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中国工程院院士干勇:向材料强国迈进应从这几

更新时间:2021-10-11

  关键词 材料领域发展重点共2871字 建议阅读时间7分钟“巨大生产能力和超级市场需求的碰撞,加上背后技术的支撑,大概再经历两个五年计划后,包括电子信息材料在内的化工新材料国产化的步伐就会加快。”近几年,新材料的发展在中国受到了前所未有的重视,从研发到推广整体链条的水平都有了大幅度的提升,一些新材料也从跟跑逐渐向领跑进军。但快速发展的工业领域,仍有诸多材料技术被“卡脖子”。“卡脖子”技术应怎样突破?新材料推广应用需从哪些方面发力?如何看待化工新材料未来发展的重点?近日,中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇近日接受了本刊记者的独家专访。

  分三类突破“卡脖子”技术【CCN】虽然经过多方努力,我国新材料领域的技术水平有所提升,但和世界先进水平的差距仍然比较大。您认为差距主要体现在哪些方面?【干勇】中国是材料大国,材料体系非常完整,再加上我国已进入工业化中后期,所以高端装备重大工程等各领域的几乎所有材料我们都拥有。在传统材料中国具有优势,例如流程制造业的钢铁、石化、建材等以及排放指标均已达到国际先进水平,但不是材料强国,和发达国家的差距较大,特别是在高端新材料上。我认为,我国传统材料从流程技术来看已步入世界一流方阵,材料品种接近国际先进水平,高端品种仍有差距;战略新兴材料,如碳纤维、特种合金、稀土功能材料,集成电路、半导体材料等和国外差距比较大;前沿材料,包括低维材料、超导材料、仿生材料、拓扑绝缘材料、量子技术用材料等和国外有差距,但同时均在布局。? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 【CCN】目前还有很多材料技术被“卡脖子”,未来我国要突破这些技术,需要从哪些方面入手?【干勇】一是要保底线。在最高端的材料方面,比如信息材料集成电路上8大类材料,包括光刻机用的光刻胶、光掩膜、特种气体、化学机械抛光(CMP)材料、封装材料等,必须要保住底线纳米的光刻机国内已实现自主可控,如果在22~28纳米芯片材料能够保证自主生产,就能涵盖85%的中高端工业化应用。二是要求发展。在碳纤维、高端钛合金、稀有金属、稀土材料、三代半导体和光电材料、高端树脂、高端橡胶等领域,要进入国际先进水平。三是要抢先机。必须在面向未来的材料上加紧布局,不能再跟着国外走。现在很多高端技术被全面封锁之后,我们希望靠自主研发在一些领域抢先布局。比如面向后摩尔时代或超摩尔时代的集成电路。这些材料都是新的体系,只要抢先布局,在我们巨大的市场应用拉动下,这些新材料技术很有可能走到国外前面去。另外,用自己巨大市场需求拖动功率、射频混合系统集成,信息光电,能源光电等技术迅速发展。近年来我国结构材料市场获得了爆发式增长,因此各种投资机构在新一代的结构材料轻量化材料、三代半导体材料上投资力度增大,光伏电池材料、储能材料订货量巨大,投资翻了数番。国家层面也十分重视科技创新,在材料领域成立了将近80个国家重点实验室(包括军工),100多个国际中心、工程中心、技术中心、新材料基地,材料相关的科研人员超过200万。由此看来,在材料研发方面,中国后劲十足。可以说,美国的技术封锁虽然造成了很大困难,但又倒逼我们实现“卡脖子”技术的突破。不过,当前我国新材料领域的重复投资,同质化竞争现象比较严重,在中低端一团混战,竞争激烈,影响了新材料的发展。现在每个区域在制定发展规划时,应该全国一盘棋布局。总体来看,随着国内材料研发创新能力的增强,市场拉动力量足够大,产业结构如果能调整好,5~10年后,差不多能保证80%左右的新材料领域实现自给。以企业为主体促新材料走出实验室【CCN】国家在新材料研发领域投入了大量的人力、物力、财力,也有不少科研成果发布在国际顶级期刊上,但是其实成果转化率并不是很高。您认为怎样能够加速这些成果走出实验室,真正在工业领域发挥作用?【干勇】造成这一现象的主要原因,是成果研发需要的经费与成果转化的经费,产业化的投资比例相差很大,仅靠学校的一己之力进行成果转化有难度,还要依靠企业作为应用主体、创新主体、投资主体来起作用,推动实验室成果的转化。另外,因为新材料的开发应用实际上是三个重要组成部分,材料的科学研究要以大学为主,材料的生产制备是研究院或企业,材料的应用是下游的企业,现在这三部分是割裂的。实际上,不光是材料,中国整体的创新成果转化率都低,科研力量分散,没有形成完整的创新链条。从材料本身来看,投资大、周期长、应用慢,要真正实现产业应用,需要经过反复验证、迭代。中国是一个新型工业化国家,一些国产材料的稳定性、一致性和国外有差距。下游企业对国内材料不同批次间性能指标的稳定性存有顾虑,影响了新材料的推广应用。当然,中国红·齐鲁行丨从“一山一水一圣人”走起擦亮,政府出台了一些鼓励政策,比如首批次、首台(套)保险补偿政策,但改变这一现象需要有一个过程。? ? ? ? ? 【CCN】上述鼓励政策出台后,对于国产新材料的推广有促进作用吗?【干勇】首批次、首台(套)的政策,对大量使用的装备、材料作用并不明显,对于用量小的高端材料推广应用还是有一定推动作用的。在很多中高端装备上,这类鼓励类政策在推动新材料和部件的应用发挥较大的作用,包括数控机床、工业机器人以及智能装备等。? ? ? ? 化工新材料重点关注5大类13项技术【CCN】高端的化工新材料也是石化和化工领域龙头企业转型的重要方向,未来高端化工新材料应该主要关注哪些领域?【干勇】我对化工材料应用前景非常看好。新材料产能上得很快,市场拉动效应强劲。信息技术、新能源领域以及电子新材料,化工新材料所占比重很大。未来石化行业的整体结构要调整,随着“双碳”背景下新能源发展的提速,电动汽车比例将逐步提升,根据相关规划, 到2035年新能源汽车产量将达到2700万辆,占当年汽车总产量的60%以上,这时候汽柴油的用量将大幅降低,传统炼油企业将加快实施“减油增化”战略,也可能大部分转向化工材料上来。所以我认为巨大生产能力和超级市场需求的碰撞,加上背后技术的支撑,大概再经历两个五年计划后,包括电子信息材料在内的化工新材料国产化的步伐就会加快。例如电子信息材料光刻胶原材料是环氧树脂,现在国产光刻胶技术要求高纯度环氧树脂;此外,在高端橡胶领域,我们的整个占有率仍然很低;碳纤维我国已经实现了T300、T700的产业化,但在超高强、高模、高韧这方面还有待突破,当然也包括突破低成本、大丝束的碳纤维生产技术。在这些领域还有较大发展空间。中石油董事长戴厚良所在课题组研究后认为,未来我国高端化工新材料要实现突破,应重点关注包括高端合成树脂材料及单体、高端合成橡胶、高端合成纤维材料及单体、高端碳纤维、特种工程塑料在内的五大类技术。在高端合成树脂材料及单体领域,应重点关注高压低密度聚乙烯(LDPE)、聚烯烃弹性体(POE)、聚丙烯电容膜用树脂、聚乙烯醇(PVA)光学膜、甲基铝氧烷(MAO)等材料技术;在高端合成橡胶领域,应重点关注特种氢化丁腈橡胶(HNBR)、特种官能化溶聚丁苯橡胶等材料技术;在高端合成纤维材料及单体领域,应重点关注长碳链尼龙单体、己二腈/己二胺、2,6-萘二甲酸等材料技术;在高端碳纤维领域,应重点关注高性能低成本PAN基碳纤维、高性能沥青基碳纤维等材料技术;在工程塑料领域 ,应重点关注特种聚碳酸酯(PC)等材料技术。? ? ? ? 往期对话: