欧盟发布提升产业领导力的先进材料战略

作者: 2024-06-06 16:24 来源:
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227日,欧盟委员会在先进材料产业领导力通报提出一项全面战略[1],支持欧盟迈向先进材料领域的产业领导地位。欧盟认为,先进材料是提升其产业竞争力的重要因素,是与绿色和数字化双重转型高度相关的关键赋能技术,已被列入欧盟经济安全的10个关键技术领域名单。该战略对先进材料领域的未来发展进行了全面规划,旨在使欧盟的研究和创新重点与投资保持一致,支持开发、测试和部署能力,确保欧盟保持在新材料技术的最前沿,提高欧盟在这一关键技术领域的长期竞争力。

一、战略目标及面临的挑战

1、战略目标。该战略的总体目标是建立一个动态的、安全和包容的先进材料生态系统,即确保欧盟在研究领域的领导地位,又快速将创新材料推向市场。为实现该目标,欧盟应采取以下举措:欧盟、成员国家和地区在先进材料研究和创新方面的优先事项必须以欧洲的方式进行协调,并大幅增加私人投资;必须支持创新者和中小型公司设计和测试具有优异性能和特性的材料,以实现循环性和可持续性;更大规模、更快地部署先进材料必须成为经济和产业转型的市场催化剂,并提高欧盟的韧性和经济安全。

2、面临的挑战。为实现上述目标,欧盟应解决8个挑战:研究和创新生态系统的碎片化;私人投资与日益增长的需求不相称;在循环性和材料效率方面缺乏进展;创新过程太长,数字化水平不足;创新研究与产业应用和工艺的吸收脱节;缺乏测试和实验设施;需确保材料特性、性能、安全性和可持续性评估方法标准的统一;劳动力队伍技能需提升。

三、五大行动支柱

该战略建议与欧盟成员国、行业参与者和其他主要利益相关者一起实施五大支柱行动。

1、欧洲先进材料的研究与创新:双重转型、欧盟韧性和开放战略的自主性。欧盟成员国、联系国和利益攸关方要确定共同的目标和优先事项:促进先进材料的创新和制造能力;加强欧洲的科学和工业基础;减少对关键资源的依赖;寻求所有部门与先进材料相关活动的协同作用。

2、快速将创新材料推向市场。加快先进材料的规模扩大和制造能力(从实验室到制造),解决先进材料开发的所有阶段存在的问题和挑战。总体目标是为先进材料研发和材料共享创建一个长期可持续的欧洲数字基础设施,帮助研究人员和创新者在人工智能工具的支持下,在受控环境中显著加快新型先进材料的设计、开发和测试。

3、增加资本投资和融资渠道。欧盟委员会将探索一整套可用的工具,以增加和促进投资,并开发创新的筹资可能性,整合公共和私人资源。欧盟将在地平线欧洲计划下与材料行业建立新的合作伙伴关系,目标是在2025~2027年投资5亿欧元(约合39亿元人民币),其中至少2.5亿欧元来自私人投资,从而扩大并加快先进材料的部署。

4、促进先进材料的生产和使用。通过创新采购、标准制定以及与欧洲创新技术研究院合作成立先进材料学院,确保欧洲劳动力具备必要的技能。为使产业能够生产新的先进材料,需要有足够的标准来促进产业吸收,并增加技术专业人才数量。对先进材料的需求可通过区域参与者的知情采购和参与来加强。欧洲创新与技术研究院将建立先进材料学院,以加快该行业技能课程和证书的开发,该学院共获得1000万欧元的种子资金。

5、建立全面治理框架。将设立先进材料技术委员会,该委员会由成员国(负责研究和部门/产业政策的部委)、研究和产业利益相关者以及欧盟委员会组成,提供关于欧洲先进材料生态系统的建议,确定先进材料协调行动的共同目标和优先领域,同时考虑到欧盟有关先进材料的所有相关活动。

四、研究和创新优先方向

该战略提供了一份初步的研究和创新优先方向清单,这些优先方向是通过与成员国协商确定的。能源、交通、建筑和电子等领域与先进材料领域开展密切的联合行动,将促进成功实现欧洲的绿色和数字双转型。

1、能源。该领域的需求主要包括:能源转换/发电、存储、能源分配和输电网,以及可再生燃料。

1)可再生和低碳能源的转换和发电。主要包括提高可再生能源转换设备耐用性的先进材料;催化剂;涂层和防水材料;提高环境耐受性的材料;提高不同可再生能源的转换效率,如光伏电池板、风力涡轮机或热泵。

2)储能系统。包括用于储能技术的可循环、更可持续的先进材料,如电化学技术(电池和超级电容器等)、热和热化学技术(如相变材料)、化学技术等。

3)能源分配和输电网。包括可提高能源分配和输电网的效率和容量、可靠性和耐久性的先进材料,例如高性能涂层,保护基础设施免受腐蚀、摩擦、结冰或其他替代材料解决方案。

4)可再生燃料。包括生产可持续燃料的先进材料,如非生物来源的可再生燃料和合成燃料,解决环境足迹问题。主要挑战之一是开发足够活性、稳定且成本低的催化剂,以大量低成本生产可再生燃料或化学品。

2、交通。该领域的需求主要包括:交通工具的能源储存需求、更轻便和更坚固的交通工具和基础设施、材料具有更大的循环性和改善的环境绩效。

1)适用于不同交通工具的储能材料和替代燃料。包括:固态电池等先进电池,主要包括效率更高、生产过程中产生环境足迹更少的材料,可减少关键原材料的使用及可持续替代的材料,具有更高的安全性、更好的耐用性和性能、具有更高的能量密度和更高的可回收性的材料;效率更高的氢、氨或甲醇燃料电池系统,研究方向需专注于废热回收解决方案、电解槽、催化剂。

2)高性能轻量化材料,能够在恶劣环境中运行,具有可靠性和耐久性,适用于交通运输的先进材料。包括:先进的轻质材料,主要包括能耗低且具有较高安全性(对车辆乘客、行人、骑自行车的人和其他用户均安全)的材料;用于车辆、飞机结构和发动机部件的先进复合材料和结构,包括高性能热塑性塑料、自适应材料结构和系统、多功能要求。

3)提高对交通工具和基础设施的保护效果,增加韧性和耐用性。包括:与航空航天、水上运输、汽车和道路标线相关的涂料和油漆,提高其耐用性并降低生产过程中的燃料消耗;相关技术和工艺,主要包括混合制造技术、连接技术、表面处理技术、大型主要航空结构和发动机部件的自动质量检测/控制技术。

4)提高材料的循环性并解决其环境性能问题。包括:安全和可持续使用的更好材料,如在所有交通工具中使用的可回收或可生物降解的复合材料、电池和电子产品;进一步降低环境足迹并提高交通运输基础设施韧性的新材料,如可降低生命周期影响、可循环使用、更持久/更耐用的道路/铁路轨道材料,对生物多样性影响较小的材料,轮胎和制动装置中颗粒物排放量低的相关材料;交通领域先进复合材料、高温合金、涂层、混合和自适应材料结构的经济高效的维护和维修。

3、建筑。该领域的需求主要包括:提高建筑能源效率的材料;更稳固、更耐用的建筑所需材料;更舒适的建筑所需材料,以及可改善建筑循环性和解决其环境性能的材料。

1)提高建筑物能源效率的材料。主要包括:复合泡沫、隔热和储热材料、综合能源系统。

2)可提升建筑结构的稳固性和耐用性,并可更好地监测结构完整性的材料。主要包括:石墨烯增强混凝土等复合材料、轻质材料、可用于3D打印的新建筑材料、预制和模块化材料,以及可自我监测、自我修复或自我保护的建筑材料。

3)更舒适的建筑所需的材料。主要包括可增加建筑舒适度且降噪的材料;照明材料;透光度可动态调节的玻璃材料及相关技术;透明氧化物电子器件;电致变色、热致变色、气致变色、光致变色材料;防污、防冰、防滑、防腐蚀、防水材料。

4)提高循环性和解决环境性能的材料。例如:新型生物基涂料;涂料配方;建筑中的木质隔热材料、粘合剂和复合材料;考虑了建筑材料整个生命周期过程中对全球变暖影响潜能的材料。

4、电子。该领域的需求集中在芯片、电子元件和系统上。

1)高性能先进材料,具有适应恶劣环境的特性,能耗低,并可为不同领域的电子组件提供新功能。主要包括:传感器材料、可实现新型计算和存储概念的材料、功率电子材料、通信(包括下一代5G6G网络及其他网络的信号传输和热管理)材料、柔性电子材料、光电子材料、光子学材料和量子材料。

2)用于新型芯片生产和封装技术的先进材料,包括用于提高能源、电力和通信等不同领域效率的硅以外的晶圆和衬底;增强材料的耐用性、可持续性和循环性;减少对关键原材料的依赖。 (张超星 王建芳)



[1] Commission presents new initiatives boosting European industrial leadership in advanced materials. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_24_1121


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