“雙碳”背景下的材料及重點材料領域研發(fā)新模式
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2月19日，中國工程院院士、原副院長，國家新材料產業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會主任干勇在首屆“中國能源•化工產學研30人論壇”上，對“雙碳”背景下我國的能源、化工領域材料發(fā)展進行了全面梳理并提出重點材料領域的創(chuàng)新研發(fā)新模式。
化工材料支撐產業(yè)鏈安全戰(zhàn)略
在我國化工和新材料領域中，高端合成樹脂材料、高端合成橡膠、高端合成纖維及單體、高端碳纖維、工程塑料5大類13項技術存在斷鏈的關鍵技術問題。目前，我國石化工業(yè)突破“卡脖子”關鍵技術的2030年重點任務已經明確。
新一代信息技術產業(yè)重點在于補短板的化工新材料。集成電路制造晶圓、光刻、刻蝕等全產業(yè)鏈均離不開高純化學品，沒有高純化學品，就沒有高端集成電路。目前，我國集成電路高純化學品約90%需要依賴進口，嚴重受制于人，而高純化學品的分離提純難度極大，甚至無法突破。因此，開展集成電路高純化學品的分離提純研究極其重要。集成電路高純化學品的純度和質量是芯片性能的關鍵，也是國際上搶占的戰(zhàn)略制高點，因此實現高純化學品自主創(chuàng)新是解決芯片難題的關鍵之一。
針對生物材料及高分子材料的短板，干勇院士建議成立國家級生物及高分子材料研究院，重點突破生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用無機非金屬材料、高性能膜材料、先進高分子材料等，并考慮提前布局重組人源化膠原蛋白材料、新型高強韌性醫(yī)用純鈦材料，引領國家生物安全發(fā)展、保障人民生命健康。
能源材料技術支撐產業(yè)鏈安全戰(zhàn)略
碳達峰、碳中和目標的提出，為構建清潔低碳、安全高效的能源體系提出了明確時間表。針對能源系統(tǒng)深度脫碳迫切需求，我國要大力發(fā)展光伏、風電等新能源技術和綠色氫能、煤炭高效利用等技術。
干勇院士認為能源結構轉型重點是要實現兩個轉變，一是資源利用方式要從化石能源消耗型向綠色能源再生型轉變;二是碳氫燃料的利用方式要從高碳燃料向低碳燃料轉變。保證能源結構調整戰(zhàn)略是保障產業(yè)鏈、供應鏈安全的支撐，我國距離碳達峰還有不到10年時間，要建成以非化石能源為主體、安全可持續(xù)的能源供應體系，實現能源領域深度脫碳和本質安全。為此，我們要大力控制化石能源消費，加快實施可再生能源替代行動，積極構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
未來我國光伏產業(yè)鏈安全的科技發(fā)展重點就是不斷提高轉換率。光伏砷化鎵電池、光伏鈣鈦礦電池轉化率較高，應重點關注。未來儲能要重點突破前沿儲能技術，研究鋰空氣電池、鋰二氧化碳電池等新型能源存儲技術;要重點研發(fā)高效儲能技術，包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能等;要重點研發(fā)應用梯級電站大型儲能、利用廢棄礦井儲能、火電廠抽氣儲能等新型儲能應用技術，以及儲能安全技術。行業(yè)要重點關注前沿低碳技術，包括人工光合作用技術、電力多元轉化技術、空氣中二氧化碳直接捕集技術;要重點關注能效提升技術，包括發(fā)展數據中心節(jié)能降耗技術、利用高壓直流供電系統(tǒng);要重點關注非電可再生能源利用技術及煤炭清潔高效利用技術。
此外，氫能體系建設是構建協(xié)同互補終端能源結構的重要環(huán)節(jié)，氫能發(fā)展是儲能領域的重要組成部分。石油化工和煤化工是典型的高能耗化工工程。在“雙碳”目標下，石油化工和煤化工的高效耦合轉化、石腦油耦合制烯烴、綠氫融合煤制甲醇過程均是化工產業(yè)綠色發(fā)展新路徑。
探索重點材料領域研發(fā)新模式
干勇院士建議下一步能源化工領域應探索重點材料領域的研發(fā)新模式。
其一，調整科技結構新方向。在全球經濟一體化背景下，國家之間的競爭已由企業(yè)之間、產業(yè)鏈之間的競爭逐漸轉變?yōu)楫a業(yè)集群之間、產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)之間的競爭。制造業(yè)產業(yè)集群化發(fā)展是產業(yè)發(fā)展的基本規(guī)律之一，是制造業(yè)結構調整和轉型升級的必由之路。中國在進入工業(yè)化后期后，制造業(yè)發(fā)展邁入深水區(qū)，產業(yè)集群開始出現，成為我國制造業(yè)強大的一個重要表現。
與以美國為首的西方國家相比，我國制造業(yè)主靠單打獨斗競爭力弱，急需開展聯合創(chuàng)新。我國可聚焦重點產業(yè)區(qū)域，鍛長板、補短板，以企業(yè)為主整合項目、基地、人才、資金等創(chuàng)新資源，實現技術溢出效應最大化，構建研發(fā)、生產、驗證、應用的全鏈條協(xié)同創(chuàng)新體系及產業(yè)技術迭代升級創(chuàng)新機制，形成新型的創(chuàng)新理念、創(chuàng)新戰(zhàn)略、創(chuàng)新模式、創(chuàng)新網絡。
其二，打造重點材料領域新平臺。首先，系統(tǒng)有序推進全國重點實驗室優(yōu)化重組，對標國內外先進的研究機構，打造不可替代的科技創(chuàng)新能力并明確戰(zhàn)略定位，針對國家需求，可梳理解決重大科技問題。
其次，加快構建以國家實驗室為核心引領的創(chuàng)新體系，基于已有的研究基礎、雄厚的研發(fā)隊伍基礎及強大的科研設施，采用核心—基地—網絡協(xié)同創(chuàng)新架構組建模式，重點從戰(zhàn)略性結構材料、戰(zhàn)略性功能材料、前沿新材料、材料基礎科學支撐平臺四類進行布局，實現補短板、鍛長鏈、打根基的戰(zhàn)略目標。
此外，可考慮成立材料國家實驗室總部，建議先行選擇半導體新材料、輕量化材料及特種合金、新能源材料、生物及高分子材料4個重點方向，以及全生命周期表征評價綜合科技設施、材料基因工程及大數據中心，后續(xù)結合未來戰(zhàn)略產業(yè)需求和材料科技發(fā)展擴展，形成開放式聯合研究體系。
最后，可探索新的國家創(chuàng)新體系的領導模式，成立中央科技領導小組，統(tǒng)籌協(xié)調國家戰(zhàn)略科技力量，形成“四個面向”的科技創(chuàng)新體系能力。
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