美日智能制造关键新材料创新突破模式及其启示

2022-07-29李双美耿红军

中国科技论坛 2022年7期

李双美，王昶，耿红军

中南大学商学院，湖南长沙 410083)

0 引言

随着大数据、云计算、物联网和人工智能等新兴技术的兴起，智能制造成为全球重塑制造业竞争优势的新技术经济范式和中国制造强国战略的主攻方向。关键新材料作为智能制造发展的基石与先导，是全球主要国家必争的战略领域[1]。美国在联邦政府的引导下，构建大学、国家实验室、新材料企业、军方、金融机构和风险投资机构等多主体协同交互的新材料创新突破模式，促进知识前沿探索与研发应用迭代，保持新材料产业全球领先；日本由政府主导，龙头企业和科研院所协同配合，形成了政产学研一体化的新材料创新突破体系，在新材料产业的尖端领域表现出显著的领先优势。可见，构建系统完备、运行高效的创新突破模式成为各国抢占关键新材料竞争制高点的关键支撑。

中国同样高度重视新材料产业的创新发展。2010年，国务院印发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，将新材料列为战略性新兴产业；2015年，工信部等四部委联合发布《中国制造2025》，再次将新材料列为重点突破领域。在此基础上，政府进一步制定了新材料产业规划、发展指南、标准领航计划等战略规划，推动新材料产业多个领域取得长足发展。但从整体上来看，中国新材料产业仍面临先进基础材料参差不齐，关键战略材料受制于人，前沿新材料亟待突破的瓶颈[2]。据工信部调查结果显示，中国32%的关键新材料完全空白、52%严重依赖进口。其背后深层次的原因在于中国新材料创新突破模式存在主体间缺乏协同、研发与应用脱节、基础支撑体系欠完善等硬约束。

基于以上分析，深入总结发达国家新材料创新的实践模式，为中国新材料创新突破模式的优化提供经验借鉴，成为亟需解决的现实问题。然而现有相关文献主要围绕国家创新体系展开研究，尚未聚焦于新材料产业，同时缺乏系统性的创新模式分析框架。鉴于此，本文从创新突破主体、重点领域、着力点和举措四个维度架构分析框架，归纳美国和日本的新材料创新突破模式，对比两国模式的异同并探析差异背后的原因，并结合中国国情给出优化中国新材料创新突破模式的实践启示。

1 文献综述

国内外关于创新模式的研究源于国家创新体系理论。英国技术创新学者弗里曼基于日本创新赶超经验提出了 “国家创新体系”的概念，创新体系由政府、企业、大学、科研机构、技术转移中介等创新主体构成，各主体在知识生产、技术开发、产业化过程中协同交互，体现出明显的系统性特征[3]。现有文献基于国家创新体系理论，对美国、日本的创新模式展开了广泛研究。

曼哈顿模式和硅谷模式是美国两种经典的创新模式。曼哈顿模式强调政府干预和高度集中化管理，政府对其主导的项目进行全面控制，自上而下地推进，力图抢占科技制高点，促使美国科技领域实现迅猛发展；硅谷模式强调发挥企业主体作用和分散式管理，以市场为导向，以风险资本为依托，产学研协同创新[4]。雷小苗等[3]基于理论分析和国际实践，提炼出 “三元串联协同”和 “三元并联互动”两种国家创新体系的结构框架。当前美国创新体系属于三元并联互动类型，政府处于 “弱干预”状态，发挥引导作用的同时保障各创新主体的独立自主性，大学是科研活动的重要承担者，企业扮演主力军角色，瞄准市场需求，整合大学、科研机构和企业的创新资源，促进政产学研高效协同[5]。美国产学研协同创新模式依据组建方式可以划分为大学科技园模式、企业孵化器模式和合作研究中心模式等，依据科研成果转化方式可以划分为技术许可模式、大学衍生企业模式等[6-7]。

纵观日本科技创新的发展历程，其战略思想经历了贸易立国、技术立国和科学技术创造立国三个时期[8]，其创新模式经历了模仿创新、引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新四个阶段[9]。二战后，日本在政府主导下，基于本国国情制定了严密的科技发展规划，鼓励国内企业有针对性地从欧美发达国家引进先进技术，并对引进技术予以攻关、扩散、转化为现实生产力[10]。随着科技实力的不断增强，日本创新模式逐渐由学习、引进、模仿向原始创新阶段过渡，政府发挥主导作用，建立了完善的法律制度体系、稳健的投融资体系、健全的科技成果转化机制和知识产权体系，且高度重视中小企业的创新发展，形成了独具日本特色的创新体系[9]。

现有文献从国家和区域层面对美国和日本的创新模式展开了大量研究，而产业层面的创新模式研究相对较少，针对新材料这一战略性新兴产业的创新模式分析更是匮乏。此外，现有研究尚未架构出系统性的创新模式分析框架。为了弥补这一研究缺口，本文借鉴技术创新系统 (TIS)和科学-技术-商业化 (S-T-B)理论，从创新突破主体、重点领域、着力点和举措这四个维度构建研究框架，重点分析美国和日本的新材料产业创新突破模式。

2 研究设计

2.1 资料来源

本研究的分析资料主要来源于以下渠道：一是官方文件与报道，主要来自美国能源部、国防部、国家标准与技术研究院和日本经济产业省、文部科学省等官方网站；二是相关文献，主要来自中国知网、Web of Science、Elsevier等数据库；三是网络资料，主要来自与新材料创新相关的公众号和智库，如新材料在线、创新研究、赛迪智库等。以上三个渠道的资料相互验证，为案例研究提供了客观丰富的素材，提高了案例研究的效度和信度。

2.2 研究框架

本文综合应用技术创新系统和科学-技术-商业化理论，从创新突破主体、重点领域、着力点和举措四个维度构建研究框架 (见图1)，分析美国和日本新材料创新突破模式。

图1 基于TIS和S-T-B的智能制造关键新材料创新突破模式的研究框架

(1)创新突破主体：借鉴TIS结构要素理论，从行动者、关系网络和制度三个方面阐述新材料创新突破主体及特征[11-12]。其中，新材料创新突破的行动者主要包括政府、大学、科研机构、企业等，行动者之间遵循一定的制度准则 (如政策、法律、惯例)开展协同交互，搭建关系网络，共同促进知识开发、扩散和应用。

(2)创新突破重点领域：重点探讨创新突破主体重点关注的新材料领域，按照其应用发展方向划分为先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。

(3)创新突破着力点：借鉴S-T-B创新生态系统三层次模型[13]，围绕科学研究-技术开发-商业化应用这三个创新链环节，分析新材料创新突破的着力点。其中，科学研究包括基础研究和应用研究，重点探索新材料前沿理论和共性技术；技术开发是指对科研成果进行试验和改良，转化为可以直接应用于生产实践的工艺技术；商业化应用意味着新材料技术或产品广泛应用于下游产业。

(4)创新突破举措：借鉴TIS功能理论，以功能模块作为落脚点，归纳作用于每个功能模块的创新突破举措。TIS功能包括搜索指导 (Guidance of the search)、知识开发与扩散 (Knowledge development and diffusion)、创业实验 (Entrepreneurial experimentation)、市场开拓 (Market formation)、合法化 (Legitimation)和资源配置 (Resource mobilization)[11-12]，各功能的定义见表1。

表1 技术创新系统功能的定义

3 案例分析

3.1 美国模式：政府引导-双轮驱动-多主体协同

(1)创新突破主体。美国智能制造关键新材料创新突破模式如图2所示，主要创新突破主体包括政府、大学、国家实验室、新材料企业、军方、金融机构和风险投资机构。政府通过制定战略政策引导各主体致力于新材料创新突破。大学和国家实验室基于其全球领先的科技资源和科研实力开展前沿知识探索与创新。新材料企业积极推进科技成果转化和商业化应用。军方通过需求牵引加快新材料产业化进程。金融机构和风险投资机构为资金投入大、研发周期长、市场风险高的新材料产业提供资金支持。美国智能制造关键新材料创新突破主体具有以下特点：一是有限政府。政府发挥引导作用，通过统筹规划有限参与新材料创新突破。二是双轮驱动。大学、国家实验室创新驱动与军方需求牵引同时发力，自上而下与自下而上的双轮驱动加速关键新材料研发与应用迭代。三是多主体协同。政府、大学、国家实验室、新材料企业、军方、金融机构和风险投资机构跨越组织边界协同创新。

图2 美国智能制造关键新材料创新突破模式

(2)创新突破重点领域。美国以满足国家战略需求和追求前沿领先为导向，选择新材料创新突破重点领域。基于国防军备的战略需求，美国的科研主导方向主要向国防军事领域倾斜，使得与国防军事紧密相关的电子信息材料、航空航天材料、生物医药材料等关键战略材料取得重大突破。其中，电子信息材料包括半导体材料、发光材料等，航空航天材料包括高温轻质合金、先进复合材料等。基于保障国家能源安全的战略需求，美国能源部牵头构建能源材料网络 (EMN)[14]，加强新能源材料研发创新。其中，储氢材料、锂电池材料等关键战略材料是创新突破的重点领域。为了保持前沿科技领域的国际领先地位，美国重点布局纳米材料、超导材料和增材制造材料等前沿新材料领域。

(3)创新突破着力点。

①科学研究方面，美国高度重视新材料基础研究，并以基础研究为引领推动应用研究。科学研究的承担者以大学、国家实验室为核心，向新材料企业、非营利性学术团体等多点扩散。大学和国家实验室将材料学科与物理、化学、信息计算等多学科交叉融合，探索知识前沿。同时，国家实验室与新材料企业积极推进应用研究，突破关键共性技术。

②技术开发方面，美国强调开拓性创新，新材料企业和国家实验室等创新主体着力将科研成果向多个应用领域延伸开拓，促进新材料技术的前沿扩张。例如，美国大力推动纳米材料技术在电子信息、太阳能电池、储能装置等多个前沿领域的融合创新。

③商业化应用方面，美国通过军方采购释放市场需求，引导市场主体行为，促进新材料产业市场化运作。军方采购是美国新材料产业初期最主要的订单来源，尤其对于与国防军备密切相关的电子信息材料和航空航天材料。随着军民融合的深化，军用市场和民用市场相互渗透融合，军方采购一方面释放了对民用新材料的市场需求，促进民用新材料应用于军工行业；另一方面发挥应用示范效应，有效引导民用市场主体的采购行为，加速新材料在民用市场的商业化应用。

(4)创新突破举措。

①搜索指导：技术预判与战略指引。通过技术预判和战略指引为新材料创新突破提供搜索指导。美国国防高级研究计划局 (DARPA)和白宫科技政策办公室 (OSTP)根据国家重大战略需求，基于前沿技术探索的长远考虑，结合综合性部局通告 (BAA)汇集的社会意见，预判新材料产业发展方向，并制定战略规划。美国在第一份《关键技术报告》中把新材料列为影响经济繁荣和国家安全的六大关键技术领域之首，并相继出台国家半导体照明研究计划 (SSL)、国家纳米技术计划 (NNI)等重大战略计划，引导新材料产业创新发展。

②知识开发与扩散：多元投入与健全体系。通过构建多元化的科研经费投入与执行体系和健全技术转移体系，促进新材料知识开发与扩散。美国科研投入的来源部门与执行主体均呈现多元化特征[15]，有利于多方科研主体着力探索前沿知识。为了促进知识扩散，美国国会颁发《技术转移商业化法案》[16]，政府部门联合成立国家技术转移中心 (NTTC)，国家实验室组建联邦实验室技术转移联合体 (FLC)[17]，建立了覆盖国家、区域、国家实验室和企业的多层次技术转移体系，促进实验室知识成果向产业界转移和扩散。

③创业实验：专业孵化与搭建平台。建立专业孵化器和试验平台，促进新材料企业开展创业试验。一方面，通过建立专业孵化器为新材料初创企业提供资金支持、中试基地和商业化指导。例如，休斯敦技术中心 (HTC)作为新材料领域的专业孵化器，孵化出从事纳米材料研发生产的NanoRidge Materials等企业。另一方面，通过搭建国家标准与技术研究院 (NIST)和美国材料与试验协会 (ASTM)等试验平台，为新材料企业提供专业化的试验方法与标准指导[18-19]。

④市场开拓：军民融合与完善机制。推行军民融合战略，完善激励制度和法律法规等保障机制，打通军转民、民参军的双向转移通道，开拓新材料市场。为了解决军民分离导致军工产能过剩而民用市场开发不足的问题，美国提出了军民融合战略。为此，政府制定 “军转民五年计划”，鼓励优先发展新材料等军民两用技术，把过剩的军工产能向民用市场转移；同时，国会颁发《联邦采购精简化法案》，科学降低民营企业进入军工市场的门槛。 “军转民”与 “民参军”共同促进军工市场与民用市场深度融合，拓展了新材料市场。

⑥资源配置：政策引导与资源整合。政府通过政策引导，促进资金、人才和基础设施等资源集聚与整合。资金方面，建立了以财政拨款和政府引导基金为主的资金保障体系，充分调动了产业界资本和金融风险资本。人才方面，坚持贯彻STEM教育战略，为新材料等高技术产业培养和输送复合型、创新型人才。基础设施方面，着力建设国际领先的大科学装置和科研平台，并制定 “公共访问计划”等政策促进资源共享。

3.2 日本模式：政府主导-企业助推-科研院所配合

(1)创新突破主体。日本智能制造关键新材料的创新突破模式如图3所示，主要创新主体包括政府、大学、科研机构和新材料企业。政府负责顶层设计和统筹部署，大学和科研机构致力于新材料基础知识探索和共性技术研究，新材料企业是推进新材料技术开发和商业化应用的中坚力量。

图3 日本智能制造关键新材料创新突破模式

日本智能制造关键新材料创新突破主体呈现出两方面特征：一是政府主导。政府的主导作用自上而下贯穿于战略规划、制度完善和项目统筹等过程，为新材料创新突破设计完整的技术路线。二是企业助推。新材料企业是日本新材料创新突破过程中的核心助推器，主要体现为坚定执行政府指令和有效连接知识端和市场端，加速新材料产业化进程。三是官产学协同。在政府的主导下，新材料企业、大学和科研机构积极响应配合，协同创新。

(2)创新突破重点领域。日本以服务国家战略需求和塑造产业竞争优势为导向，选择新材料创新突破重点领域。基于保障国家信息安全的战略需求，日本政府、科研机构和企业联合攻克半导体材料 “卡脖子”难关，使硅晶圆、光刻胶等关键战略材料实现后发赶超。为了塑造汽车、家用电器和电子信息等主导产业的竞争优势，日本从具有高附加值的材料端开展自主创新。其中，工程塑料、有机EL材料、非晶合金、镁合金材料、超级钢铁材料等先进基础材料，以及碳纤维、精细陶瓷等关键战略材料是创新突破的重点领域。

(3)创新突破着力点。

①科学研究方面，日本的科研导向从以应用研究为主导逐渐向基础研究和应用研究并举转变，强调以应用为导向的知识原始积累。早期，日本在引进欧美国家的前沿知识和共性技术的基础上，开展应用研究加以消化吸收。随着全球科技竞争日益激烈，日本逐渐意识到基础研究的重要性，开始注重以应用为导向的基础研究和专利布局，从源头提高创新能力。

②技术开发方面，日本新材料企业秉承精益求精的工匠精神，致力于工艺技术的试验、改良和打磨。例如，日本通过精细化打磨掌握了半导体材料和精细陶瓷的核心工艺技术，其他国家难以对其精密的工艺过程进行解构与仿制。

4.1 水肥管理：苦瓜生长期长，结果多，对肥水的需求高。定植后结合灌水，每隔15～20天追一次三元复合肥，每亩10千克。开花结果期7～10天喷施1次0.2%尿素和0.3%磷酸二氢钾混合液。

③商业化应用方面，日本采用纵向一体化方式整合产业链，加速新材料应用。新材料企业通过战略联盟和兼并收购等方式，将上游创新产品导入下游应用市场。例如，日本JFE和新日铁公司与欧美汽车制造商结成战略联盟，在车型研发设计先期阶段介入钢铁材料的设计、选型和冲压试模等，加速钢铁材料应用于下游汽车制造业。

(4)创新突破举措。

①搜索指导：技术预见与战略规划。通过技术预见预测关键技术趋势，制定战略计划，为新材料创新突破提供搜索指导。日本国家科技政策研究所 (NISTEP)运用德尔菲法、情景分析等方法，广泛征集科研院所和产业界专家的意见[20]，预测新材料技术发展前景，并在此基础上展开战略部署。例如，日本自第二期科学技术基本计划开始，持续将新材料列为科技创新的重点领域，并制定超级钢材料计划、下一代汽车计划等战略计划，为超级钢铁材料、碳纤维等重点领域的创新突破提供专项指导。

②知识开发与扩散：二元并重与制度规范。构建非竞争性与竞争性科研经费并重的二元结构资助体系[21]和知识扩散的制度规范，促进新材料知识开发和扩散。政府非竞争性资金主要用于资助前瞻性基础研究，竞争性资金主要用于支持产业化前景良好的竞争性项目，确保基础性和应用性知识的全面开发。日本提倡 “知识产权立国”，通过制定知识产权法律法规，设立日本科学技术振兴机构 (JST)等技术转移中介机构和完善技术转移机制，规范管理新材料知识转移与扩散。

③创业实验：税收优惠与衍生辅助。政府制定税收优惠政策，科研院所完善企业衍生的辅助机制，共同促进新材料创业实验。日本基于实验研究费实行税收抵免[22]，提高了新材料企业开展实验活动的主动性。产业技术综合研究所 (AIST)等从事新材料领域研究的国立科研院所，设置了专门的衍生辅助机构，为衍生企业提供技术支持、基础设施和管理咨询等服务，保障企业在初创阶段可以有序开展实验研究。

④市场开拓：制定标准与国际经营。通过制定技术标准建立市场准则，通过开展国际经营延展市场网络，促进新材料市场开发和拓展。企业和科研院所积极推进新材料标准研究和制定，抢占市场话语权。此外，新材料企业采用海外并购和投资建厂等方式拓展全球市场网络。例如，东丽收购国际领先的碳纤维生产商卓尔泰克，两者协同发挥市场规模优势，使东丽成为全球碳纤维市场的执牛耳者。

⑤合法化：政府主导与组建联盟。在政府的主导下，企业和科研院所积极参与，共同组建官产学创新联盟，提高新材料技术创新的合法性。日本政府发挥其角色权威性，采用项目招标的形式吸引科研院所和企业加入创新联盟，加快投入大、周期长、风险高的新材料技术实现创新跨越。官产学合作项目的示范效应有利于营造良好的社会预期。例如，日本典型的超大规模集成电路 (VLSI)创新联盟由政府发起，以 “项目制”形式联合企业和科研院所攻关半导体共性技术，硅晶圆和光刻装置取得重大突破[23]，显著提高了半导体材料技术创新的合法性。

⑥资源配置：统筹协调与要素保障。政府加强统筹协调，为新材料创新突破提供资金、人才和基础设施等要素保障。资金方面，政府依托于强有力的主银行制度干预资金调配。人才方面，政府鼓励科研机构和企业联合培养具备多领域知识且专业特长突出的T型人才，为新材料等新兴产业配备高水平人才。基础设施方面，在政府的支持下，国立材料研究所 (NIMS)建立了NIMS在线数据库等极具国际影响力的新材料科研平台。

4 跨案例对比与分析

在分析美国和日本新材料创新突破模式的基础上，本文对两国模式的异同点进行了对比分析 (见表2)。

表2 美国与日本新材料创新突破模式对比

4.1 共同点分析

(1)服务国家战略。两国新材料创新突破的重点领域均服务于国家重大战略需求：美国电子信息材料、航空航天材料、生物与医药材料服务于国防军备战略需求，新能源材料服务于国家能源战略需求；日本半导体材料服务于保障国家信息安全的战略需求。

(2)加强顶层设计。两国均采用技术预见、战略规划和完善政策制度等方式加强新材料创新突破的顶层设计。围绕国家重大战略需求，综合多方专家和社会需求端意见预测新材料产业发展方向，并制定战略计划和配套的财税金融制度，保障新材料产业有序发展。

(3)注重知识管理。两国均建立了知识产权制度和技术转移机制，规范管理关键新材料创新突破的知识成果，促进新材料知识扩散。

(4)构建创新生态。两国均构建了多主体协同的新材料创新生态系统，政府加强全局规划，科研院所提供知识支持和匹配支持，企业加速科技成果转化和商业化应用，彼此各司其职又协同配合，创新生态系统的示范效应提高了新材料创新突破的合法性。

4.2 差异性分析

(1)角色定位不同。美国政府作为 “引导者”，通过制定战略政策引导大学、国家实验室和新材料企业等多主体协同创新，体现出开放式创新理念；日本政府作为 “主导者”，从整体规划到项目实施自上而下统筹部署，新材料企业和科研院所在政府的主导下积极响应配合，体现出 “强政府”的模式特征。

(2)重点领域不同。美国新材料创新突破的重点领域侧重于关键战略材料和前沿新材料，旨在满足国防军备和能源需求的同时追求前沿领先，抢占科技竞争制高点；日本新材料创新突破的重点领域侧重于先进基础材料和关键战略材料，旨在突破关键材料技术 “卡脖子”瓶颈的基础上，使具有高附加值的材料端实现专业化和产业化，塑造主导产业竞争优势。

(3)着力点不同。科学研究方面，美国非常重视基础研究，同时以基础研究为引领推进应用研究，力争走在科学技术的最前沿；日本非常重视应用研究，同时以应用研究为导向夯实基础研究，提高原始创新能力。技术开发方面，美国强调技术应用领域的开拓，提高技术通用性；日本专注于技术的精细化打磨，打造尖端工艺技术。商业化应用方面，美国依靠军方采购，在有效释放新材料市场需求的同时，引导其他市场主体的采购行为；日本采用纵向一体化的方式，将新材料导入下游产业。

(4)举措不同。创业实验方面，两国的区别在于主导推动创业实验的主体不同，美国由民间企业和机构建立专业孵化器和实验平台，推动创业实验；日本由政府和国立科研院所完善税收政策和衍生机制，推动创业实验。市场开拓方面，美国通过军民融合开拓市场；日本通过国际经营开拓市场。资源配置方面，美国通过政策引导整合产业资本和金融风险资本；日本政府依托于强有力的主银行制度干预资金调配。

4.3 原因分析

(1)历史文化。两国历史文化的差异导致新材料创新突破主体角色定位、技术开发的着力点不同。美国是一个移民国家，多元文化的嵌入推动其形成一种开放包容的文化氛围，培养了人们的创新精神和开拓精神[24]。因此，美国强调多主体协同创新，注重技术的前沿开拓。日本历史上长期处于封建社会，深受儒家文化的影响，政府在经济社会发展中一直处于权威核心地位，加之崇尚工匠精神，因此日本强调政府主导，注重工艺技术的精细化打磨。

(2)国际地位。两国的国际地位差异导致科学研究侧重点和创新突破重点领域不同。美国是世界政治、经济、军事和科技领域的唯一超级大国，为了捍卫其全球领先的国际地位，美国高度重视新材料基础研究，并选择关键战略材料和前沿新材料作为创新突破重点领域。日本作为资本主义经济与科技强国，一方面具有较高的国际地位，另一方面面临美国等先发强国压制和中国等后发国家追赶的双重压力，从高附加值的材料端塑造主导产业竞争优势成为日本巩固国际地位的重要战略手段。因此，日本侧重于新材料应用研究，并将先进基础材料和关键战略材料领域列为创新突破重点领域。

(3)资源禀赋。两国的资源禀赋差异导致新材料商业化应用模式、市场开拓方式、资源配置方式和创业实验举措不同。美国的庞大利益集团 “军工复合体”通过长期游说政府，使军工产业成为三大支柱产业之首，新材料多服务于军工需求。因此，美国军方在促进新材料商业化应用和市场开拓方面承担着重要角色。日本主导产业是汽车、电子信息等民用产业，但由于人口和与国土面积的限制，日本国内市场体量严重不足。因此，日本新材料主要通过纵向一体化应用于民用产业，通过国际化经营拓展市场网络。此外，美国资本市场非常发达，政府稍加引导便能引入民间资本，为民间孵化器推动新材料创业实验提供资金支持。日本财阀经济体下的银行和财团是大型新材料企业的主要资金来源，中小企业的融资渠道受限，需要政府干预调配资金，并由具有稳定资金来源的国立科研院所引领推进新材料创业实验。

5 结论与启示

5.1 结论

(1)美国采用政府引导-双轮驱动-多主体协同的新材料创新突破模式，政府通过制定战略政策加强引导，大学、国家实验室自主创新与军方需求牵引形成双轮驱动机制，新材料企业加速科技成果转化和商业化应用，金融风投机构提供资金支持，呈现多主体协同的开放式创新格局。日本采用政府主导-企业助推-科研院所配合的新材料创新突破模式，政府通过顶层设计和统筹部署，自上而下地主导新材料产业创新发展，企业在新材料产业化进程中承担主角，是实现新材料产业跨越式发展的核心助推力，科研院所在政府和企业的引领下致力于基础应用研究，赋能新材料创新突破。

(2)美日新材料创新突破模式既有共性又有个性。两国模式的共性体现在服务国家战略、加强顶层设计、注重知识管理和构建创新生态。两国模式的个性体现在角色定位、重点领域、着力点和举措四个方面。角色定位方面，美国政府扮演 “引导者”，日本政府扮演 “主导者”。重点领域方面，美国侧重于关键战略材料和前沿新材料，日本侧重于先进基础材料和关键战略材料。着力点方面，美国以基础研究为引领推进应用研究，强调技术开拓创新，通过军方采购促进商业化应用；日本以应用为导向基础研究与应用研究并举，注重技术精细打磨，通过纵向一体化加速商业化应用。举措方面，美国主要由民间机构推动创业实验，通过军民融合开拓市场，依托政策引导民间资本流入；日本主要由政府和国立科研院所推动创业实验，通过国际化经营开拓市场，由政府依托强有力的制度主导资金调配。

(3)美日在历史文化、国际地位和资源禀赋上的差异，是两国选择不同的新材料创新突破模式的深层次原因。历史文化方面，美国提倡民主自由和开拓进取，日本推崇 “强政府”模式和工匠精神。因此，美国在政府的引导下，全社会各主体协同创新，注重新材料技术的前沿开拓；日本则强调政府主导，注重技术精细打磨。国际地位方面，美国是全面领先的世界唯一超级大国，日本虽是经济和科技强国，但也面临美国等先发强国掣肘和中国等后发国家追赶的双重压力，巩固各自现有国际地位成为新材料产业布局重点考虑的维度。因此，美国高度重视基础研究并重点布局关键战略材料和前沿新材料领域，日本则侧重于应用研究并重点突破先进基础材料和关键战略材料领域。资源禀赋方面，美国国防军事力量雄厚，资本市场非常发达；日本主导产业是民用产业但其国内市场体量不足，各大财团是其资本市场的运作主体。因此，美国军方和风险资本为新材料产业创新发展注入了强大活力；日本则主要由企业开展纵向一体化和国际化经营，加快新材料产业化进程，政府依托于主银行制度干预资金调配。

5.2 启示

(1)构建政府引导-市场驱动-多主体参与的智能制造关键新材料协同攻关模式。一方面，政府应强化顶层设计，发挥新型举国体制优势，集中多主体力量联合攻关新材料核心技术。为此，政府可以针对性地建设一批高水平、大协作、网络化的创新平台，引导新材料企业、高校院所、金融风投机构等多主体协同创新。另一方面，应完善市场机制，充分发挥中国超大规模市场优势，以市场需求驱动上游创新。促进有为政府与有效市场相结合，打造多主体协同、产业上下游联动的新材料创新生态系统。

(2)建立智能制造关键新材料创新突破重点领域的识别与甄选机制，并对重点领域实行分类管理、精准施策。中国应统筹把握国际技术封锁与制裁的形势和国内重大战略需求以及技术长期发展趋势，在此基础上开展技术预见，甄选创新突破重点领域。针对技术成熟度高但趋于低端同质化的先进基础材料，企业应构建高效的产用结合机制，以市场需求为导向，提升材料性能，补足 “有材不好用”的短板；针对核心技术 “卡脖子”且 “市场失灵”的关键战略材料，政府和军方应加强引导，联合大学、科研院所和企业等主体协同攻关核心技术，并实施 “首批次应用保险补偿制度”等需求型政策，加速国产化替代，突破 “有材不敢用”的瓶颈；针对技术难度高且产业化程度低的前沿新材料，鼓励高校院所发挥主体作用，加强前瞻性基础研究和知识产权布局，同时由政府牵头搭建新材料中试平台与示范基地，促进科技成果转化与商业化应用，破解 “无材可用”的难题。

(3)加强智能制造关键新材料创新链环节统筹优化与链式集成。一方面，应加强科学研究、技术开发和商业化应用三个创新链环节的全方面突破。在科学研究环节，构建多元科研资助体系，保障基础研究和应用研究的稳定性，以知识增长驱动技术创新；在技术开发环节，鼓励采用海外并购、技术引进、自主研发相结合的方式提升本国技术能力，实现核心技术自主可控；在商业化应用环节，重点把握体量大、高增长的国内市场，以新能源汽车和高端装备制造等重大战略需求为牵引[25]，开展军民协同应用示范，加速新材料国产化替代。另一方面，应强化创新链环节之间的链式集成。政府牵头组织建立新材料产业集群和创新联盟，实现创新链环节交互集成、创新链与产业链双链融合，推动中国新材料产业迈上全球价值链中高端。