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核心材料和关键技术必须牢牢攥在自己手里文章来源:科普中国 发布时间:2019-03-08

  “我国制造业整体升级,追根溯源,要从基础材料、核心器件和生产工艺上真正实现升级,这方面核心能力必须牢牢攥在中国人手里!”全国政协委员、北京工业大学激光院院长王璞接受科技日报记者专访时说:“核心材料、核心器件和核心技术是民族工业长远发展之基。”

  以他主要研究的高功率光纤激光技术为例,核心器件和核心材料涉及特种光纤的拉制,就需要进口高纯度石英棒材及气源,“或者我们技不如人,或者成本降不下来,总之是被卡着脖子。”

  本报深入调查发现,王璞委员提出的问题,是基础材料学界和新材料应用产业界共同忧心的问题。

  比如,一吨阴极铜,市场价5万元;国外发达国家用这吨原铜制造的、芯片用引线框架C19400铜材,进口价高达10万元一吨!每吨5万元差价,差在哪?

  北京有色金属研究总院从事铜合金材料研究开发的专家王强松教授告诉科技日报记者,传统C19400引线框架材料,生产工艺流程除了熔铸和成型及退火环节外,固溶和时效热处理则是获得优异性能的关键工序,通过关键控制可以获得材料抗拉强度500MPa,导电率60%—65%IACS,是目前国内引线框架材料主流产品,市场容量保守估计在10万吨—15万吨/年。

  “C19400是基础工业材料的一个典型代表,但并非不可替代。”王强松说:“我们从理论出发,一直寻找带有‘铸造基因’的改性材料。从2017年底开始,我们团队发现,加了气凝胶纳米颗粒的新型铜材,抗拉强度保持500MPa的同时,导电率至少提高10%—15%,同时工艺工序控制难度下降,制造成本下降幅度也达每吨2000—3000元。”

  他认为,气凝胶纳米颗粒将铜改性到这种程度,可以称做颠覆性技术突破。他正在推进产业化的这一技术方法,已经引来美国市场情报机构的多轮打探,而相关工艺因投资大、风险高,尚未顺利完成中试流程固化,大规模产业化之路却艰难重重。

  王强松提到的核心材料气凝胶,被《科学》杂志列为全球最具潜力十大新材料之一。作为世界上最轻的固体、导热系数最低的材料,其在热学、光学、电学、力学、声学等领域显示了奇特的特性,是具有巨大应用价值的军民两用新材料。

  全球气凝胶最大生产厂家阿斯彭气凝胶公司隶属于美国国家航空航天局,其昂贵的产品主要应用在航天、军事和石油领域。

  受邀入驻中关村军民融合产业园的气凝胶本体材料生产企业弘大科技董事长李光武介绍说,目前气凝胶原材料的全球产能只有6万立方米/年,国产全套独立自主设计研发的全过程国产化设备产能可达1万立方米/年,投资却只有阿斯彭的二十分之一,已打破国外专利封锁。

  李光武对国外情报机构探听气凝胶下游产业技术路线十分警惕。他说,即便申请的多国专利,但用其提升高性能改性铜等工业材料深加工产品时,仍面临的因低端产能路径依赖而出现的升级卡顿现象,“神奇材料”的巨大价值无法短期内获得体现。

  “有时技术路线就是一层窗户纸,在我们已经掌握时,更需要快马加鞭,才能占领下一轮新材料产业的市场,摆脱被卡脖子的宿命。”王强松颇感焦虑。

  王璞委员认为,气凝胶等新材料与石墨烯一样,其优良特性不断被发现,应受到充分重视,获得从国家战略政策制定到研究体系设计,从资金精准投入到用战略眼光扶持产业对接升级等系统支持。