跨国材料公司制定创新战略通常基于对大趋势和下游重点市场的判断，生命科学、环境和气候科学、节能材料和轻量化材料都是材料巨头正在布局的未来发展战略重点。其中，价值更高、性能更突出的高端新材料的开发和应用备受关注，包括高端通用合成材料，高性能聚烯烃材料、聚氨酯材料等，特别是用于生物医药、包装材料、汽车轻量化、电子化学品、建筑材料领域的新材料业务将加快发展。
跨国材料（巨头）公司的研发创新实践和发展方向与合成材料，以及化学工业的发展史是息息相关的。随着第一次工业革命从英国的兴起，纺织品、造纸、洗涤液的需求推动了无机化学工业的发展。例如18世纪，索尔维凭“索尔维制碱法（氨碱法）”，以制碱业务起家，随后向全球扩展业务，成为世界最大的烧碱、纯碱生产商。同期，帝斯曼、赢创、杜邦等如今的材料巨头的主营业务还是煤矿、火药、纺织化学品、酸碱等。
第一和第二次工业革命之后，随着产业规模逐渐形成，无机化工行业由技术密集型向资金密集型转变。进入20世纪，随着汽车工业和现代农业的崛起，以及带来的巨大的化石燃料尤其是酚醛树脂、尼龙-6等重要的合成材料的需求（见表1），这100年是跨国公司大发展的时期，多数领先的跨国公司在这一阶段通过研发创新，并配合收购完成了初步的战略定位。例如，索尔维公司收购了高分子业务，成立了高分子事业部，其高分子产品可广泛应用于电子、汽车、医药等行业，完成了从无机到有机产品链的布局；巴斯夫则通过研发创新布局了合成氨、聚烯烃、煤制油、橡胶等业务；帝斯曼在此期间也从煤矿业务转型为了化肥、塑料和精细化工业务，成为了集大宗化学品、精细和特种化学品的多元化公司；杜邦通过一系列的并购，并自主研发尼龙、氯丁橡胶一系列产品之后，成功从经营火药转型为了全球性的材料和能源公司。
20世纪末期及以后，全球经济不断全球化，城市进程不断深化，人口老龄化，环境压力增加，原料多元化，化石能源前景不确定性增加。面对新的历史机遇，跨国公司通过更为频繁的并购出售和研发创新开启优化和调整产业结构，转向高附加值业务领域的时期。例如杜邦在此阶段调整并适当缩减了通用产品的生产，经营重点转向了高附加值、高收益的合成材料领域。仅在20世纪80年代杜邦出售和关闭的项目就达20个以上，主要有防冻液、民用涂料、有机颜料、合成氨、高密度聚乙烯等被认为市场饱和或丧失盈利能力的传统业务；90年代，杜邦开始更大规模的调整，退出上游石油业务，收缩通用化学品业务，通过并购、合资和技术研发专用化学品和材料科学及生物科学，进而延伸到材料和生命科学领域；21世纪杜邦大步踏上了高科技公司的转型道路，出售了医药业务，分拆纤维业务，成立了包括电子和通讯技术、高性能材料、安全防护、农业与营养、涂料和颜料技术的业务增长平台，开始转向研发创新为基础的多元化科技公司。帝斯曼公司出售了三聚氰胺、热塑性弹性体、化肥等业务，在营养和健康领域并购了Martek、Gist-brocades、Catalytica、罗氏维生素和精细化工和利康树脂等公司，最终转型成为了专注于生命科学和材料科学的公司。重要合成材料商业化简史见表1。
跨国材料巨头的研发创新特点
第一，以社会发展大趋势为引领
领先的跨国公司高度重视世界经济社会发展的大趋势，并以其为远期牵引，以企业核心技术能力为支撑平台，结合相应下游重点终端市场需求为近期导向，来确定研发创新的重点发展领域。中国石油和化学工业联合会国际交流与外企委员会（以下简称石化联合会外资委）对跨国公司的调研结果表明，环境与气候、资源与原料、基础设施与交通、食品与健康、人口增长与生活品质提升等经济社会发展的重大趋势与挑战，是推进化工行业增长的重大趋势和动力，而汽车、建筑、消费品、电子电气、能源、环境、基础设施、农业将是材料行业未来发展至关重要的终端市场。
在此基础上，各企业将创新发展的重点放在对未来需求的预测上。通过充分分析未来世界可能发生的高概率产业结构变化，按照行业未来发展的趋势，根据自身的核心技术优势和产品结构，寻找和上述趋势的结合点，制定远期与近期兼顾、基础研发与应用性研发结合的创新战略，加紧培育未来的技术制高点，努力形成具有核心竞争力的新的经济增长点。例如，巴斯夫的科技创新立足材料系统及纳米技术、石化原料替代、白色生物技术等三大技术领域，着重研发大容量汽车电池、酶、功能性作物保护、水处理、轻量化合成物、植物生物技术、热能管理、有机电子化学品等创新解决方案。索尔维结合自身优势，明确了可再生化学、先进材料和配方、可持续能源、有机电子、生态工艺、消费化学品等六大主要创新领域，并在各创新领域分别确定了生物源环氧氯丙烷、用于智能设备的特种聚合物、电池、新一代LED灯、稀土回收利用、香草香精等重点创新产品和应用。科思创则围绕聚氨酯、聚碳酸酯等核心产品，在建筑、交通、消费品等领域开展研发创新工作。在建筑和可再生能源领域，重点研发用于窗框等产品的聚氨酯拉挤成型技术，用于风力涡轮机叶片外壳的聚氨酯灌注技术，用于外墙保温或医院墙壁和地板的聚氨酯涂料等；在交通运输领域，重点研究用于汽车的水性聚氨酯涂料、用于LED镜头的聚碳酸酯多层注塑成型技术，用于集装箱地板的MDI粘合剂系统等；在消费品领域，重点研究用于冷却设备“小细胞”泡沫塑料的聚氨酯微蜂窝技术、用于超便携笔记本外壳等产品的玻璃纤维增强聚碳酸酯等。三井化学结合生活品质的需求不断提升这一趋势，开发了透明高阻隔性薄膜、富有柔软性和弹性高功能的纸尿布、高阻隔性“医疗无纺布”，以及阅读用的树脂放大镜等多种产品。亨斯迈针对健康领域的需求，组建了全球领先的癌症研究医疗中心。
第二，以市场需求为导向
企业是创新的主体，高风险、高投入的研发创新活动必须为企业创造高回报才能持续。为此，领先的跨国企业均以市场需求为引导，以市场化导向为创新战略的核心。
领先的跨国公司高度重视市场终端消费性高性能产品的研发和应用，将产品差异化、高端化战略作为长远发展的核心战略。并以此为基础，紧密贴合市场，不断强化创新研发，以新产品和解决方案不断开拓新的业务领域，以确保可持续增长。尤其是在中国这样的新兴市场，跨国公司高度重视与下游行业结合、与客户需求结合的应用性研发。例如，陶氏与海尔集团成立联合创新实验室，结合陶氏在材料科学方面的技术平台及全球科研能力，以及海尔的产品研发能力和对行业趋势及客户需求的洞察力，共同开发纯水器等创新产品。
贴近市场是确保研发创新成功的重要因素，因此市场化导向也体现到了研发创新的管理上。根据石化联合会对在华跨国公司研发中心的调研结果，企业多数以新增专利数量、5年内研发成果创造的市场价值等标准衡量研发创新活动的效益。并且，多数企业采用了门禁流程管理所有创新项目，即将各个创新研发的工作流程分为探索和评估创意、研究与孵化、市场化等主要阶段，在每一个阶段都根据预先确定的可交付成果、成功标准和净现值计算结果，并结合市场分析，确定项目的取舍。
与社会发展大趋势紧密结合、与下游增长市场紧密结合、与客户紧密结合的市场化导向，使研发创新活动始终与企业重点业务、核心能力和主要客户直接相关，避免了研发与企业发展需要的脱节。而以市场效益为标准的全流程评估和管理，则使创新研发活动降低风险、提高效益。
第三，注重开放式创新的深度和水平
放眼材料行业，近年来开展开放式创新正成为领先材料巨头创新的新趋势和新特点。其参与方除了企业本身之外，还包括了政府、大学，以及该企业在产业链上的用户企业、配套服务企业等利益相关方。目的不仅是提高研发效率，而是逐渐转向社会尤其是石化产业面临的共通问题。因此，开放式创新正在成为企业竞争力的新要素。
当前，全球化、信息化、网络化深入发展，技术、知识、信息、人才、资本等创新资源要素更具有开放性、流动性。利用全球创新资源，开展产学研结合、上下游协同、全球化协作的开放式研发创新成为石化企业提升自身核心竞争力的重要手段。中国的创新能力和水平也在逐渐提升，包括巴斯夫、科莱恩等众多跨国公司已经将开放式创新平台或网络引入了中国，并在中国招聘专门从事开放式创新的专业人才，以拓宽创新资源。例如丰田汽车旨在通过开放式创新实现可持续社会的“丰田环境挑战2050”，建立投资和孵化智能化技术、机器人技术，实现氢能社会技术的“未来创新基金”，设立开放式创新推进部门“未来创生中心”。赢创与世界各地的著名大学保持密切合作，例如东京大学、美国明尼苏达大学、上海交通大学（SJTU）及沙特的阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)。这些战略合作关系为赢创的合作研究创建了框架，并能够与行内专家定期交流科学和工业的研究趋势。此外，在过去10年，赢创一直在德国、中国、日本和美国定期举办“赢创与科学”论坛，旨在加强与国际顶尖科研人员的交流合作，扩展人才网络。巴斯夫与中国、日本、韩国的七所高校和研究院联合发起“先进材料开放研究网络”，研发面向汽车、建筑、洗涤剂和清洁剂、水处理及风能行业的产品；与斯坦福大学、中科院大连化物所等15所高校以及65个合作单位成立了学术合作项目“UNIQUE项目”。
除企业之外，长期以来各国都在组建行业的创新联盟或创新平台。例如德国的企业和研发机构组建创新联盟共同分担研发风险、削减成本并缩短创新周期。与此时，创新联盟内部会制定相关规则，合理规定研发技术使用权利，确定研究成果如何进行商业开发，以防出现推诿扯皮、互相争利的情况。在我国，2020年石油化工行业有70多个联合创新平台。
进行创投孵化是开放式创新的一个重要领域。巴斯夫、帝斯曼、BP、壳牌、沙特基础工业公司、索尔维、默克等领先的跨国公司都组建了专门的创投部门，布局全球。并近年来在亚太区，尤其是中国开始筛选该领域的合作机会。
巴斯夫创投是化工企业进行创投孵化的典型代表。巴斯夫创投成立于2001年，截至2019年底，已经投资了15支风投基金和56个直投项目。目前巴斯夫创投的常青基金规模为2.5亿美元。2018年初，巴斯夫创投在中国大陆正式开展风投业务，投资的第一个项目是3D打印机生产商上海普利生机电科技有限公司。巴斯夫创投的战略目标通常通过两点来实现：第一是和母公司主营业务有协同的初创企业；第二是通过新的技术和商业模式，拓展母公司技术创新和业务布局的外延。以投资EcoRobotics为例，公司制造出了一款靠太阳能驱动的除草机器人，可以在农田里实现自主导航、自主分辨杂草和作物，并对杂草精准喷洒除草剂。使用这款机器人能节约大约90%的农药，而且不会让庄稼有农药残留。除资金投入外，巴斯夫同样注重投后管理，主要包括在研发、渠道和管理上的帮助。在投资普利生后，巴斯夫承接下了3D打印领域中最耗时耗力的基础材料研发工作，在上海建立了专门的研发团队，帮助其开发出不同的功能性材料。同时，巴斯夫还从集团派遣员工来到普利生全职开展业务工作，为其引荐全球客户。
未来提升开放式创新水平是提升竞争力的重要一环，也是推动产业结构升级的要素之一，更是把握经济全球化带来的战略性机遇的重要前提。中国石化行业如何运用开放的视野和政策，促进对技术、资本、人才、信息等创新资源的全球配置，提升中国产业界的创新水平，融入创新全球化是个重要课题。
跨国材料巨头的创新重点和布局
石化联合会外资委的调研表明，基于对大趋势和下游重点市场的判断，生命科学、环境和气候科学、节能材料和轻量化材料都是材料巨头正在布局的未来发展战略重点。其中，价值更高、性能更突出的高端新材料的开发和应用备受关注，包括高端通用合成材料，高性能聚烯烃材料、聚氨酯材料等，特别是用于生物医药、包装材料、汽车轻量化、电子化学品、建筑材料领域的新材料业务将加快发展。
（一）生物科技和生命科学领域。跨国企业的开发重点之一是以生物质为原料的乙醇汽油、生物柴油、生物化学原料和聚合物等产品及其生产工艺。例如巴斯夫积极推进微生物、酶制剂、生物催化剂的研发；陶氏在巴西推动“使用甘蔗生产聚乙烯”的项目，该工厂将成为世界最大的生物基塑料生产厂。开发重点之二是农化和种子业务，例如先正达、巴斯夫等跨国巨头都在此领域进行了重点布局。开发重点之三是医药和营养保健业务，例如三井化学致力于生产无纺布材料，大量应用于医疗保健行业，主要产品有尿不湿、医用防护服等。通过纺粘和熔喷技术，将无纺布织得更细致，可生产高阻隔性医疗用无纺布（如手术台布、围帘、口罩、防护服、手套等）。赢创的研发重点则包括药用高分子材料、氨基酸及氨基酸衍生物，苏氨酸等。
（二）气候与环境领域。跨国企业致力于通过减少传统能源使用、降低生产能耗、二氧化碳减排利用、碳循环利用等途径降低温室气体排放。LG化学大力投资发展电池等能源业务部，该公司总研发费的30%都将用于开发创新电池、燃料电池材料和汽车高性能材料。科思创公司正在酝酿两大技术的突破：一是利用二氧化碳生产多元醇，目前已经拥有一套小型试验装置；此外，还开发利用二氧化碳先同聚醚反应，再同异氰酸酯合成软泡聚氨酯的发泡剂。三菱公司正在研发“人造阳光”、“人工光合成”及“植物工厂”三大碳循环系统利用技术。人造阳光是利用LED白色光源，通过调整配方，让其十分接近太阳光。人工光合成是通过膜技术将水分解为H2和O2，再通过催化剂与CO2反应，生产化学产品和燃料。还有全封闭的“植物工厂”技术，即在一个封闭的集装箱式“工厂”内，通过LED光源提供人工阳光，通过模块化播种和种植实现植物的连续收割。植物通过营养液吸收养分，“工厂”通过空气净化系统与外界相通，为植物提供空气。这些植物可以为人们提供全绿色无污染的蔬菜，也可以批量提供植物基工程塑料的原料。这三个过程既可以生产产品，又可以相互关联，形成了一个较完整的“碳循环”过程。
日本东丽研发出全球第一种具有纳米级连续孔结构的多孔碳纤维，能够减轻重量、提升性能。主要应用的技术有两种：一是将多孔结构的尺寸从微米级调整为纳米级；二是在纤维中心形成中空纤维状的多孔碳纤维。该材料将被广泛应用于高性能电池中的电极材料和催化剂载体。此外，如果将该材料用作气膜支撑材料，对于实现环保型天然气、净化生物气体及制氢至关重要。东丽也将继续推动这种新材料的研发工作，以促进碳循环，并将和其他公司合作研发可以持续开发氢能源的应用程序。
（三）高性能、低能耗、能提升生活品质的材料领域。例如用于制冷的更节能和保温性能的聚氨酯发泡材料。陶氏化学发明了PASCAL技术，与传统技术相比，新技术选择在真空即负压状态下发泡，反应加快，泡孔更细、更致密，所用的材料也更少。PASCAL产生的泡孔尺寸是一般传统技术的1/2~2/3，大大降低了材料的导热性，同时脱模时间降低，帮助提高生产效率，实现了产品的进一步升级。
更节能和防水的材料是车用材料和建筑材料的需求。巴斯夫在2019年根据轻型商用车客户的需求，研发了ColorEco涂料体系，这是一个主要包括水性单涂层和水性集成工艺的可持续涂料系统。根据巴斯夫的预估，ColorEco能够在六大方面降低或减少各项指标，其能源消耗减少15%~20%，二氧化碳排放减少15%~20%，废弃物减少15%~25%，相应涂料单耗减少25%，生产成本减少25%，运营成本减少30%。
针对市场对材料更强抗冲击性和更低挥发性的需求，三井化学公司推出名为“Fortimo”的新型立体特异性二异氰酸酯材料，专门用于汽车、服装、医用管材和高耐用性工业零件。同时，三井化学还推出一种新型聚氨酯基碳纤维增强塑料，与传统的环氧树脂碳复合材料相比，这种材料具有更优异的抗冲击性和更低的挥发性。
传统聚烯烃材料的性能提升也是跨国巨头的创新重点。例如埃克森美孚围绕聚烯烃产品高性能化和合成橡胶产品高性能化开发了茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯、聚烯烃弹性体、三元乙丙橡胶、卤化丁基橡胶等。杜邦则依托传统的尼龙聚合物和尼龙纤维业务，开发了一系列工程塑料聚酰胺高端产品，如车用尼龙部件、汽车充气气囊、安全带、高强度芳纶纤维等。三菱化学重点发展的也是化工新材料，主要包括高功能薄膜、工程塑料、碳纤维及其复合材料、锂离子电池材料等。三井化学的核心业务也是功能性材料，重点发展茂金属聚合LLDPE和HDPE及聚氨酯材料。三井化学采取自主研发+并购的两条发展路径，其中自主研发围绕聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃产业链，大力开发高性能催化剂技术。在超高分子量聚乙烯、环烯烃共聚物、α-烯烃共聚物等高性能聚合物领域已拥有世界最多的技术专利权，而且包括茂金属催化剂在内，在高性能聚烯烃催化剂领域也奠定了世界领先水平。
结语
总体来说，领先跨国材料巨头的创新重点和布局体现了以社会发展大趋势为引领，以市场需求为导向，注重开放式创新的深度和水平的特点。在布局上侧重生物科技和生命科学领域、气候和环境领域，以及高性能、低能耗、能提升生活品质的材料领域，值得我国材料行业认真研究和学习。
作者简介:
1. 朱良伟(1979—),中国石油和化学工业联合会国际交流与外企委员会副秘书长，硕士，主要从事石化行业产业研究和国内外协同创新，E-mail: cpcif_zhu @163.com。
2. 闫靓玉（1983—），普凯元国际技术公司总工程师，博士，主要从事石化行业法规研究和协同创新。
3. 杨丹琪（1993—），中国石油和化学工业联合会国际交流与外企委员会产业政策经理，硕士，主要从事产业政策研究和国内外协同创新。
