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新材料产业如何支撑国家崛起?

2018-08-24 10:28

  从微观看,新材料技术关系到每个人的生存(医疗、环境);从介观看,新材料技术关系到国家经济发展(产业升级);从宏观看,新材料技术则关系到人类生存与可持续发展。新材料产业发展赋予了政府、企业、研究机构、资本界更多机遇,也理应受到人们更多重视。

  1708年,亚伯拉罕·达比首次实现了焦炭炼铁的试验,从此廉价而广泛的煤炭逐渐成为冶铁的主要能源;

  随着坩埚炼钢法和瓦特蒸汽机等革命性技术的广泛应用,英国钢铁产量不断上升、钢铁价格不断下降,铁已经丰富和便宜到可以用于一般的建设。

  德国化学工业与化工材料在第二次工业革命中异军突起,更成为了德国经济弯道超车、军事迅猛崛起的基础。

  1826年,李比希在德国吉森首创了闻名于世的现代化学实验室,培养出霍夫曼、凯库勒、拜耳、费歇尔、施陶丁格、李普曼、艾利希、奥斯瓦尔德等化学工业先驱,先后共有40人获得诺贝尔化学奖;

  1925年,IG法本公司正式组建,由拜耳、赫希斯特、巴斯夫和阿克发等6家公司合并而成,该公司在二战期间为德国军队生产了大量的合成燃料和合成橡胶,使德国冲破了资源瓶颈。

  在过去100多年中,德国几经兴衰,却都能完成复兴,这离不开德国在第二次工业革命中完成的技术积累与沉淀。

  凭借雄厚的物质基础、自然资源和来自全球的优秀人才,美国在核技术、生物技术、喷气航空技术、载人航天技术、微电子技术和信息技术等领域几乎全面领先于世界。

  半导体工业已经成为蓝色星球上最为精密、产值最高、全球化程度最深的产业,半导体材料则成为了承载信息社会的重要物质基础。

  1945年,美国宾州大学研发出世界上第一台计算机ENIAC,其重量接近30吨,占地面积接一间大教室;

  随着半导体超晶体格概念的提出,以及分子束外延、化学束外延等先进外延生长技术的进步,半导体物理从过去的“杂质工程”发展到“能带工程”,为基于量子效应的新一代器件应用奠定了基础。

  二战以后,日本和韩国依靠资本引进、技术引进、发展外向型经济等手段,成功实现了经济腾飞与国家崛起,也奠定了在纳米材料、电子信息材料、显示材料和存储材料等领域的优势地位。

  美国依靠强大的经济与科技实力,在化工材料、陶瓷材料、信息材料、生物材料等领域全面开花,持续引领着材料科技与产业的发展方向。

  与国防密切相关的航空航天、计算机与信息技术、生物工程等领域,成为美国引领全球科技发展的着力点

  克林顿时期,美国政府出台《技术促进美国经济增长 :建设经济实力的新方向》政策报告,旨在振兴美国制造业

  奥巴马时期,受2008年金融危机的影响,美国加大技术研发投入,以重塑制造业竞争优势、加速新型产业发展。

  在美国资本与技术转移的背景下,日本通产省(MITI)推进“重化工”发展战略,开始大力投资基础工业。日本全面发展电力、钢铁、化工、机械等产业,迅速形成了完整工业体系。

  20世纪80年代,日本半导体制造商采取基于DRAM的IDM商业模式,在全球半导体市场获得了领先地位,在政策扶持下日本半导体材料企业实现后发先至,半导体工业逐渐向亚洲转移。

  为摆脱半导体技术依附于欧美的弱势局面,日本通产省(现为经济产业省)发挥了强大的政策引导作用。

  受益于全球PC需求的快速增长,以及存储器市场的快速扩张,日本正式成为全球半导体市场和技术中心。

  尽管如此,日本新材料龙头企业在半导体材料领域技术制高点持续布局,经过近40年的潜心研发和精准的全球范围市场布局,截至2014年日本在全球半导体材料市场份额中占比超过60%,依然掌握着半导体行业的命脉与高额利润。

  从韩国崛起路径看,“强人政治 劳动密集型产业 美日资本 越战”等因素成为韩国经济发展的关键动力,韩国的科技发展也离不开国家意志。

  韩国半导体行业起源于产业链中低附加值的劳动密集型工序,经过十多年的发展,韩国逐步进入产业链的高端,并且在全球半导体行业中的 DRAM 和闪存研发和生产方面取得了领先地位。

  1993年,三星电子排名,首次进入全球前十大半导体厂商,开始挑战日本半导体公司在DRAM的地位;

  2001年,已经收购了LG半导体的Hyundai,正式从现代集团分离出来并改名为Hynix(海力士)成为,DRAM领域的一个强有力争夺者。

  依托于下游强势的存储器行业,韩国半导体产业集群效应明显,诞生了一大批半导体材料企业(图11)。

  新材料技术在全球经济发展与产业升级变革中的支撑性、引领性作用不断加强,新材料技术成为世界科技强国角逐的重点,也成为了破解全球性问题的关键所在。