人民日報:研發生產關鍵基礎材料,可助力提升產業鏈供應鏈自主可控能力 做強材料“口糧” 端穩工業“飯碗”

發布時間:2021-02-06 瀏覽次數:1117 次

材料,身處各個產業鏈的最上游環節,被譽為制造業“底盤”,是支撐現代產業體系不可或缺的物質基礎。

習近平總書記指出,“新材料產業是戰略性、基礎性產業,也是高技術競爭的關鍵領域,我們要奮起直追、迎頭趕上?!苯陙砦覈陉P鍵基礎材料領域取得了哪些進展?未來面臨著怎樣的發展機遇?

一批關鍵基礎材料相繼問世

為光伏、電子信息、新能源汽車等產業打破發展瓶頸

“運動鞋要想輕便耐穿,關鍵得靠材料?!迸e起一個鏤空結構的鞋中底,蘇州博理新材料公司董事長王文斌說,利用彈性體高分子材料、3D打印技術制造的鞋中底富有韌性和快速回彈性,“傳統粉末燒結的3D打印彈性體通常能彎折數千次,而我們的鞋底能彎折20多萬次,拉伸強度也更高。達到同樣支撐效果,所需材料重量更低?!痹谕跷谋罂磥?,3D打印材料的性能和價格,決定了某種產品能否批量化生產,“沒有性能卓越的材料,再先進的制造設計都難以實現?!?

功夫不負有心人。在調查中發現,近年來隨著我國在材料領域不斷加大投入,一批關鍵基礎材料相繼問世。

——突破電子級硅材料技術,助力集成電路等產業快速發展。

多晶硅,是集成電路、光伏面板等產品的重要原料?!半S著光伏產業成長、材料工藝進步,太陽能用多晶硅材料價格持續走低,從10多年前的325萬元/噸降到10萬元/噸以下?!敝袊鞣乒こ碳夹g有限公司副總工程師嚴大洲說,近年來企業將視線對準了更高水平的材料——集成電路用多晶硅。與太陽能用多晶硅材料純度需在“9個9”以上不同,生產集成電路的硅基材料需要純度高于“11個9”。

“硅基材料中,區熔用多晶硅更‘尖端’,此前全球只有兩家企業能生產?!眹来笾拚f,5年前企業開始自主研發,目前純度已經達到“13個9”,雜質極微量、晶體更完美,已經可以做出合格芯片。

——突破正極電池材料技術,打破新能源汽車發展瓶頸。

動力電池,被稱作新能源汽車的“心臟”,正極材料,則是決定電池續航里程的關鍵材料,成本一般占電池的45%左右。過去,我國動力電池多采用磷酸鐵鋰電池技術路線,與國際先進企業采用的三元正極材料相比,存在能量密度低、續航能力弱等缺點。

“越是高端材料,越是‘兵家必爭之地’?!敝袊宓V旗下湖南長遠鋰科公司董事長胡柳泉說,2013年起,公司在10多年技術儲備的基礎上,經過3年攻關,推出長壽命、高安全的單晶三元材料,并在國內較早推動其實現產業化,進而為下游動力電池企業提供了有力支撐,“沒有關鍵材料的重大突破,新能源汽車不可能在我國發展得這么快?!?

——突破OLED發光材料技術,讓平板顯示產業更有底氣。

電視、手機、可穿戴設備……近年來,OLED面板在各種屏幕上應用廣泛?!懊總€OLED發光像素點由十多種不同發光材料疊加組成,每層材料都會影響最終顯示性能?!遍L春海譜潤斯公司總經理郭建華說。

“2015年前,我國企業還沒有能夠充分掌握OLED發光材料技術?!惫ㄈA表示,經過多年研發,公司攻克了多項技術難題,產品已批量供應給京東方、和輝光電等面板商,“國內材料企業競爭力增強后,面板企業的商業談判話語權也更強,成本降低了一半多?!彪S著規?;a的開展,海譜潤斯產品的純度和穩定性逐漸提升,生產上千公斤發光材料,純度也能穩定在99.99%以上。

“‘十三五’時期,我國第三代半導體、稀土永磁材料、高性能纖維及復合材料、大飛機用鋁鋰合金、大尺寸石墨烯薄膜、高品質高溫合金等一批重點品種材料的生產和應用水平顯著提升,部分材料領域已突破關鍵工藝參數、產品批量穩定性、型號系列化等瓶頸,為海洋工程、航空航天、新能源汽車、物聯網、高鐵等產業發展提供了重要支撐?!眹鴦赵喊l展研究中心國際知識中心研究員龍海波介紹道。

行業發展潛力巨大

面臨產業變革、消費升級等有利契機

“誰掌握了材料,誰就掌握了未來”“材料是國民經濟的先導產業,需要高度重視、優先發展”……調查中,許多企業這樣表示。盡管我國材料行業已有長足進步,但部分領域仍存短板,不少產品或無法自給,或水平不足,未來發展空間十分廣闊。龍海波分析,通過對外依存度和技術復雜度測算,我國材料行業亟待解決的“卡脖子”問題主要集中在半導體材料、高性能纖維及復合材料、特種合金材料和生物醫用材料等領域。

挑戰背后有機遇。調查中,不少人對材料行業十分看好,認為它正面臨許多有利契機。

“新能源汽車蓬勃發展,帶動正極材料市場迎來爆發式增長,年均增幅近50%?!焙A計,未來幾年,公司的正極材料年產值有望超過百億元。郭建華也表示,一些手機客戶每8個月就要迭代一次產品,倒逼材料企業持續提升性能,以匹配下游需求。

“市場空間巨大,投資熱度不減?!眹都瘓F副總經理鐘國東列出一組數據:我國新材料產業產值從2011年的0.8萬億元增至2019年的4.5萬億元,年均復合增速超過20%?!拔磥?,5G、消費電子、新能源汽車、節能環保等產業發展都會為材料產業發展創造巨大的市場空間?!?

新一輪科技革命和產業變革,為材料產業帶來強大升級動力;加快構建新發展格局、推動產業鏈供應鏈自主可控,也為我國相關企業創造了更多機會。

“受疫情影響,不少國外同行訂單縮水,我們的銷量卻不降反增!”中國五礦旗下中鎢高新材料股份有限公司主要從事硬質合金材料及工具的生產加工。董事長李仲澤表示,過去一年多來,由于國際物流受阻,不少習慣使用進口刀具的下游企業也嘗試改用國內產品,“得到證明自己的機會,就要趕緊抓住,用拳頭產品打開更大市場?!?

“這兩年,川藏鐵路項目中使用的大型盾構機和硬巖隧道掘進機,要求能應對各種地質條件,對前端刀盤上鑲嵌的硬質合金和刀圈提出了很高要求。為此,我們和中鐵重工合作研發出更鋒利、更耐磨的新型硬質合金和鋼材刀圈材料。此外,我們還與國內航空工業企業一道開發全系列航空制造專用刀具,為手機企業客戶生產加工電路板的微型鉆?!崩钪贊筛锌?,我國完備的產業體系,為上下游企業合力創新提供了獨特優勢。

發揮新型舉國體制優勢

讓產業鏈上下游、產學研各環節形成合力

相較中下游、終端產品,材料行業往往要面對一些特殊難點。

比如,技術含量高,從研發到驗證、應用、實現產業化,要經歷漫長的過程。

為研發硬質合金材料,中鎢高新的研發人員要先把多種金屬材料制作成顆粒度不同的粉末、選取不同的黏結劑,再反復測試燒結溫度、壓力等參數組合,最終才能得到符合要求的材料。正如鐘國東所說,“研發材料就像大海撈針,需要付出大量時間精力?!?

又如,規模不大、作用關鍵,推廣應用難。

OLED面板中,發光材料只占成本的10%,一旦出現問題卻會波及整個面板;生產一臺小汽車,花在硬質合金刀具上的費用不超百元,但卻極大影響質量?!斑^去,雖然很多國內材料產品的性能指標與國外產品一致,但因下游企業缺少采購意愿,造成產品研發成本高、應用少,有時就會降低材料企業的積極性?!饼埡2ㄕf。

如何縮短研發周期、降低投資風險,讓關鍵基礎材料盡早突破?

不少受訪者指向了同一答案:發揮新型舉國體制優勢,讓產業鏈上下游、產學研各環節形成合力。近年來,各地區各部門探索了一些有效路徑,將來值得進一步推廣——

上下游企業聯手,精誠合作、聯合研發。

“我們很幸運,從初創期開始就能和京東方深度合作,歷時5年成為其戰略核心供應商?!惫ㄈA回憶道,合作中,有些環節要配合客戶反復做上千次樣品測試,“正是這樣的深度合作,讓雙方的關系更緊密?!?

龍海波認為,過去一些上下游企業的協作還不夠緊密,導致有效應用牽引不足,“為此,要打通‘堵點’,進一步完善投入參與機制和有效組織機制,讓‘研發—應用—反饋—再研發’的鏈條形成良性循環?!?

政府部門出手,創新政策、搭建平臺。

“2017年起,工信部等部門聯合開展了重點新材料首批次應用保險補償機制試點工作,讓我們受益頗多?!眹来笾薇硎?,試點中,材料企業自主投保,保險公司提供定制化產品承保,政府部門對保費進行一定額度補貼,“有效分擔了風險,讓一些不敢輕易‘吃螃蟹’的企業也勇于嘗試?!?

實施工業強基項目、國家重點研發計劃,成立國家制造業轉型升級基金,鼓勵金融機構加大支持力度,支持新材料生產應用示范、測試評價、資源共享平臺建設……近年來,一系列舉措有力推動了材料行業加快發展。龍海波認為,未來我國要堅持以關鍵短板為突破口,構建和完善產學研用協同創新的新材料產業體系,“特別是要建立專門的共性技術研發機構,在技術源頭上支撐自主創新?!?

調查中,受訪者還就標準、專利、人才等提出一些政策建議。有的呼吁,應制定和完善新材料產品標準,讓產業發展更規范;有的提出,要強化知識產權保護,完善相關法律體系和執行機制;還有的認為,應深化國有企業、科技體制等改革,激發企業和人才的創新活力。

“‘十四五’規劃《建議》對發展包括新材料在內的戰略性新興產業作出了明確部署。未來5年,必將是新材料大變革、大發展的5年,必須把握機遇、攻堅克難,力爭實現跨越式發展?!睂τ诓牧闲袠I的未來,中科院院士王恩哥充滿期待。

信息來源:人民日報

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