Репортаж от Wedoany，За последние десять лет китайская индустрия новых материалов совершила исторический скачок: объем производства вырос с примерно 0,7 трлн юаней в 2010 году до 8,7 трлн юаней в 2024 году, среднегодовой совокупный темп роста составил около 20%, а масштаб промышленности занял первое место в мире. Опрошенные эксперты отмечают, что Китай перешел от этапа масштабного расширения, «направленного в основном на решение проблемы наличия», к этапу высококачественного развития, ориентированному на удовлетворение важнейших государственных стратегических потребностей и повышение международной конкурентоспособности. Модель инноваций также трансформировалась от «в основном копирования и подражания» к «сочетанию копирования, подражания и самостоятельных инноваций».
В области создания системы новых материалов Китай на протяжении многих лет занимает первое место в мире по объему производства таких передовых базовых материалов, как сталь, цветные металлы, нефтехимическая продукция и стройматериалы. Значительно повысилась гарантированность поставок ключевых стратегических материалов, включая специальные сплавы для высокотехнологичного оборудования, передовые полупроводниковые материалы и редкоземельные функциональные материалы. Производство подложек из карбида кремния, которое десять лет назад еще не было коммерциализировано, сейчас составляет около трети мирового объема производства; годовой объем производства углеродного волокна приближается к 150 тыс. тонн, что составляет около половины мирового производства; годовой объем производства редкоземельных цериевых магнитных материалов достиг почти 90 тыс. тонн, и Китай стал единственной страной в мире, коммерциализировавшей производство цериевых магнитов; производство катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов выросло с примерно 180 тыс. тонн в год десять лет назад до более 3 млн тонн в год, увеличившись примерно в 16 раз; производство анодных материалов выросло с примерно 30 тыс. тонн в год до более 2 млн тонн в год, увеличившись примерно в 67 раз.
Что касается прорывов в ключевых технологиях, то, согласно исследованию Министерства промышленности и информатизации 2011 года, из 130 ключевых материалов, остро необходимых для национальной экономики, только около 14% могли полностью обеспечиваться внутри страны. Однако к 2022 году, по данным исследования Экспертного комитета по развитию национальной индустрии новых материалов, средний уровень самообеспеченности Китая ключевыми новыми материалами достиг 54%. По состоянию на конец 2024 года значительно повысился уровень материального обеспечения таких крупных проектов, как большие самолеты, авиационные двигатели, интегральные схемы и атомная энергетика. В области материалов для производства интегральных схем Китай добился прорыва в технологиях ключевых материалов для техпроцессов 22–28 нм, а объем производства отечественных 12-дюймовых кремниевых пластин составляет около 30% мирового объема; в сфере мобильной связи доля отечественного нитрида галлия на внутреннем рынке выросла с примерно 5% в 2020 году до 70%, что оказало мощную поддержку развитию технологии 5G. Прорывы также были достигнуты в ключевых материалах для авиакосмической отрасли, железнодорожного транспорта и атомной энергетики: например, отечественные основные жаропрочные сплавы уже серийно используются в авиационных двигателях, а новые материалы таких предприятий, как Ansteel и TISCO, были использованы при строительстве более 40 атомных энергоблоков.
Китай осуществляет переход от «догоняющего» к «параллельному» и даже «лидирующему» положению в области технологий новых материалов. Алюминиевые сплавы третьего и четвертого поколений для авиации, магниевые сплавы, углеродное волокно и другие материалы уже вышли на уровень «параллельного бега», в то время как многие технологии, такие как кремнистая сталь, редкоземельные постоянные магниты, материалы для литий-ионных аккумуляторов и сверхпроводящие материалы, находятся на глобальных лидирующих позициях. Китай занимает первое место в мире по количеству патентных заявок в области новых материалов восьмой год подряд, а также лидирует по численности соответствующих кадров. Взять, к примеру, материалы для литий-ионных аккумуляторов: доля Китая в мировых поставках четырех основных материалов — катода, анода, электролита и сепаратора — превышает 80%; доля промышленных синтетических алмазов/микропорошков китайского производства в мире превышает 95%; доля высокоэффективных сверхпроводящих материалов на основе ниобий-титана на мировом рынке в 2024 году достигла 55%; доля Китая в мировом производстве полиуретана превышает 40%, что делает его крупнейшим производителем в мире.
В части инновационной системы развития в Китае сформирована комплексная политическая система, охватывающая такие звенья, как НИОКР новых материалов, пилотные испытания, валидация и демонстрационное применение. Насчитывается более 200 национальных инновационных платформ и баз, включая Национальную лабораторию материалов и ключевые лаборатории общегосударственного значения. Кластеры новых материалов составляют 15 из 80 национальных передовых производственных кластеров. Интенсивность инвестиций в НИОКР превышает 3%. В рамках 13-й и 14-й пятилеток был развернут ряд ключевых специализированных проектов, стимулирующих совместные инновации по схеме «промышленность-академия-исследования». Например, Цзянсуский институт промышленных технологий, используя модель «оригинальные научные исследования вузов + вторичная разработка института + инкубация в промышленном парке», успешно коммерциализировал более 100 стратегических результатов, включая монокристаллические лопатки для авиационных двигателей и радиочастотные материалы из нитрида галлия.
В области промышленной трансформации и модернизации китайская индустрия материалов переходит от среднего и низшего звеньев цепочки создания стоимости к среднему и высшему. Прочность мостовой стали повышена с 370 МПа до 690 МПа, а для некоторых высокопрочных сталей, используемых в автомобильных конструкциях безопасности, применяется сталь класса 2000 МПа, что является мировым рекордом. Уровень ЧПУ ключевых процессов превышает 75%, более 80% сталелитейных предприятий Китая проводят модернизацию в направлении интеллектуального производства. Что касается экологичного развития, то по состоянию на 2024 год более 830 млн тонн мощностей по производству сырой стали прошли модернизацию для сверхнизких выбросов; объемы рециклинга стального лома, алюминиевого лома и медного лома достигли соответственно 250 млн тонн, 11,5 млн тонн и 4,5 млн тонн, а уровни комплексного использования составили 25%, 26% и 33%.
В конкретных областях достигнуты многочисленные знаковые результаты. В области металлических материалов: ряд технологий для передовых сталей является мировым лидером, например, сверхпрочная сталь способствует облегчению автомобилей; передовые легкие сплавы применяются в большом самолете C919 и лунном зонде «Чанъэ-6»; Китай лидирует в мире по технологиям практических сверхпроводящих материалов, компания Western Superconducting поставила международным предприятиям в общей сложности более 8 000 тонн ниобий-титановой проволоки для МРТ, что составляет более половины мирового рынка; производство редкоземельных магнитных материалов составляет 90% мирового объема, что дает очевидные преимущества всей производственной цепочки. В области неорганических неметаллических материалов: компания China National Building Material Group первой в мире начала производство сверхтонких стеклянных подложек для OLED-дисплеев 8.6-го поколения методом флоат-процесса; ключевые характеристики 30-микронного сверхтонкого гибкого складного стекла являются мировыми лидерами; карбидокремниевая керамика поддерживает разработку литографического оборудования; Китай уже более 20 лет подряд занимает первое место в мире по производству сверхтвердых материалов, сформировав глобальную монополию. В области нефтехимических и химических материалов: полиуретановая промышленность изменила глобальный ландшафт, такие компании, как Wanhua Chemical, стали мировыми гигантами; в области углеродного волокна завершен и введен в эксплуатацию проект по крупносерийному производству углеродного волокна марки T1000. В области электронных материалов: прорыв в области широкозонных полупроводников, несмотря на эмбарго; Китай первым в мире разработал 12-дюймовые подложки из карбида кремния; отечественные мишени из меди, тантала, титана и других материалов могут поддерживать техпроцесс 3 нм. В области энергетических материалов: Китай является мировым лидером в производстве фотоэлектрических материалов, доля материалов для силовых литий-ионных аккумуляторов на рынке превышает 90%. В области биомедицинских материалов: серия биоразлагаемых окклюдеров для сердца, разработанная под руководством команды Сычуаньского университета, используется более чем в 500 больницах в 10 странах мира, имплантировано более 10 000 единиц.
В настоящее время развитие новых материалов в Китае все еще сталкивается с некоторыми проблемами. Способность материалов обеспечивать потребности недостаточно сильна; в области высокотехнологичных материалов для высококлассного оборудования, информационных технологий и других сфер сохраняется отставание от развитых стран, проблема зависимости от импорта стоит остро. Недостаточна способность к самостоятельным инновациям, мало крупных оригинальных достижений; темпы НИОКР в области передовых материалов, таких как сверхширокозонные полупроводники, отстают от зарубежных; необходимо также повысить способность к «внедрению искусственного интеллекта». Недостаточна коммерциализация результатов НИОКР по схеме «промышленность-академия-исследования», цикл перехода научных достижений из лаборатории на рынок длителен, по-прежнему существует проблема «хорошие материалы не решаются использовать».
На перспективу эксперты рекомендуют сосредоточиться на следующих направлениях: во-первых, материалы для информационных технологий нового поколения, включая материалы для новых вычислений и хранения данных, материалы для связи шестого поколения (6G) и материалы для интеллектуальных дисплеев; во-вторых, новые энергетические материалы, такие как материалы для твердотельных аккумуляторов и материалы для ядерной энергетики нового поколения; в-третьих, материалы для высокотехнологичного производства и крупных проектов, охватывающие такие области, как воплощенный интеллект, освоение дальнего космоса, глубокого моря и глубоких недр, а также высокоскоростные поезда следующего поколения; в-четвертых, биомедицинские материалы нового поколения, такие как биоматериалы для человеко-машинной интеграции и наноматериалы для диагностики и терапии. Цель состоит в том, чтобы к 2030 году общий технологический и прикладной уровень Китая в области материалов вошел в первую мировую лигу; к 2035 году построить мощную державу в области новых материалов.
Для достижения вышеуказанных целей необходимо создать инновационную систему технологий новых материалов на основе искусственного интеллекта, продвигать создание баз данных по материалам и научных больших языковых моделей, реализовав замкнутый цикл «AI-дизайн — симуляция и валидация — автономный эксперимент — обратная связь по данным». В то же время, сосредоточившись на ключевых материалах для таких приоритетных областей, как пилотируемая космонавтика, лунная программа и автомобили на новых источниках энергии, необходимо усилить государственную координацию и научно-исследовательские усилия для полного обеспечения самостоятельности. Кроме того, следует, заглядывая на 10–15 лет вперед, планировать развитие передовых материалов, создавать современные производственные цепочки мирового уровня, а также построить «зеленую» и низкоуглеродную промышленную систему новых материалов, оптимизировать энергетическую структуру, развивать технологии циклического производства, поддерживая стратегию «двойного углерода».
