海邊風(fēng)場(chǎng),風(fēng)電機組迎風(fēng)轉動(dòng)。這些阻風(fēng)抗腐的巨大葉片,由一束束直徑僅為頭發(fā)絲1/10、強度為鋼材料7至9倍的高性能碳纖維“編織”而成;
客廳臥房,液晶電視高清超薄。置于顯微鏡下看,實(shí)現顯示屏幕輕薄均勻的,是每平方毫米上百粒納米微球,它們相當于內部骨架,撐起兩塊玻璃面板。
近年來(lái),身量纖纖卻含金量十足的新材料,不斷擁抱千行百業(yè),加速飛入千家萬(wàn)戶(hù)。數據顯示,2012年以來(lái),我國新材料產(chǎn)業(yè)規??焖贁U大,總產(chǎn)值年復合增長(cháng)率近20%,到2025年產(chǎn)值有望達到10萬(wàn)億元。
材料強則制造強。作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵領(lǐng)域,目前我國新材料領(lǐng)域取得哪些進(jìn)展?加快促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大,向何處發(fā)力?記者采訪(fǎng)了工信部有關(guān)負責人及業(yè)內多家企業(yè)。
產(chǎn)業(yè)規模迅速壯大,關(guān)鍵材料相繼突破
走進(jìn)中國石化上海石化碳纖維產(chǎn)業(yè)基地,48K大絲束碳纖維國產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)正加緊生產(chǎn)。紡絲、凝固、拉絲、干燥,一束束成型的白色原絲經(jīng)過(guò)高溫碳化,最終纏繞成一軸軸高性能黑色碳纖維。
別小瞧這細細一束,其中包含了4.8萬(wàn)根含碳量在95%以上的碳纖維。它們看似柔軟順滑,實(shí)則卻是全能選手,不僅強度高、密度低,還耐高溫、抗腐蝕,在高鐵動(dòng)車(chē)、飛機部件、新能源等領(lǐng)域都能見(jiàn)到碳纖維的身影。
高性能為市場(chǎng)拓展打開(kāi)全新空間。數據顯示,近10年來(lái),我國碳纖維需求快速增長(cháng),2021年需求量達到6.2萬(wàn)噸,同比增長(cháng)27.7%。
“相對于小絲束,大絲束能在保持碳纖維優(yōu)良性能的前提下,實(shí)現低成本生產(chǎn),未來(lái)將有更廣闊的工業(yè)應用?!敝袊虾J煞萦邢薰靖笨偨?jīng)理黃翔宇說(shuō),歷時(shí)6年多,去年10月,我國首套萬(wàn)噸級48K大絲束碳纖維國產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)投料開(kāi)車(chē),產(chǎn)品性能媲美國外同等級產(chǎn)品,一舉破除碳纖維生產(chǎn)和裝備受制于人的被動(dòng)局面,真正實(shí)現自主可控?!澳壳罢诩泳o與下游客戶(hù)對接做產(chǎn)品認證,明年全部建成投產(chǎn)后,年產(chǎn)能將突破1.2萬(wàn)噸?!?/p>
千里戈壁,碳纖維助力風(fēng)電葉片迎風(fēng)勁舞;城市中央,也有新材料于無(wú)聲處大顯身手。
上海徐匯,田林街道的繁榮商區,在夜幕里流光璀璨。支撐其電力輸送的,是深埋地下電纜管廊里,一條全長(cháng)1.2公里的35千伏超導電纜。
“相比于傳統電纜,由超導材料制成的電纜不僅體積重量更小,且載流量能提升5至10倍?!鄙虾3瑢Э萍脊煞萦邢薰究偣こ處熤旒衙艚榻B,公司量產(chǎn)制造的核心材料——第二代高溫超導帶材支撐了世界首條35千伏公里級超導電纜的建成。投運至今,歷經(jīng)零下4攝氏度的寒冬和41攝氏度的盛夏,為約4.6萬(wàn)用戶(hù)持續穩定供電超過(guò)400天?!斑\行數據符合設計指標,驗證了超導電纜大負荷供電的可能性,達到國際領(lǐng)先水平?!?/p>
從碳纖維到高溫超導的快速應用,是我國新材料產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的生動(dòng)腳注?!敖?jīng)過(guò)多年攻堅,目前我國已形成全球門(mén)類(lèi)最齊全、規模第一的材料產(chǎn)業(yè)體系?!惫ば挪吭牧瞎I(yè)司有關(guān)負責人說(shuō),近年來(lái),我國新材料產(chǎn)業(yè)取得長(cháng)足進(jìn)步,彰顯發(fā)展活力與韌性。
產(chǎn)業(yè)規模迅速壯大。2022年,我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值約6.8萬(wàn)億元,較2012年增長(cháng)了近6倍。新材料領(lǐng)域國家先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集群數量累計達到7個(gè)。
關(guān)鍵材料持續突破。復合材料主結構件應用于“天和號”空間站核心艙;民用大飛機用鋁合金薄板、防腐蝕環(huán)氧底漆材料等應用于C919大飛機;0.015毫米“手撕鋼”實(shí)現世界首創(chuàng );超大型油輪耐蝕鋼成功用于30萬(wàn)噸級油輪,我國成為全球第二個(gè)掌握該技術(shù)的國家。
創(chuàng )新體系加快布局。材料領(lǐng)域國家制造業(yè)創(chuàng )新中心數量累計達到6個(gè),占國家制造業(yè)創(chuàng )新中心總數的25%;專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)數量累計達到1972家,約占總數的22%,新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)日益完善。
緊緊錨定自主創(chuàng )新,后發(fā)追趕全力競速
勠力創(chuàng )新、攻堅克難。新材料產(chǎn)業(yè)茁壯成長(cháng)的背后,是企業(yè)數十年如一日的研發(fā)積累和技術(shù)攻關(guān)。然而,在新材料領(lǐng)域,一旦在關(guān)鍵核心技術(shù)上實(shí)現了飛躍性創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)化突破,市場(chǎng)便會(huì )做出相應的反饋。
“新材料在許多產(chǎn)品成本中占比不高,但往往決定了下游產(chǎn)品性能的好壞,在高端材料領(lǐng)域更是贏(yíng)者通吃,很容易形成‘卡脖子’局面?!碧K州納微科技股份有限公司董事長(cháng)江必旺舉例道,二氧化硅納米孔道結構微球是胰島素等藥物分離純化和分析檢測的必備材料。其制備技術(shù)壁壘高,國內基本處于空白。如果按照國外的技術(shù)路徑仿制,設備昂貴、工藝復雜,且很難做到國外產(chǎn)品水平。
自2007年起,納微科技踏上了一場(chǎng)自主創(chuàng )新的跋涉。如果說(shuō),納米微球當時(shí)的既有路徑是“海量篩選”,那么江必旺所選的道路則是“定型栽培”,這意味著(zhù)新技術(shù)的質(zhì)量穩定性更好、效率更高。
“創(chuàng )新是征程,也是苦旅?;A創(chuàng )新、原始創(chuàng )新很難,產(chǎn)業(yè)化也是很難的一環(huán)?!苯赝貞?,兩年內在實(shí)驗室實(shí)現了技術(shù)突破,但是因為進(jìn)入了“無(wú)人區”,所以花費了近10年時(shí)間自研設備、優(yōu)化工藝,這才完成邁向產(chǎn)業(yè)化的艱難一躍,掌握了精準量產(chǎn)納米微球的能力。
攤開(kāi)賬本,過(guò)去10年年均超過(guò)15%的研發(fā)投入強度,轉化為近5年銷(xiāo)售額近10倍的增長(cháng)?!爱a(chǎn)品推向歐美后,客戶(hù)青睞有加,高性能?chē)a(chǎn)納米新材料在國際市場(chǎng)上占有了一席之地?!苯赝f(shuō)。
錨定自主創(chuàng )新,一些新材料產(chǎn)品已然奮躍而上、后發(fā)追趕;與此同時(shí),更多新材料企業(yè)正在同一起跑線(xiàn),與國外同類(lèi)企業(yè)全力競速。
江蘇昆山,昆山協(xié)鑫光電材料有限公司外圍,一塊塊兩米見(jiàn)方的茶色玻璃緊密排列、在陽(yáng)光下熠熠生輝?!巴ㄟ^(guò)在導電玻璃基材上,涂布一層鈣鈦礦薄膜,再以激光刻定特殊圖案,便能有效吸收太陽(yáng)光,并轉化為電能?!倍麻L(cháng)范斌介紹,相較于傳統晶硅,鈣鈦礦光伏材料成本更低、光電轉化效率更高,將為逼近技術(shù)天花板的光伏產(chǎn)業(yè)打開(kāi)全新的增長(cháng)空間,“2021年,公司百兆瓦中試線(xiàn)已建成,預計今年底將達產(chǎn)?!?/p>
“盡管潛力巨大,但鈣鈦礦光伏技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短,目前與國外同類(lèi)企業(yè)都處在中試階段?!北本╆啄芸萍加邢薰径麻L(cháng)孫于超說(shuō),我國擁有全球最完備的光伏產(chǎn)業(yè)體系和最大的光伏應用市場(chǎng),構成我們同臺競技的底氣和優(yōu)勢,隨著(zhù)國產(chǎn)鈣鈦礦光伏技術(shù)加快成熟落地,將持續鞏固我國光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位,有力保障能源安全。
打通產(chǎn)業(yè)協(xié)同堵點(diǎn),市場(chǎng)發(fā)展前景可期
“一代材料,一代裝備?!惫ば挪吭牧瞎I(yè)司有關(guān)負責人表示,作為戰略性、基礎性產(chǎn)業(yè),新材料是未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導,事關(guān)現代化產(chǎn)業(yè)體系建設大局。
《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規劃》提出,到2025年,新材料產(chǎn)業(yè)規模持續提升,占原材料工業(yè)比重明顯提高。新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新能力明顯提升,重點(diǎn)行業(yè)研發(fā)投入強度達到1.5%以上,掌握一批具有自主知識產(chǎn)權的關(guān)鍵共性核心技術(shù)。
在采訪(fǎng)中,記者發(fā)現,當前我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨研究先行、成果轉化、產(chǎn)用銜接“三難”,亟待打通上下游、產(chǎn)學(xué)研合作堵點(diǎn)。
“從無(wú)到有的新材料突破,需要設備、原材料等上下游產(chǎn)業(yè)配套的協(xié)同推進(jìn)?!狈侗蟊硎?,以鈣鈦礦光伏材料為例,其使用的導電玻璃的性能和加工工藝有更嚴格的要求,這就需要材料供應商也能持續成長(cháng),推動(dòng)新材料應用快速迭代。
脫胎于上海交通大學(xué),上海超導科技受益于產(chǎn)學(xué)研用融合,也寄望于產(chǎn)學(xué)研用一體化?!肮镜脑技夹g(shù)來(lái)源于上海交大,目前已與學(xué)校共建了超導聯(lián)合研究院?!痹谥旒衙艨磥?lái),高校是科技創(chuàng )新的策源地,企業(yè)是技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的主陣地,“期待更好完善產(chǎn)學(xué)研協(xié)同機制,進(jìn)一步提升科技成果轉化的效率?!?/p>
有企業(yè)呼吁進(jìn)一步加大新材料產(chǎn)業(yè)的資金支持和人才培育。
“新材料往往需要長(cháng)期持續的研發(fā)投入,對企業(yè)經(jīng)營(yíng)造成不小壓力?!苯赝ㄗh,給予更多稅收政策支持,助力企業(yè)攻克“卡脖子”技術(shù)。孫于超提出,一些新材料處在全新領(lǐng)域,缺乏現成人才,需要加快完善學(xué)科建設、為產(chǎn)業(yè)輸送所需優(yōu)質(zhì)人才。
據了解,針對材料產(chǎn)需銜接不暢、研制及驗證效率低等難題,目前工信部已創(chuàng )新搭建了民機材料、新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機用稀土永磁材料等重點(diǎn)領(lǐng)域上下游合作機制。同時(shí),健全新材料統計和標準體系,完善新材料學(xué)科建設、強化各類(lèi)人才培養。
搶抓機遇,迎接挑戰。新春伊始,接受采訪(fǎng)的新材料企業(yè)規劃清晰,滿(mǎn)懷信心——
跨過(guò)48K大絲束碳纖維產(chǎn)線(xiàn)的國產(chǎn)化門(mén)檻,中國石化上海石化正全力以赴拓展市場(chǎng)?!澳壳安糠之a(chǎn)品已經(jīng)過(guò)客戶(hù)認證,意向訂單不斷增加,今年預計銷(xiāo)售量將突破4000噸?!?/p>
乘著(zhù)高溫超導核聚變的應用東風(fēng),筑廠(chǎng)房、搞裝修、造設備馬不停蹄,“小巨人”企業(yè)上海超導科技迎來(lái)跨越式發(fā)展。朱佳敏告訴記者,“新廠(chǎng)區投資3億元,今年下半年將搬至新廠(chǎng)房,預計年底千公里級新產(chǎn)線(xiàn)將組裝完成?!?/p>
得益于鈣鈦礦光伏材料的發(fā)展潛質(zhì),創(chuàng )業(yè)公司曜能科技前不久拿到一筆大額市場(chǎng)投資?!敖衲旯緢F隊已擴展到數十人,預計今年下半年,兩兆瓦工業(yè)級產(chǎn)品中試試驗線(xiàn)將達產(chǎn),加快向百兆瓦級量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)邁進(jìn)?!睂O于超說(shuō)。
“下一步將持續優(yōu)化新材料創(chuàng )新發(fā)展生態(tài),統籌推進(jìn)短板突破和材料先行,加快促進(jìn)我國新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展,在更多新領(lǐng)域實(shí)現追趕超越?!惫ば挪吭牧瞎I(yè)司有關(guān)負責人說(shuō)。