2019年，日本经济总量为5.18万亿美元（IMF数据），位居世界第三，超过德国、印度、英国，是法国的1.87倍；日本人均GDP为40802美元（IMF），甚至是我们的4倍左右（10121美元）。

日本经济发展虽然已经停滞了20年，但是其科技水平和实力仍然很强大，特别是在一些领域其实力水平仍然处于世界前列。

下面就日本新材料产学研及政府的现状进行介绍。

日本十大新材料政策及代表企业

日本政府曾发布过一份名为《日本产业结构展望2010》的报告，在新增长战略的指引下，将高温超导、纳米技术、功能化学、碳纤维、IT及其他新材料技术等十大尖端技术产业确定为未来产业发展的主要战略领域，分析了相关领域的现状、问题及发展方向，并提出了相应的行动计划。

新材料产业在国际上被认为是21世纪最具发展潜力的产业，对未来发展影响巨大。日本是新材料生产技术最先进的国家，日本政府高度重视新材料技术发展，把发展新材料列为国家高科技第二大目标，因此日本材料企业在全球新材料产业形成了领先地位。

2016年1月22日，日本内阁审议通过第五次科学技术基本计划（2016-2020年），日本政府将确保未来5年研发投入规模占GDP的4%以上。日本机械制造业长期保持世界先进水平，与其发达的材料产业密不可分。例如，从日本新材料份额来看，日本新材料产业凭借先进的研发优势、研发成果和务实的开发力度，在全球环境及新能源材料市场占有绝对优势。

日本拥有世界领先的代表性新材料公司：如京瓷株式​​会社、三井化学株式会社（）；

重要的是，日本还拥有享誉世界的代表性大学：

1.东京大学。东京大学培养了16位日本首相、21位国会议长、13位福布斯500强企业CEO，还培养了11位诺贝尔奖获得者、6位沃尔夫奖获得者、1位菲尔兹奖获得者、3位罗伯特·科赫奖获得者、4位盖尔德纳国际奖获得者、4位普利兹克建筑奖获得者。

2.名古屋大学。名古屋大学是日本顶尖的国立综合大学，也是世界一流的研究型大学。根据世界大学排名，名古屋大学位列世界第116位。迄今为止，名古屋大学已培养出6位诺贝尔奖获得者和1位菲尔兹奖获得者。

日本的材料科学已成为世界最先进技术。材料科学水平很大程度上将决定一个国家科技的最高水平。比如，最先进的装甲车必须使用高品质的材料；最先进的导弹的壳体必须使用极高品质的材料。特别是航空发动机叶片，需要杰出而优异的新材料。比如，最精密的军用雷达半导体元件，也需要极品中的极品材料。

三大顶尖技术领先

在新材料方面，日本已经远远领先于最发达国家美国，其余包括俄罗斯和欧洲发达国家都远远落后于日本。比如在三项最先进的材料技术上：用于制造洲际弹道导弹喷管和壳体、飞机框架的高强度碳纤维材料；用于制造最高性能有源相控阵军用雷达的宽带隙半导体收发器组件材料；用于制造最新涡轮发动机涡轮叶片的高性能单晶叶片。

日本在这三项顶尖技术上都遥遥领先，把地球上其他国家远远甩在后面。

首当其冲的就是最新涡轮发动机叶片的第五代单晶材料。由于涡轮叶片的工作环境非常恶劣，需要在极高的高温高压下维持数万转的极高转速，因此在高温高压下对抗蠕变的条件和要求非常苛刻。目前技术最好的解决方案就是让晶体约束朝一个方向伸展，相比常规材料没有晶粒边界，大大提高了高温高压下的强度和抗蠕变能力。

全球单晶材料一共有五代，越接近上一代，越看不到美英等老牌发达国家的影子，更别说军事超级大国俄罗斯了。如果说法国能勉强支撑第四代单晶，那么第五代单晶技术就只能由日本主导了。因此，全球最顶尖的单晶材料就是日本研发的第五代单晶TMS-162/192。日本成为全球唯一能够制造第五代单晶材料的国家，在世界市场上拥有绝对的话语权。

以美国F-22、F-35的F119/135发动机涡轮叶片所采用的第三代高性能单晶CMSX-10作为对比，对比数据如下：第三代单晶CMSX-10的经典代表抗蠕变性能为：1100度，220小时马达铁与什么废钢铁价格接近，这是西方发达国家的顶尖水平。

相比之下，日本第五代材料TMS-162在同等条件下寿命却高达959小时，甚至接近1000小时，相当于美国材料的4倍以上，令人震惊。

再比如天元二手材料，该公司是欧洲传统材料科学和发动机技术领域的顶尖公司，也是欧洲最大的航空发动机公司，产品涵盖航空发动机、船舶发动机、核潜艇核动力装置等，其中航空发动机是其享誉全球的拳头产品，其研制的各类航空发动机广泛应用于世界各地的民用和军用飞机。

即便是这样的全球领先企业，对日本新材料也只能膜拜、臣服。英国RR甚至从日本进口大量单晶材料，用于制造其全球领先的遄达涡扇发动机。日本的新材料技术让很多国家都离不开它，没有它就无法前进，要么用性能低下的材料作为替代品，这对于追求品质的欧洲发达国家来说，简直不现实，他们宁愿花大价钱买日本新材料，安全无忧，因为“可怕”的使用寿命摆在那里。

第二是日本在碳纤维材料方面处于世界领先地位。碳纤维由于质量轻、强度高，被军工界视为制造导弹，特别是顶级洲际弹道导弹最理想的材料。例如，美国“矮人”导弹是一种小型固体洲际战略导弹，可以进行行进间机动，以提高导弹发射前的生存能力，主要用于打击导弹地下井。该导弹也是世界上第一种采用全程制导的洲际战略导弹，采用了日本的新材料和技术。

例如，美国三叉戟二D-5潜射导弹就是天元二手材料研制的，该导弹1990年服役，主要装备在俄亥俄级核潜艇上，每艘潜艇携带24枚导弹，曾是世界上最先进的潜射弹道导弹。三叉戟二D-5射程更远，命中精度更高，每枚导弹最多可携带12枚分导弹头。后来根据美俄协议限制为8枚，可分别攻击8个目标，采用星光惯性制导系统。其对地下导弹发射井、加固地下指挥所等固体目标的打击能力比三叉戟一型导弹高出3至4倍，因此被称为美国海军战略核力量的“骄傲”。该导弹采用了日本新型复合材料。

再比如法国M51新型洲际弹道导弹。M51潜射弹道导弹曾是法国原子能与军事局、法国原子能署研制的新一代战略核导弹。该导弹装备有电动喷管调节器、惯性制导和天文制导系统，发射后装有可展开的减阻帽，可以降低空气阻力；其整流罩采用复合碳基材料。至少到2030年，以M51导弹为主体的海基核力量将成为法国核力量的主体，可巩固法国在欧洲防务独立方面的领先地位。法国的导弹也采用了日本的新型复合材料。

我想提醒大家的是，上述先进战略导弹均采用碳-碳、碳-树脂复合材料制造洲际导弹的壳体和喷管，日本在该项技术上也处于世界领先水平。

碳纤维主要分为高强度和高拉伸模量两大类，比如天元的T1000，其强度达到，拉伸模量也达到，这在高强度碳纤维中是非常高的（甚至达到10...

纤维有机复合材料在当今飞机上已得到广泛应用。军事大国俄罗斯对该材料的研究和应用起步较晚，基本在20世纪70年代开始研制。前苏联国家石墨结构材料研究院、前苏联聚合物纤维研究院、全俄航空材料研究院均能生产拉伸强度为2500~、拉伸模量为400~的高强度碳纤维，以及模量为400~的高模量碳纤维。此后，又相继研制出模量为4000~的中模量碳纤维。尽管如此，俄罗斯的碳纤维产品在性能和水平上与日本的技术水平相比还远远落后。

从高强度纤维产品来看，俄罗斯的YKH、BMH均低于世界常用的T300，俄罗斯高模量纤维400~与日本的M40J、M60J相差无几，但在中模量碳纤维方面，与美国的T800H还存在一定的技术差距，在同等模量条件下，美国的强度要高出500~左右。

总结一下，俄罗斯人生产出来的最强水平是封顶的，跟日本、美国完全不在一个档次上，而这就是俄罗斯实验室的水平。

在全球碳纤维生产企业中，日本拥有东丽、东邦、三菱三大企业，代表着世界顶尖技术水平。

我国在碳纤维品质、技术、生产规模等方面都远远落后于国外，特别是高性能碳纤维技术更是被欧美发达国家完全垄断甚至封锁。虽然我们经过了多年的研发和试制，但至今仍未掌握高性能碳纤维的核心技术，因此碳纤维国产化仍需时间。值得一提的是，我国的T800级别碳纤维还只能在实验室中生产，日本的技术远远超过早已占领市场并大批量生产的T800、T1000级碳纤维。其实T1000也只是日本东丽公司在上世纪80年代的制造水平，可见日本在碳纤维领域的技术至少领先其他国家20年。

再次是军用雷达所采用的独特新材料。有源相控阵雷达最关键的技术体现在T/R收发组件上。特别是AESA雷达，是一个由上千个收发组件组成的完整雷达，而T/R组件往往用少则一块、多则四块的MMIC半导体晶片材料封装而成。这个芯片是集成了雷达电磁波收发组件的微电路，它不仅负责电磁波的输出，还负责接收。这个芯片在整个半导体晶片上刻蚀有电路。因此，这个半导体晶片的晶体生长是整个AESA雷达最关键的技术环节。

例如美国F-35战机的诺斯罗普·格鲁曼公司APG81雷达的MMIC芯片，就是由数千个相同的MMIC芯片构成，这种芯片采用GaAs为衬底蚀刻而成。

GaAs材料往往由于禁带宽度较窄、击穿电压较低而无法提高其传输功率，因此需要新一代的宽带隙半导体材料，这种材料就是GaN。

GaN材料晶体生长难度极大，目前全球仅有日本率先掌握GaN薄膜规模化制造工艺，其他国家仍在摸索中。

日本日亚化学公司于1994年掌握了GaN材料成核生长的关键技术，之后通过退火技术实现P型GaN并最终开发成功。通过外延技术的改进，内量子效率得到大幅度提高，结合粗化、倒装芯片、PSS衬底等技术提高光输出效率，GaN基LED在汽车灯、全彩显示屏、交通信号灯、LCD背光源、室内照明及路灯照明等领域得到广泛应用，半导体照明已经成为家喻户晓的事物。实际上，大多数GaN基LED都是采用相对廉价的蓝宝石作为衬底材料，但蓝宝石衬底与GaN材料的晶格失配高达17%，如此大的晶格失配往往会造成较高的位错密度，导致GaN中非辐射复合中心增多，限制了其内量子效率的进一步提高。

SiC衬底与GaN材料的晶格匹配度仅为3%，远小于蓝宝石衬底与GaN材料的晶格匹配度，因此在SiC衬底上外延生长的GaN材料的位错密度会更少，晶体质量更高；同时SiC的热导率（4.2W/cm.K）远大于蓝宝石的热导率，有利于器件在大电流下工作。

但是SiC衬底制备难度较大，外延生长GaN的成核也比较困难，因此在SiC衬底上制备的技术仅限于以美国CREE为代表的少数几家掌握SiC衬底制备技术的公司。值得一提的是，美国Cree生产的白光流明效率已经超过200lm/W，远超国际上其他同行厂商。

由于美国无法量产SiC衬底上的GaN材料，只能向日本求助，有专家称，美国下一代雷达材料将“日本造”。

全球LED产业大厂Cree宣布与日本三菱化学签署独家授权协议，根据双方协议，日本三菱化学将可制造及销售独立的氮化镓（GaN）基板，并有权签署类似专利范围的再授权协议。

三菱化学光电事业部总经理在声明中表示，该许可协议有望帮助该公司拓展光电产品领域的氮化镓基板业务。

其实，美国F-22的雷达采用日本技术已不是什么秘密。早在上世纪90年代初，日本就率先掌握了GaAs晶圆的生长工艺，这自然迫使美国不得不购买日亚化学的GaAs晶圆技术，用于制造F-22的APG77雷达。也正是因为日亚化学将半导体材料技术授权和转让给美国，美国才在上世纪90年代后半期大幅提升了技术水平，从而利用军用雷达的AESA创新技术遥遥领先于世界其他国家。

新材料是高新技术的重要组成部分，是高新技术发展的基础和先导，是提升传统产业技术水平、调整产业结构的关键因素。新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力的产业，对未来发展影响巨大。值得一提的是，在争夺高新技术产业发展制高点的竞争中，世界发达国家都把新材料产业摆在十分重要的战略位置，优先发展。日本是世界上新材料生产技术最先进的国家，日本政府高度重视新材料技术发展，尤其把发展新材料列为国家高科技的第二大目标。

进一步推进高端材料产业化

日本传统的机械制造业之所以能长期保持全球领先地位，与日本发达的材料产业息息相关。由于中国等新兴国家材料产业的快速发展，日本未雨绸缪，再次加快了实用化高端材料的研发。

例如日本机械工业联合会早在2007、2008年就发表了《新材料现状及产业化调查报告》，对先进材料技术的类型、特点、应用可能性及产业化前景等进行了评估。日本评估的新材料包括：耐高压、耐腐蚀、高灵敏度、超薄、超轻等兼具多种金属性能的金属玻璃，在电子产品中广泛应用的镁合金，用于水力发电机轴承的树脂基复合材料，碳纤维复合材料，用于建筑、桥梁、船舶、汽车等的超级钢材料，有机EL、富勒烯等新型光源材料，固体燃料电池材料，高温超导材料，超耐热合金，生物能源材料，硅材料，用于双层电容器的碳纳米孔电极材料等。

日本的新材料政策目标是占领全球市场。因此，日本选择将重点放在市场潜力巨大、附加值高的新材料上，并正在最短的时间内加速专业化、产业化进程。日本全球新材料目标明确、保持领先优势的领域包括：精细陶瓷、碳纤维、工程塑料、非晶态合金、超级钢材料、有机EL材料、镁合金材料等。

日本新材料产业凭借先进的研发优势、研发成果和务实的开发力度，在全球环境及新能源材料市场占有绝对优势。值得一提的是，全球大多数工业化国家在节能减排、应对气候变化方面已达成基本共识，并积极推动建立减少污染、循环利用资源的循环经济模式，制定经济可持续发展的政策措施，这无疑为新材料产业创造了巨大的市场潜力。

日本在新材料领域的领先优势表现在：锂电池隔膜的50%、飞机和汽车用碳纤维的70%、海水淡化用反渗透膜的50%、高端多层陶瓷电容器用纳米钛酸钡的80%、300mm太阳能电池半导体电路板的70%、有机EL材料的90%、聚乙烯醇薄膜的80%、燃料电池用氧化锆的60%、汽车和电子用合成氧化镁的70%。可见，日本在新材料产业是一个令人震惊的对手。

日本的产官学合作体制发挥着极其重要的带动作用，日本政府处于主导地位。1995年，日本制定了《科学技术基本法》，并于次年开始实施五年基本科学技术计划。为推动循环经济、建立循环型社会，日本还制定了《环境基本法》、《促进循环型社会形成基本法》、《资源有效利用促进法》、《绿色采购法》等一系列相关法律法规，对新材料的研发和实用化起到了十分积极的推动作用。日本的产官学合作体制，实际上就是产官学合作的科技发展体制，对科研成果的产业化起到了重要的推动作用。

日本高度重视新材料基础研究，为了奠定未来科技进步的基础，确保在未来尖端技术领域发挥引领作用，日本认识到基础研究特别是新材料研究的重要性。

日本建立了大量的新材料研究机构，主要在电子技术、新材料、生物工程等领域开展研究活动，其中日本尤其重视新材料的研究。

日本高度重视新材料领域的人才资源。日本认识到培养材料科学家和工程师的重要性，认为现有大学的很多课程远远不能满足当前培养高层次科技人才的需要，并不断进行改进和调整。因此，为开发新材料领域所需的资源，日本采取了以下重点政策：

1.政府出资的储备；

2、政府对民营企业存量进行补贴；

3.建立和巩固与国外资源国家的关系；

4.采取多渠道投入资源的政策；

5、加强炉渣的综合利用和有用金属的回收；

6.开发锰矿等海洋资源。

日本在研究经费方面给予大力支持。1985年，日本政府对新材料的研究经费预算共计78.1亿日元，占科学技术振兴基金的2.04%。日本政府对新材料的研究开发经费相当于大型工业技术研究开发经费（76.98亿日元）和海洋开发经费（79.84亿日元），比太阳能、地热能、氢能等新能源的研究开发经费（30.22亿日元）高出50%以上，比电子计算机产业的研究开发经费（47.79亿日元）高出38.7%。为推动新材料发展，日本甚至采取了欧美国家所采取的税收支持政策，将研究经费增幅降低20%，减税额度只能相当于所得税的10%。新材料试验研究费用如有理由延期缴纳税款，可随时补缴。对新材料开发投资给予10%的减免税。

日本的新材料研究体制采取了新的方式。日本企业在开发新材料时，采取产学结合或企业间合作的体制。产学结合就是企业和学校的结合。1984年，大学和住友电工在新材料开发上进行合作研究，成功开发出一种瞬间合成和烧结精细陶瓷的方法。

在激烈竞争的时代，很多日本企业已经认识到，为了缩短开发周期，确保公司的生存，必须进行研发和生产相结合。

近年来，日本在新材料领域取得了重大科学进步，例如：

1、日本研发出全球最耐热生物塑料、高强度医用凝胶和节省更多稀土的磁铁制造技术。

2、日本北陆科学技术大学院大学和筑波大学的研究人员利用转基因大肠杆菌，生产出一种结构坚硬、形似肉桂的物质，并利用光化学方法对其进行加工，成功生产出世界上耐热性最高的生物塑料，未来有望成为汽车和电器零部件中金属和玻璃的替代品。

3、日本东京大学研究人员成功研制出一种高强度医用凝胶，即使放入水中也不会膨胀，这种物质未来可用于制造人工软骨等医疗器械，在干细胞治疗中发挥重要作用。

4、日本立命馆大学研究人员研发出采用LED光源的低成本深紫外线光源，未来将作为杀菌消毒新光源，取代目前使用的汞灯。

5、日本产业技术综合研究所的研究人员利用沙子的主要成分二氧化硅与酒精发生反应，成功生产出硅化学工业的主要原料正硅酸乙酯。这项新技术不仅效率高，而且由于是直接合成，因此工艺相对简单，可能对未来的硅化学工业产生重大影响。

6、日本九州大学科研人员研发出一种新工艺，通过降低用作催化剂的铂颗粒直径及其在固体表面的固化密度，使燃料电池中使用的铂量大幅降低至目前的十分之一。这一成果的出现意味着未来燃料电池的成本可能大幅降低。

7、日本材料研究所研究人员成功合成一种新型磁性化合物，与目前混合动力汽车驱动电机使用的钕磁铁相比，这种新型磁铁使用的稀土元素更少，磁性能更佳。

日本如何逐步垄断半导体材料

再说日本是如何垄断全球半导体材料的，日本是全球半导体材料的主要生产国。

在1970年代和1980年代，日本的半导体行业进入了一个繁荣时期，尤其是DRAM（计算机记忆），日本甚至是日本的第一个行业。 DRAM到CPU，CPU尚未成为行业领先的产品，因此，随着日本半导体芯片的兴起，世界半导体芯片生产的重点逐渐转移到日本。

1955年，索尼创始人Akio 和Daika Ibuka花了2500美元从AT＆T的子公司Bell Labs购买晶体管的专利许可，并开始制造半导体无线电，从而开始了日本半导体行业。

与CPU相比，DRAM具有更简单的结构和较低的阈值，因此几乎所有具有较小强度的日本公司都在争先恐后。

尤其是 Steel，其主要业务与半导体无关，他想拥有一块馅饼，不仅要抓住DRAM蛋糕，而且在2003年失败后从市场上退出后，还没有放任半导体的材料，而且在2009年再次进入了 Wafer Field的第二个材料，希望成为的材料。当时，蒂亚尤（）的二手材料是碳化物碳化物晶圆市场的全球领导者， Steel打算是该行业的第二种。

在日本的半导体中，日本相关的半导体材料和设备也迅速上升，日本的传统制造业，例如电子计算器，家用电器，相机，汽车，汽车，汽车，手机，包括特征手机），并在每个国家中都构成了构图。全面起飞。

然而，美日贸易摩擦在1980年代中期爆发马达铁与什么废钢铁价格接近，再加上韩国和台湾省（中国）的参与，日本的半导体芯片行业立即从繁荣到繁荣，因此，在当今的半导体行业环境中，只有美国南部，台湾，中国和中国（中国）和中国。

有许多类型的半导体材料，但是日本手中最好的产品是氟化氢，光蛋白抗菌和氟化的聚酰胺，如其他半导体材料，日本，美国，欧洲和韩国共享世界市场。

日本的手工艺来自传统文化和传统制造业。

日本切断了韩国氟化物，氟化和氟化的供应的事件，使韩国的这些行业很难从材料中逆转来分析制造技术，并且很难提高这些材料的阈值，尤其需要这些材料的优势，但也不仅需要进行这些精致的工艺。

由于在高性能半导体的制造中使用的高纯净氟，杂质浓度尤其是在一个万亿美元以下。

使日本人更加“自恋”的是，摩尔的定律是半导体芯片的，几乎每两年更换新一代，即使是日本人也无法接受，因此即使是日本人，也没有依靠速度来依赖日本的材料。

半导体行业进入了美国，日本的三个王国的时代。测试；在工业半导体领域，尤其是在材料半导体和半导体设备的两个领域，日本公司在世界上占有绝对的优势。

根据半导体行业协会（SEMI）的数据，日本公司占全球半导体材料市场的52％，而北美和欧洲占尤其是15％的占地。

日本在半导体材料行业中的发展值得一提，日本一直在采用行业，政府和学术界的整合来进行国家级别的基础研究。