de.wedoany.com-Bericht: Die chinesische Neue-Materialien-Industrie hat im letzten Jahrzehnt einen historischen Sprung gemacht. Der Produktionswert stieg von rund 0,7 Billionen Yuan im Jahr 2010 auf 8,7 Billionen Yuan im Jahr 2024, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 20 %. Damit liegt der Industrieumfang weltweit an erster Stelle. Befragte Experten erklärten, dass China von der Phase der Größenausweitung, die sich hauptsächlich auf die Lösung des Problems des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins konzentrierte, zu einer Phase der qualitativ hochwertigen Entwicklung übergegangen sei, die darauf abzielt, die wichtigen strategischen Bedürfnisse des Landes zu erfüllen und die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Auch das Innovationsmodell habe sich von der hauptsächlichen Nachahmung und Nachverfolgung zu einer Kombination aus Nachahmung, Nachverfolgung und unabhängiger Innovation gewandelt.
Im Hinblick auf den Aufbau des Neuen-Materialien-Systems liegt die Produktion fortschrittlicher Grundmaterialien wie Stahl, Nichteisenmetalle, Petrochemie und Baustoffe in China seit vielen Jahren weltweit an erster Stelle. Die Versorgungssicherheit mit wichtigen strategischen Materialien wie Speziallegierungen für Hochleistungsanlagen, fortschrittlichen Halbleitermaterialien und Seltenerdfunktionsmaterialien wurde erheblich verbessert. Vor zehn Jahren noch nicht industrialisierte Siliziumkarbid-Substratmaterialien machen heute etwa ein Drittel der weltweiten Gesamtproduktion aus. Die jährliche Produktion von Kohlenstofffasern liegt bei fast 150.000 Tonnen, etwa die Hälfte der weltweiten Gesamtproduktion. Die jährliche Produktion von Seltenerd-Cer-Magnetmaterialien liegt bei fast 90.000 Tonnen, womit China das einzige Land der Welt ist, das Cer-Magnete industrialisiert hat. Die Produktion von Kathodenmaterialien für Lithiumbatterien stieg von etwa 180.000 Tonnen pro Jahr vor zehn Jahren auf über 3 Millionen Tonnen pro Jahr, ein Anstieg um etwa das 16-fache. Die Produktion von Anodenmaterialien stieg von etwa 30.000 Tonnen pro Jahr auf über 2 Millionen Tonnen pro Jahr, ein Anstieg um etwa das 67-fache.
Bei den Durchbrüchen in der Kerntechnologie ergab eine Untersuchung des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie aus dem Jahr 2011, dass von den 130 dringend benötigten Schlüsselmaterialien für die Volkswirtschaft nur etwa 14 % im Inland vollständig selbst hergestellt werden konnten. Bis 2022 zeigte eine Untersuchung des Expertenberatungsausschusses für die Entwicklung der nationalen Neuen-Materialien-Industrie, dass die durchschnittliche Selbstversorgungsrate bei neuen Schlüsselmaterialien 54 % erreicht hat. Bis Ende 2024 hat sich das Niveau der Materialversorgung für wichtige Großanlagen wie Großraumflugzeuge, Flugzeugtriebwerke, integrierte Schaltkreise und Kernkraftwerke erheblich verbessert. Im Bereich der Materialien für die Herstellung integrierter Schaltkreise hat China Schlüsselmaterialtechnologien für den 22- bis 28-Nanometer-Prozess durchbrochen. Die inländische Produktion von 12-Zoll-Großsiliziumwafern macht etwa 30 % der Weltproduktion aus. Im Bereich der mobilen Kommunikation stieg der inländische Marktanteil von inländischem Galliumnitrid von etwa 5 % im Jahr 2020 auf 70 %, was die Entwicklung der 5G-Technologie wirksam unterstützt. Auch bei Schlüsselmaterialien für die Luft- und Raumfahrt, den Schienenverkehr und die Kernenergie wurden Durchbrüche erzielt. So werden beispielsweise inländische Hauptstrom-Superlegierungen in großem Umfang in Flugzeugtriebwerken eingesetzt, und die neuen Materialien von Unternehmen wie Angang und Taigang unterstützen den Bau von über 40 Kernkraftwerksblöcken.
China vollzieht im Bereich der Neuen-Materialien-Technologie den Wandel vom Nachläufer zum Mitläufer und sogar zum Vorreiter. Materialien wie Aluminiumlegierungen der dritten und vierten Generation für die Luftfahrt, Magnesiumlegierungen und Kohlenstofffasern haben das Niveau des Mitläufers erreicht, während mehrere Technologien wie Siliziumstahl, Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien, Lithiumbatteriematerialien und supraleitende Materialien weltweit führend sind. Die Zahl der Patentanmeldungen im Bereich der Neuen Materialien liegt seit acht Jahren weltweit an erster Stelle, und auch der Umfang des entsprechenden Talentpools ist weltweit führend. Am Beispiel der Lithiumbatteriematerialien: Der Anteil Chinas an den weltweiten Lieferungen der vier Hauptmaterialien – Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator – liegt bei über 80 %. Der Anteil der industriellen synthetischen Diamanten/Mikropulverproduktion liegt weltweit bei über 95 %. Der weltweite Marktanteil von Hochleistungs-Niob-Titan-Supraleitermaterialien erreichte 2024 55 %. Der Anteil der Polyurethan-Produktionskapazität liegt weltweit bei über 40 %, womit China der weltweit größte Produzent ist.
Im Hinblick auf das Innovations- und Entwicklungssystem hat China ein vollständiges politisches System gebildet, das die Bereiche Forschung und Entwicklung, Pilotversuche, Validierung und Demonstrationsanwendung neuer Materialien abdeckt. Es verfügt über mehr als 200 nationale Innovationsplattformen und -basen, darunter nationale Materiallabore und nationale Schlüssellabore. Cluster für neue Materialien machen 15 der 80 nationalen fortschrittlichen Fertigungscluster aus. Die Intensität der Forschungsausgaben übersteigt 3 %. Während des 13. und 14. Fünfjahresplans wurden mehrere wichtige Schwerpunktprogramme aufgelegt, um die kooperative Innovation zwischen Industrie, Hochschule und Forschung zu fördern. Beispielsweise hat das Jiangsu Industrial Technology Research Institute durch das Modell „Originäre wissenschaftliche Forschung der Hochschule + Sekundärentwicklung durch das Forschungsinstitut + Inkubation im Industriepark“ über 100 strategische Ergebnisse erfolgreich umgesetzt, darunter Einkristallschaufeln für Flugzeugtriebwerke und Galliumnitrid-Hochfrequenzmaterialien.
Im Hinblick auf die industrielle Transformation und Modernisierung steigt die chinesische Materialindustrie von der unteren und mittleren zur oberen und mittleren Wertschöpfungskette auf. Die Festigkeit von Brückenbaustahl wurde von 370 MPa auf 690 MPa erhöht. Für Sicherheitsstrukturteile in Automobilen wird teilweise hochfester Stahl der 2000-MPa-Klasse verwendet, was dem weltweit höchsten Niveau entspricht. Die NC-Rate bei Schlüsselprozessen übersteigt 75 %, und mehr als 80 % der chinesischen Stahlunternehmen treiben die intelligente Fertigungstransformation voran. Im Hinblick auf die umweltfreundliche Entwicklung: Bis 2024 wurde die Produktionskapazität von über 830 Millionen Tonnen Rohstahl einer Ultra-Niedrigemissions-Umrüstung unterzogen. Die Recyclingmengen von Stahlschrott, Aluminiumschrott und Kupferschrott erreichten 250 Millionen Tonnen, 11,5 Millionen Tonnen bzw. 4,5 Millionen Tonnen, mit Verwertungsquoten von 25 %, 26 % bzw. 33 %.
Die konkreten Bereiche weisen eine Fülle von wegweisenden Errungenschaften auf: Im Bereich der Metallmaterialien sind mehrere Technologien für fortschrittliche Stahlmaterialien international führend, z. B. unterstützen ultrahochfeste Stähle den Leichtbau von Automobilen. Fortschrittliche Leichtlegierungen werden im C919-Großraumflugzeug und bei der „Chang'e-6“-Mission eingesetzt. Die Technologie für praktische supraleitende Materialien ist weltweit führend; Western Superconducting hat internationalen Unternehmen kumulativ über 8.000 Tonnen Niob-Titan-Drähte für die Magnetresonanztomographie geliefert, was mehr als der Hälfte des Weltmarktanteils entspricht. Die Produktion von Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien macht 90 % der Weltproduktion aus, mit offensichtlichen Vorteilen in der gesamten Wertschöpfungskette. Im Bereich der anorganischen nichtmetallischen Materialien: Die China National Building Material Group hat als erstes Unternehmen weltweit ein 8,6G-OLED-Ultradünn-Floatglas-Substrat hergestellt. Die Kernleistung von 30 Mikrometer dünnem, flexiblem, faltbarem Glas ist weltweit führend. Siliziumkarbid-Keramik unterstützt die Entwicklung von Lithografiemaschinen. Die Produktion von superharten Materialien liegt seit über 20 Jahren ununterbrochen weltweit an erster Stelle und bildet ein globales Monopol. Im Bereich der petrochemischen Werkstoffe: Die Polyurethan-Industrie hat die globale Landschaft verändert, und Unternehmen wie Wanhua Chemical sind zu globalen Giganten geworden. Im Bereich der Kohlenstofffasern: Das Projekt zur großtechnischen Produktion von T1000-Kohlenstofffasern wurde abgeschlossen und in Betrieb genommen. Im Bereich der elektronischen Materialien: Breitbandlücken-Halbleiter haben das Embargo durchbrochen; China hat als erstes Land 12-Zoll-Siliziumkarbid-Substrate entwickelt. Inländische Targets aus Kupfer, Tantal, Titan usw. können 3-Nanometer-Prozesse unterstützen. Im Bereich der Energiematerialien: Photovoltaik-Materialien sind weltweit führend, der Marktanteil von Materialien für Lithium-Traktionsbatterien übersteigt 90 %. Im Bereich der biomedizinischen Materialien: Die von einem Team der Sichuan-Universität entwickelten abbaubaren Herz-Okkluder-Produkte wurden in über 500 Krankenhäusern in 10 Ländern weltweit eingesetzt, mit insgesamt über 10.000 Implantationen.
Derzeit steht die Entwicklung neuer Materialien in China noch vor einigen Problemen. Die Fähigkeit zur Materialversorgung und -unterstützung ist nicht stark genug. Bei hochwertigen Materialien für Bereiche wie Hochleistungsanlagen und Informationstechnologie besteht weiterhin eine Lücke zu den entwickelten Ländern, und das Problem der Abhängigkeit von ausländischen Technologien ist offensichtlich. Die Fähigkeit zur unabhängigen Innovation ist unzureichend, es gibt nicht viele bedeutende originäre Ergebnisse, und die Forschungs- und Entwicklungsgeschwindigkeit bei zukunftsweisenden Materialien wie ultra-breitbandlücken-Halbleitern ist langsamer als im Ausland. Die Fähigkeit zur „KI-Befähigung“ muss ebenfalls verbessert werden. Die Umsetzung von „Industrie-Hochschule-Forschung“ ist unzureichend; der Zeitraum für den Übergang wissenschaftlicher Ergebnisse vom Labor zum Markt ist lang, und das Problem der „Angst vor der Verwendung guter Materialien“ besteht weiterhin.
Für die Zukunft empfehlen Experten die Entwicklung der folgenden Schwerpunkte: Erstens Materialien für die neue Generation der Informationstechnologie, einschließlich neuer Rechen- und Speichermaterialien, Kommunikationsmaterialien für die sechste Generation (6G) und intelligenter Anzeigematerialien. Zweitens neue Energiematerialien, wie Festkörperbatteriematerialien und Materialien für die neue Generation der Kernenergie. Drittens Materialien für die Hochleistungsfertigung und wichtige Projekte, die Bereiche wie verkörperte Intelligenz, Tiefsee-, Tiefraum- und Tiefenerdexploration sowie die nächste Generation von Hochgeschwindigkeitszügen betreffen. Viertens Materialien für die neue Generation der Biomedizin, wie Mensch-Maschine-Integrations-Biomaterialien und nanodiagnostische und -therapeutische Materialien. Das Ziel ist es, bis 2030 das Gesamtniveau der Technologie und Anwendung im chinesischen Materialbereich in die weltweit erste Liga zu bringen; bis 2035 soll China zu einer starken Nation im Bereich der Neuen Materialien werden.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, muss ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Innovationssystem für Neue-Materialien-Technologien aufgebaut werden. Der Aufbau von Materialdatenbanken und wissenschaftlichen Großmodellen muss vorangetrieben werden, um einen geschlossenen Kreislauf aus „KI-Design – Simulationsvalidierung – autonomes Experiment – Datenfeedback“ zu realisieren. Gleichzeitig muss die staatliche Koordinierung und wissenschaftliche Forschung zu Schlüsselmaterialien in wichtigen Bereichen wie der bemannten Raumfahrt, dem Monderkundungsprogramm und der New-Energy-Automobil-Industrie gestärkt werden, um eine umfassende autonome Versorgung zu gewährleisten. Darüber hinaus sollten zukunftsweisende Materialien für die nächsten 10 bis 15 Jahre geplant werden, um eine erstklassige moderne industrielle Lieferkette aufzubauen. Es sollte ein grünes und kohlenstoffarmes Industriesystem für Neue Materialien aufgebaut werden, die Energiestruktur optimiert und Kreislauffertigungstechnologien entwickelt werden, um die „Doppelkohlenstoff“-Strategie zu unterstützen.
