先进陶瓷作为新材料产业的代表、也作为国家大力发展的重要分支，近年来发展比较迅速，结构陶瓷、功能陶瓷、电子陶瓷、半导体陶瓷、稀土陶瓷等技术、市场都在快速和高质量的发展。但是国内先进陶瓷粉体的整体研发和产业化能力、先进陶瓷的精细制作和中高端应用能力与国外相比还存在一定的差距，存在的差距体现在哪些方面，这些差距产生的原因有哪些，未来我国先进陶瓷产业的出路以及对我国先进陶瓷产业未来的发展建议，这些都是非常值得思考的问题，下面我将会依次从先进陶瓷的定义、分类和战略地位，先进陶瓷的研发和产业化发展现状，先进陶瓷研发和产业化问题解析以及先进陶瓷的战略思考与发展建议依次讲解

【先进陶瓷的定义、分类和战略地位】

一、先进陶瓷的历程

纵观人类的发展历程，我们依次经历了石器时代、青铜时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、信息时代，以及现在的新材料时代，整个人类的发展史其实也是材料的发展史。20世纪步入新材料时代之后，材料也从之前传统的无机非金属发展到如今的先进陶瓷。先进陶瓷官方记录的应用发展始于德国，其1905年率先开始氧化铝刀具的研究，1912年首款氧化铝刀具在英国诞生，我国在50年代才开始从事氧化铝陶瓷陶瓷刀具的研究，直到20世纪末我国才在某些军用领域实现技术反超，21世纪以来各国已先后成功实现了先进陶瓷材料以及产品的批量化稳定生产与制备。

四、先进陶瓷的分类

从应用角度来看，先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷，其中结构陶瓷具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐腐蚀、抗热震等特性，主要作为工程结构材料使用，又可以包括高温陶瓷、高强陶瓷、超硬陶瓷、耐蚀陶瓷。功能陶瓷具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷，可以包括电子陶瓷、超导陶瓷、生物陶瓷、磁性陶瓷。

从成分来看，先进陶瓷大致可以包括Al2O₃、ZrO₂、SiO₂、TiO₂、AlN、Si3N4、BN、SiC、BaTiO₃等几种，每种材料的特性及应用不尽相同。

五、先进陶瓷的材料技术

现阶段，先进陶瓷粉体的制备技术由于原理的不同主要分为三种：固相法、液相法、气相法，其中液相法又可以包括沉淀法、醇盐水解法、水热法、溶胶凝胶法，各个方法都有自己优势和劣势。以氧化锆为例，制备工艺先后经历碱熔法、石灰烧结法、直接氯化法、等离子体法、电熔法、氟硅酸钠法，20世纪80年代以来，纳米级氧化锆粉体制备技术引发了国内外学术界广泛关注，随着精细陶瓷的发展，前后出现了水解法、沉淀法、水热法、sol-gel法、喷雾热解法等多个制备方法。

三大指标之间的关系是非常重要的，很多时候大家把各种性能指标都混乱在一起，就无法有效的进行基础研究和应用研究成果的转化，所以想把复杂的事物或者混沌的事物的简单化或者单纯化，那么逻辑拆解就十分重要，而三大指标的方式就是进行简单化或单纯化的逻辑拆解。这样我们就能把基础研究中对于指标认知、研究深度的东西进行区分，而应用研究中的应用平台也可以把功能指标和应用指标的认知、研究深度的东西进行区分，应用研究中的应用中心也可以把物化指标、功能指标、应用指标之间关联、认知宽度、研究宽度以及和商品匹配度方面的内容进行缺什么和差多少的梳理，整个产品的研发过程逻辑就能够非常清晰，也能够更好的进行产品研发的分工与协作。

所以按照以上逻辑在产品研发过程中，需要建立物化指标对应用指标的影响规律，相应的构建物化指标与功能指标之间的灰度分析，将功能指标与应用指标建立关联/标准，如果有必要物化指标和功能指标需要与应用指标建立模型关系，而这种不仅能够指导研发、制造，还能够进行设备设计、设备研发、工艺设计、工艺研发等。另外这种指标的拆解逻辑不仅适用于先进陶瓷，对于新材料产业也都是适用的。

七、先进陶瓷的战略地位

纵观人类发展史，每个时代的发展都是与新材料的发展密切相关的，从石器时代到青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代，每一代材料的发展都推动着新时代的到来，未来是人类永生的生物材料时代还是半人半机的信息材料时代，现在还是未知数，但是可以明确知道的是，在新材料时代，陶瓷与无机材料领域，先进陶瓷是当下最为重要的支柱产业之一。中国工程院发布的《面向2035的新材料强国战略研究》中指出，几乎每一个领域对于新材料的需求中都涉及到先进陶瓷，这足以体现先进陶瓷在当今社会的战略地位。

六、全球新材料方面的政策

前几部分基本都讲到了先进陶瓷材料的现状和问题，这一部分我们总结了世界各国对于新材料发展颁布的一系列政策，并且从这些政策中我们总结了各国发展的模式，美国、德国、日本、韩国都针对先进陶瓷及新材料领域密集颁布了一系列政策，加大对新材料科技创新的支持力度。把科技创新立于最重要地位，加大科技研发投入，发挥企业研发主体地位，促进政产学研联盟建设，重视长期的金融支持，积极吸引和培育新材料高端人才。国外新材料的发展模式对我国先进陶瓷的发展有着重要的启示意义。

1、美国的模式：非常注重材料基金组计划战略规划；建立了比较健全的风险投资机制；建立了比较完善的法律保障机制；规划了强力的国际化产业重组机制。

2、日本的模式：非常注重长期的国家科学技术基本计划；建立了高效的产官学研合作机制；非常注重整体和系统的技术战略路线图；从各个方面和角度进行创新集群建设。

3、德国的模式：非常注重有自己特色的产业集群建设；建立并完善以核心技术和核心制造为基础的工业标准化体系；大力培育以核心技术和核心制造为基础科技型中小企业，并促进他们竞合和高质量的发展；建设赋能和完善的科技公共服务体系。

4、韩国的模式：依据本国资源匮乏、人口因素、企业现状、产业状况，非常重视国家级战略支持和投入；并促进大企业集团改革重组，发挥集中效用；鼓励“官民一体”的全员并协作的创新模式；注重以技术创新主体的企业为基础进行企业人才培养。

七、产业化能力

前面的部分基本讲到了我国先进陶瓷的宏观问题和研发能力，这部分我们总结了先进陶瓷产业化能力的差距，以一些代表性的材料产业化时间作对比，基本可以发现，我国先进陶瓷粉体的最初产业化时间就与国外本身也存在10-40年代差。

2、基础研究与应用研究：由于学校的体制和企业的机制，学校基础研究的方向很多都是规划在论文影响因子高和学生能够有效毕业的领域；而企业基础研究的方向，由于投入大、周期长、见效慢，往往更重视能够二次创新形成短期效益和引进人员快速获得成功的投入，所以最后基础研究集中度很高，但深度、广度、高度、长度都远远不够。应用研究实际上包含应用平台（解决技术、产品功效关系的研发；属于应用研究深度）和应用中心（解决技术、产品、商品匹配度方面的研发；属于应用研究广度），但由于企业之间信用基础不够、护城河很难建立，竞争和保密成为主旋律，因此以竞合为基础的应用研究很难有效、高质量、可持续的进行。

3、矿产资源：我国先进陶瓷的锆矿、铝矿等矿产资源贫瘠，无大型矿产供应商，资源严重依赖进口，而对于矿产加工能力虽然很高，但深度应用十分欠缺。

5、薪资压力：材料类毕业生薪资普遍低于计算机、金融类、互联网等行业毕业生，不及全国毕业生平均薪资，而先进陶瓷在材料领域也不属于热门，大家兴趣更低。

6、舆论压力：材料专业被称为四大天坑专业之一，而先进陶瓷在材料领域占比本身也低，关注度只是近几年才有所提升。

【先进陶瓷的战略思考与发展建议】

我们在前面的内容分别提到了先进陶瓷的定义、范围、发展历程、战略地位、国内外差距以及产生差距的相关原因，最后这部分我们会对之前提到的部分进行战略思考并给出未来发展的战略建议。

一、战略思考

1、成功的创新是什么

我们首先应该明白，成功的创新是什么。从逻辑上讲，我们首先需要经历材料产业体系创新，这个过程要有符合科学规律的材料产业的创新体系，并依据体系从整体对政府、协会联盟、学校院所、企业的职能、规则、资源进行顶层设计，之后联盟协会发挥战略、共享和竞合的宗旨，制定战略规划、技术路线、知识产权、标准等，通过价值研发、材料设计、知产布局、质量管理等手段，最终跨过“死亡谷”，整个过程中我们与国外竞争从研发到量产经历多个死亡谷，这些过程需要共享和竞合，需要循序快进。

（2）国外新材料产业发展的不同点

a.美国的相关机构是：国防部（DoD）、能源部（DoE）、卫生研究院（NIH）、国家标准技术研究院（NIST）‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍、国家科学基金会（NSF）、国家科学院等。主要特点是重点方向：按应用领域分类，通过性能拉动，不限定具体材料；任务部门（如NASA）：目标（预算）、指标（拨款）明确具体；前端布局：防止关键材料掣肘，支持替换材料/技术等。

b.日本的相关机构是：日本产业技术综合研究所（AIST）、日本科学技术振兴机构（JST）、日本国立材料研究所（NIMS）等。主要特点是生产体系：企业联盟（经联结构），捆绑式买卖关系；自身优势：纳米技术，强调“四大领域”的依赖性；国际合作：美国、欧盟等。

c.德国的相关机构是：弗劳恩霍夫协会（ FraunhoferSociety ）、工业研究联合会（AiF）、马克斯·普朗克科学促进协会（MPG）等。主要特点是重点方向：以工业需求为导向，强调材料附加值（如经济效益）；院所（非政府组织）：积极参与协调合作等宏观调控；固本培元：重视传统材料的国民经济价值。

d.欧盟的相关机构是：欧洲研究委员会、联合研究中心、研究创新总局等。主要特点是职能角色：提供研发经费，促进跨国合作；技术路线图：材料整体规划“雏形”；高度重视材料及其支撑技术。

3、国外先进陶瓷企业的战略规划

上面我们总结了国外先进陶瓷行业的相同点和不同点，那么国外企业先进陶瓷的战略规划是什么，有哪些需要我们去学习的，我们整理在了下面的表格中。分别从愿景文化、未来布局、核心竞争力、创新机制、管理机制、研发机制、平台建设、投资逻辑等角度对村田、TDK、太阳诱电、博世的战略规划进行总结。可以看出：先产业洞察、强自主创新、高研发投入、早收购并购、夯核心技术、多基础研究、专关键技术、注技术传承、造技术文化等都是这些先进陶瓷企业的共同点。

（4）检测研发和测量评价：人机料法环测是共同发展的，我们如果要有了世界一流的材料和器件制备技术就必须要有精准快速的检测研发和测试评价能力，检测研发、测试评价与材料技术、器件技术相互关联、相互促进，但实际上我们的检测研发和测试评价水平甚至比材料技术还有落后。

2021年上半年日本出口到中国的“科学光学仪器”总值约1784亿日元，如果按照1日元=0.0592人民币的汇率换算，中国仅2021年上半年就花费了至少106亿人民币从日本购入科学仪器，同比增长了16.7%。

据统计，到2017年，诺贝尔奖自然科学获奖项目中，因发明科学仪器而直接获奖的项目占11%，而且72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖都是借助尖端科学仪器来完成的。目前中国约73％的分析测试仪器需要进口，一些高档精密仪器领域中，进口比例更高；一些特种专用仪器则完全依赖进口。根据相关部门统计，2016至2019年间，采购的200万元以上的科学仪器中，质谱仪、X射线类仪器、光学色谱仪、光学显微镜等的国产设备比例不足1.50％，其中，3年间没有采购一台高端国产光学显微镜。据海关统计，2019年，中国仪器仪表进出口总额分别为519.93亿美元和338.38亿美元，逆差额高达181.55亿美元。

截至2021年7月13日，该平台上全国各高等学校、科研院所等共计拥有141台质谱仪，其中，以美国赛默飞（Thermo）、美国安捷伦(Agilent)、日本岛津（Shimadzu）、德国布鲁克（Bruker）等品牌为主，而明确标有中国自主品牌且（或）产地为中国的质谱仪仅10台左右。

美国化学会(ACS)旗下的C&EN杂志(Chemical& Engineering News)之前曾公布了2018年度全球仪器公司TOP20排位名单。排名前5大仪器制造商曾占前一年前20家公司销售额的一半以上。比如仅赛默飞世尔科技一家就占前20名仪器销售额的23%，这些里面没有一家中国公司。

赛默飞世尔科技（美国），仪器销售额63.3亿美元（1956年成立）；岛津（日本），仪器销售额21.8亿美元（1875年成立）；罗氏诊断（瑞士），仪器销售额20.6亿美元（1986年成立）；安捷伦科技（美国），仪器销售额20.2亿美元（1939年成立）；丹纳赫（美国），仪器销售额19.4亿美元（1969年成立）；布鲁克（德国），仪器销售额15.2亿美元（1960年成立）；梅特勒-托利多（美国），仪器销售额15亿美元（1901年成立）；沃特世（美国），仪器销售额12.1亿美元（1958年成立）；珀金埃尔默（美国），仪器销售额8.89亿美元（1937年成立）；伯乐Bio-Rad Laboratories（美国），仪器销售额8.71亿美元（1957年成立）；Eppendorf（德国），仪器销售额8.57亿美元（1945年成立）；Spectris（英国），仪器销售额7.23亿美元（1915年成立）；日本电子JEOL（日本），仪器销售额6.48亿美元（1949年成立）；日立高新（日本），仪器销售额6.13亿美元（1910年成立）；尼康（日本），仪器销售额5.71亿美元（1917年成立）；Illumina（美国），仪器销售额5.69亿美元（1998年成立）；赛多利斯（德国），仪器销售额5亿美元（1870年成立）；奥林巴斯（日本），仪器销售额3.57亿美元（1919年成立）；Tecan（瑞士），仪器销售额3.41亿美元（1980年成立）。

截止2020年底，我国获得资质认定的各类检验检测机构共有48919家，实现营业收入3585.92亿元，向社会出具检验检测报告5.67亿份，有从业人员141.19万人，拥有各类仪器设备808.01万台套，全部仪器设备资产原值4118.91亿元，检验检测机构面积9092.76万平方米。2020年，全行业投入研究与试验发展（R&D）经费支出总计180.56亿元，户均36.91万元，比去年多0.9万；全行业仅有5041家机构有研发投入。参与科研项目总计32589项，户均不足1项。

多数小微型检验检测机构基本上不具备科研和创新能力，相关投入也十分不足。2020 年，全国获得高新技术企业认定的检验检测机构 3035家，仅占全国检验检测机构总数的 6.20%。截止2020年末，行业共有有效发明专利37465件，户均0.77件，有效发明专利中境外授权专利仅453件。有效发明专利量占有效专利总数比重为43.09%，比2019年下降4.52个百分点，技术含量高的发明专利比重不高，仍然是制约行业技术创新能力提升的重要因素之一。

所以从我们的检测研发和测试评价水平来讲，我们还有很长的路要走。

5、先进材料的技术研究做什么？

前面讲了很多我们向国外先进企业学习哪些，学习之前我们应该需要思考，先进材料的技术研究到底是做什么，才能总结归纳出符合我国国情的先进陶瓷战略规划。整理出以下几点：重视材料的应用指标与其他指标的关联；重视材料研发与设备和工艺研发的结合；投入应用与材料研发之间关系研究很多；材料的基础技术方面聚焦和投入也很多；材料量产研发和技术放大方面研发很多；材料的稳定首先认为是应用指标的稳定；材料工艺稳定，设备参数每年适时调整。

8、材料整体的观点

进行材料研究和制备我们应该对材料有整体的一些观点：没有完美的单一材料，但有完美的复合材料；没有完美的单一技术，但有完美的组合工艺；没有完美的单一产品，但有完美的解决方案。

10、独有的特质

最后我们进行总结和思考，成功的创新是什么，就是顺着成功者的逻辑，沿着成功者的轨迹，打造属于自己独有的特质。

（2）科技成果转化模型：建立技术（学术研究）、产品（产学研结合）、商品（产业研发）之间的关联，形成闭环，加强科技成果转化效率。

我们在学校里搞学术研究，如果有一个技术点突破，我就可以发表论文，但是这个技术要变成产品，它的复杂度就增加了一个量级。产品不是一个技术，是多个或者所有技术的集合，并且所有指标都符合要求，这才能变成产品。只有当所有指标都能够满足要求的同时，还具备市场竞争力或者竞争优势，符合竞争力模型的时候，它才能形成商品。但是往往我们在做科技成果转化的时候，只看中了一个技术或者少数技术突破了。

2019年我们曾经参与了科技成果的一个统计，如果按照注册的科技成果的来计算，中国只有6%的左右科技成果转化率，而美国这个数字是50.4%。为什么会出现这个问题？是因为很多人在把技术转变成产品和商品的过程中，没有把逻辑和模式想明白，总是觉得我们有一个技术突破就可以万事大吉只欠东风了，实际上不是，往往技术本身才是东风，大部分商品的成功都是跟技术无关的。

6、注重基础研究的价值

多元溢出效应也就是基础研究和应用研究投入超过一个产品的生命周期所带来的价值是大于投入的16.9倍以上。这个多元溢出效应有两个条件：一个是持续投入，一个是超过产品的生命周期。但中国大部分企业很难长期进行基础研究和应用研究的投入，所以也很难得到多元溢出效应，很多企业都希望2-3年、3-5年就能够回收成本或者获得利润，但实际上大自然的规律永远都在那里，就是功到自然成，所以我们总是想看得很多国外的大企业获得了巨大的利润，但往往忽视了他们巨大的投入，所以技术的价值很难进行有效的评价，如果一定要有效的进行评价，那么就要按照产品生命周期去进行评价才有意义。所以我一直说中国现在很难有从0-1的创新，几乎还是从0.1-1以后的创新，如果我们想完成从0-1的创新，那么我们必须要完成多元溢出效应的全产品周期的研发投入才有可能性。

（2）建立以人机料法环测全质量稳定的材料产业质量体系。人机料法环测全质量的稳定才是真正的稳定，以应用指标稳定为最终的目标和目的，材料分物化指标、功能指标和应用指标，要多做物化指标和功能指标与应用指标关联的研究，才能找到应用最好的材料。

（4）核心技术逻辑：很多企业一直把核心产品（拳头产品，深度解决方案和畅销商品）和核心技术进行混淆，所以并不能源源不断推陈出新。所有的核心产品都有生命周期，随着竞争力下降，核心产品慢慢的都会变成普通品，最后变成边缘产品或者淘汰产品。而核心技术则不同，他是有非常长的或者永久的生命力，因为通过你不停的进行核心技术的打造，并通过多个核心技术的组合，就会源源不断的产生出拳头产品，深度解决方案和畅销商品，而通过这些核心产品产生利润获得效益，而核心技术本身不产生直接利润只产生价值，即使有技术转移带来的效益也是变相的一种核心产品。

而对于核心技术或核心技术平台的打造才是一个企业非常关键的东西，比商品还要来的重要的多，因为每一个产品、商品和解决方案其实都是由多个核心技术组合而产生的，可以有1种核心技术，也可能10种，当你所使用你自己的核心技术越多，这个产品一旦变成商品，它就越难被替代，就好比我们经常说的把公司的技术基因写到了产品里，但也并不是核心技术用的越多越好，因为变成商品，技术仅仅是一方面，成本、质量和交期也都很重要。