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中国新材料更多走出实验室

  • 作者:王 萌
  • 来源:人民日报海外版
  • 发布日期:2018-01-25
  • 浏览数:3



1月7日,中车长春轨道客车股份有限公司研制出具有完全自主知识产权的世界首辆全碳纤维复合材料地铁车体。碳纤维性能优异,广泛应用于国防、交通、航空航天、风电、休闲娱乐等领域,被誉为“黑色黄金”。此次研发的全碳纤维复合材料车体,整车较同类地铁金属车体减重约35%,能有效提高运载能力并降低能耗和使用成本,减少对地铁线路的磨损。更重要的是,这次研制成功探索了碳纤维复合材料在轨道交通大批量工业化生产应用的方向和实施路径。

新材料是国家七大战略性新兴产业之一,多年来,中国在新材料技术领域加强研究,部分领域已处于世界先进水平。多位业内人士和专家认为,中国新材料产业发展空间巨大,同时在新材料方面不缺原创技术,但科技成果转化和产业化水平有待提高。聚合产业创新,让技术成果走出实验室,成为中国新材料产业的发展方向。

“用钱买不来”的新材料

产业化发展怎么样

从3D打印技术到柔性显示屏,从复兴号高铁到国产大飞机,说起新材料,看似很笼统,其实正悄无声息地改变着我们的生活。

材料是制造业的基础,而新材料是国家科技进步的基石。“新材料是用钱买不来的。”在中国工程院院士戴永年看来,钢铁是高楼大厦的骨架,铝镁钛则是车、船、飞机、火箭的基材。新材料支撑高科技产业发展,并创造超高的经济效益已经成了全球公认的事实,很多发达国家早已在各个高新领域提前布局,甚至有垄断之势。

而在中国,新材料产业也日益受到关注。2010年,中国首次将新材料作为一个独立的产业,列入七大战略性新兴产业之内。发展至今,中国新材料技术水平不断提高,产业规模日益壮大,综合实力明显增强,有力支撑了国民经济发展和国防科技工业建设。

在产业规模方面,多年来,中国新材料产业正以超24%的年均增速稳步发展,尤其是在稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料等领域产能居世界前列。业内人士预计,到2020年,中国新材料产业总值将超过6万亿元。

在创新能力方面,创新成果不断涌现,填补国内空白。中国在超材料、超导材料、石墨烯、液态金属等前沿领域的新材料研制取得重要进展。

在产业结构方面,一批龙头企业不断成长,北京、天津、深圳、宁波等地区初步形成了新材料产业集群,全国已建设了48个新材料领域相关基地,形成了一批发展载体。

与此同时,中国新材料应用水平也不断提升。工信部数据显示,目前,中国化工新材料保障能力达到了63%,高强高韧汽车用钢、硅钢片等国内市场占有率达到90%以上。

2017年初,《新材料产业发展指南》正式发布,提出到2020年,先进基础材料总体实现稳定供给,关键战略材料综合保障能力超过70%,前沿新材料取得一批核心技术专利,部分品种实现量产。同时,推动新材料等领域关键技术产业化,也被国家发改委列为2018年中国经济社会发展和改革领域的重点工作之一。

“有材不好用,好材不敢用”

创新成果转化难在哪儿

多年来,中国在新材料技术研究方面投入了大量精力,在石墨烯、超材料、超导材料等前沿新材料领域具备较好发展基础,部分领域甚至处于世界先进水平。然而,中国新材料进口依赖度较高,相当一部分领域的国产化率仍在50%以下。

为何会出现这种差距?

工信部相关负责人表示,中国新材料技术积累比较薄弱,整体创新实力不强。一方面,创新资源、创新力量非常分散,尚未形成与产业链相匹配的创新链条。另一方面,技术创新以实验室为主,侧重于解决材料的有无问题,对工程化、产业化的关注不多。

这一观点同样得到业内人士的认同。联泓新材料有限公司董事长郑月明表示,中国在新材料方面并不缺原创技术,甚至很多材料在国外出来产品的前10年,中国的科研院所就已经掌握了相关技术,但就是转化不成产品。

从技术研发到产品转化,究竟难在哪儿?新材料企业金发科技集团董事长袁志敏为本报记者举了一个例子:30多年前,汽车的保险杠多是钢铁制成的,而现在多为塑料材质,这就是新材料在汽车应用领域的突破。而把钢铁换成塑料,需要的是多次暴晒试验、碰撞试验、耐疲劳试验等漫长的积累过程。

“新材料的应用与其他技术的应用不同,新材料是对分子链的改变,一种新材料投入市场之初,需要经过长期的测试评价与应用考核。所以,就算研发出一项新的技术,也无法立马大面积去推广应用。”袁志敏说。

也正因如此,很多企业宁愿选择高价进口,或者牺牲一定的材料性能,也不愿意成为第一个“吃螃蟹”的人。而新材料如果不能在应用中不断完善性能,工艺技术就无法迭代优化,一些关键的数据也就无法积累。这种现象客观上导致了中国新材料产业普遍存在着“有材不好用,好材不敢用”的问题。新材料首批次推广应用困难,已成为制约中国新材料技术创新成果产业化的关键瓶颈。

“研发一批、储备一批、应用一批”

产业创新体系怎样建

其实,从世界范围内来看,新材料从研究发现到成熟应用是一个漫长的过程,一般都需要10至20年时间。面对这一问题,发达国家大多采用“研发一批、储备一批、应用一批”的材料发展战略,通过制定重点品种发展路线图,加强前瞻性基础研究与应用创新等方式,强化前沿新材料领域布局。

《新材料产业发展指南》强调了新材料产业协同创新体系建设任务,提出了“新材料创新能力建设工程”,就是为了完善新材料创新链条薄弱环节,打造一批新材料制造业创新中心、新材料性能测试评价中心、材料基因技术研究平台等创新载体,形成符合中国新材料产业发展特点的创新体系。

如今,中国部分优秀的新材料企业已经在创新体系建设方面做出了积极有益的探索。

以金发科技为例,袁志敏对记者介绍说,当某项技术在企业产生闲置时,便会与合作伙伴共同使用。比如轻量化、塑料代替钢铁等技术就可以与汽车厂商共同使用。“长安汽车在汽车设计过程中,希望汽车车身更加轻便,这就需要新材料的研发。我们在轻量化技术方面的开发能力很强,因此我们可以同长安汽车共享轻量化的集成开发技术。”

在袁志敏看来,创新不只是企业自身的创新,还应是产业链的创新。只有把产业链的创新聚合起来,才会有更大的创新能力。未来几年,新材料产业要联合上下游、联合高校和科研院所,形成产业链的价值再造,使国家在技术能力上得到更快的提升和转型。他同时建议,新材料推广应用的资金、时间成本较高,国家对材料企业的研发投入应更佳倾斜。

同样专注于新材料领域的企业家郑月明也认为,提高新材料技术成果转化率,一方面需要科研院所的研究方向与企业的发展领域高度契合。另一方面,要有足够的资金支持。同时,科研院所与企业之间还要有足够的信任度。这样才能保证科研成果出来以后企业有需求,并能顺利地实现产业化,同时不会出现利益分割上的问题。

据介绍,“十三五”时期,中国将加强供需对接,建立新材料应用示范保险补偿机制,建设一批生产应用示范平台,开展应用示范等工作,进一步推动产用结合,激活和释放下游行业对新材料产品的有效需求,加快新材料创新成果转化和应用,提升中国新材料产业整体发展水平。

图片说明:

图①:2017年,上海交大材料科学与工程学院教授王浩伟领衔的科研团队研制出超强纳米陶瓷铝合金,这种新材料不仅重量轻,而且强度和刚度甚至超过了“太空金属”钛合金,有望带动航空、汽车、高铁行业步入更轻、更节能的新材料时代。

新华社记者  丁  汀摄

图②:2017年10月25日,第八届中国国际纳米技术产业博览会在江苏苏州国际博览中心开幕。此次博览会涵盖纳米新材料、微纳制造、能源与清洁技术、纳米生物技术等四大领域。图为观众在中国纳米博览会上观看纳米除霾窗。

王建康摄(人民视觉)

图③:2017年7月10日,在青岛怡维怡橡胶研究院实验室中,一名工作人员在展示使用连续液相法制备而成的“液体黄金”新材料EVEC。这种新材料可被作为轮胎胎面胶,将提升中国轮胎工业整体技术水平。

冯  浩摄(人民视觉)

图④:2017年10月19日,在南京国际博览中心江苏国际绿色建筑展现场,轻钢轻混网模房屋等新材料新技术吸引了观众。

王路宪摄(人民视觉)

图⑤:2017年11月7日,在上海举办的2017中国国际工业博览会上,一款智能太阳能电动自行车亮相。该自行车采用薄膜太阳能技术为自行车进行充电,采用碳纤维框架,具有自动变速、智能控制车速、回收车辆剩余动能等多项新功能。

图为参观者在观看智能太阳能电动自行车。

龙  巍摄(人民视觉)

《 人民日报海外版 》( 2018年01月25日   第 11 版)