作者:任眉佳，东滩顾问
新材料是传统产业升级和战略性新兴产业发展的基石。作为一种关键的资源投入，它们一次又一次地推动了技术革命的进步。
近年来，全球新材料产业发展迅速，中国新材料产业处于第二梯队，年均复合增长率超过20%。但上游关键材料和设备发展仍存在诸多“瓶颈”，国内替代需求迫切，市场巨大，进程加快。未来，国内替代将成为行业增长的主旋律。
一、新材料产业的发展概况新材料是指新发现的或人工合成的或用传统材料改性的具有优异特殊性能的材料。与传统材料产业相比，新材料产业具有技术密集、RD投资大、产品附加值高等特点。
1.新材料的发展历程:目前处于第三次工业革命的硅和碳时代。
材料是人类一切社会生活和经济发展的基本要素，作为关键的资源投入，推动着一次又一次技术革命的进步。21世纪，新材料和新技术的突破将极大地推动社会进入第四次工业革命。
2.全球市场和格局:以美日欧等发达国家为主，中国、韩国、俄罗斯次之。
新材料是国际竞争的重点领域之一，也是决定一个国家高端制造业和国防安全的关键因素。长期以来，美国、日本、欧洲等发达国家和地区是新材料产业的创新主体，中国、韩国、俄罗斯紧随其后，现在属于世界第二梯队。
对全球新材料产业的宏观指导不断加强。
目前，发达国家已经把发展新材料产业放在非常突出的位置，密集出台重大规划政策，并从RD投资、市场培育、法律制度等方面给予大力支持，努力抢占未来发展先机。
世界新材料产业规模继续扩大。
全球新材料产业从2016年的2.09万亿美元增长到2019年的2.82万亿美元，年复合增长率为7.7%，其中2019年同比增长超过10%。从2019年新材料产业构成来看，先进基础材料产值占比49%，关键战略材料产值占比43%。得益于3D打印材料、石墨烯、超导等新兴产业技术的不断突破，前沿新材料占比从2018年的3.1%提升至8%。
全球新材料产业发展不平衡。
发达国家拥有绝大多数大型跨国公司，在经济实力、核心技术、RD能力、市场份额等方面占据绝对优势，在全球市场占据垄断地位。其中，美国在新材料产业发展方面处于领先地位，日本在纳米技术和电子信息材料方面优势明显，欧洲在复合结构材料、化学材料和纳米材料方面优势明显。中国在半导体照明、稀土永磁材料和人工晶体材料方面有比较优势，韩国在显示材料和存储材料方面有比较优势，俄罗斯在航天材料方面有比较优势。
未来市场的重心逐渐向亚洲转移。
随着新一轮科技革命和产业革命的到来，全球技术要素和市场要素的配置将发生深刻变化，区域差异将进一步加剧。从新材料市场来看，北美和欧洲拥有目前全球最大的新材料市场，市场相对成熟，而在亚太地区，尤其是中国，新材料市场正处于快速发展阶段。从宏观角度来看，全球新材料市场的重心正逐渐向亚洲转移。
3.中国的市场和格局:目前正处于由大变强的关键时期。
中国新材料产业从无到有，如今已成为名副其实的材料强国，年均复合增长率达21.2%。但是，中国虽然成为了物质大国，却不是物质强国。当前，我国新材料正处于由大变强的关键时期。
新材料产业发展正处于黄金时期。
“九五”以来中国重点发展新材料，“十二五”以来，中国新材料技术发展取得了长足进步。中国新材料产业产值从2011年的0.8万亿元增长到2019年的4.5万亿元，年均复合增长率21.2%，增速显著，占全球新材料产值的比重从2016年的20%左右提高到2019年的23%。
新材料行业整体备受市场青睐。
由于新材料的战略地位及其对其他新兴产业的支持和推动，新材料产业的发展得到了国家的大力支持，民间资本看好新材料的发展前景。2019年中国新材料行业投资数量为59笔，单笔投资较2011年增长近一倍，投资规模达到89.87亿元。
三大新材料产业面临着不同的发展问题。
中国新材料产业发展迅速，但并非坦途。三种新材料产业面临着不同的发展问题。先进材料在很多领域产量居世界第一，但质量不高，导致产能过剩；战略材料产业链上下游脱节，成套技术不全，部分产品对外依存度高，海外管控严格；新锐材料善于跟踪模仿，但原始创新不足，转化率低。他们站在新材料发展的道路上，亟待解决。
材料是科技发展的关键环节。
2018年，工信部对全国30多家大型企业的130多种关键基础材料进行了调查。结果表明:我国仍有32%的关键材料空白，52%依赖进口。计算机和服务器的大部分通用处理器有95%的高端专用芯片，70%以上的智能终端处理器和大部分存储芯片依赖进口；在装备制造领域，高档数控机床、高档设备和仪器、运载火箭、大飞机、航空空发动机、汽车等关键零部件的精加工生产线上95%以上的制造和检测设备依赖进口。
二、新材料产业的发展趋势当今世界，科技革命迅猛发展，新材料新产品日新月异，产业升级和应用升级步伐加快。新材料产业的发展将呈现以下趋势。
1.新材料的发展更注重可持续发展，更以人为本。
目前，世界各国都把发展新材料与可持续发展紧密结合起来，更加注重新材料的发展与自然资源和环境的协调，高效、重复利用资源，使新材料的发展更有效地纳入循环经济的模式。
新材料的发展不仅强调与资源、能源、环境的协调发展，而且更加注重以人为本。随着人们对健康安全需求的提高，对生物医用材料、绿色环保材料、新型建筑材料等绿色健康材料的需求越来越多。
2.高科技的发展促进了新材料和新产品的不断升级。
高技术的快速发展对关键基础材料提出了新的挑战和要求，材料的更新换代促进了高技术成果的产业化。随着万物互联、物联网、工业互联网等概念的加速，新材料技术正在加速向科技化方向发展。未来，自修复材料、自适应材料、新型传感器材料、3D打印材料等新材料技术将大量涌现，为生物医学、国防军事、航空空航天等领域的发展提供支撑。
3.人工智能和新材料技术相互促进，加速新材料的井喷。
新材料的传统RD过程主要依靠科学直觉和实验判断，再加上大量的重复实验来完成验证，可谓历尽艰辛。在人工智能技术的帮助下，新材料的RD和应用周期有望缩短一半以上。
新材料技术的突破将使材料产品在很大程度上智能化，具有传感功能、反馈功能、信息识别和积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自调解能力。这些智能材料可以满足人工智能发展的要求。
4.新材料产业上下游进一步整合，整合重组趋势加剧。
随着高科技的发展，新材料与信息、能源、医疗卫生、交通运输、建筑等行业的结合越来越紧密。然而，激烈的市场竞争、优胜劣汰的自然法则和经济效益的强大驱动，加剧了新材料产业的整合重组，产业结构呈现出横向扩散和相互包容的特征。
元器件的小型化和集成化趋势使得新材料和新器件的制造集成日益明显。新材料产业与上下游产业的合作融合更加紧密，产业结构呈现纵向扩散趋势。
随着新材料产业的不断整合重组，跨国公司及其分支机构将在新材料产业发展中发挥更大的作用。这些企业规模大，RD能力强，产业链完善。通过战略联盟和大量的RD投资，他们在竞争中处于优势甚至垄断地位。
5.中国加快承接产业转移，同时逐步实现进口替代。
由于中国大陆劳动力成本低、市场需求巨大、产业链逐渐完善等优势，很多新材料细分领域向中国产业转移，且现象越来越严重。以半导体行业为例。世界集成电路发展经历了美欧垄断、日本崛起、亚太独霸三个阶段。现在正处于向中国大陆集中的阶段，产业东移趋势明显。
产业转移一般是指低附加值的劳动密集型产业向东道国转移，而技术升级是新材料产业发展的基础，其他驱动因素也是以技术升级为基础的。近年来，5G、新能源、军工、航空空航空航天等国内新兴产业迎来快速发展阶段，但上游关键材料仍高度依赖进口。未来国产化需求迫切，进口替代将是行业增长的主旋律。
三、新材料产业的热点领域新材料等关键领域的突破，将成为技术竞争的赢家和输家。新材料产业作为众多产业链的上游环节，其发展受到下游应用场景的极大制约，RD成果难以快速投入大规模使用。相比互联网等高速迭代的行业，市场节奏更慢。但缓慢的背后，也是巨大能量的积累，一旦释放，将导致市场格局的演变。
1.纳米材料:高端市场被海外国家垄断，国内有千亿级市场蓝海。
受益于纳米技术的不断创新和新应用领域的不断开发，全球纳米材料市场正在快速增长，全球市场规模超过1000亿美元。2018年中国纳米材料产业市场规模达到1150亿元，年均增速20%。
生物材料、纳米电子材料与器件、纳米医疗诊断等高端市场被日本、欧美企业占据。以纳米银浆料为例，国外几大企业占据了全球90%以上的市场份额。中国纳米技术企业产量极小，尚未形成一批有实力的厂商。产品以低端纳米粉体和浆料为主，高端纳米材料多处于研发阶段，离产业化还很远。
2.石墨烯:锂电池材料和导热薄膜有望成为最大的下游应用。
石墨烯是目前世界上最薄、最硬、导电性和导热性最好的材料。其优异的物理性能使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料，广泛应用于智能手机、平板电脑、大功率节能LED照明、超薄液晶电视等领域。
华为2019年发布的Mate 20 X智能手机中，首次使用石墨烯作为散热材料，石墨烯锂电池也有望在手机端实现商用推广。从市场规模来看，锂电池材料市场最大空，预计达到40 ~ 50亿元，其次是导热薄膜，预计达到15 ~ 20亿元，复合材料市场也在20亿元空左右。
3.3D打印材料:PLA和ABS占优势，金属和陶瓷材料前景良好。
随着3D打印技术应用领域的不断拓展和越来越多3D材料的问世，近五年来增速一直保持在20%以上，处于稳定快速发展期。预计2019年3D打印材料市场规模将超过42亿美元。3D打印材料多样化，PLA材料和ABS塑料占主导地位，金属和陶瓷材料前景看好。
我国基础3D打印材料发展迅速，专利申请量逐年增加，已基本满足国产装备增材制造需求。其中，通用材料占半壁江山，国内自主研发的终端材料约占40%，高性能金属粉末耗材等优质材料以进口为主，约占10%。
4.超导材料:重点关注新型低温超导和低成本高温超导材料。
超导材料的商业化需求保持稳定。2017年，全球超导产品市场规模达到61亿美元，商业、医疗保健和电力行业日益增长的需求是主要增长因素。低温超导的应用范围最广，但高温超导材料的市场规模会随着技术进步而稳步扩大。据美国能源部预测，到2020年，低温超导材料的应用市场将达到45%，高温超导材料的市场将占55%。
世界上只有少数企业掌握了低温超导线材的生产技术，主要分布在英国、德国、日本和中国。西部超导是中国唯一的铌钛锭、超导线材、超导磁体全流程生产企业，也是目前中国唯一的低温超导线材商业化生产企业。
5.液态金属:主导未来高科技竞争的超级材料之一。
液态金属是电力电子、计算机、通信等高科技领域的关键材料，可以部分替代传统的硅钢、坡莫合金和铁氧体材料。液态金属有望在行业中占据重要地位，全球液态金属产品市场约有300亿美元空的发展。
6.有机发光二极管材料:市场广阔空，关注有机发光二极管有机发光材料。
有机发光二极管被认为是取代LCD的新一代显示技术，已广泛应用于智能手机、可穿戴设备、VR等领域，带动了有机发光二极管材料产业的超高增长。2018年，全球有机发光二极管材料市场规模达到10.4亿美元，增长率为25%。2018年，中国有机发光二极管材料市场规模近10亿元，市场增长率超过100%。
目前，有机发光二极管终端材料和有机发光材料存在较高的技术壁垒。日本的idemitsu，韩国的三星和LG化学，美国的陶氏化学和UDC，德国的默克和Novaled垄断了市场。有机发光材料中，日韩厂商占据80%左右的市场份额，行业毛利率高达80%。国内有机发光二极管材料企业较少，主要从事有机发光二极管中间体和粗单体的生产。万润、Xi安瑞联、濮阳惠诚等头部企业实现量产，进入全球有机发光二极管材料供应链。
7.碳纤维复合材料:汽车领域需求巨大，国内供给持续上升。
就需求结构而言，碳纤维材料因其“轻而强”、“轻而硬”的特性，50%以上应用于工业领域。2018年风电叶片、航空空航天、运动休闲、汽车行业占比74%。2013-2018年全球不同领域碳纤维需求增长率显示，汽车零部件复合增长率为33%，发展前景巨大。
对碳纤维的需求普遍供不应求。目前，碳纤维的供应主要依靠从日本、韩国和美国进口。2018年，中国碳纤维需求总量为3.1万吨，同比增长32%。国内供应占总需求的比例从2014年的13.5%上升至29%。近年来，以中富申英为代表的龙头企业在国际产能中占有一席之地。
8.功能膜材料:锂电池隔膜市场需求巨大空
功能片占电影总产量的5%左右，但市值接近15%，毛利率是普通片的5-7倍。目前，国际膜市场的75%分布在美国、欧洲国家和日本。中国的膜产值仅占全球膜工业产值的不到15%。
随着中国新能源产业的发展和锂电池生产技术的不断提高，中国已成为全球最大的锂电池制造基地和第二大锂电池生产和出口国，对锂电池隔膜的需求也是
成长。预计2020年中国锂电池隔膜总需求量将达到27.33亿平方米。
9.稀土永磁材料:新能源汽车领域是主要市场增长点。
稀土永磁材料的明星产品是钕铁硼永磁材料，目前被称为“永磁之王”。高性能钕铁硼永磁材料的下游应用领域主要分为两大类，一类是新能源和节能环保，一类是传统应用领域。目前，汽车领域是高性能钕铁硼永磁材料应用最广泛的场景。
未来新能源汽车领域将是高端钕铁硼磁性材料的主要增长点。稀土永磁驱动电机性能优异，具有尽可能宽的弱磁调速范围、高功率密度比、高效率和高可靠性等优点。能有效减轻重量，提高新能源汽车效率，需求难以替代。受益于新能源汽车的放量，高端钕铁硼的需求将快速增长。
10.形状记忆合金:专注于医疗和汽车领域的形状记忆合金。
形状记忆合金由两种以上的金属元素组成。被外界条件强制变形后，在一定条件下会恢复原状，从而实现材料的可逆设计和应用。目前有镍钛基记忆合金、铜基记忆合金和铁基记忆合金三种类型，其下游产业主要有生物医药、航空空航天、机械电子、桥梁建筑、汽车制造等。
自2009年以来，中国形状记忆合金的研发取得了快速进展，生物医药行业是最大的RD市场，约占22%。2017年，我国形状记忆合金产业市场规模约56.8亿元，同比增长13%，其中医疗领域约占77%。医疗保健消费支出和手术需求的增长反映了行业的市场增长。
11.超材料:广泛应用于军工领域，是具有战略重点的前沿技术。
超材料是指一些人工合成的复合结构或复合材料，具有天然材料所不具备的超常物理性质。典型的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁性材料、熔融金属等。
目前，超材料因其独特的物理性能而受到人们的青睐，在军事领域有着巨大的应用前景。隐身是近年来出现率最高的超材料应用，也是迄今为止超材料技术最集中的研究方向。比如美国的DE F-35战斗机，DDG1000驱逐舰都采用了超材料隐身技术。未来，超材料将广泛应用于各种飞机、导弹、卫星、舰船和地面车辆，军事隐身技术将发生革命性的变化。
