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播种新材料产业之林

来源:科技日报

“您提到的硅谷公司所用的生产方式,革新多次也无法做到高通量、无差别地生成新材料,我们的全新方法能够高通量、无差别、均一性地制备新材料芯片。”11月12日,在第八届中国创新创业大赛新材料行业总决赛现场,参赛选手在被问到国外对标公司时,以新技术“人无我有”的底气对评委抛过来的问题做出回答。

新材料被誉为“产业粮食”,在大赛的开幕式上,中国工程院院士、国家新材料产业发展专家咨询委员会主任干勇表示,新材料是制造业和武器装备高质量发展的前提条件,是催生战略性新兴产业的物质先导,更是当前补齐我国科技短板的重要着力点,已成为决定国家竞争力的关键领域和核心技术。

“过去,我国高端及大规格新材料主要依赖进口。”干勇表示,现在这种现象仍存在,但可喜的是,我国材料科技发展十分迅速,以国家973计划、863计划和科技支撑计划为核心,突破了一批关键材料制备技术,取得了一批核心技术成果,我国新材料科技水平稳步提升、创新能力不断增强。

“人有我无”到“人有我有”再到“人无我有”:国赛折射行业光辉

很长一段时间以来,打破进口垄断、替代进口产品成为我国高新技术企业为之奋斗的目标。在新材料领域,实现进口材料相同的性能,加工起来要保持一致甚至更高的良品率,更难能可贵的是,由于起步晚,专利赛道已经被占据,而绕开专利另辟新路也加大了创新创业企业寻找新配方的难度。

以半导体封装材料市场为例,在过去的几十年内被德、韩、美等国所垄断,进口替代材料需求巨大。“首先是技术性的突破,在技术上有能够替换国外竞争对手的产品,同时又要让这些产品的一致性以及良品率能够跟国外产品相媲美。”参赛企业之一的深圳市思迈科新材料有限公司董事长赵曦表示,去年还处于小批量量产的LED半导体封装材料,今年已经实现了放量量产。

参赛的不少企业以国外企业对标,例如上海艾普科创始人满洪洋表示,国际材料巨头3M公司是他们瞄准的目标。尽管现阶段企业很小,但已经开发出适用于制作成为航天、汽车、风电等领域的模具,打破国外在这个领域的市场占有垄断地位。

“事实上,很多国内企业对进口替代材料的需求很大。”赵曦说,新材料行业目前到了蓬勃发展的时代。新材料品类众多,追求“人有我有”的同时,还必须在应用性能上不断突破,弥补现有材料的短板,这也将是未来很长一段时间我国新材料产业发展的主旋律。

与此同时,随着基础研究的厚积薄发,越来越多的超性能新材料诞生。

结构的变化是原始创新。在大赛开幕式上,中国工程院院士蹇锡高介绍了一种全新的化合物单体:“结构决定理化性质,决定性能,新单体的苯环与二碳杂萘酮环不在同一个平面上,到现在为止只有中国有。”蹇锡高说,与传统的工程塑料相比,新单体在耐高温、低成本方面有着独特的优势,可取代长期以来由杜邦等企业垄断的一些用材领域,例如航天航空电缆用材。

“高速动车组创新基于材料优先创新,高速动车组的持续发展,新型材料将继续发挥核心支撑作用。”中车集团副总裁王军表示,而在新材料应用颇为集中的高速动车组方面,我国通过自主创新开发了碳纤维车体、动车组轮轴、受电弓碳滑板等关键零部件,实现了自主化技术创新和产业链提升。未来,高速动车组将更加关注镁合金、石墨烯、气凝胶、碳纳米管、非晶合金等新材料的发展和应用。

全新材料带来新奇特:从新品“突围”到全面体系“布局”

新材料自带魔幻属性。

整个世界由物质构成,新材料科学及产业能让分子、原子点化成金、为人所用,通过物理、化学特性上的转变,带来工业生产最大想象空间、最意想不到的新奇特。

有了新材料,火力发电的煤耗将“腰斩”。“现在每度电煤耗为340克标准煤,如果能够达到条件,建立超超临界机组发电,那么,燃煤发电能耗将下降到每度电消耗210克标准煤。”干勇介绍,其中的关键问题是能够能生产出耐高温700摄氏度以上的耐热合金,目前我国在700摄氏度以上耐热合金的研发方面已经走在世界前列。

有了新材料,轴承齿轮将幻化于无形。磁材料是新材料领域的创新热点,随着永磁调速原理的发展,机械力很可能不是运行连接必须的,通过磁力可以产生柔性连接,保持距离、避免磕碰、不用润滑,没有摩擦耗损。例如在隐身潜艇中应用,则可以大大降低潜艇启动以后的噪音,增加隐身能力。

有了新材料,坚硬的现实载体将无限柔软。有预测显示,具有柔软、可印制和光电性能可调等特性的新材料,有望推动柔性显示、能源转换、仿生智能和健康监测等若干产业的快速发展,从而撬动万亿元规模的市场。这一切呼唤具有简易制造流程、低成本、轻便可弯曲等特性的新型柔性电子材料和器件。

新材料辈出,呈现的是全面开花、四面“突围”之势,并不遵循其他产业领域的迭代规律。

获得本次大赛初创组冠军的安徽科昂纳米科技有限公司是一家生产气凝胶的企业。“我们团队开发的环保型气凝胶生产工艺,原材料是二氧化硅,也就是沙子,生产过程没有废水产生,生产过程安全,原材料没有流失,所以气凝胶的生产成本大幅降低。”团队负责人张尚权表示,新工艺一改现有的气溶胶生产工艺高污染的缺点,使得气溶胶的应用有望峭壁式增长。

在前文中提到的“硅谷公司照样怼”的深圳市矩阵多元科技有限公司则是发明了多元脉冲沉积系统,可以帮助新材料开发者一次试验100种不同类型的新材料。公司董事长兼首席科学家张晓军表示,过去的新材料筛选成本高且周期长,以芯片材料的选材为例,每一次实验要花费3万美元。矩阵科技通过激光脉冲将100种材料凝集到一个厘米见方的方块上,同时做不同的实验,而且可对实验结果自动化地扫描数据,快速筛选出最佳的材料。

可以想见,如果拥有了这样的利器,进而构成更高效的新材料筛选体系,将在新材料“掘金”竞速的赛场上事半功倍。市场用脚投票表明,应用型基础研究领域对其产生了偌大的兴趣。张晓军介绍,在与美国、日本、荷兰三家供应商同台的竞标中,他们不以价格优势,最终中标。

创新创新:撩动人心,澎湃产业

“中国经济发展到了这个阶段,整个政、产、学、研、用各界都有深切的感受,在科技创新方面、产业创新方面新材料产业领域涌动着很强烈的愿望。”多次作为专业评委参与新材料大赛的助力资本创始人邱玉芳表示“国赛”的趋势有“三高”:参赛企业的项目质量和项目来源都非常高,自主创新的质量也越来越高,科研人员参与创新的热情也越来越高,源头创新占比逐渐增大,这次也看到了很多突破性的基础性材料。

据介绍,第八届中国创新创业大赛共有30287家企业参赛。其中,新材料行业参赛企业2365家,在37个地方赛事的逐层评选下,最终有193家企业入围本届新材料行业总决赛,严过百里挑一。

新材料是科技创新的基石,在该领域创新创业,将为我国高新技术产业的高质量发展夯实物质基础。此次新材料行业总决赛云集了半导体级湿电子化学品材料、电池高端隔膜材料、高强度碳纤维PDCPD复合新材料、混纺甲壳素纤维生物材料、耐高温超绝热复合材料、多级结构硅铝核壳纳米材料、石墨烯基复合散热材料、Ti(C,N)基金属陶瓷材料等科技成果。新材料被誉为“产业粮食”,全国各地的新材料创新者到访滨城,将在东北亚创业创新创投中心开垦出盛产“产业粮食”的一方沃土。

科技部火炬中心一直致力于科技型中小企业的培育和高新技术产业化。我国高新技术的发展壮大,新材料是重要突破口,需求将更加旺盛。开幕式上,科技部火炬中心副主任盛延林在讲话中表示,大赛在促进“双创”升级方面做出了积极的探索和实践。近年来,大赛坚持在赛事中举办大小企业对接会,得到了数十家龙头企业的积极响应,并有2000多家创业企业进行深入对接。从去年开始,大赛推出了大中小企业融通专业赛品牌,本届大赛的大中小企业融通专业赛设立了京东、百度、华为、华润、新东方等专场赛事,不久将在沈阳也举办相关专业赛事。材料是国民经济的先导产业,新材料是各国必争的战略性新兴产业。盛延林寄语参赛企业能够借助大赛服务,在创新创业道路上不断取得新成绩,为我国新材料发展作出积极贡献。

辽宁省科技厅党组书记、厅长王大南致辞时表示,辽宁省委省政府高度重视科技创新工作,切实把创新驱动作为辽宁发展的优先战略,下一步将大力实施科技创新引领产业振兴专项行动,重点围绕新材料、智能制造、新一代信息技术产业,积极抢占科技制高点,支撑引领高新技术产业快速发展,希望大连能以承办这次大赛为契机,持续发挥资源优势,努力打造创新创业创投之都。

当前,新材料产业已经成为大连经济发展的新支撑。大连首次承办新材料行业总决赛,将充分利用大赛平台的资源整合能力,为大连新材料产业进一步发展提供更强劲的动力。大连市人民政府副市长张志宏致辞到,第八届中国创新创业大赛新材料行业总决赛在大连举办,为大连提升区域创新创业水平提供了重要平台和难得机遇,大连将竭尽所能,强化服务意识,努力打造良好发展环境和政策环境,不断优化营商环境,为创新创业提供有力支持。


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