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去年我國(guó)新(xīn)材料产业总产值约6.8万亿元,较2012年增長(cháng)近6倍——新(xīn)材料,产业基石更坚固

发布时间:2023-03-08 阅读量:1486

海边风场,风電(diàn)机组迎风转动。这些阻风抗腐的巨大叶片,由一束束直径仅為(wèi)头发丝1/10、强度為(wèi)钢材料7至9倍的高性能(néng)碳纤维“编织”而成;

客厅卧房,液晶電(diàn)视高清超薄。置于显微镜下看,实现显示屏幕轻薄均匀的,是每平方毫米上百粒纳米微球,它们相当于内部骨架,撑起两块玻璃面板。

近年来,身量纤纤却含金量十足的新(xīn)材料,不断拥抱千行百业,加速飞入千家万户。数据显示,2012年以来,我國(guó)新(xīn)材料产业规模快速扩大,总产值年复合增長(cháng)率近20%,到2025年产值有(yǒu)望达到10万亿元。

材料强则制造强。作為(wèi)新(xīn)一轮科(kē)技革命和产业变革的关键领域,目前我國(guó)新(xīn)材料领域取得哪些进展?加快促进新(xīn)材料产业发展壮大,向何处发力?记者采访了工信部有(yǒu)关负责人及业内多(duō)家企业。

产业规模迅速壮大,关键材料相继突破

走进中國(guó)石化上海石化碳纤维产业基地,48K大丝束碳纤维國(guó)产生产線(xiàn)正加紧生产。纺丝、凝固、拉丝、干燥,一束束成型的白色原丝经过高温碳化,最终缠绕成一轴轴高性能(néng)黑色碳纤维。

别小(xiǎo)瞧这细细一束,其中包含了4.8万根含碳量在95%以上的碳纤维。它们看似柔软顺滑,实则却是全能(néng)选手,不仅强度高、密度低,还耐高温、抗腐蚀,在高铁动車(chē)、飞机部件、新(xīn)能(néng)源等领域都能(néng)见到碳纤维的身影。

高性能(néng)為(wèi)市场拓展打开全新(xīn)空间。数据显示,近10年来,我國(guó)碳纤维需求快速增長(cháng),2021年需求量达到6.2万吨,同比增長(cháng)27.7%。

“相对于小(xiǎo)丝束,大丝束能(néng)在保持碳纤维优良性能(néng)的前提下,实现低成本生产,未来将有(yǒu)更广阔的工业应用(yòng)。”中國(guó)石化上海石化股份有(yǒu)限公司副总经理(lǐ)黄翔宇说,历时6年多(duō),去年10月,我國(guó)首套万吨级48K大丝束碳纤维國(guó)产生产線(xiàn)投料开車(chē),产品性能(néng)媲美國(guó)外同等级产品,一举破除碳纤维生产和装备受制于人的被动局面,真正实现自主可(kě)控。“目前正在加紧与下游客户对接做产品认证,明年全部建成投产后,年产能(néng)将突破1.2万吨。”

千里戈壁,碳纤维助力风電(diàn)叶片迎风劲舞;城市中央,也有(yǒu)新(xīn)材料于无声处大显身手。

上海徐汇,田林街(jiē)道的繁荣商(shāng)區(qū),在夜幕里流光璀璨。支撑其電(diàn)力输送的,是深埋地下電(diàn)缆管廊里,一条全長(cháng)1.2公里的35千伏超导電(diàn)缆。

“相比于传统電(diàn)缆,由超导材料制成的電(diàn)缆不仅體(tǐ)积重量更小(xiǎo),且载流量能(néng)提升5至10倍。”上海超导科(kē)技股份有(yǒu)限公司总工程师朱佳敏介绍,公司量产制造的核心材料——第二代高温超导带材支撑了世界首条35千伏公里级超导電(diàn)缆的建成。投运至今,历经零下4摄氏度的寒冬和41摄氏度的盛夏,為(wèi)约4.6万用(yòng)户持续稳定供電(diàn)超过400天。“运行数据符合设计指标,验证了超导電(diàn)缆大负荷供電(diàn)的可(kě)能(néng)性,达到國(guó)际领先水平。”

从碳纤维到高温超导的快速应用(yòng),是我國(guó)新(xīn)材料产业蓬勃发展的生动脚注。“经过多(duō)年攻坚,目前我國(guó)已形成全球门类最齐全、规模第一的材料产业體(tǐ)系。”工信部原材料工业司有(yǒu)关负责人说,近年来,我國(guó)新(xīn)材料产业取得長(cháng)足进步,彰显发展活力与韧性。

产业规模迅速壮大。2022年,我國(guó)新(xīn)材料产业总产值约6.8万亿元,较2012年增長(cháng)了近6倍。新(xīn)材料领域國(guó)家先进制造业产业集群数量累计达到7个。

关键材料持续突破。复合材料主结构件应用(yòng)于“天和号”空间站核心舱;民(mín)用(yòng)大飞机用(yòng)铝合金薄板、防腐蚀环氧底漆材料等应用(yòng)于C919大飞机;0.015毫米“手撕钢”实现世界首创;超大型油轮耐蚀钢成功用(yòng)于30万吨级油轮,我國(guó)成為(wèi)全球第二个掌握该技术的國(guó)家。

创新(xīn)體(tǐ)系加快布局。材料领域國(guó)家制造业创新(xīn)中心数量累计达到6个,占國(guó)家制造业创新(xīn)中心总数的25%;专精特新(xīn)“小(xiǎo)巨人”企业数量累计达到1972家,约占总数的22%,新(xīn)材料产业发展生态日益完善。

紧紧锚定自主创新(xīn),后发追赶全力竞速

勠力创新(xīn)、攻坚克难。新(xīn)材料产业茁壮成長(cháng)的背后,是企业数十年如一日的研发积累和技术攻关。然而,在新(xīn)材料领域,一旦在关键核心技术上实现了飞跃性创新(xīn)和产业化突破,市场便会做出相应的反馈。

“新(xīn)材料在许多(duō)产品成本中占比不高,但往往决定了下游产品性能(néng)的好坏,在高端材料领域更是赢者通吃,很(hěn)容易形成‘卡脖子’局面。”苏州纳微科(kē)技股份有(yǒu)限公司董事長(cháng)江必旺举例道,二氧化硅纳米孔道结构微球是胰岛素等药物(wù)分(fēn)离纯化和分(fēn)析检测的必备材料。其制备技术壁垒高,國(guó)内基本处于空白。如果按照國(guó)外的技术路径仿制,设备昂贵、工艺复杂,且很(hěn)难做到國(guó)外产品水平。

自2007年起,纳微科(kē)技踏上了一场自主创新(xīn)的跋涉。如果说,纳米微球当时的既有(yǒu)路径是“海量筛选”,那么江必旺所选的道路则是“定型栽培”,这意味着新(xīn)技术的质量稳定性更好、效率更高。

“创新(xīn)是征程,也是苦旅。基础创新(xīn)、原始创新(xīn)很(hěn)难,产业化也是很(hěn)难的一环。”江必旺回忆,两年内在实验室实现了技术突破,但是因為(wèi)进入了“无人區(qū)”,所以花(huā)费了近10年时间自研设备、优化工艺,这才完成迈向产业化的艰难一跃,掌握了精准量产纳米微球的能(néng)力。

摊开账本,过去10年年均超过15%的研发投入强度,转化為(wèi)近5年销售额近10倍的增長(cháng)。“产品推向欧美后,客户青睐有(yǒu)加,高性能(néng)國(guó)产纳米新(xīn)材料在國(guó)际市场上占有(yǒu)了一席之地。”江必旺说。

锚定自主创新(xīn),一些新(xīn)材料产品已然奋跃而上、后发追赶;与此同时,更多(duō)新(xīn)材料企业正在同一起跑線(xiàn),与國(guó)外同类企业全力竞速。

江苏昆山(shān),昆山(shān)协鑫光電(diàn)材料有(yǒu)限公司外围,一块块两米见方的茶色玻璃紧密排列、在阳光下熠熠生辉。“通过在导電(diàn)玻璃基材上,涂布一层钙钛矿薄膜,再以激光刻定特殊图案,便能(néng)有(yǒu)效吸收太阳光,并转化為(wèi)電(diàn)能(néng)。”董事長(cháng)范斌介绍,相较于传统晶硅,钙钛矿光伏材料成本更低、光電(diàn)转化效率更高,将為(wèi)逼近技术天花(huā)板的光伏产业打开全新(xīn)的增長(cháng)空间,“2021年,公司百兆瓦中试線(xiàn)已建成,预计今年底将达产。”

“尽管潜力巨大,但钙钛矿光伏技术发展时间较短,目前与國(guó)外同类企业都处在中试阶段。”北京曜能(néng)科(kē)技有(yǒu)限公司董事長(cháng)孙于超说,我國(guó)拥有(yǒu)全球最完备的光伏产业體(tǐ)系和最大的光伏应用(yòng)市场,构成我们同台竞技的底气和优势,随着國(guó)产钙钛矿光伏技术加快成熟落地,将持续巩固我國(guó)光伏产业的领先地位,有(yǒu)力保障能(néng)源安全。

打通产业协同堵点,市场发展前景可(kě)期

“一代材料,一代装备。”工信部原材料工业司有(yǒu)关负责人表示,作為(wèi)战略性、基础性产业,新(xīn)材料是未来高新(xīn)技术产业发展的基石和先导,事关现代化产业體(tǐ)系建设大局。

《“十四五”原材料工业发展规划》提出,到2025年,新(xīn)材料产业规模持续提升,占原材料工业比重明显提高。新(xīn)材料产业创新(xīn)能(néng)力明显提升,重点行业研发投入强度达到1.5%以上,掌握一批具有(yǒu)自主知识产权的关键共性核心技术。

在采访中,记者发现,当前我國(guó)新(xīn)材料产业发展仍面临研究先行、成果转化、产用(yòng)衔接“三难”,亟待打通上下游、产學(xué)研合作堵点。

“从无到有(yǒu)的新(xīn)材料突破,需要设备、原材料等上下游产业配套的协同推进。”范斌表示,以钙钛矿光伏材料為(wèi)例,其使用(yòng)的导電(diàn)玻璃的性能(néng)和加工工艺有(yǒu)更严格的要求,这就需要材料供应商(shāng)也能(néng)持续成長(cháng),推动新(xīn)材料应用(yòng)快速迭代。

脱胎于上海交通大學(xué),上海超导科(kē)技受益于产學(xué)研用(yòng)融合,也寄望于产學(xué)研用(yòng)一體(tǐ)化。“公司的原始技术来源于上海交大,目前已与學(xué)校共建了超导联合研究院。”在朱佳敏看来,高校是科(kē)技创新(xīn)的策源地,企业是技术成果产业化的主阵地,“期待更好完善产學(xué)研协同机制,进一步提升科(kē)技成果转化的效率。”

有(yǒu)企业呼吁进一步加大新(xīn)材料产业的资金支持和人才培育。

“新(xīn)材料往往需要長(cháng)期持续的研发投入,对企业经营造成不小(xiǎo)压力。”江必旺建议,给予更多(duō)税收政策支持,助力企业攻克“卡脖子”技术。孙于超提出,一些新(xīn)材料处在全新(xīn)领域,缺乏现成人才,需要加快完善學(xué)科(kē)建设、為(wèi)产业输送所需优质人才。

据了解,针对材料产需衔接不畅、研制及验证效率低等难题,目前工信部已创新(xīn)搭建了民(mín)机材料、新(xīn)能(néng)源汽車(chē)驱动電(diàn)机用(yòng)稀土永磁材料等重点领域上下游合作机制。同时,健全新(xīn)材料统计和标准體(tǐ)系,完善新(xīn)材料學(xué)科(kē)建设、强化各类人才培养。

抢抓机遇,迎接挑战。新(xīn)春伊始,接受采访的新(xīn)材料企业规划清晰,满怀信心——

跨过48K大丝束碳纤维产線(xiàn)的國(guó)产化门槛,中國(guó)石化上海石化正全力以赴拓展市场。“目前部分(fēn)产品已经过客户认证,意向订单不断增加,今年预计销售量将突破4000吨。”

乘着高温超导核聚变的应用(yòng)东风,筑厂房、搞装修、造设备马不停蹄,“小(xiǎo)巨人”企业上海超导科(kē)技迎来跨越式发展。朱佳敏告诉记者,“新(xīn)厂區(qū)投资3亿元,今年下半年将搬至新(xīn)厂房,预计年底千公里级新(xīn)产線(xiàn)将组装完成。”

得益于钙钛矿光伏材料的发展潜质,创业公司曜能(néng)科(kē)技前不久拿(ná)到一筆(bǐ)大额市场投资。“今年公司团队已扩展到数十人,预计今年下半年,两兆瓦工业级产品中试试验線(xiàn)将达产,加快向百兆瓦级量产产線(xiàn)迈进。”孙于超说。

“下一步将持续优化新(xīn)材料创新(xīn)发展生态,统筹推进短板突破和材料先行,加快促进我國(guó)新(xīn)材料产业创新(xīn)发展,在更多(duō)新(xīn)领域实现追赶超越。”工信部原材料工业司有(yǒu)关负责人说。