美日智能制造關鍵新材料創新突破模式及其啟示

李雙美，王 昶，耿紅軍

中南大學商學院，湖南 長沙 410083)

0 引言

隨著大數據、云計算、物聯網和人工智能等新興技術的興起，智能制造成為全球重塑制造業競爭優勢的新技術經濟范式和中國制造強國戰略的主攻方向。關鍵新材料作為智能制造發展的基石與先導，是全球主要國家必爭的戰略領域[1]。美國在聯邦政府的引導下，構建大學、國家實驗室、新材料企業、軍方、金融機構和風險投資機構等多主體協同交互的新材料創新突破模式，促進知識前沿探索與研發應用迭代，保持新材料產業全球領先；日本由政府主導，龍頭企業和科研院所協同配合，形成了政產學研一體化的新材料創新突破體系，在新材料產業的尖端領域表現出顯著的領先優勢。可見，構建系統完備、運行高效的創新突破模式成為各國搶占關鍵新材料競爭制高點的關鍵支撐。

中國同樣高度重視新材料產業的創新發展。2010年，國務院印發《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，將新材料列為戰略性新興產業；2015年，工信部等四部委聯合發布《中國制造2025》，再次將新材料列為重點突破領域。在此基礎上，政府進一步制定了新材料產業規劃、發展指南、標準領航計劃等戰略規劃，推動新材料產業多個領域取得長足發展。但從整體上來看，中國新材料產業仍面臨先進基礎材料參差不齊，關鍵戰略材料受制于人，前沿新材料亟待突破的瓶頸[2]。據工信部調查結果顯示，中國32%的關鍵新材料完全空白、52%嚴重依賴進口。其背后深層次的原因在于中國新材料創新突破模式存在主體間缺乏協同、研發與應用脫節、基礎支撐體系欠完善等硬約束。

基于以上分析，深入總結發達國家新材料創新的實踐模式，為中國新材料創新突破模式的優化提供經驗借鑒，成為亟需解決的現實問題。然而現有相關文獻主要圍繞國家創新體系展開研究，尚未聚焦于新材料產業，同時缺乏系統性的創新模式分析框架。鑒于此，本文從創新突破主體、重點領域、著力點和舉措四個維度架構分析框架，歸納美國和日本的新材料創新突破模式，對比兩國模式的異同并探析差異背后的原因，并結合中國國情給出優化中國新材料創新突破模式的實踐啟示。

1 文獻綜述

國內外關于創新模式的研究源于國家創新體系理論。英國技術創新學者弗里曼基于日本創新趕超經驗提出了 “國家創新體系”的概念，創新體系由政府、企業、大學、科研機構、技術轉移中介等創新主體構成，各主體在知識生產、技術開發、產業化過程中協同交互，體現出明顯的系統性特征[3]。現有文獻基于國家創新體系理論，對美國、日本的創新模式展開了廣泛研究。

曼哈頓模式和硅谷模式是美國兩種經典的創新模式。曼哈頓模式強調政府干預和高度集中化管理，政府對其主導的項目進行全面控制，自上而下地推進，力圖搶占科技制高點，促使美國科技領域實現迅猛發展；硅谷模式強調發揮企業主體作用和分散式管理，以市場為導向，以風險資本為依托，產學研協同創新[4]。雷小苗等[3]基于理論分析和國際實踐，提煉出 “三元串聯協同”和 “三元并聯互動”兩種國家創新體系的結構框架。當前美國創新體系屬于三元并聯互動類型，政府處于 “弱干預”狀態，發揮引導作用的同時保障各創新主體的獨立自主性，大學是科研活動的重要承擔者，企業扮演主力軍角色，瞄準市場需求，整合大學、科研機構和企業的創新資源，促進政產學研高效協同[5]。美國產學研協同創新模式依據組建方式可以劃分為大學科技園模式、企業孵化器模式和合作研究中心模式等，依據科研成果轉化方式可以劃分為技術許可模式、大學衍生企業模式等[6-7]。

縱觀日本科技創新的發展歷程，其戰略思想經歷了貿易立國、技術立國和科學技術創造立國三個時期[8]，其創新模式經歷了模仿創新、引進消化吸收再創新、集成創新、原始創新四個階段[9]。二戰后，日本在政府主導下，基于本國國情制定了嚴密的科技發展規劃，鼓勵國內企業有針對性地從歐美發達國家引進先進技術，并對引進技術予以攻關、擴散、轉化為現實生產力[10]。隨著科技實力的不斷增強，日本創新模式逐漸由學習、引進、模仿向原始創新階段過渡，政府發揮主導作用，建立了完善的法律制度體系、穩健的投融資體系、健全的科技成果轉化機制和知識產權體系，且高度重視中小企業的創新發展，形成了獨具日本特色的創新體系[9]。

現有文獻從國家和區域層面對美國和日本的創新模式展開了大量研究，而產業層面的創新模式研究相對較少，針對新材料這一戰略性新興產業的創新模式分析更是匱乏。此外，現有研究尚未架構出系統性的創新模式分析框架。為了彌補這一研究缺口，本文借鑒技術創新系統 (TIS)和科學-技術-商業化 (S-T-B)理論，從創新突破主體、重點領域、著力點和舉措這四個維度構建研究框架，重點分析美國和日本的新材料產業創新突破模式。

2 研究設計

2.1 資料來源

本研究的分析資料主要來源于以下渠道：一是官方文件與報道，主要來自美國能源部、國防部、國家標準與技術研究院和日本經濟產業省、文部科學省等官方網站；二是相關文獻，主要來自中國知網、Web of Science、Elsevier等數據庫；三是網絡資料，主要來自與新材料創新相關的公眾號和智庫，如新材料在線、創新研究、賽迪智庫等。以上三個渠道的資料相互驗證，為案例研究提供了客觀豐富的素材，提高了案例研究的效度和信度。

2.2 研究框架

本文綜合應用技術創新系統和科學-技術-商業化理論，從創新突破主體、重點領域、著力點和舉措四個維度構建研究框架 (見圖1)，分析美國和日本新材料創新突破模式。

圖1 基于TIS和S-T-B的智能制造關鍵新材料創新突破模式的研究框架

(1)創新突破主體：借鑒TIS結構要素理論，從行動者、關系網絡和制度三個方面闡述新材料創新突破主體及特征[11-12]。其中，新材料創新突破的行動者主要包括政府、大學、科研機構、企業等，行動者之間遵循一定的制度準則 (如政策、法律、慣例)開展協同交互，搭建關系網絡，共同促進知識開發、擴散和應用。

(2)創新突破重點領域：重點探討創新突破主體重點關注的新材料領域，按照其應用發展方向劃分為先進基礎材料、關鍵戰略材料和前沿新材料。

(3)創新突破著力點：借鑒S-T-B創新生態系統三層次模型[13]，圍繞科學研究-技術開發-商業化應用這三個創新鏈環節，分析新材料創新突破的著力點。其中，科學研究包括基礎研究和應用研究，重點探索新材料前沿理論和共性技術；技術開發是指對科研成果進行試驗和改良，轉化為可以直接應用于生產實踐的工藝技術；商業化應用意味著新材料技術或產品廣泛應用于下游產業。

(4)創新突破舉措：借鑒TIS功能理論，以功能模塊作為落腳點，歸納作用于每個功能模塊的創新突破舉措。TIS功能包括搜索指導 (Guidance of the search)、知識開發與擴散 (Knowledge development and diffusion)、創業實驗 (Entrepreneurial experimentation)、市場開拓 (Market formation)、合法化 (Legitimation)和資源配置 (Resource mobilization)[11-12]，各功能的定義見表1。

表1 技術創新系統功能的定義

3 案例分析

3.1 美國模式：政府引導-雙輪驅動-多主體協同

(1)創新突破主體。美國智能制造關鍵新材料創新突破模式如圖2所示，主要創新突破主體包括政府、大學、國家實驗室、新材料企業、軍方、金融機構和風險投資機構。政府通過制定戰略政策引導各主體致力于新材料創新突破。大學和國家實驗室基于其全球領先的科技資源和科研實力開展前沿知識探索與創新。新材料企業積極推進科技成果轉化和商業化應用。軍方通過需求牽引加快新材料產業化進程。金融機構和風險投資機構為資金投入大、研發周期長、市場風險高的新材料產業提供資金支持。美國智能制造關鍵新材料創新突破主體具有以下特點：一是有限政府。政府發揮引導作用，通過統籌規劃有限參與新材料創新突破。二是雙輪驅動。大學、國家實驗室創新驅動與軍方需求牽引同時發力，自上而下與自下而上的雙輪驅動加速關鍵新材料研發與應用迭代。三是多主體協同。政府、大學、國家實驗室、新材料企業、軍方、金融機構和風險投資機構跨越組織邊界協同創新。

圖2 美國智能制造關鍵新材料創新突破模式

(2)創新突破重點領域。美國以滿足國家戰略需求和追求前沿領先為導向，選擇新材料創新突破重點領域。基于國防軍備的戰略需求，美國的科研主導方向主要向國防軍事領域傾斜，使得與國防軍事緊密相關的電子信息材料、航空航天材料、生物醫藥材料等關鍵戰略材料取得重大突破。其中，電子信息材料包括半導體材料、發光材料等，航空航天材料包括高溫輕質合金、先進復合材料等。基于保障國家能源安全的戰略需求，美國能源部牽頭構建能源材料網絡 (EMN)[14]，加強新能源材料研發創新。其中，儲氫材料、鋰電池材料等關鍵戰略材料是創新突破的重點領域。為了保持前沿科技領域的國際領先地位，美國重點布局納米材料、超導材料和增材制造材料等前沿新材料領域。

(3)創新突破著力點。

①科學研究方面，美國高度重視新材料基礎研究，并以基礎研究為引領推動應用研究。科學研究的承擔者以大學、國家實驗室為核心，向新材料企業、非營利性學術團體等多點擴散。大學和國家實驗室將材料學科與物理、化學、信息計算等多學科交叉融合，探索知識前沿。同時，國家實驗室與新材料企業積極推進應用研究，突破關鍵共性技術。

②技術開發方面，美國強調開拓性創新，新材料企業和國家實驗室等創新主體著力將科研成果向多個應用領域延伸開拓，促進新材料技術的前沿擴張。例如，美國大力推動納米材料技術在電子信息、太陽能電池、儲能裝置等多個前沿領域的融合創新。

③商業化應用方面，美國通過軍方采購釋放市場需求，引導市場主體行為，促進新材料產業市場化運作。軍方采購是美國新材料產業初期最主要的訂單來源，尤其對于與國防軍備密切相關的電子信息材料和航空航天材料。隨著軍民融合的深化，軍用市場和民用市場相互滲透融合，軍方采購一方面釋放了對民用新材料的市場需求，促進民用新材料應用于軍工行業；另一方面發揮應用示范效應，有效引導民用市場主體的采購行為，加速新材料在民用市場的商業化應用。

(4)創新突破舉措。

①搜索指導：技術預判與戰略指引。通過技術預判和戰略指引為新材料創新突破提供搜索指導。美國國防高級研究計劃局 (DARPA)和白宮科技政策辦公室 (OSTP)根據國家重大戰略需求，基于前沿技術探索的長遠考慮，結合綜合性部局通告 (BAA)匯集的社會意見，預判新材料產業發展方向，并制定戰略規劃。美國在第一份 《關鍵技術報告》中把新材料列為影響經濟繁榮和國家安全的六大關鍵技術領域之首，并相繼出臺國家半導體照明研究計劃 (SSL)、國家納米技術計劃 (NNI)等重大戰略計劃，引導新材料產業創新發展。

②知識開發與擴散：多元投入與健全體系。通過構建多元化的科研經費投入與執行體系和健全技術轉移體系，促進新材料知識開發與擴散。美國科研投入的來源部門與執行主體均呈現多元化特征[15]，有利于多方科研主體著力探索前沿知識。為了促進知識擴散，美國國會頒發《技術轉移商業化法案》[16]，政府部門聯合成立國家技術轉移中心 (NTTC)，國家實驗室組建聯邦實驗室技術轉移聯合體 (FLC)[17]，建立了覆蓋國家、區域、國家實驗室和企業的多層次技術轉移體系，促進實驗室知識成果向產業界轉移和擴散。

③創業實驗：專業孵化與搭建平臺。建立專業孵化器和試驗平臺，促進新材料企業開展創業試驗。一方面，通過建立專業孵化器為新材料初創企業提供資金支持、中試基地和商業化指導。例如，休斯敦技術中心 (HTC)作為新材料領域的專業孵化器，孵化出從事納米材料研發生產的NanoRidge Materials等企業。另一方面，通過搭建國家標準與技術研究院 (NIST)和美國材料與試驗協會 (ASTM)等試驗平臺，為新材料企業提供專業化的試驗方法與標準指導[18-19]。

④市場開拓：軍民融合與完善機制。推行軍民融合戰略，完善激勵制度和法律法規等保障機制，打通軍轉民、民參軍的雙向轉移通道，開拓新材料市場。為了解決軍民分離導致軍工產能過剩而民用市場開發不足的問題，美國提出了軍民融合戰略。為此，政府制定 “軍轉民五年計劃”，鼓勵優先發展新材料等軍民兩用技術，把過剩的軍工產能向民用市場轉移；同時，國會頒發《聯邦采購精簡化法案》，科學降低民營企業進入軍工市場的門檻。 “軍轉民”與 “民參軍”共同促進軍工市場與民用市場深度融合，拓展了新材料市場。

⑥資源配置：政策引導與資源整合。政府通過政策引導，促進資金、人才和基礎設施等資源集聚與整合。資金方面，建立了以財政撥款和政府引導基金為主的資金保障體系，充分調動了產業界資本和金融風險資本。人才方面，堅持貫徹STEM教育戰略，為新材料等高技術產業培養和輸送復合型、創新型人才。基礎設施方面，著力建設國際領先的大科學裝置和科研平臺，并制定 “公共訪問計劃”等政策促進資源共享。

3.2 日本模式：政府主導-企業助推-科研院所配合

(1)創新突破主體。日本智能制造關鍵新材料的創新突破模式如圖3所示，主要創新主體包括政府、大學、科研機構和新材料企業。政府負責頂層設計和統籌部署，大學和科研機構致力于新材料基礎知識探索和共性技術研究，新材料企業是推進新材料技術開發和商業化應用的中堅力量。

圖3 日本智能制造關鍵新材料創新突破模式

日本智能制造關鍵新材料創新突破主體呈現出兩方面特征：一是政府主導。政府的主導作用自上而下貫穿于戰略規劃、制度完善和項目統籌等過程，為新材料創新突破設計完整的技術路線。二是企業助推。新材料企業是日本新材料創新突破過程中的核心助推器，主要體現為堅定執行政府指令和有效連接知識端和市場端，加速新材料產業化進程。三是官產學協同。在政府的主導下，新材料企業、大學和科研機構積極響應配合，協同創新。

(2)創新突破重點領域。日本以服務國家戰略需求和塑造產業競爭優勢為導向，選擇新材料創新突破重點領域。基于保障國家信息安全的戰略需求，日本政府、科研機構和企業聯合攻克半導體材料 “卡脖子”難關，使硅晶圓、光刻膠等關鍵戰略材料實現后發趕超。為了塑造汽車、家用電器和電子信息等主導產業的競爭優勢，日本從具有高附加值的材料端開展自主創新。其中，工程塑料、有機EL材料、非晶合金、鎂合金材料、超級鋼鐵材料等先進基礎材料，以及碳纖維、精細陶瓷等關鍵戰略材料是創新突破的重點領域。

(3)創新突破著力點。

①科學研究方面，日本的科研導向從以應用研究為主導逐漸向基礎研究和應用研究并舉轉變，強調以應用為導向的知識原始積累。早期，日本在引進歐美國家的前沿知識和共性技術的基礎上，開展應用研究加以消化吸收。隨著全球科技競爭日益激烈，日本逐漸意識到基礎研究的重要性，開始注重以應用為導向的基礎研究和專利布局，從源頭提高創新能力。

②技術開發方面，日本新材料企業秉承精益求精的工匠精神，致力于工藝技術的試驗、改良和打磨。例如，日本通過精細化打磨掌握了半導體材料和精細陶瓷的核心工藝技術，其他國家難以對其精密的工藝過程進行解構與仿制。

4.1 水肥管理：苦瓜生長期長，結果多，對肥水的需求高。定植后結合灌水，每隔15～20天追一次三元復合肥，每畝10千克。開花結果期7～10天噴施1次0.2%尿素和0.3%磷酸二氫鉀混合液。

③商業化應用方面，日本采用縱向一體化方式整合產業鏈，加速新材料應用。新材料企業通過戰略聯盟和兼并收購等方式，將上游創新產品導入下游應用市場。例如，日本JFE和新日鐵公司與歐美汽車制造商結成戰略聯盟，在車型研發設計先期階段介入鋼鐵材料的設計、選型和沖壓試模等，加速鋼鐵材料應用于下游汽車制造業。

(4)創新突破舉措。

①搜索指導：技術預見與戰略規劃。通過技術預見預測關鍵技術趨勢，制定戰略計劃，為新材料創新突破提供搜索指導。日本國家科技政策研究所 (NISTEP)運用德爾菲法、情景分析等方法，廣泛征集科研院所和產業界專家的意見[20]，預測新材料技術發展前景，并在此基礎上展開戰略部署。例如，日本自第二期科學技術基本計劃開始，持續將新材料列為科技創新的重點領域，并制定超級鋼材料計劃、下一代汽車計劃等戰略計劃，為超級鋼鐵材料、碳纖維等重點領域的創新突破提供專項指導。

②知識開發與擴散：二元并重與制度規范。構建非競爭性與競爭性科研經費并重的二元結構資助體系[21]和知識擴散的制度規范，促進新材料知識開發和擴散。政府非競爭性資金主要用于資助前瞻性基礎研究，競爭性資金主要用于支持產業化前景良好的競爭性項目，確保基礎性和應用性知識的全面開發。日本提倡 “知識產權立國”，通過制定知識產權法律法規，設立日本科學技術振興機構 (JST)等技術轉移中介機構和完善技術轉移機制，規范管理新材料知識轉移與擴散。

③創業實驗：稅收優惠與衍生輔助。政府制定稅收優惠政策，科研院所完善企業衍生的輔助機制，共同促進新材料創業實驗。日本基于實驗研究費實行稅收抵免[22]，提高了新材料企業開展實驗活動的主動性。產業技術綜合研究所 (AIST)等從事新材料領域研究的國立科研院所，設置了專門的衍生輔助機構，為衍生企業提供技術支持、基礎設施和管理咨詢等服務，保障企業在初創階段可以有序開展實驗研究。

④市場開拓：制定標準與國際經營。通過制定技術標準建立市場準則，通過開展國際經營延展市場網絡，促進新材料市場開發和拓展。企業和科研院所積極推進新材料標準研究和制定，搶占市場話語權。此外，新材料企業采用海外并購和投資建廠等方式拓展全球市場網絡。例如，東麗收購國際領先的碳纖維生產商卓爾泰克，兩者協同發揮市場規模優勢，使東麗成為全球碳纖維市場的執牛耳者。

⑤合法化：政府主導與組建聯盟。在政府的主導下，企業和科研院所積極參與，共同組建官產學創新聯盟，提高新材料技術創新的合法性。日本政府發揮其角色權威性，采用項目招標的形式吸引科研院所和企業加入創新聯盟，加快投入大、周期長、風險高的新材料技術實現創新跨越。官產學合作項目的示范效應有利于營造良好的社會預期。例如，日本典型的超大規模集成電路 (VLSI)創新聯盟由政府發起，以 “項目制”形式聯合企業和科研院所攻關半導體共性技術，硅晶圓和光刻裝置取得重大突破[23]，顯著提高了半導體材料技術創新的合法性。

⑥資源配置：統籌協調與要素保障。政府加強統籌協調，為新材料創新突破提供資金、人才和基礎設施等要素保障。資金方面，政府依托于強有力的主銀行制度干預資金調配。人才方面，政府鼓勵科研機構和企業聯合培養具備多領域知識且專業特長突出的T型人才，為新材料等新興產業配備高水平人才。基礎設施方面，在政府的支持下，國立材料研究所 (NIMS)建立了NIMS在線數據庫等極具國際影響力的新材料科研平臺。

4 跨案例對比與分析

在分析美國和日本新材料創新突破模式的基礎上，本文對兩國模式的異同點進行了對比分析 (見表2)。

表2 美國與日本新材料創新突破模式對比

4.1 共同點分析

(1)服務國家戰略。兩國新材料創新突破的重點領域均服務于國家重大戰略需求：美國電子信息材料、航空航天材料、生物與醫藥材料服務于國防軍備戰略需求，新能源材料服務于國家能源戰略需求；日本半導體材料服務于保障國家信息安全的戰略需求。

(2)加強頂層設計。兩國均采用技術預見、戰略規劃和完善政策制度等方式加強新材料創新突破的頂層設計。圍繞國家重大戰略需求，綜合多方專家和社會需求端意見預測新材料產業發展方向，并制定戰略計劃和配套的財稅金融制度，保障新材料產業有序發展。

(3)注重知識管理。兩國均建立了知識產權制度和技術轉移機制，規范管理關鍵新材料創新突破的知識成果，促進新材料知識擴散。

(4)構建創新生態。兩國均構建了多主體協同的新材料創新生態系統，政府加強全局規劃，科研院所提供知識支持和匹配支持，企業加速科技成果轉化和商業化應用，彼此各司其職又協同配合，創新生態系統的示范效應提高了新材料創新突破的合法性。

4.2 差異性分析

(1)角色定位不同。美國政府作為 “引導者”，通過制定戰略政策引導大學、國家實驗室和新材料企業等多主體協同創新，體現出開放式創新理念；日本政府作為 “主導者”，從整體規劃到項目實施自上而下統籌部署，新材料企業和科研院所在政府的主導下積極響應配合，體現出 “強政府”的模式特征。

(2)重點領域不同。美國新材料創新突破的重點領域側重于關鍵戰略材料和前沿新材料，旨在滿足國防軍備和能源需求的同時追求前沿領先，搶占科技競爭制高點；日本新材料創新突破的重點領域側重于先進基礎材料和關鍵戰略材料，旨在突破關鍵材料技術 “卡脖子”瓶頸的基礎上，使具有高附加值的材料端實現專業化和產業化，塑造主導產業競爭優勢。

(3)著力點不同。科學研究方面，美國非常重視基礎研究，同時以基礎研究為引領推進應用研究，力爭走在科學技術的最前沿；日本非常重視應用研究，同時以應用研究為導向夯實基礎研究，提高原始創新能力。技術開發方面，美國強調技術應用領域的開拓，提高技術通用性；日本專注于技術的精細化打磨，打造尖端工藝技術。商業化應用方面，美國依靠軍方采購，在有效釋放新材料市場需求的同時，引導其他市場主體的采購行為；日本采用縱向一體化的方式，將新材料導入下游產業。

(4)舉措不同。創業實驗方面，兩國的區別在于主導推動創業實驗的主體不同，美國由民間企業和機構建立專業孵化器和實驗平臺，推動創業實驗；日本由政府和國立科研院所完善稅收政策和衍生機制，推動創業實驗。市場開拓方面，美國通過軍民融合開拓市場；日本通過國際經營開拓市場。資源配置方面，美國通過政策引導整合產業資本和金融風險資本；日本政府依托于強有力的主銀行制度干預資金調配。

4.3 原因分析

(1)歷史文化。兩國歷史文化的差異導致新材料創新突破主體角色定位、技術開發的著力點不同。美國是一個移民國家，多元文化的嵌入推動其形成一種開放包容的文化氛圍，培養了人們的創新精神和開拓精神[24]。因此，美國強調多主體協同創新，注重技術的前沿開拓。日本歷史上長期處于封建社會，深受儒家文化的影響，政府在經濟社會發展中一直處于權威核心地位，加之崇尚工匠精神，因此日本強調政府主導，注重工藝技術的精細化打磨。

(2)國際地位。兩國的國際地位差異導致科學研究側重點和創新突破重點領域不同。美國是世界政治、經濟、軍事和科技領域的唯一超級大國，為了捍衛其全球領先的國際地位，美國高度重視新材料基礎研究，并選擇關鍵戰略材料和前沿新材料作為創新突破重點領域。日本作為資本主義經濟與科技強國，一方面具有較高的國際地位，另一方面面臨美國等先發強國壓制和中國等后發國家追趕的雙重壓力，從高附加值的材料端塑造主導產業競爭優勢成為日本鞏固國際地位的重要戰略手段。因此，日本側重于新材料應用研究，并將先進基礎材料和關鍵戰略材料領域列為創新突破重點領域。

(3)資源稟賦。兩國的資源稟賦差異導致新材料商業化應用模式、市場開拓方式、資源配置方式和創業實驗舉措不同。美國的龐大利益集團 “軍工復合體”通過長期游說政府，使軍工產業成為三大支柱產業之首，新材料多服務于軍工需求。因此，美國軍方在促進新材料商業化應用和市場開拓方面承擔著重要角色。日本主導產業是汽車、電子信息等民用產業，但由于人口和與國土面積的限制，日本國內市場體量嚴重不足。因此，日本新材料主要通過縱向一體化應用于民用產業，通過國際化經營拓展市場網絡。此外，美國資本市場非常發達，政府稍加引導便能引入民間資本，為民間孵化器推動新材料創業實驗提供資金支持。日本財閥經濟體下的銀行和財團是大型新材料企業的主要資金來源，中小企業的融資渠道受限，需要政府干預調配資金，并由具有穩定資金來源的國立科研院所引領推進新材料創業實驗。

5 結論與啟示

5.1 結論

(1)美國采用政府引導-雙輪驅動-多主體協同的新材料創新突破模式，政府通過制定戰略政策加強引導，大學、國家實驗室自主創新與軍方需求牽引形成雙輪驅動機制，新材料企業加速科技成果轉化和商業化應用，金融風投機構提供資金支持，呈現多主體協同的開放式創新格局。日本采用政府主導-企業助推-科研院所配合的新材料創新突破模式，政府通過頂層設計和統籌部署，自上而下地主導新材料產業創新發展，企業在新材料產業化進程中承擔主角，是實現新材料產業跨越式發展的核心助推力，科研院所在政府和企業的引領下致力于基礎應用研究，賦能新材料創新突破。

(2)美日新材料創新突破模式既有共性又有個性。兩國模式的共性體現在服務國家戰略、加強頂層設計、注重知識管理和構建創新生態。兩國模式的個性體現在角色定位、重點領域、著力點和舉措四個方面。角色定位方面，美國政府扮演 “引導者”，日本政府扮演 “主導者”。重點領域方面，美國側重于關鍵戰略材料和前沿新材料，日本側重于先進基礎材料和關鍵戰略材料。著力點方面，美國以基礎研究為引領推進應用研究，強調技術開拓創新，通過軍方采購促進商業化應用；日本以應用為導向基礎研究與應用研究并舉，注重技術精細打磨，通過縱向一體化加速商業化應用。舉措方面，美國主要由民間機構推動創業實驗，通過軍民融合開拓市場，依托政策引導民間資本流入；日本主要由政府和國立科研院所推動創業實驗，通過國際化經營開拓市場，由政府依托強有力的制度主導資金調配。

(3)美日在歷史文化、國際地位和資源稟賦上的差異，是兩國選擇不同的新材料創新突破模式的深層次原因。歷史文化方面，美國提倡民主自由和開拓進取，日本推崇 “強政府”模式和工匠精神。因此，美國在政府的引導下，全社會各主體協同創新，注重新材料技術的前沿開拓；日本則強調政府主導，注重技術精細打磨。國際地位方面，美國是全面領先的世界唯一超級大國，日本雖是經濟和科技強國，但也面臨美國等先發強國掣肘和中國等后發國家追趕的雙重壓力，鞏固各自現有國際地位成為新材料產業布局重點考慮的維度。因此，美國高度重視基礎研究并重點布局關鍵戰略材料和前沿新材料領域，日本則側重于應用研究并重點突破先進基礎材料和關鍵戰略材料領域。資源稟賦方面，美國國防軍事力量雄厚，資本市場非常發達；日本主導產業是民用產業但其國內市場體量不足，各大財團是其資本市場的運作主體。因此，美國軍方和風險資本為新材料產業創新發展注入了強大活力；日本則主要由企業開展縱向一體化和國際化經營，加快新材料產業化進程，政府依托于主銀行制度干預資金調配。

5.2 啟示

(1)構建政府引導-市場驅動-多主體參與的智能制造關鍵新材料協同攻關模式。一方面，政府應強化頂層設計，發揮新型舉國體制優勢，集中多主體力量聯合攻關新材料核心技術。為此，政府可以針對性地建設一批高水平、大協作、網絡化的創新平臺，引導新材料企業、高校院所、金融風投機構等多主體協同創新。另一方面，應完善市場機制，充分發揮中國超大規模市場優勢，以市場需求驅動上游創新。促進有為政府與有效市場相結合，打造多主體協同、產業上下游聯動的新材料創新生態系統。

(2)建立智能制造關鍵新材料創新突破重點領域的識別與甄選機制，并對重點領域實行分類管理、精準施策。中國應統籌把握國際技術封鎖與制裁的形勢和國內重大戰略需求以及技術長期發展趨勢，在此基礎上開展技術預見，甄選創新突破重點領域。針對技術成熟度高但趨于低端同質化的先進基礎材料，企業應構建高效的產用結合機制，以市場需求為導向，提升材料性能，補足 “有材不好用”的短板；針對核心技術 “卡脖子”且 “市場失靈”的關鍵戰略材料，政府和軍方應加強引導，聯合大學、科研院所和企業等主體協同攻關核心技術，并實施 “首批次應用保險補償制度”等需求型政策，加速國產化替代，突破 “有材不敢用”的瓶頸；針對技術難度高且產業化程度低的前沿新材料，鼓勵高校院所發揮主體作用，加強前瞻性基礎研究和知識產權布局，同時由政府牽頭搭建新材料中試平臺與示范基地，促進科技成果轉化與商業化應用，破解 “無材可用”的難題。

(3)加強智能制造關鍵新材料創新鏈環節統籌優化與鏈式集成。一方面，應加強科學研究、技術開發和商業化應用三個創新鏈環節的全方面突破。在科學研究環節，構建多元科研資助體系，保障基礎研究和應用研究的穩定性，以知識增長驅動技術創新；在技術開發環節，鼓勵采用海外并購、技術引進、自主研發相結合的方式提升本國技術能力，實現核心技術自主可控；在商業化應用環節，重點把握體量大、高增長的國內市場，以新能源汽車和高端裝備制造等重大戰略需求為牽引[25]，開展軍民協同應用示范，加速新材料國產化替代。另一方面，應強化創新鏈環節之間的鏈式集成。政府牽頭組織建立新材料產業集群和創新聯盟，實現創新鏈環節交互集成、創新鏈與產業鏈雙鏈融合，推動中國新材料產業邁上全球價值鏈中高端。

5.3 局限與展望

本文主要從國家尺度分析關鍵戰略材料創新突破模式，并未選擇具體某種新材料展開具體的分析，尚未能為典型關鍵新材料的創新突破提供直接的經驗借鑒。未來可以選擇半導體、電池隔膜等關鍵戰略材料作為研究對象，探討政府、企業、科研院所等關鍵行動者的創新交互過程，為我國關鍵新材料創新突破提供經驗借鑒。