材料，身處各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的最上游環(huán)節(jié)，被譽(yù)為制造業(yè)“底盤(pán)”，是支撐現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。
習(xí)近平總書(shū)記指出，“新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，也是高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵領(lǐng)域，我們要奮起直追、迎頭趕上。”近年來(lái)我國(guó)在關(guān)鍵基礎(chǔ)材料領(lǐng)域取得了哪些進(jìn)展？未來(lái)面臨著怎樣的發(fā)展機(jī)遇？就這些問(wèn)題，記者進(jìn)行了調(diào)查采訪。
一批關(guān)鍵基礎(chǔ)材料相繼問(wèn)世
為光伏、電子信息、新能源汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)打破發(fā)展瓶頸
“運(yùn)動(dòng)鞋要想輕便耐穿，關(guān)鍵得靠材料。”舉起一個(gè)鏤空結(jié)構(gòu)的鞋中底，蘇州博理新材料公司董事長(zhǎng)王文斌說(shuō)，利用彈性體高分子材料、3D打印技術(shù)制造的鞋中底富有韌性和快速回彈性，“傳統(tǒng)粉末燒結(jié)的3D打印彈性體通常能彎折數(shù)千次，而我們的鞋底能彎折20多萬(wàn)次，拉伸強(qiáng)度也更高。達(dá)到同樣支撐效果，所需材料重量更低。”在王文斌看來(lái)，3D打印材料的性能和價(jià)格，決定了某種產(chǎn)品能否批量化生產(chǎn)，“沒(méi)有性能卓越的材料，再先進(jìn)的制造設(shè)計(jì)都難以實(shí)現(xiàn)。”
功夫不負(fù)有心人。記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)隨著我國(guó)在材料領(lǐng)域不斷加大投入，一批關(guān)鍵基礎(chǔ)材料相繼問(wèn)世。
——突破電子級(jí)硅材料技術(shù)，助力集成電路等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
多晶硅，是集成電路、光伏面板等產(chǎn)品的重要原料。“隨著光伏產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)、材料工藝進(jìn)步，太陽(yáng)能用多晶硅材料價(jià)格持續(xù)走低，從10多年前的325萬(wàn)元/噸降到10萬(wàn)元/噸以下。”中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司副總工程師嚴(yán)大洲說(shuō)，近年來(lái)企業(yè)將視線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)了更高水平的材料——集成電路用多晶硅。與太陽(yáng)能用多晶硅材料純度需在“9個(gè)9”以上不同，生產(chǎn)集成電路的硅基材料需要純度高于“11個(gè)9”。
“硅基材料中，區(qū)熔用多晶硅更‘尖端’，此前全球只有兩家企業(yè)能生產(chǎn)。”嚴(yán)大洲說(shuō)，5年前企業(yè)開(kāi)始自主研發(fā)，目前純度已經(jīng)達(dá)到“13個(gè)9”，雜質(zhì)極微量、晶體更完美，已經(jīng)可以做出合格芯片。
——突破正極電池材料技術(shù)，打破新能源汽車(chē)發(fā)展瓶頸。
動(dòng)力電池，被稱(chēng)作新能源汽車(chē)的“心臟”，正極材料，則是決定電池續(xù)航里程的關(guān)鍵材料，成本一般占電池的45%左右。過(guò)去，我國(guó)動(dòng)力電池多采用磷酸鐵鋰電池技術(shù)路線(xiàn)，與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)采用的三元正極材料相比，存在能量密度低、續(xù)航能力弱等缺點(diǎn)。
“越是高端材料，越是‘兵家必爭(zhēng)之地’。”中國(guó)五礦旗下湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科公司董事長(zhǎng)胡柳泉說(shuō)，2013年起，公司在10多年技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)3年攻關(guān)，推出長(zhǎng)壽命、高安全的單晶三元材料，并在國(guó)內(nèi)較早推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而為下游動(dòng)力電池企業(yè)提供了有力支撐，“沒(méi)有關(guān)鍵材料的重大突破，新能源汽車(chē)不可能在我國(guó)發(fā)展得這么快。”
——突破OLED發(fā)光材料技術(shù)，讓平板顯示產(chǎn)業(yè)更有底氣。
電視、手機(jī)、可穿戴設(shè)備……近年來(lái)，OLED面板在各種屏幕上應(yīng)用廣泛。“每個(gè)OLED發(fā)光像素點(diǎn)由十多種不同發(fā)光材料疊加組成，每層材料都會(huì)影響最終顯示性能。”長(zhǎng)春海譜潤(rùn)斯公司總經(jīng)理郭建華說(shuō)。
“2015年前，我國(guó)企業(yè)還沒(méi)有能夠充分掌握OLED發(fā)光材料技術(shù)。”郭建華告訴記者，經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，公司攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題，產(chǎn)品已批量供應(yīng)給京東方、和輝光電等面板商，“國(guó)內(nèi)材料企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)后，面板企業(yè)的商業(yè)談判話(huà)語(yǔ)權(quán)也更強(qiáng)，成本降低了一半多。”隨著規(guī)?；a(chǎn)的開(kāi)展，海譜潤(rùn)斯產(chǎn)品的純度和穩(wěn)定性逐漸提升，生產(chǎn)上千公斤發(fā)光材料，純度也能穩(wěn)定在99.99%以上。
“‘十三五’時(shí)期，我國(guó)第三代半導(dǎo)體、稀土永磁材料、高性能纖維及復(fù)合材料、大飛機(jī)用鋁鋰合金、大尺寸石墨烯薄膜、高品質(zhì)高溫合金等一批重點(diǎn)品種材料的生產(chǎn)和應(yīng)用水平顯著提升，部分材料領(lǐng)域已突破關(guān)鍵工藝參數(shù)、產(chǎn)品批量穩(wěn)定性、型號(hào)系列化等瓶頸，為海洋工程、航空航天、新能源汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)、高鐵等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。”國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心國(guó)際知識(shí)中心研究員龍海波介紹道。
行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/span>
面臨產(chǎn)業(yè)變革、消費(fèi)升級(jí)等有利契機(jī)
“誰(shuí)掌握了材料，誰(shuí)就掌握了未來(lái)”“材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，需要高度重視、優(yōu)先發(fā)展”……調(diào)查采訪中，許多企業(yè)這樣表示。盡管我國(guó)材料行業(yè)已有長(zhǎng)足進(jìn)步，但部分領(lǐng)域仍存短板，不少產(chǎn)品或無(wú)法自給，或水平不足，未來(lái)發(fā)展空間十分廣闊。龍海波分析，通過(guò)對(duì)外依存度和技術(shù)復(fù)雜度測(cè)算，我國(guó)材料行業(yè)亟待解決的“卡脖子”問(wèn)題主要集中在半導(dǎo)體材料、高性能纖維及復(fù)合材料、特種合金材料和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
挑戰(zhàn)背后有機(jī)遇。調(diào)查采訪中，不少人對(duì)材料行業(yè)十分看好，認(rèn)為它正面臨許多有利契機(jī)。
“新能源汽車(chē)蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)正極材料市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，年均增幅近50%。”胡柳泉預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年，公司的正極材料年產(chǎn)值有望超過(guò)百億元。郭建華也表示，一些手機(jī)客戶(hù)每8個(gè)月就要迭代一次產(chǎn)品，倒逼材料企業(yè)持續(xù)提升性能，以匹配下游需求。
“市場(chǎng)空間巨大，投資熱度不減。”國(guó)投集團(tuán)副總經(jīng)理鐘國(guó)東給記者列出一組數(shù)據(jù)：我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值從2011年的0.8萬(wàn)億元增至2019年的4.5萬(wàn)億元，年均復(fù)合增速超過(guò)20%。“未來(lái)，5G、消費(fèi)電子、新能源汽車(chē)、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)發(fā)展都會(huì)為材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造巨大的市場(chǎng)空間。”
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，為材料產(chǎn)業(yè)帶來(lái)強(qiáng)大升級(jí)動(dòng)力；加快構(gòu)建新發(fā)展格局、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控，也為我國(guó)相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造了更多機(jī)會(huì)。
“受疫情影響，不少?lài)?guó)外同行訂單縮水，我們的銷(xiāo)量卻不降反增！”中國(guó)五礦旗下中鎢高新材料股份有限公司主要從事硬質(zhì)合金材料及工具的生產(chǎn)加工。董事長(zhǎng)李仲澤告訴記者，過(guò)去一年多來(lái)，由于國(guó)際物流受阻，不少習(xí)慣使用進(jìn)口刀具的下游企業(yè)也嘗試改用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，“得到證明自己的機(jī)會(huì)，就要趕緊抓住，用拳頭產(chǎn)品打開(kāi)更大市場(chǎng)。”
“這兩年，川藏鐵路項(xiàng)目中使用的大型盾構(gòu)機(jī)和硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)，要求能應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)條件，對(duì)前端刀盤(pán)上鑲嵌的硬質(zhì)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(fā)出更鋒利、更耐磨的新型硬質(zhì)合金和鋼材刀圈材料。此外，我們還與國(guó)內(nèi)航空工業(yè)企業(yè)一道開(kāi)發(fā)全系列航空制造專(zhuān)用刀具，為手機(jī)企業(yè)客戶(hù)生產(chǎn)加工電路板的微型鉆。”李仲澤感慨，我國(guó)完備的產(chǎn)業(yè)體系，為上下游企業(yè)合力創(chuàng)新提供了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)
讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)學(xué)研各環(huán)節(jié)形成合力
相較中下游、終端產(chǎn)品，材料行業(yè)往往要面對(duì)一些特殊難點(diǎn)。
比如，技術(shù)含量高，從研發(fā)到驗(yàn)證、應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的過(guò)程。
為研發(fā)硬質(zhì)合金材料，中鎢高新的研發(fā)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(jié)劑，再反復(fù)測(cè)試燒結(jié)溫度、壓力等參數(shù)組合，最終才能得到符合要求的材料。正如鐘國(guó)東所說(shuō)，“研發(fā)材料就像大海撈針，需要付出大量時(shí)間精力。”
又如，規(guī)模不大、作用關(guān)鍵，推廣應(yīng)用難。
OLED面板中，發(fā)光材料只占成本的10%，一旦出現(xiàn)問(wèn)題卻會(huì)波及整個(gè)面板；生產(chǎn)一臺(tái)小汽車(chē)，花在硬質(zhì)合金刀具上的費(fèi)用不超百元，但卻極大影響質(zhì)量。“過(guò)去，雖然很多國(guó)內(nèi)材料產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國(guó)外產(chǎn)品一致，但因下游企業(yè)缺少采購(gòu)意愿，造成產(chǎn)品研發(fā)成本高、應(yīng)用少，有時(shí)就會(huì)降低材料企業(yè)的積極性。”龍海波說(shuō)。
如何縮短研發(fā)周期、降低投資風(fēng)險(xiǎn)，讓關(guān)鍵基礎(chǔ)材料盡早突破？
不少受訪者指向了同一答案：發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，讓產(chǎn)業(yè)鏈上下游、產(chǎn)學(xué)研各環(huán)節(jié)形成合力。近年來(lái)，各地區(qū)各部門(mén)探索了一些有效路徑，將來(lái)值得進(jìn)一步推廣——
上下游企業(yè)聯(lián)手，精誠(chéng)合作、聯(lián)合研發(fā)。
“我們很幸運(yùn)，從初創(chuàng)期開(kāi)始就能和京東方深度合作，歷時(shí)5年成為其戰(zhàn)略核心供應(yīng)商。”郭建華回憶道，合作中，有些環(huán)節(jié)要配合客戶(hù)反復(fù)做上千次樣品測(cè)試，“正是這樣的深度合作，讓雙方的關(guān)系更緊密。”
龍海波認(rèn)為，過(guò)去一些上下游企業(yè)的協(xié)作還不夠緊密，導(dǎo)致有效應(yīng)用牽引不足，“為此，要打通‘堵點(diǎn)’，進(jìn)一步完善投入?yún)⑴c機(jī)制和有效組織機(jī)制，讓‘研發(fā)—應(yīng)用—反饋—再研發(fā)’的鏈條形成良性循環(huán)。”
政府部門(mén)出手，創(chuàng)新政策、搭建平臺(tái)。
“2017年起，工信部等部門(mén)聯(lián)合開(kāi)展了重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制試點(diǎn)工作，讓我們受益頗多。”嚴(yán)大洲表示，試點(diǎn)中，材料企業(yè)自主投保，保險(xiǎn)公司提供定制化產(chǎn)品承保，政府部門(mén)對(duì)保費(fèi)進(jìn)行一定額度補(bǔ)貼，“有效分擔(dān)了風(fēng)險(xiǎn)，讓一些不敢輕易‘吃螃蟹’的企業(yè)也勇于嘗試。”
實(shí)施工業(yè)強(qiáng)基項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，成立國(guó)家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)基金，鼓勵(lì)金融機(jī)構(gòu)加大支持力度，支持新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范、測(cè)試評(píng)價(jià)、資源共享平臺(tái)建設(shè)……近年來(lái)，一系列舉措有力推動(dòng)了材料行業(yè)加快發(fā)展。龍海波認(rèn)為，未來(lái)我國(guó)要堅(jiān)持以關(guān)鍵短板為突破口，構(gòu)建和完善產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的新材料產(chǎn)業(yè)體系，“特別是要建立專(zhuān)門(mén)的共性技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，在技術(shù)源頭上支撐自主創(chuàng)新。”
調(diào)查采訪中，受訪者還就標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)利、人才等提出一些政策建議。有的呼吁，應(yīng)制定和完善新材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展更規(guī)范；有的提出，要強(qiáng)化知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，完善相關(guān)法律體系和執(zhí)行機(jī)制；還有的認(rèn)為，應(yīng)深化國(guó)有企業(yè)、科技體制等改革，激發(fā)企業(yè)和人才的創(chuàng)新活力。
“‘十四五’規(guī)劃《建議》對(duì)發(fā)展包括新材料在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作出了明確部署。未來(lái)5年，必將是新材料大變革、大發(fā)展的5年，必須把握機(jī)遇、攻堅(jiān)克難，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。”對(duì)于材料行業(yè)的未來(lái)，中科院院士王恩哥充滿(mǎn)期待。（人民日?qǐng)?bào)）
評(píng)論