世界七大頂尖的新材料強(qiáng)國(guó)
新材料是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，每種新材料的出現(xiàn)及應(yīng)用都將伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的巨大飛躍。從現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)史中不難看出，每一項(xiàng)重大科技的突破在很大程度上都依賴于相應(yīng)的新材料的發(fā)展。所以新材料是現(xiàn)代科技發(fā)展之本，美國(guó)將新材料稱之為“科技發(fā)展的骨肉”。新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。
新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新主體是美國(guó)、日本和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，其擁有絕大部分大型跨國(guó)公司，在經(jīng)濟(jì)實(shí)力、核心技術(shù)、研發(fā)能力、市場(chǎng)占有率等多方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占據(jù)全球市場(chǎng)的壟斷地位。其中，全面領(lǐng)跑的國(guó)家是美國(guó)，日本的優(yōu)勢(shì)在納米材料、電子信息材料等領(lǐng)域，歐洲在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。中國(guó)、韓國(guó)、俄羅斯緊隨其后，目前屬于全球第二梯隊(duì)。中國(guó)在半導(dǎo)體照明、稀土永磁材料、人工晶體材料，韓國(guó)在顯示材料、存儲(chǔ)材料，俄羅斯在航空航天材料等方面具有比較優(yōu)勢(shì)。除巴西、印度等少數(shù)國(guó)家之外，大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家的新材料產(chǎn)業(yè)相對(duì)比較落后。從新材料市場(chǎng)來(lái)看，北美和歐洲擁有目前全球最大的新材料市場(chǎng)，且市場(chǎng)已經(jīng)比較成熟，而在亞太地區(qū)，尤其是中國(guó)，新材料市場(chǎng)正處在一個(gè)快速發(fā)展的階段。從宏觀層面看，全球新材料市場(chǎng)的重心正逐步向亞洲地區(qū)轉(zhuǎn)移。
世界新材料主要生產(chǎn)商美國(guó)鋁業(yè)、杜邦、拜耳、GE塑料、陶氏化學(xué)、日本帝人、日本TORAY、韓國(guó)LG等大型跨國(guó)公司，加速對(duì)全球新材料產(chǎn)業(yè)的壟斷，并在高技術(shù)含量、高附加值的新材料產(chǎn)品市場(chǎng)中保持主導(dǎo)地位。
值得一提的是，發(fā)達(dá)國(guó)家仍在國(guó)際新材料產(chǎn)業(yè)中占據(jù)領(lǐng)先地位，世界上新材料龍頭企業(yè)主要集中在美國(guó)、歐洲和日本，其中，日、美、德6家企業(yè)占全球碳纖維產(chǎn)能70%以上，日、美5家企業(yè)占全球12寸晶圓產(chǎn)量的90%以上，日本3家企業(yè)占全球液晶背光源發(fā)光材料產(chǎn)量的90%以上。
值得一提的是，世界著名企業(yè)集團(tuán)憑借其技術(shù)研發(fā)、資金和人才等優(yōu)勢(shì)不斷向新材料領(lǐng)域拓展，尤其在高附加值新材料產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位。比如著名的尤尼明幾乎壟斷著國(guó)際市場(chǎng)上4N8及以上高端石英砂產(chǎn)品；比如全球新材料巨頭信越、SUMCO、Siltronic、SunEdison等企業(yè)占據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體硅材料市場(chǎng)份額的80%以上。而半絕緣砷化鎵市場(chǎng)90%以上被日本日立電工、住友電工、三菱化學(xué)和德國(guó)FCM所占有。
再比如DuPont、Daikin、Hoechst、3M、Ausimont、ATO和ICI等7家公司擁有全球90%的有機(jī)氟材料生產(chǎn)能力。美國(guó)科銳(Cree)公司的碳化硅襯底制備技術(shù)具有非常強(qiáng)的全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，飛利浦(Philips)控股的美國(guó)Lumileds公司的功率型白光LED國(guó)際領(lǐng)先，美、日、德等國(guó)企業(yè)擁有70%LED外延生長(zhǎng)和芯片制備核心專利。
在小絲束碳纖維的制造領(lǐng)域，基本被日本的東麗纖維公司、東邦公司、三菱公司和美國(guó)的Hexel公司所壟斷，而大絲束碳纖維市場(chǎng)則幾乎由美國(guó)的Fortafil公司、Zoltek公司、Aldila公司和德國(guó)的SGL公司4家所占據(jù)。美鋁、德鋁、法鋁等世界先進(jìn)企業(yè)在高強(qiáng)高韌鋁合金材料的研制生產(chǎn)領(lǐng)域居世界主導(dǎo)地位。美國(guó)的Timet、RMI和Allegen Teledyne等三大鈦生產(chǎn)企業(yè)的總產(chǎn)量占美國(guó)鈦加工總量的90%，并且是世界航空級(jí)鈦材的主要供應(yīng)商。下面分別介紹世界六大主要的新材料大國(guó)及強(qiáng)國(guó)的具體情況如下：
一、中國(guó)
中國(guó)是全球新材料產(chǎn)業(yè)首屈一指的產(chǎn)業(yè)規(guī)模大國(guó)。眾所周知，新材料產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Σ?duì)未來(lái)發(fā)展有著巨大影響的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，且新材料是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，也是決定一國(guó)高端制造及國(guó)防安全的關(guān)鍵因素，全球范圍內(nèi)都在積極發(fā)展新材料，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家。值得一提的是，新材料產(chǎn)業(yè)是我國(guó)七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，是整個(gè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模大約2萬(wàn)億元。
中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)尤其在金屬材料、紡織材料、化工材料等傳統(tǒng)領(lǐng)域基礎(chǔ)較好，稀土功能材料、先進(jìn)儲(chǔ)能材料、光伏材料、有機(jī)硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能居世界前列。經(jīng)過(guò)幾十年奮斗，中國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，不斷發(fā)展壯大，在體系建設(shè)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步等方面取得明顯成就，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)，具備了良好發(fā)展基礎(chǔ)。中國(guó)新材料需求將呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)發(fā)展，到2025年其產(chǎn)值將突破10萬(wàn)億元，發(fā)展前景十分廣闊！值得一提的是，早在2011年我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值僅僅為0.8萬(wàn)億元，到 2019年我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已增長(zhǎng)至4.5萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)15.4%，預(yù)計(jì)到2021年有望突破7萬(wàn)億元。
中國(guó)在部分先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料等領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際先進(jìn)水平“并跑”甚至“領(lǐng)跑”。比如在關(guān)鍵戰(zhàn)略材料方面，中芯國(guó)際前七大耗材中六類材料實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)采購(gòu);南山集團(tuán)鋁合金厚板通過(guò)波音公司認(rèn)證并簽訂供貨合同;比如中船重工兆瓦級(jí)稀土永磁電機(jī)體積比傳統(tǒng)電機(jī)減少50%、重量減輕40%;再比如世界首座具有第四代核電特征的高溫氣冷堆核電站關(guān)鍵裝備材料國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)85%;液態(tài)金屬在3D打印、柔性智能機(jī)器、血管機(jī)器人等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)初步應(yīng)用等。
中國(guó)的石墨烯技術(shù)世界領(lǐng)先水平。石墨烯技術(shù)是當(dāng)今世界各國(guó)爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)前沿技術(shù)領(lǐng)域，皆因它具有無(wú)與倫比的特性，對(duì)將來(lái)新材料的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。而2017世界石墨烯創(chuàng)新大會(huì)是在中國(guó)常州開(kāi)幕的，意味著中國(guó)石墨烯技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始走在世界前列。值得一提的是，石墨烯材料最早是有英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，石墨烯是已知世界上最薄、最硬的材料，被譽(yù)為“黑金”、“新材料之王”。根據(jù)悉，石墨烯的厚度可達(dá)頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一，強(qiáng)度是鋼的200倍?？茖W(xué)家預(yù)言，石墨烯將會(huì)是21世紀(jì)最重要的新材料，市場(chǎng)應(yīng)用前景不可估量。石墨烯技術(shù)已被世界許多國(guó)家列為優(yōu)先發(fā)展的材料技術(shù)，雖然中國(guó)接觸石墨烯技術(shù)只有短短幾年時(shí)間但發(fā)展勢(shì)頭很猛，且中國(guó)擁有巨大的潛在市場(chǎng)。
中國(guó)的人工晶體材料經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，偏硼酸鋇和三硼酸鋰等紫外非線性光學(xué)晶體研究居國(guó)際領(lǐng)先水平并實(shí)現(xiàn)了商品化；激光晶體、太陽(yáng)能電池關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，光伏發(fā)電成本降到1元/kWh）以下。
中國(guó)的鋰離子電池正負(fù)極材料、電解液均滿足小型電池要求，隔膜、電解質(zhì)鋰鹽等關(guān)鍵材料替代進(jìn)口；超高分子量聚乙烯纖維大幅縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家差距。T300級(jí)碳纖維實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，單線產(chǎn)能提高到1200t；T700和T800級(jí)碳纖維實(shí)現(xiàn)了批量供貨能力已開(kāi)始應(yīng)用于航空航天裝備；中國(guó)開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的銅帶、銅管拉鑄技術(shù)以及銅鋁復(fù)合技術(shù)；中國(guó)的海底管線鋼X65、X70、X80及厚壁海洋油氣焊管、化學(xué)品船用中厚板均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，尤其是低成本石墨烯已開(kāi)始生產(chǎn)，并應(yīng)用于觸摸屏、導(dǎo)熱膜等信息通訊器件。中國(guó)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域不斷突破及新材料品種的不斷增加，使我國(guó)高端金屬結(jié)構(gòu)材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料、高性能復(fù)合材料保障能力明顯增強(qiáng)，先進(jìn)高分子材料和特種金屬功能材料自給水平逐步提高。
中國(guó)擁有全球最完備的液體金屬全產(chǎn)業(yè)鏈，由原材料到制成，由專利到工藝，已可大規(guī)模生產(chǎn)鋯基非晶合金，尤其在塊狀成型工藝技術(shù)里，已掌握液態(tài)金屬核心技術(shù)。值得一提的是，中國(guó)在材料配方、設(shè)備制造和成型工藝的三大核心技術(shù)，都擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，也是全球唯一的一家能對(duì)外公布具備大形塊狀非晶金屬成型能力的國(guó)家。因此，中國(guó)的塊體非晶產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)已走在世界前列。
再比如中國(guó)科學(xué)院金屬研究所等合作開(kāi)發(fā)的可降解純鎂骨釘獲得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局的臨床批件，成為我國(guó)第一個(gè)獲得臨床批件的可降解鎂基金屬醫(yī)療器械產(chǎn)品，也是全球第一例純鎂III類植入物。
二、日本
日本全球公認(rèn)的新材料生產(chǎn)技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家。新材料產(chǎn)業(yè)被國(guó)際上認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Σ?duì)未來(lái)發(fā)展有著巨大影響的產(chǎn)業(yè)。日本作為新材料生產(chǎn)技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家，日本政府十分重視新材料技術(shù)的發(fā)展，尤其重點(diǎn)把開(kāi)發(fā)新材料列為國(guó)家高新技術(shù)的第二大目標(biāo)，因此，日本材料企業(yè)在全球新材料產(chǎn)業(yè)界形成一枝獨(dú)秀領(lǐng)先局面。
日本內(nèi)閣會(huì)議早于2016年就通過(guò)了《第五期科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃(2016-2020)》，日本政府未來(lái)計(jì)劃5年將確保研發(fā)投資規(guī)模占GDP比例的4%以上。
值得一提的是，日本機(jī)械制造工業(yè)長(zhǎng)期保持全球先進(jìn)水平與其發(fā)達(dá)的材料產(chǎn)業(yè)密不可分。比如日本在新材料全球占有率方面， 日本的新材料產(chǎn)業(yè)憑借其超前的研發(fā)優(yōu)勢(shì)、先進(jìn)的研發(fā)成果、實(shí)用化開(kāi)發(fā)力度，在環(huán)境及新能源材料世界市場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)的領(lǐng)先地位。
日本擁有世界領(lǐng)先的新材料巨頭：比如享譽(yù)世界的京瓷株式會(huì)社；三井化學(xué)株式會(huì)社(Mitsui Chemicals)等；日本同時(shí)還擁有了享譽(yù)世界的頂尖大學(xué)：比如著名的東京大學(xué)。東京大學(xué)曾經(jīng)培養(yǎng)了十六名總理大臣、二十一名(日本)國(guó)會(huì)議長(zhǎng)，十三名富比世500大企業(yè)首席執(zhí)行官。十一名諾貝爾獎(jiǎng)得主、六名沃爾夫獎(jiǎng)得主、一名菲爾茲獎(jiǎng)、三名羅伯·柯霍獎(jiǎng)、四名蓋爾德納國(guó)際獎(jiǎng)及四名普立茲克建筑獎(jiǎng)得主。比如名古屋大學(xué) 。它是日本頂尖、世界一流的著名研究型國(guó)立綜合大學(xué)，是日本中部地區(qū)最高學(xué)府。名古屋大學(xué)曾經(jīng)培養(yǎng)出6名諾貝爾獎(jiǎng)得主、1名菲爾茲獎(jiǎng)得主。
日本的材料學(xué)已成為國(guó)際上最頂尖技術(shù)。特別是材料學(xué)的水平及實(shí)力極大程度上決定了一個(gè)國(guó)家的最高科技水平。比如世界上最先進(jìn)的裝甲車必需優(yōu)質(zhì)材料；最先進(jìn)的導(dǎo)彈之外殼必須采用極優(yōu)質(zhì)材料。尤其是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片更需要出色而優(yōu)質(zhì)的高科技新材料。再比如世界上高精尖的軍用雷達(dá)半導(dǎo)體元器件也需要優(yōu)中選優(yōu)的新材料。
日本在新材料領(lǐng)域，甚至已遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先最發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)很大的身位，即使包括俄羅斯及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家和日本也不在一個(gè)檔次上。比如在高精尖的三種材料技術(shù)領(lǐng)域：首先是制造洲際彈道導(dǎo)彈噴管和殼體以及飛機(jī)骨架——高強(qiáng)度碳纖維材料；其次是全球最高性能主動(dòng)相控陣軍用雷達(dá)的——寬禁帶半導(dǎo)體收發(fā)組件材料；再次是制造新式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的——高性能單晶葉片。可以說(shuō)，日本在這三種頂級(jí)科技領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，全球其他國(guó)家只能望其項(xiàng)背。
眾所周知，最先進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的五代單晶材料，由于渦輪葉片工作環(huán)境十分惡劣，需極度高溫高壓之下依然能夠保持?jǐn)?shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的極高轉(zhuǎn)速，對(duì)于高溫高壓下的抗蠕變性能的條件及要求是相當(dāng)苛刻的。值得一提的是，世界上單晶材料共有五代。越到最后一代，就越看不到老牌發(fā)達(dá)國(guó)家的影子，尤其是軍事超級(jí)大國(guó)俄羅斯更不在話下。而第五代單晶技術(shù)水平是日本的天下。全球最頂級(jí)的單晶材料就是日本研發(fā)的第五代單晶TMS-162/192， 日本已成為全球唯一一個(gè)能制造第五代單晶材料的國(guó)家，在全球市場(chǎng)上具有絕對(duì)的話語(yǔ)權(quán)。
再比如全球傳統(tǒng)材料學(xué)和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的歐洲最頂尖水平公司——英國(guó)著名的發(fā)動(dòng)機(jī)公司羅爾斯·羅伊斯（RR），也是歐洲最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)，旗下產(chǎn)品包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)以及核動(dòng)力潛艇的核動(dòng)力裝置，其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)是世界久負(fù)盛名的拳頭產(chǎn)品。如此這樣一家全球技術(shù)最頂尖公司，在日本的新材料面前也只能膜拜及俯首稱臣。比如英國(guó)RR甚至于大批進(jìn)口日本的單晶材料用于制造自己的世界先進(jìn)的Trent渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，日本的新材料技術(shù)，讓全球很多國(guó)家離不開(kāi)它，離開(kāi)了寸步難行。一個(gè)重要原因，日本的新材料不但質(zhì)量極佳，而且擁有十分“恐怖”的使用壽命。
日本領(lǐng)先世界的還有大名鼎鼎的碳纖維材料。碳纖維由于質(zhì)量輕，強(qiáng)度高而被軍工產(chǎn)業(yè)視為制造導(dǎo)彈、尤其是最頂尖洲際彈道導(dǎo)彈的最理想材料。比如美國(guó)的“侏儒”導(dǎo)彈是美國(guó)的小型固體洲際戰(zhàn)略導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈也是目前世界上最早采用全程制導(dǎo)的洲際戰(zhàn)略導(dǎo)彈，其中就用到了日本的新材料及技術(shù)。
比如美國(guó)的“三叉戟II”D-5型潛射導(dǎo)彈，曾經(jīng)是世界上最先進(jìn)的潛射彈道導(dǎo)彈。曾經(jīng)被譽(yù)為美海軍戰(zhàn)略核力量的“驕子”。此導(dǎo)彈采用了日本的新復(fù)合材料。再比如法國(guó)M51的新式洲際彈道導(dǎo)彈，M51潛射彈道導(dǎo)彈曾經(jīng)是法國(guó)原子能軍需事務(wù)局和法國(guó)原子能總署研制的新一代戰(zhàn)略核導(dǎo)彈。至少到2030年，以M51導(dǎo)彈為主體的?；肆α繉⒊蔀榉▏?guó)核力量的主體，可鞏固法國(guó)在歐洲防務(wù)獨(dú)立中的領(lǐng)導(dǎo)地位。法國(guó)的導(dǎo)彈依然采用了日本的復(fù)合新材料。
無(wú)疑全球先進(jìn)的戰(zhàn)略導(dǎo)彈無(wú)一例外都采用碳-碳和碳-樹(shù)脂復(fù)合材料用于制造洲際導(dǎo)彈的殼體和噴管。而在這項(xiàng)技術(shù)上日本依然是全球領(lǐng)先水平。比如日本東麗公司的T1000強(qiáng)度高達(dá)7060mpa，其拉伸模量在高強(qiáng)度碳纖維中也非常高（甚至達(dá)到了284Gpa），這些技術(shù)指標(biāo)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了美國(guó)IM9的最高水平。
在碳纖維有機(jī)復(fù)合材料領(lǐng)域，前蘇聯(lián)國(guó)家石墨結(jié)構(gòu)材料研究所、前蘇聯(lián)聚合物纖維研究所，全俄航空材料研究院，能夠生產(chǎn)出拉伸強(qiáng)度2500～3000MPa、拉伸模量250GPa的高強(qiáng)度碳纖維，以及模量400～600GPa的高模量碳纖維。尤其是后期又研發(fā)出4000～5000MPa的中模量碳纖維。盡管如此，俄羅斯的碳纖維產(chǎn)品在性能及水平上依然沒(méi)有超過(guò)日本的技術(shù)水平。
在全球碳纖維生產(chǎn)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(jí)技術(shù)水平。
三、美國(guó)
美國(guó)是全球新材料領(lǐng)域的重要領(lǐng)導(dǎo)者。北京大學(xué)數(shù)字中國(guó)研究院副院長(zhǎng)曾經(jīng)認(rèn)為：美國(guó)在新能源、新材料和生命工程方面的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界其他國(guó)家。
值得一提的是，美國(guó)曾經(jīng)把新材料列為影響經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)家安全的六大類關(guān)鍵技術(shù)之首。在確定的22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中材料占了5項(xiàng)（材料的合成和加工、電子和光電子材料、陶瓷、復(fù)合材料、高性能金屬和合金）。美國(guó)的新材料發(fā)展特色是以國(guó)防部和航空航天局的大型研究與發(fā)展計(jì)劃為龍頭，主要以國(guó)防采購(gòu)合同形式來(lái)推動(dòng)和確保大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的新材料研究與發(fā)展工作。
早在2011年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布了一項(xiàng)超過(guò)5億美元的“推進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系”計(jì)劃，通過(guò)政府、高校及企業(yè)的合作來(lái)強(qiáng)化美國(guó)制造業(yè)，投資逾1億美元的“材料基因組計(jì)劃”（Materials Genome Initiative）是其組成部分之一?！恫牧匣蚪M計(jì)劃》擬通過(guò)新材料研制周期內(nèi)各個(gè)階段的團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作，加強(qiáng)“官產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合，注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的協(xié)作和共享，目標(biāo)是把新材料研發(fā)周期減半，成本降低到現(xiàn)有的幾分之一，以以期加速美國(guó)在清潔能源、國(guó)家安全、人類健康與福祉以及下一代勞動(dòng)力培養(yǎng)等方面的進(jìn)步，大幅加強(qiáng)美國(guó)在新材料領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
美國(guó)重點(diǎn)把生物材料、信息材料、納米材料、極端環(huán)境材料及材料計(jì)算科學(xué)列為主要前沿研究領(lǐng)域，支持生命科學(xué)、信息技術(shù)、環(huán)境科學(xué)和納米技術(shù)等發(fā)展，尤其滿足國(guó)防、能源、電子信息等重要部門和領(lǐng)域的需求。由此，美國(guó)制訂了一系列與新材料相關(guān)的戰(zhàn)略性計(jì)劃，主要包括：“21世紀(jì)國(guó)家納米綱要” 、“ 國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI）” 、“未來(lái)工業(yè)材料計(jì)劃” 、“光電子計(jì)劃” 、“ 光伏計(jì)劃” 、“下一代照明光源計(jì)劃”、“先進(jìn)汽車材料計(jì)劃” 、“化石能材料計(jì)劃” 、“建筑材料計(jì)劃” 、“NSF先進(jìn)材料與工藝過(guò)程計(jì)劃” 、“材料基因組計(jì)劃”等。美國(guó)在新材料科技發(fā)展方面取得很大進(jìn)展。比如在戰(zhàn)略性新材料計(jì)劃之下，早在2011年1月份，美國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種由超介質(zhì)材料制造的聲吶探測(cè)不到的“隱聲衣”；3月份，高效存儲(chǔ)氫的納米復(fù)合材料問(wèn)世；6月份，“誘導(dǎo)”聚合物擬肽鏈自我組裝成納米繩子，自組裝納米繩性能不遜于自然材料；9月份，以鐿為基礎(chǔ)材料研制出奇特的新型超導(dǎo)體，在自然狀態(tài)就能達(dá)到“量子臨界點(diǎn)” ；11月份，研發(fā)的超黑材料能吸收幾乎所有照射在其上的光，吸收率超過(guò)99%；同月，新研發(fā)的世界上最輕的材料，其能量吸收性能與人造橡膠相仿，卻比聚苯乙烯泡沫塑料還要輕100倍。
美國(guó)擁有全球眾多頂尖的新材料巨頭：比如埃克森美孚(ExxonMobil)、、陶氏化學(xué)(DowChemical)、杜邦公司(DuPont)、3M公司(3M)、、美鋁公司(Alcoa)、美國(guó)鋼鐵公司(UnitedStates Steel)、7、PPG 工業(yè)公司(PPG Industries)、空氣化工產(chǎn)品公司(AirProducts & Chemicals)、伊士曼化學(xué)公司(Eastman Chemical)、康寧公司(Corning)‘
美國(guó)擁有世界頂尖的新材料高等學(xué)府：比如著名的西北大學(xué)、麻省理工大學(xué)（材料科學(xué)與工程學(xué)院的課程排名第一）、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（由最早成立于1867年的陶瓷、冶金、礦業(yè)等系合并而來(lái);專業(yè)分為生物材料、電子材料等6個(gè)方向;全美材料專業(yè)排名常年前三。）、4加利福尼亞大學(xué)伯克利分校（世界上最負(fù)盛名且是最頂尖的公立大）、斯坦福大學(xué)（世界上最杰出的大學(xué)之一）、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（美國(guó)頂尖的以研究科學(xué)為主，且學(xué)術(shù)聲望非常高的研究性公立大學(xué)。）
康奈爾大學(xué)（辦學(xué)規(guī)模為當(dāng)時(shí)全美高校之最）、賓夕法尼亞州立大學(xué)帕克分校（全美最大的十所公立大學(xué)之一）、佐治亞理工學(xué)院分校治亞理工學(xué)院分校（美國(guó)頂尖的理工學(xué)院。重點(diǎn)在研究開(kāi)發(fā)下一代工程應(yīng)用的材料）、美國(guó)密歇根大學(xué)（與加州大學(xué)伯克利分校以及威斯康星大學(xué)麥迪遜分校素有“公立大學(xué)典范”之稱。材料專業(yè)排名非常高）
美國(guó)擁有一大批全球頂尖的研究所及領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室：比如在新材料研究領(lǐng)域科研機(jī)構(gòu)一共有210所科研機(jī)構(gòu)，比如橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、埃姆斯實(shí)驗(yàn)室等17個(gè)科研實(shí)力全球名列前茅的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以及杜邦、波音、IBM等13個(gè)頂尖科技研發(fā)公司實(shí)驗(yàn)室，而涉足新材料研究的主力—高校實(shí)驗(yàn)室如麻省理工大學(xué)、哈佛大學(xué)等則高達(dá)180所。
1、橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：磁性材料、超導(dǎo)、激光脈沖燒蝕、薄膜、鋰電池材料、熱電材料、表面、高分子、結(jié)構(gòu)陶瓷和合金基礎(chǔ)研究。
2、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：高溫超導(dǎo)性、磁性、固態(tài)結(jié)構(gòu)與相轉(zhuǎn)變、高分子導(dǎo)體
3、艾米斯實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：新機(jī)械、磁性和超導(dǎo)方面稀土元素的實(shí)驗(yàn)和理論研究。
4、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：高溫超導(dǎo)性、高分子超導(dǎo)體、薄膜磁性、表面科學(xué)。
5、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：激光光譜、超導(dǎo)、薄膜、飛秒加工、生物高分子、高分子與復(fù)合物、表面科學(xué)以及理論研究。
6、勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：金屬與合金、陶瓷、激光材料、合金超塑性。
7、西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：金屬和合金應(yīng)力腐蝕裂紋、陶瓷材料高溫腐蝕疲勞、陶瓷材料輻射效應(yīng)。
8、洛斯拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：電子材料、微結(jié)構(gòu)發(fā)展理論、使表面硬度、抗腐蝕性和耐磨性提高的等離子體浸沒(méi)離子注入技術(shù)。
9、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：主要材料研究?jī)?nèi)容：陶瓷涂料溶膠-凝膠化學(xué)、納米晶材料發(fā)展以及金屬、玻璃和陶瓷材料表面的膠粘合潤(rùn)濕。
10、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST）：主要材料研究?jī)?nèi)容：屬于美國(guó)商務(wù)部的非監(jiān)管機(jī)構(gòu)。NIST共有6個(gè)實(shí)驗(yàn)室，分別為工程實(shí)驗(yàn)室、信息科技實(shí)驗(yàn)室、材料測(cè)量實(shí)驗(yàn)室、物理測(cè)量實(shí)驗(yàn)室、納米科技中心、NIST中子研究中心。
11、美國(guó)航空航天局（NASA）：主要材料研究?jī)?nèi)容：主要涉足新型金屬材料以及高性能復(fù)合材料。
12、美國(guó)加州納米研究中心：主要材料研究?jī)?nèi)容：納米科學(xué)和納米技術(shù)發(fā)現(xiàn)的迅速商業(yè)化研究。 CNSI開(kāi)展的工作代表了納米系統(tǒng)相關(guān)的研究四個(gè)目標(biāo)領(lǐng)域包括能源，環(huán)境，健康，醫(yī)學(xué)，信息技術(shù)。
13、美國(guó)國(guó)家增材制造創(chuàng)新研究所：主要材料研究?jī)?nèi)容：新型金屬材料，增材/3D打印材料、開(kāi)發(fā)梯度及可定制材料。
14、哈佛大學(xué)研究中心：主要材料研究?jī)?nèi)容：哈佛大學(xué)擁有多個(gè)材料研究中心，其中包括量子科學(xué)及工程學(xué)會(huì)、納米系統(tǒng)中心、側(cè)重不同層次生物學(xué)功能的認(rèn)識(shí)、解決醫(yī)療問(wèn)題的儀器和設(shè)備的生物材料研究室等。在哈佛的工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，研究材料科學(xué)的教授是最多的。
15、省理工大學(xué)研究中心：主要材料研究?jī)?nèi)容：麻省理工學(xué)院則擁有科技與聚合物物理研究小組、44個(gè)生物工程方面的研究所及研究室、納米技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、專門進(jìn)行金屬材料等快速成型技術(shù)研究的快速成型實(shí)驗(yàn)室、高級(jí)材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室以及正在研究4D打印的自組裝實(shí)驗(yàn)室等材料研究部門。其中生物學(xué)與生物工程系里面的Whitehead研究所代表了全美國(guó)生物學(xué)研究的最高水平，其下設(shè)15個(gè)研究室，在生物材料研究方面主攻人類遺傳學(xué)下設(shè)15個(gè)研究室，在生物材料研究方面主攻人類遺傳學(xué)、基因、免疫系統(tǒng)、RNA等領(lǐng)域。
16、普林斯頓大學(xué)的化學(xué)工程部：主要材料研究?jī)?nèi)容：高分子材料研究和生物材料研究的主要據(jù)點(diǎn)，其材料科學(xué)與技術(shù)研究所下面有專門的復(fù)合材料研究組；
17、康涅狄格大學(xué)材料科學(xué)研究所：主要材料研究?jī)?nèi)容：該研究所材料科學(xué)方面的研究橫跨金屬聚合物、金屬納米材料、生物醫(yī)學(xué)金屬材料等領(lǐng)域。
18、賓夕法尼亞大學(xué)：主要材料研究?jī)?nèi)容：新型高強(qiáng)度、高韌性合金材料，致力于金屬間化 物的基礎(chǔ)系統(tǒng)研究，比如鈦鋁合金和銀鉬合金等。
19、斯坦福大學(xué)工程學(xué)院：主要材料研究?jī)?nèi)容：主要為交通運(yùn)輸工具設(shè)計(jì)更輕質(zhì)、性能更 良好、結(jié)構(gòu)更新穎的材料。
20、加州大學(xué)圣芭芭拉分校：主要材料研究?jī)?nèi)容：該學(xué)校除了擁有數(shù)個(gè)全球頂尖的納米材料實(shí)驗(yàn)室，還擁有眾多其它與材料研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室，包括材料研究實(shí)驗(yàn)室、多功能材料和結(jié)構(gòu)中心、節(jié)能材料中心、復(fù)合材料研究所、先進(jìn)材料中心、國(guó)際材料研究中心等。
綜上所述，之所以美國(guó)的高科技及新材料在全球如此之強(qiáng)，在很大程度上得益于美國(guó)對(duì)于新材料的高度重視，特別是美國(guó)新材料“產(chǎn)學(xué)研政”各界的有效結(jié)合。原因是新材料是科技發(fā)展的基礎(chǔ)，只有新材料強(qiáng)大了，一個(gè)國(guó)家的科技才能做到真正領(lǐng)先。
四、德國(guó)
德國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)受到全世界的公認(rèn)好評(píng)。2012年6月，德國(guó)啟動(dòng)實(shí)施了《納米材料安全性》長(zhǎng)期研究項(xiàng)目，以了解各類納米材料可能對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，通過(guò)定量化方法對(duì)納米材料進(jìn)行安全性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2012年11月，德國(guó)啟動(dòng)“原材料經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略”科研項(xiàng)目，目的在于開(kāi)發(fā)能夠高效利用并回收原材料的特殊工藝，加強(qiáng)稀土、銦、鎵、鉑族金屬等的回收利用。
德國(guó)為鼓勵(lì)各種社會(huì)力量參與新材料研發(fā)，先后頒布實(shí)行了“材料研究MatFo”(1984-1993年)、“材料技術(shù)MaTech”(截至2003年)和“為工業(yè)和社會(huì)而進(jìn)行材料創(chuàng)新WING”(始于2004年)3個(gè)規(guī)劃。WING規(guī)劃強(qiáng)調(diào)密切關(guān)注材料的可制造性，致力于協(xié)調(diào)各部門間的高水平材料研究。
值得一提的是，2013年4月，德國(guó)頒布了《關(guān)于實(shí)施工業(yè)4.0戰(zhàn)略的建議》白皮書。之后德國(guó)將工業(yè)4.0項(xiàng)目納入了《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的10個(gè)未來(lái)項(xiàng)目中，推動(dòng)以智能制造、互聯(lián)網(wǎng)、新能源、新材料、現(xiàn)代生物為特征的新工業(yè)革命。德國(guó)企業(yè)界普遍認(rèn)為，確保和擴(kuò)大在材料研發(fā)方面的領(lǐng)先地位是其在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵。2016年3月，德國(guó)發(fā)布了《數(shù)字戰(zhàn)略2025》(Digital Strategy2025)，確定了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步驟及具體實(shí)施措施，其中重點(diǎn)支柱項(xiàng)目包括工業(yè)3D打印等。
工業(yè)4.0是由德國(guó)政府《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來(lái)項(xiàng)目之一。
德國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)重要基礎(chǔ)來(lái)自四大領(lǐng)域：
化工制藥業(yè)：德國(guó)是世界最大的化工產(chǎn)品出口國(guó)，是歐洲首選的化工投資地區(qū)，擁有完善的基礎(chǔ)設(shè)施、研究機(jī)構(gòu)和高素質(zhì)勞動(dòng)力。據(jù)德國(guó)化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，著名的德國(guó)化工制藥企業(yè)有：巴斯夫、拜耳、朗盛、漢高、贏創(chuàng)、默克、勃林格殷格翰等。
機(jī)械設(shè)備制造：機(jī)械設(shè)備制造業(yè)是德國(guó)就業(yè)人數(shù)最多的行業(yè)。德國(guó)著名的機(jī)械設(shè)備制造巨頭有：蒂森克虜伯、西馬克、海德堡印刷、海瑞克、福伊特、普茨邁斯特、通快等。
汽車和汽車配件工業(yè)：德國(guó)是聞名遐邇的全球汽車制造強(qiáng)國(guó)，德國(guó)高檔汽車全球市場(chǎng)占有率曾超過(guò)70%。著名的德國(guó)主要汽車制造商有：大眾汽車、戴姆勒、寶馬、奧迪、保時(shí)捷、歐寶曼(商用車)等整車企業(yè)和博世、大陸、采埃孚(ZF)、蒂森·克虜伯、西門子VDO等汽配企業(yè)。
電子電氣工業(yè)：德國(guó)擁有世界技術(shù)領(lǐng)先的電子電氣工業(yè)。德國(guó)電子元件業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于德國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展。汽車電子行業(yè)是德國(guó)電子元件的最大消費(fèi)者，通信領(lǐng)域、電子數(shù)據(jù)處理和工業(yè)電子也是其主要用戶，分別占20%左右的銷售份額。著名的世界級(jí)企業(yè)：德國(guó)電子電氣行業(yè)龍頭企業(yè)有西門子、英飛凌、博世、捷德(Giesecke & Devrient)、庫(kù)卡(KUKA)等。
德國(guó)擁有享譽(yù)世界的的新材料企業(yè)
1、巴斯夫：巴斯夫股份公司(BASF SE)成立于1865年，它是世界上工廠面積最大的化學(xué)產(chǎn)品基地。巴斯夫集團(tuán)在歐洲、亞洲、南北美洲的41個(gè)國(guó)家擁有超過(guò)160家全資子公司或者合資公司。
2、贏創(chuàng)：贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)(AG)是一家全球領(lǐng)先的特種化工企業(yè)。贏創(chuàng)80%的銷售額都來(lái)源于占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位的業(yè)務(wù)。
3、朗盛：朗盛集團(tuán)是一家全球領(lǐng)先的德國(guó)特殊化學(xué)品集團(tuán)，總部及主要業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)位于科隆。2004年，拜耳集團(tuán)進(jìn)行戰(zhàn)略重整分拆，將其化學(xué)品業(yè)務(wù)和部分聚合物業(yè)務(wù)進(jìn)行了剝離，朗盛隨之誕生。
4、漢高：德國(guó)漢高公司1876年9月26日創(chuàng)建于亞琛，漢高公司的業(yè)務(wù)重點(diǎn)在于應(yīng)用化學(xué)。經(jīng)140多年發(fā)展，漢高從80個(gè)工人企業(yè)擴(kuò)展成為世界性的集團(tuán)公司。
5、西格里：西格里集團(tuán)是全球領(lǐng)先的碳素石墨材料以及相關(guān)產(chǎn)品的制造商之一，擁有從碳石墨產(chǎn)品到碳纖維及復(fù)合材料在內(nèi)的完整業(yè)務(wù)鏈。
6、EOS 3D打印公司：成立于1989年，是世界著名的快速成型設(shè)備制造商和e-制造方案提供商。
五、俄羅斯
俄羅斯是傳統(tǒng)的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，尤其在新材料等新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。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(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位，同時(shí)，俄羅斯發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)為力求特續(xù)保持這些材料領(lǐng)城在全球的領(lǐng)先地位，同時(shí)大力發(fā)展對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提離國(guó)防實(shí)力有重要影響力的新材料。
比如俄羅斯國(guó)家科學(xué)技術(shù)大學(xué)的材料科學(xué)家曾經(jīng)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(rèn)的最耐高溫、最難熔化的人造物質(zhì)是鉭鉿碳化物。另外俄羅斯采用ＳＨＳ法（自蔓燃技術(shù)）合成的化合物已多達(dá)７００種，已居世界領(lǐng)先地位。
俄羅斯研發(fā)新材料的戰(zhàn)略目標(biāo)是：一方面力求繼續(xù)保持某些材料領(lǐng)域在世界上的領(lǐng)先地位，如航空航天、能源工業(yè)、化工、金屬材料、超導(dǎo)材料、聚合材料等；另一方面，則大力發(fā)展對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高國(guó)防實(shí)力有影響的領(lǐng)域，如電子信息工業(yè)、通訊設(shè)施、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)等。目前的狀況是由于信息、通訊、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的相對(duì)滯后，給本來(lái)具有優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)負(fù)面影響。因此也成為俄政府和科技界注意的焦點(diǎn)。
俄羅斯也始終把新材料相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略和國(guó)家經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。比如早在2012年4月發(fā)布的《2030年前材料與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》將18個(gè)重點(diǎn)材料戰(zhàn)略列為發(fā)展方向，其中包括智能材料、金屬間化合物、納米材料及涂層、單晶耐熱超級(jí)合金、含鈮復(fù)合材料等，同時(shí)還制定了新材料產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略。
再比如俄羅斯科學(xué)院于2015年發(fā)布《至2030年科技發(fā)展預(yù)測(cè)》，內(nèi)容主要包括7個(gè)科技優(yōu)先發(fā)展方向，即信息通信技術(shù)、生物技術(shù)、醫(yī)療與保障、新材料與納米技術(shù)、自然資源合理利用、交通運(yùn)輸與航天系統(tǒng)、能效與節(jié)能等。
俄羅斯的礦產(chǎn)資源十分豐富，煤、石油、天然氣、泥炭、鐵、錳、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、釩、鈦、鉻的儲(chǔ)量均居世界前列，在發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)方面，俄羅斯當(dāng)前把發(fā)展新材料等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略和國(guó)家經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行大力扶持、推動(dòng)和實(shí)施。
俄羅斯擁有極為明確的研究方向，擁有眾多的機(jī)構(gòu)：
俄羅斯的研發(fā)方向：俄羅斯新材料的主要研發(fā)方向是結(jié)構(gòu)材料和功能材料，具體為金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料、高純度材料以及生物、超導(dǎo)和納米材料等。
俄羅斯把以下9項(xiàng)新材料和化學(xué)品列為科技規(guī)劃之一：
·
陶瓷及玻璃材料
特種性能金屬和合金
膜技術(shù)
重要戰(zhàn)略原料的評(píng)估
綜合開(kāi)采和深加工技術(shù)
聚合材料和復(fù)合材料
超硬合成材料
超導(dǎo)技術(shù)
微型冶金生產(chǎn)技術(shù)模型
俄羅斯具有世界水平的新材料研究所：
從事金屬材料研究的機(jī)構(gòu)有：俄科院金屬研究所、俄科院西伯利亞分院強(qiáng)度物理和材料學(xué)研究所、稀有金屬工業(yè)研究所、航空材料研究所、結(jié)構(gòu)材料研究所、重工業(yè)研究所、有色冶金研究所、國(guó)家航空技術(shù)研究所、全俄輕質(zhì)合金研究所以及若干研究協(xié)會(huì)和企業(yè)。
從事陶瓷材料研究的機(jī)構(gòu)有：俄科院西伯利亞分院強(qiáng)度物理和材料學(xué)研究所、固體化學(xué)和礦物原料加工研究所、硅酸鹽化學(xué)研究所、航空材料研究所、結(jié)構(gòu)材料研究所、全俄高分子纖維研究所、國(guó)家航空技術(shù)研究所、全俄輕質(zhì)合金研究所以及若干科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。
從事復(fù)合材料研究的機(jī)構(gòu)有：俄科院合成聚合材料研究所、強(qiáng)度物理和材料學(xué)研究所、硅酸鹽化學(xué)研究所、航空材料研究所、石墨基結(jié)構(gòu)材料研究所、中央特種機(jī)械制造研究所、全俄輕質(zhì)合金研究所以及若干科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。
從事高分子材料研究的機(jī)構(gòu)有：俄科院合成高分子材料研究所、航空材料研究所、國(guó)立高分子化學(xué)和技術(shù)研究所、全俄高分子纖維研究所、國(guó)家航空技術(shù)研究所以及若干科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。
從事高純度材料研究的機(jī)構(gòu)：金屬研究所、高純度物質(zhì)化學(xué)研究所、稀有金屬工業(yè)研究所、特純材料研究所等研究機(jī)構(gòu)及科研生產(chǎn)聯(lián)合體和企業(yè)。
六、英國(guó)
英國(guó)是全球傳統(tǒng)的新材料強(qiáng)國(guó)之一。比如世界上第一座大型塑料橋1992年10月是在英國(guó)出現(xiàn)的。世界上第一座用復(fù)合材料,主要是玻璃纖維增強(qiáng)塑料建造的大型橋梁在蘇格蘭的阿伯費(fèi)迪竣工。這座橋是由蒙賽爾公司和鄧迪大學(xué)的工程技術(shù)人員共同設(shè)計(jì)的,橋梁為懸索式結(jié)構(gòu),是用來(lái)聯(lián)結(jié)一條河流的兩側(cè)的高爾夫球場(chǎng)的。橋長(zhǎng)62米、寬2米,但重量?jī)H為15噸。
英國(guó)政府于2019年5月宣布承諾到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放。而英國(guó)的亨利·羅伊斯研究所（Henry Royce Institute）由參與先進(jìn)材料研究的九個(gè)領(lǐng)先機(jī)構(gòu)（包括利茲）組成，并與劍橋大學(xué)物理研究所和制造業(yè)研究所一起確定了學(xué)術(shù)方法。行業(yè)研究人員可以幫助提供負(fù)擔(dān)得起且可靠的綠色技術(shù)。合作的結(jié)果是五個(gè)技術(shù)“路線圖”，它們描述了許多關(guān)鍵研究領(lǐng)域的發(fā)展如何在減少溫室氣體排放中發(fā)揮重要作用。這些路線圖涵蓋：
用于光伏系統(tǒng)的材料，它將增加太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電量。
用于產(chǎn)生氫氣和化學(xué)原料的低碳方法的材料。
熱電能量轉(zhuǎn)換材料，存在于加熱，制冷和空調(diào)系統(tǒng)中。
熱量轉(zhuǎn)換材料，可消除在加熱和制冷系統(tǒng)中使用碳。
用于低損耗電子設(shè)備的材料，這將導(dǎo)致更節(jié)能的電子設(shè)備和計(jì)算。
研究人員還提出了一系列建議，包括呼吁增加對(duì)材料研究和測(cè)試設(shè)施的投資，制定新法律以確保采用新的綠色技術(shù)以及將可持續(xù)性作為任何新的先進(jìn)材料的核心。
物理與天文學(xué)學(xué)院的Linfield教授和Katharina Zeissler博士以及Oscar Cespedes博士協(xié)調(diào)了低損耗電子學(xué)的技術(shù)路線圖。該計(jì)劃得到了代表半導(dǎo)體行業(yè)的研究和技術(shù)組織CSconnected的支持。
值得一提的是，英國(guó)劍橋科技園是歐洲最成功的的科學(xué)園區(qū)，也是歐洲最著名的科學(xué)園區(qū)之一。劍橋科技園以劍橋大學(xué)為主導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研合作，致力于發(fā)展生命科學(xué)、生物醫(yī)藥、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、新材料、國(guó)防等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，擁有超過(guò)120家企業(yè)，其中61%的企業(yè)起源于劍橋大學(xué)，50%的企業(yè)成立了十年以上，30%的企業(yè)是外資企業(yè)。
英國(guó)的新材料研究機(jī)構(gòu)：
卡文迪許實(shí)驗(yàn)室：卡文迪許實(shí)驗(yàn)室作為劍橋大學(xué)物理科學(xué)院的一個(gè)系，從1904年至1989年的85年間一共產(chǎn)生了29位諾貝爾獎(jiǎng)得主，占劍橋大學(xué)諾獎(jiǎng)總數(shù)的三分之一。若將其視為一所大學(xué)，則其獲獎(jiǎng)人數(shù)可列全球第20位，與斯坦福大學(xué)并列。其科研效率之驚人，成果之豐碩，舉世無(wú)雙。在鼎盛時(shí)期甚至獲譽(yù)“全世界二分之一的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)都來(lái)自卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。
英國(guó)ARM公司：英國(guó)ARM公司是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）提供商。全世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。ARM設(shè)計(jì)了大量高性價(jià)比、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。早在2014年基于ARM技術(shù)的全年全球出貨量是120億顆，從誕生到現(xiàn)在為止基于ARM技術(shù)的芯片有600億顆。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。在智能機(jī)、平板電腦、嵌入控制、多媒體數(shù)字等處理器領(lǐng)域擁有主導(dǎo)地位。
英國(guó)太赫茲公司Teraview：英國(guó)創(chuàng)業(yè)公司TeraView成立于2001年，是世界上第一家致力于太赫茲光成像和光譜學(xué)應(yīng)用的公司。公司的太赫茲技術(shù)主要面向研究型實(shí)驗(yàn)室和全球性的生產(chǎn)設(shè)施部門，可應(yīng)用于制藥、汽車、半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域，可大幅縮短檢測(cè)時(shí)間。據(jù)稱，在IC封裝方面，使用傳統(tǒng)的區(qū)域檢測(cè)方法需要7-10天，而使用該公司的太赫茲技術(shù)1天以內(nèi)即可完成，同時(shí)能大幅降低因檢測(cè)對(duì)IC封裝造成的破壞。公司的太赫茲技術(shù)還可用于武器及爆炸物的檢測(cè)、藥品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、汽車及相關(guān)領(lǐng)域中涂層表面的檢測(cè)以及癌癥檢測(cè)的醫(yī)學(xué)成像等。
超穎材料企業(yè)Metaboards：Metaboards成立于2016年，由牛津大學(xué)的教授和研究人員創(chuàng)立，他們正在嘗試用一種“超穎材料”來(lái)提出更好的無(wú)線充電解決方案。新方案可以解決目前無(wú)線充電的短板，比如需要設(shè)備和充電器對(duì)接，新科技還能用一個(gè)充電點(diǎn)給多個(gè)設(shè)備充電。
七、韓國(guó)
韓國(guó)是新材料世界級(jí)強(qiáng)國(guó)之一。比如2020年10月，三星先進(jìn)技術(shù)研究院Eunjoo Jang團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)報(bào)道了一種量子產(chǎn)率為100%的無(wú)鎘藍(lán)光ZnTeSe / ZnSe / ZnS量子點(diǎn)的合成。所得的器件顯示出高達(dá)20.2％的EQE，亮度為88,900 cd m-2，在100 cd m-2時(shí)T50 = 15,850 h，這是迄今為止全球藍(lán)光QD-LED報(bào)道的最高值！
韓國(guó)早在2001年就成為世界上第5個(gè)材料出口國(guó)，并且推出了著名的“Fast-Follower”戰(zhàn)略，希望躋身四強(qiáng)。韓國(guó)企業(yè)在“Fast-Follower”戰(zhàn)略推動(dòng)下，逐漸趕超了原材料行業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)。韓國(guó)并且在2001年成為世界上第5個(gè)材料出口國(guó)/地區(qū)。當(dāng)年材料行業(yè)占韓國(guó)出口總額的45%以上，到了2015年達(dá)到68%。
韓國(guó)希望在未來(lái)十年成為在“核心材料”領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)世界第四大出口國(guó)的愿望。比如在韓國(guó)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)中，許多研發(fā)工作正在信息技術(shù)、生物技術(shù)和環(huán)境技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域取得進(jìn)展，一些高頻熱詞包括：功能性有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化、納米結(jié)構(gòu)的光電材料、超分子材料、太陽(yáng)能電池和熱能轉(zhuǎn)換的有機(jī)材料、自組裝納米顆粒的藥物傳遞、能量生成和儲(chǔ)存的復(fù)合材料、氣凝膠、高性能超級(jí)電容器、二次鋰電池等。
韓國(guó)的材料學(xué)家和工程師想要成為新材料技術(shù)的“First Movers”，而不是其他發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的“Fast Followers”，特別是在工業(yè)4.0時(shí)代。韓國(guó)一直處于新材料研發(fā)的核心陣營(yíng)，比如“石墨烯”是典型例子。石墨烯可以廣泛應(yīng)用在許多不同的領(lǐng)域包括太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體、透明面板、發(fā)光材料等。盡管石墨烯是國(guó)外科學(xué)家首先發(fā)明的，但韓國(guó)在石墨烯產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新上是一個(gè)“最早的行動(dòng)者”。2016年，韓國(guó)是擁有國(guó)內(nèi)和國(guó)際石墨烯專利最多的國(guó)家：比如來(lái)自韓國(guó)三星225項(xiàng)專利，LG 180項(xiàng)，成均館大學(xué)147項(xiàng)，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)高等研究院(KAIST)129項(xiàng)，以及首爾國(guó)立大學(xué)78項(xiàng)。
韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部和教育科學(xué)技術(shù)部之前表示，到2020年將投入5130億韓元(約合人民幣28.2億元)推動(dòng)“納米融合2020項(xiàng)目”。
值得一提的是，韓國(guó)政府在2013發(fā)布《第三次科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃》，提出將在5個(gè)領(lǐng)域推進(jìn)120項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)(含30項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù))的開(kāi)發(fā)，其中30項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)包括先進(jìn)技術(shù)材料、知識(shí)信息安全技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)等。韓國(guó)的未來(lái)增長(zhǎng)動(dòng)力計(jì)劃，集中支持新一代半導(dǎo)體、納米彈性元件、生態(tài)材料、生物材料、高性能結(jié)構(gòu)材料等。
韓國(guó)政府在2014年制定了3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃，并加強(qiáng)了技術(shù)開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人才培養(yǎng)、法律制度完善等基本產(chǎn)業(yè)環(huán)境的建設(shè)。2016年，在原有政策與推進(jìn)工作基礎(chǔ)上，為提高韓國(guó)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，韓國(guó)制定了《韓國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)振興計(jì)劃(2017-2019年)》，其目標(biāo)是在2019年使韓國(guó)成為3D打印技術(shù)的全球領(lǐng)先國(guó)家。
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