發達的材料產業密不可分。比如日本的新材料產業憑借其超前的研發優勢、先進的研發成果、實用化開發力度，在環境及新能源材料世界市場占據絕對的領先地位。
日本新材料巨頭：比如享譽世界的京瓷株式會社；三井化學株式會社(Mitsui Chemicals)等。
在新材料領域，日本遠遠領先于其他國家。如制造飛機骨架使用的高強度碳纖維材料，全球高性能主動相控陣雷達使用的寬禁帶半導體收發組件材料，制造新式渦輪發動機渦輪葉片使用的高性能單晶葉片，在這三種高精尖材料領域，日本遙遙領先，其他國家只能望其項背。
3、德國
德國新材料產業受到全世界的公認好評。德國為鼓勵各種社會力量參與新材料研發，先后頒布實行了“材料研究MatFo”(1984-1993年)、“材料技術MaTech”(截至2003年)和“為工業和社會而進行材料創新WING”(始于2004年)3個規劃。“WING規劃”強調，密切關注材料的可制造性，致力于協調各部門間的高水平材料研究。
4、英國
英國是全球傳統的新材料強國之一。英國亨利·羅伊斯研究所(Henry Royce Institute)由九個先進材料研究機構組成，并與劍橋大學物理研究所和制造業研究所一起確定了五個綠色技術“路線圖”，描述了關鍵材料領域如何減少溫室氣體排放。具體包括：
光伏系統的材料，它將增加太陽能電池板產生的電量。
用于產生氫氣和化學原料的低碳方法的材料。
熱電能量轉換材料，主要用于加熱，制冷和空調系統。
熱量轉換材料，可消除在加熱和制冷系統中碳的使用。
低損耗電子設備的材料，可使電子設備和計算更節能。
研究人員還提出了一系列建議，包括呼吁增加對材料研究和測試設施的投資，制定新法律以確保采用新的綠色技術，以及將可持續發展作為任何新的先進材料的核心。
5、中國
中國是全球首屈一指的新材料產業大國，產業規模大約2萬億元。中國在金屬材料、紡織材料、化工材料等傳統領域基礎較好，稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復合材料等產能居世界前列。經過幾十年奮斗，中國新材料產業從無到有，不斷發展壯大，在體系建設、產業規模、技術進步等方面取得明顯成就，為國民經濟和國防建設做出了重大貢獻，具備了良好發展基礎，預計到2025年中國新材料產值有望突破10萬億元。
中國在部分先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料等領域，已經實現了與國際先進水平“并跑”甚至“領跑”。
中國的石墨烯技術處于世界領先水平。2017世界石墨烯創新大會在中國常州舉行，這標志中國石墨烯技術已經開始走在世界前列。石墨烯技術已被世界許多國家列為優先發展的材料技術，雖然中國接觸石墨烯技術只有短短幾年時間，但發展勢頭很猛，且中國擁有巨大的潛在市場。
中國擁有全球最完備的液體金屬全產業鏈，從原材料到制成，從專利到工藝，我國可大規模生產鋯基非晶合金，尤其在塊狀成型工藝技術里，我國已掌握液態金屬核心技術。
6、俄羅斯
俄羅斯是傳統的制造業強國，尤其在新材料等新興產業科技創新方面具有獨特優勢。值得一提的是，俄羅斯在航天航空、能源材料、化工新材料等領域處于全球領先地位。據了解，俄羅斯國家科學技術大學的材料科學家曾經研制出一種氰化鉿陶瓷，理論上能承受4200攝氏度高溫。在此之前，世界上公認的最耐高溫、最難熔化的人造物質是鉭鉿碳化物。另外，俄羅斯采用SHS法（自蔓燃技術）合成的化合物已多達700種，位居世界領先地位。
7、韓國
韓國是新材料世界級強國之一。2020年10月，三星先進技術研究院Eunjoo Jang團隊曾經報道了一種量產率為100%的無鎘藍光ZnTeSe / ZnSe / ZnS量子點的合成。所得的器件顯示出高達20.2％的EQE，亮度為88900 cd m-2，在100 cd m-2時T50 = 15850 h，這是迄今為止全球藍光QD-LED報道的最高值。
韓國早在2001年就成為世界上第5個材料出口國，并且推出“Fast-Follower”戰略，希望躋身四強。韓國企業在“Fast-Follower”戰略推動下，逐漸趕超了原材料行業發達國家的企業。韓國在2001年成為世界上第5個材料出口國/地區，當年材料行業占韓國出口總額的45%以上，到了2015年達到68%。
中國材料企業如何突破
正如知己知彼才能百戰不殆，在國家的發展過程中了解其他國家的動態和最新技術也相當重要。
材料科學的技術突破的確沒有“彎道”可以“超車”，但材料企業在經營策略上卻可能會遇到很多“彎道超車”的機會。中國材料企業目前處于追趕的地位，技術上的優勢并不明顯，在高端市場上顯得有些競爭無力。
今天，世界上的三大碳纖維生產商是日本的東麗、帝人、三菱，三家廠商生產的碳纖維占了全球50%的比重。但在碳纖維產業剛剛起步的時候，玩家反而是來自歐美的大型跨國企業。
日本碳纖維廠商的切入角度是看上去平平無奇的體育休閑用品——東麗碳纖維最早的用途是在釣魚竿、高爾夫球棍上。一根魚竿、一根球棒所需要的碳纖維數量并不多，但這些產品的產量常常數以十萬計，總體的需求量非常可觀。
在市場尚未成熟的時候，生存可能才是第一要務。日本企業在消費品市場上賺到了維持企業生存的資本，靜靜地等待時機。隨著技術越來越先進、市場越來越成熟，日本企業開始挺進航空航天市場——1990年，東麗的產品成為了波音777型客機尾翼的一次材料，終于切入了高端領域。此時，距離東麗制造碳纖維產品已經過去了20年。
大國重器、軍國利器，當然需要最尖端的材料。但對市場上絕大多數企業而言，僅僅服務于“大國重器”并不能保證企業的生存。在市場上，注定只有少數企業才能成為“大國重器”的供應商。
對處于追趕地位的中國企業來說，技術和市場都要追趕。如果短時間內追不上技術，那么就需要在市場上獲得足夠的進步，哪怕只是低端的市場。
因此，中國材料產業的突破點其實并不在材料產業本身，而在材料企業的下游——生產高端產品的下游企業，給企業提供高端產品的需求，推動技術發展；生產低端產品的下游企業，給企業帶來簡單持續的利潤，帶來存活下去的資本。
中國材料產業最需要解決的問題其實并不是某個技術難題，而是“產學研”三者之間的松散聯系。
從技術研發上來看，從2016年開始，中國新材料的專利就已經超越美國和歐洲了，僅次于日本。但直到現在，中國材料企業的市場地位仍然不強——雖然我們手中掌握了大量的專利，雖然世界頂級學術期刊里的材料學論文有一多半都是中國人寫的，但我們很難將實驗室、學校里的研究結果轉化成為產品。
甚至更糟的是——不少科研人員以“論文”為導向，什么熱門就研究什么，成為了無情的論文生產機器，但而一線生產中所需要的工藝、技術突破，由于不屬于熱點課題，往往連校招生都招不到。
下游產業對上游產業的拉動作用我們都知道，但很少有產業像材料行業這么需要下游的支持。好在，我們一直在追趕世界最尖端的技術，現在也終于意識到了這些關鍵技術國產替代的重要性。
表 2030年我國對部分新材料的需求體量與目前自主供應能力缺口巨大
有需求，才能有發展。最近幾年，中國新材料產業的產值增速非常喜人——達到了每年平均21.2%。中國新材料產業的產值，占了全球產值的近四分之一，這都是中國材料產業逐漸走向正軌的標志。
基礎不牢，地動山搖，中國科技產業能不能在如今這個風雨交加的時期挺住，就看中國的新材料了。今天，中國已經達到世界一流水準的材料主要還是各種鋼鐵和建筑材料——船用鋼、機械裝備用鋼、工程建筑材料......而這些材料的背后，無一不是中國已經做大做強的企業。
作為一個仍然處于發展階段的國家，我們不能總是寄希望于彎道超車。因為很多領域是根本不存在彎道的。努力然后等待，才是唯一的出路。不要問中國材料什么時候可以做大做強。
