
今年全國兩會期間,習近平總書記在參加江蘇代表團審議時強調,要牢牢把握高質量發展這個首要任務,因地制宜發展新質生產力。
作為國家近年來大力發展的戰略性新興產業之一,新材料不僅是新型工業化的重要支撐,也是加快發展新質生產力的重要方向。當前,我國新材料產業加速發展,產業規模不斷擴大,培育形成了7個新材料領域國家先進制造業集群;同時,相關企業的實力逐步增強。數據顯示,我國新材料規上企業已超2萬家,專精特新“小巨人”企業超過1900家、制造業單項冠軍企業達200余家,成為推動區域高質量發展的重要力量。
強化創新填補技術空白
我國多項關鍵材料實現國產化突破
坐落于陜西省西安市的西安經濟技術開發區(以下簡稱“西安經開區”)是我國鈮鈦超導線材等超導材料的重要產區。近年來,西安經開區內企業從0起步,逐步突破了超導材料領域的40多項關鍵核心技術,自主研發出屬于自己的超導線材,打破國外技術壟斷,填補了中國在超導材料領域的多項技術空白。
在西安經開區的超導材料生產車間內,一根根幾十米的超導棒材在拉床的作用下逐步拉細,直至成為客戶所需長度的“絲線”。目前,工廠能夠生產的該類超導線材單根長度最長可達十萬米以上。其自主研制的超導線纜已經應用于國家超導量子計算機上。
國產大飛機、“華龍一號”核電站、載人航天飛船……提起這些“國之重器”,大多數人都耳熟能詳。但很多人不知道的是,這些大國重器的成功建造運行,離不開背后關鍵材料的國產化突破,離不開新材料產業的有力支撐。
新材料被譽為制造業兩大“底盤技術”之一,是基礎性產業。中國工程院院士干勇表示,一代材料決定一代技術,技術的發展首先是材料的發展。新一代材料發展以后,才能帶動新一代技術、新一代設備裝備、新一代工程的發展。所有的先進產業的產生、發展,先進裝備、高端裝備的出現,首先得有能滿足它這個先進功能的材料。
隨著我國新材料產業的發展,越來越多的關鍵材料實現國產化突破,更多高性能的新材料成果面世。
在重慶市,一家名為華塑科技有限公司(以下簡稱“華塑科技”)的企業研發出的高性能尼龍復合材料,廣泛運用在了新能源汽車電池包殼體、充電樁插頭、連接器上,對國產新能源汽車產業的發展發揮了重要作用。華塑科技是一家從事高分子復合新材料研發制造的企業,這些年來,企業一直在推動新材料國產化上加強創新,目前已經有30多件核心技術和20余件實用新型專利。華塑科技的負責人馬江濤表示,因為技術門檻高,以前國內高性能尼龍材料100%依賴進口,為了研發出自己的高性能尼龍材料,企業先后花費近十年時間進行技術攻關,光研發設備投入就花了上百萬元。整個研發過程,一直是不斷地實驗,失敗之后再改進調整,再實驗,積累了厚厚的實驗數據。通過不斷地改進工藝和原料,現在研發出的這款材料不僅耐磨,還能耐280℃高溫。公司也將這種創新的傳統延續了下來,創建了新型研發機構和研發平臺,并保持了每年5%以上的研發投入力度。
干勇表示:“高質量發展需要強大的新材料技術來支撐。”近年來,我國在關鍵材料領域不斷突破,高性能玻璃纖維、鋰電池隔膜等新材料產品已達到世界一流技術水準,為我國軌道交通、載人航天、新能源等領域的發展提供了重要支撐。數據顯示,目前,我國涵蓋金屬、高分子等結構與功能材料的研發和生產體系已建成;包括化學纖維、超硬材料等在內的多種新材料產量已位居全球前列。
手握多項關鍵核心技術
新材料領域涌現出更多明星企業和先進制造集群
密度、拉伸強度、壓縮強度……在浙江星輝新材料科技有限公司(以下簡稱“星輝新材”)的實驗室里,研發人員正在對“大尺寸薄壁碳碳平板”的上述性能數據進行測試。大尺寸薄壁碳碳平板是星輝新材自主研發的一種高性能復合新材料,其主要原料是一種含碳量在90%以上的無機高分子纖維。這種纖維看似像發絲,但又比發絲更細:直徑僅為一根頭發絲的1/10到1/12。重量雖輕,卻又強如鋼鐵,強度能達到鋁合金的4倍以上。
星輝新材地處浙江省嘉興市嘉善縣嘉善經濟技術開發區,是一家成立僅有四年多的新材料企業。別看企業歷史不長,但它在碳纖維復合材料領域的實力卻不容小覷。企業手握多項關鍵核心技術,開發出的單晶爐用碳碳板材等產品在國際上處于先進水平,并先后斬獲2021年度浙江省制造業高質量發展先進單位、國家級專精特新“小巨人”企業等稱號,年銷售收入從2020年的4000萬元直線躍升到2023年的2.3億元。
碳纖維看似細小,但制造工藝流程卻極其復雜。涉及數百項工藝和關鍵技術,星輝新材技術研發總監喬曉東介紹,過去,國內不掌握碳纖維核心技術,面臨著被國外“卡脖子”的風險,但正是壓力帶來了動力,讓企業開始主動創新。這些年,星輝新材的研發投入一直占企業營業收入的6%以上。去年底還與高校科研機構共同建設了研發中心。有了核心技術和優質產品的硬核實力,星輝新材的合作伙伴現已涵蓋了國內眾多龍頭企業,產品遠銷歐美等國家和地區。
相較于歐美國家,我國新材料產業起步較晚,基礎并不雄厚,但發展速度卻十分迅速,企業實力不斷增強。工業和信息化部發布的數據顯示,目前,我國新材料領域已涌現出不少像星輝新材這樣的專精特新“小巨人”企業,數量超過1900家,制造業單項冠軍企業達200余家。此外,我國還逐步形成了長三角、珠三角、環渤海三大新材料產業聚集地,培育形成了7個新材料領域國家先進制造業集群,在區域經濟增長中發揮著重要作用。
地處珠三角的廣東省深圳市先進電池材料產業集群是新材料領域7個國家先進制造業集群之一,這里已匯聚了超過1200家相關企業,形成了一條從關鍵材料生產、電池模組裝備、鋰電開發制造到電池回收再利用的基本自主可控的完整產業鏈閉環。
在北京大學城市與環境學院教授王緝慈看來,深圳市先進電池材料產業集群中的不少企業由專精特新“小巨人”起步,逐步由深圳走向全國并走出國門。這些企業的共同特點是持續創新,而且有很多合作伙伴進行創新合作,發揮集群優勢。
近年來,深圳市也出臺了許多相關政策,推動先進電池材料等新材料產業集群的發展。去年11月,深圳市發布了關于推動新材料產業集群高質量發展的若干措施,其中也提到了支持以企業為主體,聯合科研院所、高校、行業組織建設制造業創新中心和產業創新中心,組建創新聯合體等舉措。
近年來,深圳市新材料產業快速增長,區域內新材料企業的全國乃至全球競爭力持續上漲,涌現出包括全球最大的鋰電池負極材料科技創新型企業等在內的一批明星企業。
污染小、可降解、環境友好
“雙碳”目標下加快綠色材料創新應用成為必然選擇
推動經濟社會發展綠色化、低碳化是實現高質量發展的關鍵環節。新材料等新興產業作為引領高質量發展的重要力量,也越來越多地展現出自己的“綠色能量”,讓更多低碳、綠色的環保材料出現在大眾視野中。
中國工程院院士、中國建材集團首席科學家彭壽表示,綠色材料是我國新型能源體系建設的重要物質基礎。面對資源、能源、生態環境的強約束,國家雙碳目標的硬任務,加快綠色材料創新應用、構建全鏈條生態圈,成為我國培育綠色低碳發展新優勢、新動能、新賽道的必然選擇。
建筑業是我國的高碳排放行業,而建筑碳排放量的高低又與建筑材料密切相關。許多傳統建材不僅在生產過程中能耗巨大,還會排放大量二氧化碳氣體。因此,開發綠色低碳的新型建筑材料成為近年來新材料領域的一個關注點。
抗壓、防水、可以循環利用,最重要的是每噸生產過程中的碳排放量僅為傳統水泥的6%到25%左右,這是中國科學院王樹濤研究員團隊受沙塔蠕蟲巢穴所啟發而研發出的仿生低碳建筑材料。這種材料由仿生天然黏結劑和沙粒等各類固體顆粒粘結而成,用它來代替水泥,將極大降低建筑的碳排放。
可降解、不污染環境、幾乎沒有甲醛釋放、也無需依賴石油資源,這種綠色環保的密封膠來自于四川省成都市的一家有機硅新材料企業。密封膠在建筑裝修當中被廣泛使用,對環境的影響不容小覷。有機硅密封膠的主要材料來自于地殼中含量豐富的硅元素,該企業通過技術創新,生產出防水防火防開裂且環保的國產有機硅密封膠,打破國外壟斷,不僅材料本身綠色可降解,生產過程也做到了低能耗、低排放,從江蘇園博園水下植物園到四川三星堆博物館新館,都用上了這種綠色新材料。
除了建筑材料,塑料也是高排放、高污染的材料之一。因此,研發可替代塑料的新材料也是實現減污降碳協同增效的重要方向。近年來,不少新材料企業從國內廣泛種植的植物——竹子上找到了突破口,開發出了以竹纖維為原材料的新型材料竹塑,可以在一定程度上替代塑料。
在位于湖南桃江經濟開發區的箱聯天下(桃江)新材料科技有限公司的生產車間,成堆的竹材邊角料被粉碎,再加工成數米長的竹纖維,這些竹纖維將同回收塑料一起,經過高溫捏合、冷卻成型等程序,最終變成各種各樣的竹塑產品。公司的負責人黃岱介紹,以前,他們主要生產純塑料產品,生產過程中的水洗、造粒等流程會產生廢水排放,對環境造成污染。相較而言,竹塑產品生產過程中幾乎沒有廢水排放,也沒有廢渣,對環境更加友好。
記者了解到,除了竹塑材料,目前,還有不少企業和科研機構研發出以竹纖維為主的生物質可降解新材料。在浙江省安吉縣,用這種新材料制造的包裝袋成為不少菜市場和商超的“新寵”。據菜場管理人員介紹,這種竹制包裝袋從外觀和使用體驗來看,與傳統塑料袋沒什么不同,但它的優勢卻很明顯——100%可降解。安吉縣發展和改革局有關負責人表示,安吉縣有著面積廣闊的竹林,竹子生長期短、韌性高、可降解,是一種替代塑料的理想材料。這些年,安吉縣也在開展竹產業重點研發項目立項,鼓勵企業與科研院所合作進行技術攻關,推動越來越多的竹制新材料產生。