美國把新材料列為影響經濟繁榮和國家安全的6大類關鍵技術領域之首,并長期保持新材料領域的全球領導地位。本文對冷戰后美國新材料產業的科技政策演變進行梳理和歸納,以期對我國新材料產業發展有所借鑒。
一、冷戰后美國新材料產業科技政策的演變歷程
冷戰時期,為壓制蘇聯,美國的科研主導方向主要向國防領域傾斜,使得與國防緊密相關的航空航天、計算機和信息技術、生物技術成為美國乃至世界的領先行業,并帶動空間材料和電子信息材料迅速發展。冷戰結束后,由于日本在經濟和科技領域快速崛起,美國國內經濟面臨嚴峻挑戰。在此背景下,美國開始調整科技政策,由以軍事為主轉為軍民結合,并于1991年發表第一份國家關鍵技術報告,提出了對國家經濟繁榮和國家安全至關重要的6個領域,其中新材料位于6大領域之首。
1.克林頓時期
為振興制造業,奪回市場份額,克林頓上臺后出臺了《技術促進美國經濟增長:建設經濟實力的新方向》政策報告,確定了技術必須迅速轉向促進增長的方向。在這個框架的基礎之下,大力支持民用工業技術的創新發展,先后發布了包括先進汽車材料計劃、未來工業材料計劃等一系列重大科技創新計劃,強調優先把特種材料和新能源等作為重點領域加以扶持。在克林頓任職期間,美國新材料領域取得了重大進步,其中在金屬材料、生物材料、空間材料、超導材料、先進陶瓷、高分子材料等領域全球領先。
2.小布什時期
小布什上臺不久,美國遭受“9.11”恐怖襲擊,使美國的經濟、政治、外交等領域發生了深刻的變化,也導致美國的科技政策發生了較大轉變,美國把研發的重點重新轉向了國防,同時對科技的支持力度也弱于克林頓執政時期。2004年,美國政府發表了《為了21世紀的科學》研究報告,表明當前的主要任務是國家安全和政府發展科學事業為主導的思路。
小布什執政時期,美國把生物技術、納米技術和氫能源技術作為重點發展的領域。國家納米計劃啟動后,2003年政府又發布了《21世紀納米技術研究開發法案》,授權設立一個永久性的長期納米開發計劃,以尋求納米技術在新材料等領域取得成果。此外,美國還探索國家利用氫能的路徑,發布了《國家氫燃料研究計劃》,旨在推動氫能儲存和應用開發技術,推動氫燃料電池汽車和基礎設施技術的商業化應用。
3.奧巴馬時期
2008年,由美國次貸危機引發的金融危機席卷全球,奧巴馬臨危受命,推出“美國復興和再投資計劃”經濟刺激方案,出臺稅收優惠政策,加大技術研發投入,加快產業化推進步伐,加速新興產業發展。
為重塑制造業競爭優勢,美國在對金融危機反思中發布了《重整美國制造業政策框架》,強調制造業是美國經濟的核心,提出加強基礎性和前沿性技術研究。奧巴馬一改小布什時期的保守科技政策,積極進取,大力發展可再生能源并將其被視為重振經濟的“法寶”之一,積極推進生物技術研究,保持美國在空間領域的優勢地位,振興鋼鐵工業,推廣新能源汽車,培育納米技術產業。實施一系列政府推進計劃,如材料基因組計劃、先進制造業國家戰略計劃、國家納米計劃(2012)等推動包括新材料在內的新興產業的發展。
二、冷戰后美國新材料產業科技政策的特點
1.把新材料發展置于國家戰略高度
冷戰后,雖然美國歷屆政府對科技發展戰略不同,在新材料領域側重方向也有所不同,但歷屆政府都十分重視新材料的研發和創新,并把新材料置于影響經濟繁榮和國家安全的高度,加大資金支持力度。以2013年財年美國政府研發資金分配為例,國家自然科學基金會獲得的73.73億美元中,有3.03億美元與材料直接相關,有4.35億美元與納米研究相關;能源部科學辦公室49.92億美元撥款中,有4.21億美元與材料工程直接相關,18億美元與基礎能源科學有關(絕大多數涉及材料);國防部研發撥款中,涉及材料及生物1.66億美元;國家標準與技術研究院和國家健康研究中心分別有4.99億美元和3.37億美元與材料項目相關。
2.重視新材料的基礎研究和前沿技術
基礎研究是美國政府推動技術發展的源動力,是支撐前沿技術發展的基石,同時也是美國科技領先世界的基礎。美國新材料發展目標是保持自身全球領導者地位,通過新材料的基礎研究和前沿技術的突破,支撐信息技術、生物技術、空間技術等前沿技術發展,保障國防、能源、健康等重要領域需求。2011年6月,奧巴馬總統宣布啟動“材料基因組計劃”,即是基于新材料領域的基礎研究的大量數據,通過建模、模擬計算、軟件開發等手段,建成材料性能數據庫,在以后開發新材料的過程中,可以利用計算機模擬,并與試驗數據進行對比,有效縮短新材料的發現、開發、制造和利用周期。
3.通過專項計劃推進新材料創新
美國政府把制定和實施新材料科技發展計劃作為推動新材料技術進步的重要途徑之一。美國的新材料科技計劃針對特定時期、特定領域的科技問題提出發展路徑,具有非常強的目標性和權威性,旨在推動該領域的技術突破,在促進新材料發展方面發揮了重要作用。如在小布什執政的8年間,為推動國家納米技術計劃,美國共投入100億美元,由此促進了納米技術在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域的快速發展,培養了近80萬的納米科技人才,納米技術和應用一直走在世界前列。
4.以企業科研創新為主,政府減少干預
美國的科研體系是以工業企業、政府和民間團體為投資主體,以大學和聯邦資助的研究中心、國家實驗室和聯邦研究機構、企業研究中心、非盈利性研究機構及協會等為研發主體構成。近年來,政府對新材料開發直接投資額呈逐年下降的趨勢,取而代之的是企業自主投入。美國政府對新材料產業發展的直接干預較少,大多通過稅收、法規、制度進行間接影響。政府財政資金主要用于支持基礎性、戰略性、導向性研究,同時關注數據庫等公共服務平臺建設,通過政府資金帶動社會投入。一些州政府也會通過稅收優惠等特殊政策,通過設立孵化園區等形式,給予中小企業一定的資金和政策扶持。
5.技術創新、知識產權保護與標準體系“三位一體”為新材料發展護航
美國注重“技術立國”和技術儲備,技術創新是美國技術立國的重要保障,而良好的技術創新氛圍也離不開完善的知識產權保護和技術標準體系。技術創新、知識產權保護、標準體系三者相輔相成,形成良性循環,新產品、新技術擁有成熟的轉讓機制,加速了新材料開發和產業化進程。美國政府高度重視知識產權,不斷強化對知識產權所有者利益的保護,建立了嚴格的反侵權和懲罰制度,企業和實驗室建立了成熟的知識產權申請和轉讓體系,具備很強的知識產權意識,往往通過大量專利布局,獲取并保持技術領先地位。國家標準與技術研究院、美國材料與試驗協會等機構建立了較為完善的材料標準體系,有效推動了材料應用和新材料開發。
6.強化科技管理體制,完善決策機制
美國聯邦政府著力推進科技決策的科學化和民主化進程,為新材料的創新提供了良好的政治環境。冷戰前,美國的科學政策的制定主要由軍事委員會承擔,自克林頓上臺后,賦予了科學政策辦公室實權,并成立了國際科技委員會,強化了政府對科技發展的控制,改變了以往各科研部門各自為戰的情形。奧巴馬上臺后,著手成立總統科學顧問委員會,強化科學在決策議程中的作用,頒布科研決策程序法令,恢復科學的誠信,增強決策的透明度。
三、對我國的啟示
1.加強宏觀引導,加大政策支持力度
我國已經制定了《新材料產業“十二五”發展規劃》,明確了新材料產業戰略任務,但促進新材料產業發展的政策機制尚未完善。另外,我國新材料仍處于培育階段,企業開發、生產、使用新材料需要投入大量資金,也存在較大的風險。
因此,建議整合中央財政現有資金渠道,加快設立新材料專項資金的步伐,并加大專項資金的規模及力度,開展重大示范工程建設,加大對新材料開發、產業化和推廣應用的支持力度。同時盡快建立新材料風險補償機制,制定和完善針對性較強的財稅扶持政策,支持新材料應用技術研發,推廣應用新材料產品。另外加強新材料產業政策與科技、金融、財稅、投資、貿易、土地、資源和環保等政策的銜接配合。
2.推動“政產學研用”的深入合作
美國的經驗表明,政府與中介機構合作,為擁有核心技術的企業提供完善的服務,能快速推動新材料產業的發展。我國新材料的科研成果主要集中在高校和科研機構,企業的自主創新能力相對薄弱,高校和科研機構的研究成果轉化平臺還處于建立的初級階段,沒有形成有效的轉化能力。
因此建議政府充分發揮規劃、布局、組織和協調作用,鼓勵企業建立新材料研發中心、技術中心、工程實驗室,協調高校和科研機構實驗室對企業的有限開放,不斷提高企業技術水平和研發能力。圍繞材料換代升級,有選擇地搭建一批共性、關鍵技術的研發平臺,實施創新成果產業化、應用示范項目,盡快搶占創新制高點。
3.集中突破影響國計民生的關鍵新材料領域
我國在新材料產業起步晚,研發技術水平長期整體落后于世界先進水平,因此我國新材料產業要實現跨越式發展,縮短與先進國家的差距,需要重視新材料的新技術方向、新工藝方法、新應用領域等,集中力量進行突破,形成技術突破和核心專利。
因此在研發方向上,應瞄準國內空白、附加值較高的核心關鍵材料,立足我國新材料產業的現狀,深入理清新材料發展的技術脈絡,把握正確的技術方向,有效牽引,找出目前全球發展的空白點。同時在應用領域上,結合戰略性新興產業的發展,重視未來潛在的消費增長點,突破傳統的固有應用范疇,大膽假設、小心求證,進而實現產業突破。
一、冷戰后美國新材料產業科技政策的演變歷程
冷戰時期,為壓制蘇聯,美國的科研主導方向主要向國防領域傾斜,使得與國防緊密相關的航空航天、計算機和信息技術、生物技術成為美國乃至世界的領先行業,并帶動空間材料和電子信息材料迅速發展。冷戰結束后,由于日本在經濟和科技領域快速崛起,美國國內經濟面臨嚴峻挑戰。在此背景下,美國開始調整科技政策,由以軍事為主轉為軍民結合,并于1991年發表第一份國家關鍵技術報告,提出了對國家經濟繁榮和國家安全至關重要的6個領域,其中新材料位于6大領域之首。
1.克林頓時期
為振興制造業,奪回市場份額,克林頓上臺后出臺了《技術促進美國經濟增長:建設經濟實力的新方向》政策報告,確定了技術必須迅速轉向促進增長的方向。在這個框架的基礎之下,大力支持民用工業技術的創新發展,先后發布了包括先進汽車材料計劃、未來工業材料計劃等一系列重大科技創新計劃,強調優先把特種材料和新能源等作為重點領域加以扶持。在克林頓任職期間,美國新材料領域取得了重大進步,其中在金屬材料、生物材料、空間材料、超導材料、先進陶瓷、高分子材料等領域全球領先。
2.小布什時期
小布什上臺不久,美國遭受“9.11”恐怖襲擊,使美國的經濟、政治、外交等領域發生了深刻的變化,也導致美國的科技政策發生了較大轉變,美國把研發的重點重新轉向了國防,同時對科技的支持力度也弱于克林頓執政時期。2004年,美國政府發表了《為了21世紀的科學》研究報告,表明當前的主要任務是國家安全和政府發展科學事業為主導的思路。
小布什執政時期,美國把生物技術、納米技術和氫能源技術作為重點發展的領域。國家納米計劃啟動后,2003年政府又發布了《21世紀納米技術研究開發法案》,授權設立一個永久性的長期納米開發計劃,以尋求納米技術在新材料等領域取得成果。此外,美國還探索國家利用氫能的路徑,發布了《國家氫燃料研究計劃》,旨在推動氫能儲存和應用開發技術,推動氫燃料電池汽車和基礎設施技術的商業化應用。
3.奧巴馬時期
2008年,由美國次貸危機引發的金融危機席卷全球,奧巴馬臨危受命,推出“美國復興和再投資計劃”經濟刺激方案,出臺稅收優惠政策,加大技術研發投入,加快產業化推進步伐,加速新興產業發展。
為重塑制造業競爭優勢,美國在對金融危機反思中發布了《重整美國制造業政策框架》,強調制造業是美國經濟的核心,提出加強基礎性和前沿性技術研究。奧巴馬一改小布什時期的保守科技政策,積極進取,大力發展可再生能源并將其被視為重振經濟的“法寶”之一,積極推進生物技術研究,保持美國在空間領域的優勢地位,振興鋼鐵工業,推廣新能源汽車,培育納米技術產業。實施一系列政府推進計劃,如材料基因組計劃、先進制造業國家戰略計劃、國家納米計劃(2012)等推動包括新材料在內的新興產業的發展。
二、冷戰后美國新材料產業科技政策的特點
1.把新材料發展置于國家戰略高度
冷戰后,雖然美國歷屆政府對科技發展戰略不同,在新材料領域側重方向也有所不同,但歷屆政府都十分重視新材料的研發和創新,并把新材料置于影響經濟繁榮和國家安全的高度,加大資金支持力度。以2013年財年美國政府研發資金分配為例,國家自然科學基金會獲得的73.73億美元中,有3.03億美元與材料直接相關,有4.35億美元與納米研究相關;能源部科學辦公室49.92億美元撥款中,有4.21億美元與材料工程直接相關,18億美元與基礎能源科學有關(絕大多數涉及材料);國防部研發撥款中,涉及材料及生物1.66億美元;國家標準與技術研究院和國家健康研究中心分別有4.99億美元和3.37億美元與材料項目相關。
2.重視新材料的基礎研究和前沿技術
基礎研究是美國政府推動技術發展的源動力,是支撐前沿技術發展的基石,同時也是美國科技領先世界的基礎。美國新材料發展目標是保持自身全球領導者地位,通過新材料的基礎研究和前沿技術的突破,支撐信息技術、生物技術、空間技術等前沿技術發展,保障國防、能源、健康等重要領域需求。2011年6月,奧巴馬總統宣布啟動“材料基因組計劃”,即是基于新材料領域的基礎研究的大量數據,通過建模、模擬計算、軟件開發等手段,建成材料性能數據庫,在以后開發新材料的過程中,可以利用計算機模擬,并與試驗數據進行對比,有效縮短新材料的發現、開發、制造和利用周期。
3.通過專項計劃推進新材料創新
美國政府把制定和實施新材料科技發展計劃作為推動新材料技術進步的重要途徑之一。美國的新材料科技計劃針對特定時期、特定領域的科技問題提出發展路徑,具有非常強的目標性和權威性,旨在推動該領域的技術突破,在促進新材料發展方面發揮了重要作用。如在小布什執政的8年間,為推動國家納米技術計劃,美國共投入100億美元,由此促進了納米技術在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域的快速發展,培養了近80萬的納米科技人才,納米技術和應用一直走在世界前列。
4.以企業科研創新為主,政府減少干預
美國的科研體系是以工業企業、政府和民間團體為投資主體,以大學和聯邦資助的研究中心、國家實驗室和聯邦研究機構、企業研究中心、非盈利性研究機構及協會等為研發主體構成。近年來,政府對新材料開發直接投資額呈逐年下降的趨勢,取而代之的是企業自主投入。美國政府對新材料產業發展的直接干預較少,大多通過稅收、法規、制度進行間接影響。政府財政資金主要用于支持基礎性、戰略性、導向性研究,同時關注數據庫等公共服務平臺建設,通過政府資金帶動社會投入。一些州政府也會通過稅收優惠等特殊政策,通過設立孵化園區等形式,給予中小企業一定的資金和政策扶持。
5.技術創新、知識產權保護與標準體系“三位一體”為新材料發展護航
美國注重“技術立國”和技術儲備,技術創新是美國技術立國的重要保障,而良好的技術創新氛圍也離不開完善的知識產權保護和技術標準體系。技術創新、知識產權保護、標準體系三者相輔相成,形成良性循環,新產品、新技術擁有成熟的轉讓機制,加速了新材料開發和產業化進程。美國政府高度重視知識產權,不斷強化對知識產權所有者利益的保護,建立了嚴格的反侵權和懲罰制度,企業和實驗室建立了成熟的知識產權申請和轉讓體系,具備很強的知識產權意識,往往通過大量專利布局,獲取并保持技術領先地位。國家標準與技術研究院、美國材料與試驗協會等機構建立了較為完善的材料標準體系,有效推動了材料應用和新材料開發。
6.強化科技管理體制,完善決策機制
美國聯邦政府著力推進科技決策的科學化和民主化進程,為新材料的創新提供了良好的政治環境。冷戰前,美國的科學政策的制定主要由軍事委員會承擔,自克林頓上臺后,賦予了科學政策辦公室實權,并成立了國際科技委員會,強化了政府對科技發展的控制,改變了以往各科研部門各自為戰的情形。奧巴馬上臺后,著手成立總統科學顧問委員會,強化科學在決策議程中的作用,頒布科研決策程序法令,恢復科學的誠信,增強決策的透明度。
三、對我國的啟示
1.加強宏觀引導,加大政策支持力度
我國已經制定了《新材料產業“十二五”發展規劃》,明確了新材料產業戰略任務,但促進新材料產業發展的政策機制尚未完善。另外,我國新材料仍處于培育階段,企業開發、生產、使用新材料需要投入大量資金,也存在較大的風險。
因此,建議整合中央財政現有資金渠道,加快設立新材料專項資金的步伐,并加大專項資金的規模及力度,開展重大示范工程建設,加大對新材料開發、產業化和推廣應用的支持力度。同時盡快建立新材料風險補償機制,制定和完善針對性較強的財稅扶持政策,支持新材料應用技術研發,推廣應用新材料產品。另外加強新材料產業政策與科技、金融、財稅、投資、貿易、土地、資源和環保等政策的銜接配合。
2.推動“政產學研用”的深入合作
美國的經驗表明,政府與中介機構合作,為擁有核心技術的企業提供完善的服務,能快速推動新材料產業的發展。我國新材料的科研成果主要集中在高校和科研機構,企業的自主創新能力相對薄弱,高校和科研機構的研究成果轉化平臺還處于建立的初級階段,沒有形成有效的轉化能力。
因此建議政府充分發揮規劃、布局、組織和協調作用,鼓勵企業建立新材料研發中心、技術中心、工程實驗室,協調高校和科研機構實驗室對企業的有限開放,不斷提高企業技術水平和研發能力。圍繞材料換代升級,有選擇地搭建一批共性、關鍵技術的研發平臺,實施創新成果產業化、應用示范項目,盡快搶占創新制高點。
3.集中突破影響國計民生的關鍵新材料領域
我國在新材料產業起步晚,研發技術水平長期整體落后于世界先進水平,因此我國新材料產業要實現跨越式發展,縮短與先進國家的差距,需要重視新材料的新技術方向、新工藝方法、新應用領域等,集中力量進行突破,形成技術突破和核心專利。
因此在研發方向上,應瞄準國內空白、附加值較高的核心關鍵材料,立足我國新材料產業的現狀,深入理清新材料發展的技術脈絡,把握正確的技術方向,有效牽引,找出目前全球發展的空白點。同時在應用領域上,結合戰略性新興產業的發展,重視未來潛在的消費增長點,突破傳統的固有應用范疇,大膽假設、小心求證,進而實現產業突破。