為新材料產(chǎn)業(yè)插上騰飛翅膀

新材料產(chǎn)業(yè)”包括新材料及其相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)裝備。其研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個國家經(jīng)濟社會發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標(biāo)志。

近年來，我國新材料產(chǎn)業(yè)取得長足進步。記者日前走進新材料產(chǎn)業(yè)的代表企業(yè)——中國建材集團，探究我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中國建材集團作為我國水泥行業(yè)的佼佼者，被大眾熟知。如今，他們看準(zhǔn)未來發(fā)展方向，已經(jīng)從“水泥大王”變身成為擁有水泥、新材料、國際工程服務(wù)三大板塊，形成“三足鼎立”產(chǎn)業(yè)格局的國家創(chuàng)新型試點企業(yè)。其中，高檔碳纖維、超薄電子玻璃、薄膜太陽能電池、鋰電池隔膜、高精工業(yè)陶瓷等新材料的研發(fā)和生產(chǎn)，正在不斷取得新突破。

　　碳纖維：21世紀(jì)的“黑色黃金”

碳纖維是由有機纖維在高溫環(huán)境下碳化裂解形成碳主鏈結(jié)構(gòu)、含碳量超過90%的無機纖維。因具有輕質(zhì)及高強度等優(yōu)異性能，它成為新一代增強纖維，被稱為21世紀(jì)的“黑色黃金”。

早在上世紀(jì)50年代，為提高和改善飛機性能，美國空軍材料實驗室就開始了碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)。而碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)始于上世紀(jì)60年代初的日本，東麗株式會社一直是全球碳纖維龍頭企業(yè)。目前，全球碳纖維產(chǎn)能仍集中于日本和歐美等地區(qū)。由于事關(guān)國防建設(shè)和國家安全，碳纖維是國外長期技術(shù)封鎖的敏感材料。

2007年，中國建材集團決定與江蘇連云港的神鷹新材料公司合作，共同開發(fā)碳纖維，并成立了中復(fù)神鷹公司。最初，他們的目標(biāo)是生產(chǎn)T300級碳纖維，后來產(chǎn)品不斷升級。2017年9月份，中復(fù)神鷹“千噸級SYT55（T800）碳纖維新線項目”投產(chǎn)；2018年2月份，百噸級T1000碳纖維生產(chǎn)線實現(xiàn)投產(chǎn)且運行平穩(wěn)。

在中復(fù)神鷹公司的展廳里，記者看到了碳纖維的無所不能：自行車、電動車、小提琴、風(fēng)電葉片、高壓氣瓶、無人機……中國建材集團正不斷努力開發(fā)著碳纖維在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，他們所產(chǎn)碳芯導(dǎo)線已在國家電網(wǎng)特高壓和超高壓的新建線路上得到應(yīng)用。此外，還陸續(xù)簽訂了來自哈薩克斯坦、印度、韓國、巴西等國家的訂單。

如今，在電纜芯、建筑補強等市場領(lǐng)域，中復(fù)神鷹已經(jīng)與日本東麗平分天下。

　　超薄玻璃：最輕薄的大國重器

超薄玻璃基板是液晶顯示器的關(guān)鍵組成部分。一直以來，我國平板顯示產(chǎn)業(yè)“缺芯少屏”的現(xiàn)狀令人擔(dān)憂，而造成這一局面的主要原因就是“缺芯少板”——少了液晶顯示器件的關(guān)鍵原材料液晶玻璃基板。因為長期以來，國內(nèi)0.5毫米以下的玻璃基板全部依靠進口。

面對中國強勁增長的玻璃基板市場，國外企業(yè)不斷發(fā)力，而玻璃基板本土化建設(shè)速度卻始終有限，發(fā)展大大滯后于本土面板生產(chǎn)線的建設(shè)，為產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展帶來巨大隱憂。為改變這一局面，我國玻璃行業(yè)科研工作者鉚足了勁。

中國建材旗下凱盛科技集團總經(jīng)理、蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院院長彭壽介紹，2015年3月28日，0.2毫米超薄玻璃基板成功實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)；2016年4月份，實現(xiàn)0.15毫米量產(chǎn)；2018年4月份，突破0.12毫米；近期可能還會拉出0.1毫米的柔性玻璃。

彭壽說，生產(chǎn)中玻璃基板由超薄到極薄，首先要跨越的障礙是原料配方。把玻璃拉薄，需要加入一種特殊的金屬氧化物來提高溶液的延展性，但如果添加過多，產(chǎn)品就會變得易碎。“拉超薄玻璃，一要對原料的配方有很好的研究，二是對裝備的研究也非常重要。”彭壽介紹，要把玻璃溶液在錫槽里攤薄，其中的核心是要有逐級展薄技術(shù)，而這一環(huán)節(jié)需要依靠拉邊機。為此，蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院自主研發(fā)了超微型拉邊機，并配套研發(fā)出退火窯、熔窯。

　　薄膜太陽能電池：把技術(shù)帶回家

為發(fā)展薄膜太陽能電池，中國建材集團決定由中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院收購德國銅銦鎵硒太陽能電池公司Avancis。Avancis有一條“武裝到牙齒”的德國工業(yè)4.0銅銦鎵硒薄膜電池智能化生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)100兆瓦的生產(chǎn)能力，是一條具有商業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)線。同時，因為蚌埠院具有生產(chǎn)耐高溫玻璃的條件，兩者的結(jié)合將激發(fā)出銅銦鎵硒薄膜太陽能電池巨大的產(chǎn)能優(yōu)勢。

2015年10月份，成功全資收購Avancis公司相關(guān)工廠及技術(shù)的蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院，成立了凱盛光伏材料有限公司，計劃總投資100億元，將全球領(lǐng)先的銅銦鎵硒薄膜太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)在中國落地。目前，凱盛光伏已逐一攻克了世界級生產(chǎn)難題，正以國內(nèi)外協(xié)同創(chuàng)新形成的核心技術(shù)優(yōu)勢，全線打通中國薄膜太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈，以“中國創(chuàng)造”的技術(shù)和品牌優(yōu)勢參與全球新能源市場的競爭。

凱盛光伏材料有限公司副總經(jīng)理王昌華告訴記者，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池需要上下兩層玻璃，其生產(chǎn)成本占總成本的30%，均由他們自主研發(fā)生產(chǎn)。由于相關(guān)生產(chǎn)工藝限制嚴(yán)苛，要求較高的應(yīng)變點溫度特性，目前全世界僅有包括凱盛科技在內(nèi)的幾家頂級企業(yè)能夠生產(chǎn)。

中國建材股份有限公司總裁、凱盛科技總經(jīng)理彭壽告訴記者，未來3年至5年內(nèi)，他們將在全球布局20GW薄膜太陽能電池產(chǎn)量。其中，銅銦鎵硒薄膜太陽能電池產(chǎn)量為15GW，碲化鎘為5GW，目標(biāo)是成為中國乃至世界最大的薄膜太陽能電池供應(yīng)商。

　　鋰電池隔膜：助跑新能源汽車

一層隔膜兩重天。我國鋰電池發(fā)展在與美國、日本、韓國的“四國游戲”之中，內(nèi)有核心專利、生產(chǎn)裝備缺乏之短板，外有技術(shù)壁壘，成為我國新能源產(chǎn)業(yè)持久發(fā)展的“痛點”。

長久以來，電池四大核心材料中，正、負(fù)極材料，電解液均已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，唯獨隔膜仍是短板。由于其主要材質(zhì)為多孔質(zhì)的高分子膜，對安全性、滲透性、孔隙度及厚度都提出了極為嚴(yán)苛的技術(shù)要求。對此，中國建材集團向前沿科技努力發(fā)起沖擊。

2017年8月30日，中國建材集團“年產(chǎn)2.4億平方米鋰電池隔膜建設(shè)項目”在山東投產(chǎn)，中國建材所屬中材鋰膜有限公司首條生產(chǎn)線試生產(chǎn)正式啟動。這標(biāo)志著中國建材集團成功實現(xiàn)了鋰電池材料中最后一個關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化，也標(biāo)志著中國建材集團的鋰電池隔膜研發(fā)、生產(chǎn)能力已居于世界領(lǐng)先地位。

預(yù)計到2020年，我國純電動汽車和插電式混合動力汽車年生產(chǎn)能力將達(dá)200萬輛。據(jù)估算，我國未來每年需要的高品質(zhì)車用動力電池隔膜材料需求量將達(dá)到數(shù)億平方米。鋰電池隔膜發(fā)展前景十分廣闊。

如今，中材鋰膜三線建設(shè)已完成投產(chǎn)，四線貫通出膜，進入試生產(chǎn)階段。此前積累的經(jīng)驗為新線投產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，擴建產(chǎn)能蹄疾步穩(wěn)；不斷提升的A品率，保證了出廠產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，獲得了國內(nèi)外客戶的認(rèn)可，市場逐步打開；完備的品質(zhì)保證體系確保產(chǎn)品交付“零投訴”，打造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品形象。

高精工業(yè)陶瓷：不再“卡脖子”

氮化硅陶瓷是一種新型的先進陶瓷材料，與其他材料相比具有優(yōu)異的性能——其硬度僅次于金剛石，重量僅為鋼的三分之一，同時具有耐高溫、抗腐蝕、透波等特殊性能，被譽為綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。

2017年9月15日，全國首條“年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線”在山東開工。這條氮化硅陶瓷生產(chǎn)線由中國建材集團所屬中材高新材料股份有限公司自主研發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，在國內(nèi)居于領(lǐng)先水平。

這一生產(chǎn)線投產(chǎn)后，主要生產(chǎn)的氮化硅陶瓷軸承球、電動汽車用氮化硅基片等，將主要應(yīng)用于高端裝備、電動汽車、航天航空、風(fēng)力發(fā)電、光伏太陽能等領(lǐng)域。這種氮化硅陶瓷材料也是軍工配套的關(guān)鍵材料，在航天航空軸承、新一代陶瓷透波材料等領(lǐng)域具有不可替代的地位。該項目建成后，也將成為軍民融合發(fā)展平臺，為我國新興產(chǎn)業(yè)和國防建設(shè)作出積極貢獻(xiàn)。

與此同時，中材高新不斷加大科技投入，歷經(jīng)5年艱苦攻關(guān)，成為國內(nèi)首家實現(xiàn)熱等靜壓技術(shù)制備高端氮化硅材料工程化生產(chǎn)的企業(yè)，熱等靜壓陶瓷軸承球性能達(dá)到國際水平。這也是全球第3家可以生產(chǎn)熱等靜壓氮化硅陶瓷軸承球的公司。

近幾年，隨著我國高端裝備、新能源、電動汽車等新型產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對高端熱等靜壓氮化硅陶瓷球的需求越來越大。而我國這種材料此前全部依賴進口，因價格高、交貨周期長等問題，嚴(yán)重制約了我國這些新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而“年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線”投產(chǎn)后，可以徹底解決目前高端熱等靜壓氮化硅陶瓷球“卡脖子”的問題。