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關鍵詞: 關鍵核心技術;化工新材料產業;專利引文網絡;技術社群;競爭格局
作者:蔣依曉;馬宗國
作者單位:廣東財經大學
摘要: 化工新材料產業作為現代工業制造的壓艙石,實現關鍵核心技術突破是我國現代化產業體系建設的具 體抓手,識別關鍵核心技術成為實現關鍵核心技術突破的重要環節。數據分析和定性分析并進,構建三階段遞進 型化工新材料產業關鍵核心技術識別方法,在界定化工新材料產業關鍵核心技術概念的基礎上,利用社群識別和 社群相似度判別化工新材料產業核心技術主題,進而貼合國家安全和技術領先的一般性原則甄選化工新材料產業 關鍵核心技術方向。研究發現: ①化工新材料產業關鍵核心技術是指產業在技術演化過程中形成的核心技術主 題,與我國當前面臨的技術薄弱方向和未來戰略布局需要的前沿技術方向相契合,展示出技術創新、經濟價值和戰 略地位的三重屬性; ②化工新材料產業技術發展具有明顯階段性變化,可分為初步成長期、急速發展期和波動探索 期三個階段,三階段均呈現主導國家的持續領先; ③化工新材料產業技術社群主題演化具有繼承性、復雜性和創新 性特征,其核心技術主題以新能源與電池材料、先進高分子材料、高性能復合材料和功能性材料為典型代表; ④化 工新材料產業關鍵核心技術包括以技術難題攻克為代表的關鍵核心技術和以引領技術發展為代表的關鍵核心技 術兩種類型,涵蓋高端聚烯烴方向、高性能工程塑料和特種工程塑料方向、特種橡膠方向、電子化學品方向、生物基 材料方向。研究旨在為化工新材料產業關鍵核心技術突破明確主攻方向,為化工新材料創新主體提供實踐啟示。
1 引言
關鍵核心技術是國之重器,加強關鍵核心技術 攻關,是有效應對外部遏制打壓和不確定、不穩定風 險的關鍵,也是保障國家安全和實現國家長遠發展 的重要支撐〔1〕 。國際經驗表明準確識別關鍵核心 技術并通過全方位政策支持關鍵核心技術攻關,是 美國歷次把握產業革命戰略機遇期,實現經濟領先 發展的關鍵,也是美國持續引領全球科技前沿的重 要法寶〔2〕 。在技術創新不斷演進和全球經濟格局 日新月異的背景下,堅持以問題為導向,準確識別關 鍵核心技術是實現關鍵核心技術突破的重要環節。 化工新材料產業作為制造業重點產業鏈,是現代工 業制造的壓艙石,其實現關鍵核心技術突破是我國 現代化產業體系建設的具體抓手。化工新材料是指 發展的和正在發展之中,具有傳統化工材料不具備 的優異性能或某種特殊功能的新型化工材料〔3〕 ,位 于制造業的上游,縱深度不強,但維度十分寬廣,廣 泛應用于國民經濟各個領域,如電子信息、新能源、 航空航天、醫療衛生、國防軍工等領域。全球各國高 度重視化工新材料技術的發展,將化工新材料產業 作為國家戰略產業加快推進發展,美國出臺了《未 來工業材料計劃》( IMF) 、《先進材料與工藝技術計 劃》( AMPP) 、《材料基因組計劃戰略規劃》,日本出 臺了《納米材料工程計劃》,德國出臺了《材料研究 MatFo》和《材料技術 MaTech》。據中國石油和化學 工業聯合會預測,到 2025 年全球化工新材料市場消 費規模將達到 4 800 億美元,全球新材料市場的重 心正逐步從歐美地區向亞太地區轉移〔4〕 ,可見實現 化工新材料的有效供給對于我國構建國際競爭新優 勢和抓住國際化工新材料產業市場具有舉足輕重的 作用。當前,我國化工新材料產業已初步形成較齊 備的研發、設計、生產和應用體系,一部分材料進入 “闖高端”階段〔5〕 ,一部分材料面臨國產替代應 用〔6〕 ,一部分材料仍然依賴進口〔7〕 ,呈現出很強的 技術鎖定傾向,倘若國際形勢發生變化,很大概率成 為制造業高質量發展的“阿喀琉斯之踵”。破解化 工新材料產業關鍵核心技術受制于人的局面,首要 任務就是準確有效地識別關鍵核心技術。
當前研究重點關注以芯片產業為代表的“卡脖 子”領域的關鍵核心技術,宏觀知曉發達國家在材 料領域掌握著大量的關鍵核心技術,相關材料高度 依賴國外產業與技術,但鮮少聚焦化工新材料產業 關鍵核心技術的分析,未能系統且細致的解答化工 新材料產業何國家在何技術領域具有何種關鍵核心 技術優勢,難以為化工新材料產業關鍵核心技術的 研發投入和突破選擇提供戰略性指導。隨著網絡科 學的興起,專利引文網絡分析是回顧技術發展脈絡 和發現核心技術主題等方面的有力工具。因此,本 文構建三階段遞進型化工新材料產業關鍵核心技術 識別方法,以歷史邏輯和現實邏輯識別我國化工新 材料產業關鍵核心技術。①基于產業演化視角,界 定化工新材料產業關鍵核心技術概念; ②從產業整 體出發,搜集化工新材料產業國際專利數據,構建全 球化工新材料產業專利引文網絡,運用社會網絡分 析方法,描繪化工新材料產業不同發展階段的技術 演化路徑,提取化工新材料產業技術社群核心主題; ③結合化工新材料產業全球發展實踐,進一步定性分析化工新材料產業核心技術主題的競爭格局,識 別我國化工新材料產業關鍵核心技術。
本研究可能的邊際貢獻在兩個方面: ①進一步 完善了關鍵核心技術的識別方法。研究以定性分析 驅動和定量分析驅動并進,創新性構建三階段遞進 型化工新材料產業關鍵核心技術識別方法,豐富了 關鍵核心技術的理論探討; ②為識別關鍵核心技術 提供了新視角。研究基于產業技術演化視角,首次 界定化工新材料產業關鍵核心技術概念特征,并運 用國際專利數據擘畫化工新材料產業技術發展的實 踐圖,細粒度解析和識別化工新材料產業技術演化 路徑和關鍵核心技術,明確我國化工新材料產業科 技創新的主攻方向,為化工新材料產業創新主體提 供重要的輔助決策支持。 2 文獻回顧 關鍵核心技術作為學術初期議題,學界在回答 其基本理論問題上展開了豐富的研究,與本文密切 相關的包括兩個分支議題,一支議題面向關鍵核心 技術概念的界定展開,另一支議題面向關鍵核心技 術的識別展開。
2. 1 關鍵核心技術概念界定
學界圍繞關鍵核心技術概念界定議題,從戰略 定位、技術性質、知識管理和系統觀等視角展開分 析。如陳勁〔8〕 指出關鍵核心技術是決定國家及產 業的安全的技術。Rad 等〔9〕 指出關鍵核心技術是制 約多項技術突破的技術體系中的核心技術和工藝, 對推動產業轉型升級、搶占科技競爭高點具有不可 替代的作用。Wang 和 Huang 〔10〕 指出關鍵核心技術 是技術體系中核心技術的關鍵部分,是實現核心概 念并引領輔助技術的最高水平技術。葛爽和柳卸 林〔11〕 指出關鍵核心技術本質是一種高度默會性知 識,是一個整合所有研發過程中“試錯”數據的經驗 性的技術體系。譚勁松等〔12〕 指出關鍵核心技術是 決定產品性能的關鍵,是制約創新生態系統其他組 件和整體效用發揮、決定整個系統績效的技術。
可以發現,當前研究為我們理解關鍵核心技術 提供了有益見解,但尚未充分關注到技術的演化特 性和特定產業的技術特點,應進一步考慮產業技術 的演化趨勢和產業內核心技術的發展狀況,這將有 助于關鍵核心技術識別的準確開展。有鑒于此,本 文基于產業技術演化視角,界定化工新材料產業關 鍵核心技術的概念。化工新材料產業關鍵核心技術 是指,產業在技術演化過程中形成的核心技術主題, 與我國當前面臨的技術薄弱方向和未來戰略布局需 要的前沿技術方向相契合,展示出技術創新、經濟價 值和戰略地位的三重屬性。
2. 2 關鍵核心技術識別
隨著研究深入,學界越來越意識到關鍵核心技 術涉及的領域之廣,難以通過四海皆準的標準來界 定關鍵核心技術,啟發學者向前延伸思考,開始考慮 如何有效識別關鍵核心技術。專利長期以來一直被 認為是研究創新和技術變革的非常豐富的數據來 源,是評估技術變化、技術戰略和市場趨勢的重要指 標〔13〕 ,將社會網絡分析方法運用到專利分析中已成 為相對成熟的研究課題〔14〕 。朱宇婧等〔15〕 融合美國 商業管制清單( CCL) 和專利數據,構建管制清單關 聯網與加權專利引用網的雙層網絡,通過計算管制 清單與專利之間的文本相似度實現雙層網絡的自動 映射,識別出工業軟件的關鍵核心技術。徐霞等〔16〕 基于國際專利分類,采用社會網絡分析方法,結合關 鍵核心技術戰略性和先導性、價值度和壟斷性特征 分析,識別下一代信息網絡技術領域的關鍵核心技 術。毛薦其等〔17〕 以核心技術和潛力技術為節點,共 現強度為邊,計算結構洞并排序,選取排名前 20 位 作為光刻技術的關鍵核心技術。
可以發現,當前研究多依賴數據模型的定量分 析,缺少貼合產業鏈實際發展的定性分析,應進一步 注重定量分析和定性分析的結合,確保關鍵核心技 術的識別更加貼近實際,更具針對性和實用性。有 鑒于此,本文構建三階段遞進型化工新材料產業關 鍵核心技術識別方法,以化工新材料產業關鍵核心 技術概念界定為基礎,運用專利引文網絡分析提取 化工新材料產業技術社群核心技術主題,結合定性 分析探討化工新材料產業核心技術主題全球競爭 格局,進而識別我 國 化 工 新 材 料 產 業 關 鍵 核 心 技術。
3 研究設計
3. 1 研究框架及步驟
本文結合定量分析和定性分析,提出三階段遞 進型化工新材料產業關鍵核心技術識別綜合分析框 架( 見圖 1) 。①從概念界定出發,明確了化工新材 料產業關鍵核心技術的范圍,為后續開展分析提供 基礎; ②構建全球化工新材料產業專利引文網絡,運 用 Louvain 算法分階段探測全球化工新材料產業技 術社群,通過計算技術群相似度,提取化工新材料產 業技術社群核心主題; ③結合化工新材料產業核心 技術主題的全球發展實踐,定性分析其競爭格局,識 別我國化工新材料產業關鍵核心技術。

3. 2 數據來源與處理
化工新材料產業技術復雜度高,涉及細分領域 廣闊且擁有不同的技術工藝,因此,采用 IPC 分類號 復合技術關鍵詞檢索的策略。借助 Incopat 專利文 獻數據庫,收集全球化工新材料產業 2005-2021 年 的有效期授權專利數據。①全面收集了全球先進石 化化工新材料專利數據,同時涵蓋全球高性能纖維 及制品和復合材料和前沿新材料專利數據,為確保 數據的精準性和專業性,用 IPC 分類號 C 部進行限 定篩選,形成專利集#1; ②為確保數據盡可能的全 面,根據中國石油和化學聯合會編印的《中國化工 新材料產業發展報告( 2022) 》中化工新材料重點產 品、國家工業和信息化部發布的《重點新材料首批 次應用示范指導目錄( 2021 年版) 》中先進化工材 料,將以上重點化工新材料按關鍵詞進行專利搜索, 形成專利集#2; ③取專利集#1 和專利集#2 的并集, 并選中具有引用關系的數據,形成化工新材料產業 全球專利數據集,數據集包含專利數據 87 142 條, 得到 354 738 個節點,403 967 條引證關系。
4 化工新材料產業核心技術主題提取
4. 1 化工新材料產業技術發展階段
通過計算化工新材料產業技術發展綜合評價 值,有利于更為客觀、精準地展示化工新材料產業技 術發展的階段性特征,為我們分階段剖析化工新材 料產業技術發展脈絡提供時間窗基礎。因此,本文 從專利活躍程度、專利競爭格局和專利技術價值三 個維度,引入創新主體規模〔18〕 和專利授權數量〔19〕 、 專利族數量〔20〕 和 IPC 分類號數量、前向引用專利數 量〔21〕 和首權字數六個指標,運用熵權 TOPSISI 法, 計算出 2005-2021 年期間,歷年化工新材料產業技 術發展綜合評價值。化工新材料產業技術發展與全 球經濟發展密切相關,將化工新材料產業技術發展 綜合評價值與全球 GDP 增長率比較分析( 見圖 2) 。

由圖 2 可以發現,化工新材料產業技術發展一 定程度上受到全球經濟發展規律的影響,其階段性 變化與 GDP 增長率的變化趨勢相吻合,進一步驗證 了經濟發展與技術進步之間的緊密關系。化工新材 料產業技術發展可劃分為三個階段: 初步成長期 ( 2005-2009 年) 、急速發展期( 2010- 2016 年) 、波 動探索期( 2017-2021 年) 。初步成長階段,全球經 濟保持穩健增長,為化工新材料產業提供了良好的 發展環境。隨著科技創新的推進和產業升級的需 求,化工新材料產業技術水平開始得到初步發展,一 些基礎性化工新材料技術得到研究和應用。急速發 展階段,隨著全球經濟的復蘇和快速增長,化工新材 料產業進入了高速發展的階段,在技術研發方面取 得了顯著進展。波動探索階段,受全球經濟形勢波 動和“泛全球化陷阱”的影響,化工新材料產業進入 了波動探索期,產業技術發展呈現出不確定性和風 險性,盡管技術仍會不斷進步,但可能面臨一些技術 瓶頸和難題,需要更多的研發投入和創新突破。
4. 2 化工新材料產業技術社群核心主題提取
結合化工新材料產業技術社群拓撲結構分析和 技術主題演化路徑分析,可以深入探究化工新材料 產業技術社群的核心主題。通過運用 Louvain 算 法,分階段探測化工新材料產業技術社群,分析化工 新材料產業技術社群的整體結構和局部特征,描述 技術社群的動態演變和技術全球分布。在此基礎 上,運用社群相似度計算方法,分析不同階段的技術 主題演化,提取化工新材料產業核心技術主題。
4. 2. 1 化工新材料產業技術社群拓撲分析
對化 工新材料產業初步成長期、急速發展期和波動探索 期三個發展階段的技術社群規模數量和網絡結構特 征進行描述性統計分析,有助于分析化工新材料產 業技術社群演變態勢特征〔22〕 ( 見表 1) 。

一方面,從化工新材料產業技術社群數量與前 十大社群規模占比變化來看,化工新材料產業的市 場競爭日益激烈。化工新材料產業初步成長期到急 速發展期,技術社群總數量顯著增長,從 4 885 個增 長到 29 695 個,表明期間化工新材料產業快速發 展,吸引了大量技術社群形成。然而,波動探索期, 技術社群總數量略有下降,反映化工新材料產業市 場競爭的加劇和技術社群整合的趨勢。從化工新材 料產業前十大社群規模占比來看,從 20. 41%降至 5. 87%,呈逐階段下降趨勢,反映出化工新材料產業 技術的蓬勃發展,多元化技術社群結構正在形成,技 術社群規模的分布變得更加均勻,與此同時,大型技 術社群的影響力在逐漸減弱,而更多的中小型技術 社群在崛起,表明化工新材料產業更多的參與者和 更多的創新可能,產業內部多樣性和活力得到增強。
另一方面,從化工新材料產業技術社群網絡結 構特征變化來看,化工新材料產業技術社群成員之 間連接緊密程度、信息傳遞效率和影響力擴散能力 在不斷提升。平均度是衡量社群網絡中節點平均連 接數的指標,化工新材料產業技術社群平均度呈現 上升再下降的趨勢,這可能由于化工新材料產業技 術社群數量的增加和技術社群規模的擴大,技術社 群成員之間的直接聯系有所減少; 中介中心性衡量 了節點在網絡中作為橋梁連接其他節點的能力,從 初步成長期年到急速發展期,化工新材料產業技術 社群中介中心性均值從 0. 27 增加到 1. 32,表明期 間存在一些專利技術節點在化工新材料產業技術社 群中起到了重要中介作用,對信息的傳遞和資源的 整合具有顯著影響,波動探索期,化工新材料產業技 術社群中介中心性均值下降至 0. 51,這可能意味著 化工新材料產業技術社群網絡中的信息流動變得更 加均勻,更多節點開始扮演橋梁角色,信息傳遞不再 高度依賴于少數關鍵節點; 接近中心性反映了節點 與其他節點之間的接近程度,化工新材料產業技術 社群接近中心性均值呈逐步上升態勢,表明技術社 群成員之間的信息傳遞和影響力擴散效率在逐漸提 升,意味著技術社群網絡結構的優化,以及技術群成 員之間的相互影響和互動合作能力的增強。
4. 2. 2 化 工 新 材 料 產 業 技 術 社 群 主 導 國 家 分 析
可視化分析化工新材料產業技術社群,有助于 展示社群結構隨時序變化的情況〔23〕 。為分階段識 別化工新材料產業技術社群特征和技術社群主導國 家,借助 Gephi 可視化化工新材料產業初步成長期、 急速發展期和波動探索期三階段專利引文網絡規模 排名前十的技術社群,并提煉出三階段技術社群全 球分布信息( 見表 2) 。

從技術社群拓撲圖來看,三個階段的社群模塊 度分別為 0. 76、0. 8、0. 82,社群劃分結果理想,表明 社群內部聯系緊密,社群間分割明顯。化工新材料 產業技術社群體現了主題凝聚性和聚集不均勻的普 遍特征,也體現了技術獨立性強的特殊特征,意味著 化工新材料產業中不同技術社群專注于不同技術領 域或細分市場。在時序角度層面,化工新材料產業 在初步成長期和急速發展期不同技術間聯系較為密 集,尤其在急速發展期技術聯系達到頂峰,而波動探 索期技術內部聯系密集,技術間聯系稀疏,說明隨著 技術發展和市場變化,技術社群更加注重內部技術 的整合和優化。
從技術社群的主導國家來看,展示了化工新材 料產業主導國家的持續領先與跟隨國家的追趕。在 整個觀察期間,美國始終保持化工新材料產業技術 領域的領先地位,體現出美國在科研實力、技術創新 和產業布局的強大能力。同時,中國在化工新材料 產業技術領域也展現出了強勁的發展勢頭,在多個 技術主題中緊隨美國之后,雖具有一定的跟隨距離, 但也顯示了中國在化工新材料產業的投入和努力正 在取得成果。此外,韓國、日本等國家在某些技術主 題上嶄露頭角,體現了他們技術創新和研發的實力, 具有不凡的國際競爭力。
4. 2. 3 化 工 新 材 料 產 業 技 術 社 群 核 心 主 題
提 取 針對相鄰時間窗口的技術社群進行相似度計 算〔24〕 ,可以確定技術社群之間的潛在聯系,判斷技 術主題的演化路徑。在向量空間中,計算余弦值可以 判斷兩個向量的方向是否大致接近〔25〕 ,因此選擇余弦 相似度對技術社群相似度進行表示,具體公式如下:

一方面,從技術社群主題演化來看,化工新材料 產業技術社群主題呈現出繼承性、復雜性和創新性。 總體來看,隨著時間窗遞進,一些技術社群主題會融 合,一些技術社群主題會突現。具體來看,2005 - 2009 年的初步成長期,技術社群主題主要集中在基 礎材料和應用,如輻射敏感樹膜、正性抗蝕劑、生物 傳感器等,更多地關注材料的特性和應用。隨著時 間的推移,技術主題逐漸擴展到更廣泛和深入的領 域。在 2010-2016 年的急速發展期,可以看到涉及 催化劑體系、電化學電池、柴油氧化催化劑等更高級 和復雜的技術主題出現,表明化工新材料產業開始 向更高效、更環保和更具創新性的方向發展。到 2017-2021 年波動探索期,在全球能源結構由傳統 化石能源向低碳、清潔和安全的綠色能源轉變的背 景下,技術主題進一步拓寬,涵蓋了隔熱涂料、堿金 屬電池、固化樹脂等更前沿和多樣化的領域,這表明 化工新材料產業不僅在材料性能和工藝上有所提 升,還在新能源、節能環保等領域的積極探索和 嘗試。
另一方面,從技術社群核心主題來看,①伴隨全 球對新能源和環保技術的需求增加,新能源與電池 材料、先進高分子材料與高性能復合材料的開發及 應用成為化工新材料產業技術社群核心主題; ②由 于微電子和光刻技術是當代信息技術的基石,光致 抗蝕劑、有機金屬、特種涂料、抗反射膜等材料的開 發和應用,與之相關的功能性材料也相繼成為化工 新材料產業技術社群核心主題。這些核心主題不僅 反映了產業技術發展的現狀和趨勢,也指明了未來 技術創新和產業發展的方向。
5 化工新材料產業技術競爭格局分析與關 鍵核心技術識別
化工新材料產業產品體系龐大和技術獨立性高 的特性造成化工新材料產業內部難以找到普遍適用 的關鍵核心技術,需要針對不同技術主題展開分析。 由此,以新能源與電池材料、先進高分子材料、高性 能復合材料和功能性材料為典型代表的化工新材料 產業技術社群核心主題,展開競爭格局分析,明晰國 際發展實踐情況,并根據我國技術薄弱點和國際新 賽道,識別我國化工新材料產業關鍵核心技術。
5. 1 化工新材料產業技術社群核心主題競爭格局 分析
新能源與電池材料領域,我國得益于成本和產 業配套優勢,一枝獨秀成為主要產能國。降低材料 生產成本是其未來提升競爭力的關鍵。技術進步方 面,石墨類負極材料仍占主流,非碳系材料如鈦酸鋰、硅基負極等逐漸嶄露頭角,磷酸鐵鋰致力于提升 續航里程和性能穩定性。市場需求方面,新能源汽 車市場的快速增長將推動負極材料和磷酸鐵鋰的需 求增長,國內外市場需求和環保法規將促進電池材 料行業的可持續發展。
先進高分子材料領域,歐美占據大多細分領域 的主導地位,我國在聚苯硫醚、丁基橡膠和鹵化丁基 橡膠等細分品類有一定競爭力。隨著新能源汽車、 電子信息、醫藥醫療等高端領域的深入發展,未來先 進高分子材料的競爭格局將呈現多元化、動態化的 特點。一方面,先進高分子材料的需求量和需求品 質未來會面臨更多元的要求,如聚烯烴彈性體的催 化技術和產品、PA 的工藝技術和產品、醫用高分子 材料改性技術和產品等的進一步更新。與此同時, 環保政策的導向也將推動先進高分子材料向更環 保、可持續方向發展,世界各國將注重上下游產業鏈 的緊密配合和協同發展,開展有針對性研發,減少市 場認證時間和邊際效益。
高性能復合材料領域,國際上水平較高的生產 企業主要集中在美國、日本,我國布局集中在中低端 產品。高性能復合材料以獨特的物理和化學性質, 在航空航天、軌道交通、國防軍工、節能減排等眾多 領域具有廣泛的應用前景,特種橡膠、特種膠粘劑、 芳綸等產品未來會面臨激烈的市場競爭,復合材料 纖維和樹脂方面原材料、制備技術、設備工藝、自動 化制造技術需求會更加蓬勃。國際化工巨頭憑借其 深厚的技術積累和市場經驗,將繼續在高端市場占 據優勢地位。后來者的競爭策略可以劃分為兩種, 第一種加強技術創新,深耕現有技術,實現性能提 升; 另一種拓展高性能復合材料的應用形式和領域, 開發新體系、新品種。
功能性材料領域,美歐、日本和韓國等發達國家 的知名企業憑借技術積累和市場經驗,占據了較大 市場主動性,我國有望在未來打破國際壟斷,實現領 域的國產替代。從需求角度來看,隨著電子信息、航 空航天、生物醫療等下游產業的快速發展,功能性材 料領域會在化合物半導體新材料、光刻膠外延氣技 術、特種液晶高分子材料等方面迸發出更前沿的技 術創新,提高效率和降低成本、以及提高加工性能和 產品純度是技術競爭方向,主要圍繞提高耐熱性、耐 化學腐蝕性、穩定性和耐久性,開發能夠在極端環境 下保持優良性能的功能性材料將成為技術創新的重 點目標。
5. 2 我國化工新材料產業的關鍵核心技術識別
基于化工新材料產業技術社群核心主題的競爭 格局分析,將我國化工新材料產業關鍵核心技術劃 分為以技術難題攻克為代表的關鍵核心技術,和以 引領技術發展為代表的關鍵核心技術兩種類型。
5. 2. 1 以技術難題攻克為代表的化工新材料產業 關鍵核心技術 ①高端聚烯烴方向的關鍵核心技 術。高端聚烯烴方向發展趨勢是高品質、高性能、高 附加值和綠色可持續發展,是全球化工新材料領域 的研究熱點。我國在高端聚烯烴的生產技術方面一 定程度依賴進口,特別是在茂金屬單體、茂金屬催化 劑、烯烴聚合工藝以及研發設備等方面,嚴重依賴進 口,導致難以生產聚烯烴彈性體等高端產品,供給滯 后于下游市場增長,面臨“無材可用”的受限情況; ②高性能工程塑料和特種工程塑料方向的關鍵核心 技術。高性能工程塑料和特種工程塑料方向發展趨 勢是提高性能、拓寬種類、降低生產成本、實現大規 模生產。我國在高性能工程塑料和特種工程塑料 中,要么面臨產品單一,競爭力不足的情況; 要么面 南臨關鍵原材料被外國壟斷,工藝技術長期遭到國 外封鎖,大型轉動設備加工制造水平依賴進口,帶來 裝置連續性差、產品穩定性差的問題,面臨“有材不 敢用”的受限情況; ③特種橡膠方向的關鍵核心技 術。特種橡膠方向發展趨勢是兼顧優異性能、降低 成本、促進普及。我國在特種橡膠在加氫催化劑催 化機理和加氫過程聚合物結構變化機理上研究不 夠,產品結構以低檔次為主,在航空航天、國防軍工、 5G 通訊等領域還需要加大特定級別橡膠開發,面臨 “無材可用”的受限情況。
5. 2. 2 以引領技術發展為代表的化工新材料產業 關鍵核心技術 ①電子化學品方向的關鍵核心技 術。電子化學品無疑是當前科技領域的研究熱點之 一,技術提升對于提升國家信息產業的競爭力以及 完善和升級電子信息產業鏈具有重要意義。以第三代半導體為代表的化合物半導體新材料,正在以獨 特的性能和應用前景,重塑全球半導體產業競爭新 格局。在這一背景下,我們應充分抓住機遇,在光刻 膠、特種液晶高分子、濕電子化學品等關鍵產品上取 得領先突破; ②生物基材料方向的關鍵核心技術。 生物基材料具有原料可再生和碳排放大量減少的優 勢,有助于推動綠色、低碳、循環經濟的發展。世界 各國在生物基材料領域的研究處于同一起跑線,我 們可以加快實現具有自主知識產權的材料突破,提 升更清潔、更高效、更安全的生物發酵和分離提取技 術水平,建立規模化示范工程和行業標準,力爭在生 物基材料技術創新方面走在世界前列。
6 主要結論、實踐啟示與展望
6. 1 主要結論
6. 1. 1 創新性地構建三階段遞進型化工新材料產 業關鍵核心技術識別方法 通過化工新材料關鍵核 心技術概念特征界定、提取化工新材料產業技術社 群核心主題和貼合產業競爭格局識別我國化工新材 料產業關鍵核心技術三階段遞進分析,綜合社會網 絡分析方法和定性分析方法,進一步完善關鍵核心 技術識別方法。
6. 1. 2 首次界定化工新材料產業關鍵核心技術的 概念特征 化工新材料產業關鍵核心技術是指,產 業在技術演化過程中形成的核心技術主題,與我國 當前面臨的技術薄弱方向和未來戰略布局需要的前 沿技術方向相契合,展示出技術創新、經濟價值和戰 略地位的三重屬性。
6. 1. 3 化工新材料產業技術發展具有明顯階段性 變化,呈現為初步成長期、急速發展期和波動探索期 三個階段 隨著發展階段的演進,化工新材料產業 內部多樣性和活力不斷增強,技術社群成員之間的 信息傳遞和影響力擴散效率逐漸提升,技術社群主 導國家持續領先與新興國家崛起。
6. 1. 4 化工新材料產業的核心技術主題,以新能源 與電池材料、先進高分子材料、高性能復合材料和功 能性材料為典型代表 這些核心技術主題的凸顯, 不僅反映了化工新材料產業技術發展的現狀和趨 勢,也指明了化工新材料產業未來技術創新和產業 發展的方向。
6. 1. 5 化工新材料產業關鍵核心技術可分為兩種 類型,以技術難題攻克為代表的關鍵核心技術和以 引領技術發展為代表的關鍵核心技術 技術難題攻 克為代表的關鍵核心技術旨在突破產業當前發展瓶 頸,以引領技術發展為代表的關鍵核心技術致力于 產業發展新疆界,涵蓋高端聚烯烴方向、高性能工程 塑料和特種工程塑料方向、特種橡膠方向、電子化學 品方向、生物基材料方向。
6. 2 實踐啟示
6. 2. 1 企業實踐方面,需要強化優勢和補齊短板相 結合、自主創新與開放合作相結合、技術研發與市場 應用相結合
①鑒于外部環境和行業的復雜性,化 工新材料企業需客觀明確自身優勢和不足,研判自 身創新賽道,在長板領域提升企業品牌意識,在有希 望的短板上補投入; ②化工新材料產業關鍵核心技 術突破面臨國際化工巨頭的領先,化工新材料領軍 企業應主動尋求上下游合作,加強內聯外引,提升產 業綜合競爭力; ③化工新材料產業屬于創新密集型, 下游應用場景不斷迭代,不斷對化工新材料產品開 發提出新需求,化工新材料企業應保持市場敏銳性, 以應用需求為牽引,研發更具優異性能、更具綠色環 保和更具成本優勢的新產品。
6. 2. 2 政府政策方面,需要統籌問題導向和目標導 向、產業集群和創新集聚、人才供給和金融支持
① 政策制定既要關注當前技術的瓶頸問題,推進以技 術難題攻克為代表的關鍵核心技術突破。還要重視 未來實現技術引領的戰略目標,鼓勵引領技術發展為 代表的關鍵核心技術突破; ②打造產品鮮明、材料檢測 檢驗、成果轉化應用的新材料產業創新集群,牽頭組織 化工新材料產業創新聯合體,支持外商投資與國內企 業聯合開展技術研發和產業化應用,借助政策給予外 資合法合理的優惠; ③注重技能型人才培養和高端人 才引進,積極發揮政府采購、專項資金補助、推送白名 單項目等引導,探索金融多樣化、多形式扶持路徑。
6. 3 未來研究展望
本文提出的三階段遞進型化工新材料產業關鍵核心技術識別方法雖能夠可靠客觀的貼合產業實際 情況識別化工新材料產業關鍵核心技術,但由于數 據可得性限制,還存在一定的不足,未來研究可以利 用相關豐富的全球文獻信息資源和全球項目數據資 源,做進一步的挖掘和分析。