先進陶瓷乃“兵家必爭”

在許多人的印象中,陶瓷只是一種堅硬但易碎的物體,缺乏韌性,也缺乏塑性。在景德鎮(zhèn)等陶瓷產(chǎn)區(qū)采訪,記者發(fā)現(xiàn)了陶瓷的“另一面”:耐高溫、耐高壓、耐腐蝕。

這些由氧化鋁、氧化鋯、碳化硅等組成的陶瓷新材料,被稱為“先進陶瓷”,因為原料和制造工藝不同,具備光電、聲學、磁性、透光等特殊性能,可上天入海,被廣泛應用于航空航天、生物醫(yī)療、半導體、芯片封裝、通訊電子等高科技領(lǐng)域。

陶瓷產(chǎn)業(yè)由大變強,突破口是轉(zhuǎn)型升級。瞄準高端,推陳出新,提高產(chǎn)品附加值是不二選擇。

新材料一直被視為制造業(yè)發(fā)展的先導。黨的二十大報告提出,構(gòu)建新一代信息技術(shù)、人工智能、生物技術(shù)、新能源、新材料、高端裝備、綠色環(huán)保等一批新的增長引擎。包括先進陶瓷在內(nèi)的新材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略地位不斷提升。

在江西奧福精細陶瓷有限公司溫度高達1300攝氏度的窯爐里,坯體經(jīng)過成型、燒結(jié)、加工,最終得到的并不是傳統(tǒng)意義上的陶瓷,而是一種特殊的蓄熱材料——堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷。

該公司總經(jīng)理湯金明說,“滿足高污染物排放標準的機動車,必須配置高性能的排氣后處理系統(tǒng)。蜂窩陶瓷載體是排氣后處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件,因為熱輻射特性好,可以有效過濾汽車尾氣中的炭黑!边^去,國內(nèi)市場95%以上的同類產(chǎn)品都來自日本、美國。近年來,公司堅持自主創(chuàng)新,專注于攻克蜂窩陶瓷載體制造技術(shù)難題,多項技術(shù)、產(chǎn)品打破了國外壟斷。

從2021年起,景德鎮(zhèn)明確把先進陶瓷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主攻方向,努力打造國家先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展樣板區(qū),目標是到2025年,先進陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到500億元,再造一個景德鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)。

主攻先進陶瓷,折射出的是“千年瓷都”在陶瓷產(chǎn)業(yè)布局上的超前視野。景德鎮(zhèn)陶瓷大學材料學院新能源材料與器件研究所所長田傳進說,當前,全球先進陶瓷市場規(guī)模接近萬億元級。先進陶瓷不僅是全球高科技領(lǐng)域的“兵家必爭之地”,也是陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的潛力所在、關(guān)鍵所在。

在湖南醴陵,綿延千年的窯火也因先進陶瓷的導入,被點得更亮。目前,醴陵市級以上陶瓷創(chuàng)新中心26個,擁有陶瓷新材料企業(yè)37家。以華鑫電磁科技股份有限公司為代表的一大批先進陶瓷制造企業(yè)的產(chǎn)品已成功打入海外市場。

放眼各大陶瓷產(chǎn)區(qū),經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國在先進陶瓷部分細分領(lǐng)域已形成了自己的優(yōu)勢。今天,我國已成為世界最大的陶瓷密封件生產(chǎn)國、世界最大的石英坩堝生產(chǎn)國,在陶瓷基板、陶瓷片式電容器、光通訊領(lǐng)域的插芯與套管制造等方面也具備了比肩世界先進水平的能力。

然而,在納米級粉體制備技術(shù)、制造裝備水平等關(guān)鍵核心領(lǐng)域,還有諸多“卡脖子”難題亟待突破。

——核心技術(shù)原始創(chuàng)新能力不足。田傳進舉例說,一些高性能粉體原料國產(chǎn)化率還比較低,比如氮化鋁和氮化硅陶瓷在新能源汽車、半導體和風力發(fā)電等領(lǐng)域應用廣泛,但由于國內(nèi)制備、提純技術(shù)能力不足,目前粉體原料主要依賴進口,不僅成本高昂,也影響產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的安全。

——制造裝備自主化程度不高。三責(上海)新材料科技有限公司工程師徐家駿說,由于先進陶瓷生產(chǎn)過程中需要研磨、拋光等精加工,對制造設備的精度要求很高。盡管國內(nèi)企業(yè)也會引進一些國外工藝裝備等,但因為投資巨大,增加了企業(yè)的成本壓力,而國內(nèi)的仿制設備因為加工水平的差距,可靠性和穩(wěn)定性暫時無法完全達到國外同類產(chǎn)品的水準。

“在陶瓷產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時期,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的科技需求更加迫切,再往上發(fā)展觸碰的都是技術(shù)天花板,必須提升自主創(chuàng)新水平,才能不斷推動產(chǎn)業(yè)邁向高端,逐步在國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢,從根本上避免被‘卡脖子’。”景德鎮(zhèn)陶瓷大學材料科學與工程學院院長田永清說。

產(chǎn)業(yè)升級如何破題?

一方面,提高產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力。在位于景德鎮(zhèn)昌南新區(qū)的特種工業(yè)陶瓷研究院,由國家“重點人才計劃”專家領(lǐng)銜的技術(shù)創(chuàng)新團隊,瞄準超細超純增韌粉體、半導體用高純陶瓷材料等前沿領(lǐng)域開展自主創(chuàng)新,推動科技成果轉(zhuǎn)化。研究院引進、孵化的華迅特種陶瓷有限公司總經(jīng)理任世峰說,“背靠大院大所等高端科研機構(gòu),我們一手抓原始創(chuàng)新,一手抓成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)應用,打通產(chǎn)學研全鏈條通道,有核心技術(shù)做后盾,我們就有了跟國際一流企業(yè)比拼的底氣”。

另一方面,補齊陶瓷設備裝備制造短板。在中科超聲(山東)精密工業(yè)有限公司,從2008年開始,科研團隊就開始致力于超聲波技術(shù)開發(fā)應用。該公司董事長廉守才說:“產(chǎn)業(yè)要振興,裝備需先行!碧沾裳b備自主研發(fā)能力不強,制約中國陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著先進陶瓷加工精細化程度越來越高,也在倒逼裝備制造企業(yè)加速自主創(chuàng)新、國產(chǎn)替代的速度。10多年來,經(jīng)過引進、消化、吸收,企業(yè)在切割機、磨床、穿孔機等領(lǐng)域積累了一大批自主研發(fā)成果。

參與調(diào)查的企業(yè)和專家紛紛看好先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景。中國陶瓷工業(yè)協(xié)會常務副理事長吳越申說:“未來陶瓷產(chǎn)業(yè)應首先瞄準先進陶瓷等高附加值產(chǎn)品和領(lǐng)域,這也是歐美發(fā)達國家陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,對于中國陶瓷產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級而言,順勢而為,方可有所作為!