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 近日，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》刊發(fā)

中國(guó)建材集團(tuán)攻克難關(guān)、創(chuàng)新研發(fā)

破解“卡脖子”問(wèn)題

為新材料產(chǎn)業(yè)插上騰飛翅膀

那么這雙“翅膀”到底是什么材料的？

今天小新就給大家“爆料”！

“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(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志。近年來(lái)，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。其中，高檔碳纖維、超薄電子玻璃、薄膜太陽(yáng)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(jī)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(guò)90%的無(wú)機(jī)纖維。因具有輕質(zhì)及高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，它成為新一代增強(qiáng)纖維，被稱(chēng)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(jī)性能，美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)室就開(kāi)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(huì)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(guó)防建設(shè)和國(guó)家安全，碳纖維是國(guó)外長(zhǎng)期技術(shù)封鎖的敏感材料。

2007年，中國(guó)建材集團(tuán)與江蘇連云港的神鷹新材料公司合作，共同開(kāi)發(fā)碳纖維，并成立了中復(fù)神鷹公司。從最初目標(biāo)生產(chǎn)T300級(jí)碳纖維，到后來(lái)產(chǎn)品不斷升級(jí)，中復(fù)神鷹“千噸級(jí)SYT55（T800）碳纖維新線項(xiàng)目”投產(chǎn)，2018年2月份，百噸級(jí)T1000碳纖維生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)且運(yùn)行平穩(wěn)。

自行車(chē)、電動(dòng)車(chē)、小提琴、風(fēng)電葉片、高壓氣瓶、無(wú)人機(jī)……碳纖維在高端領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，中國(guó)建材集團(tuán)所產(chǎn)碳芯導(dǎo)線已在國(guó)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(lái)自哈薩克斯坦、印度、韓國(guó)、巴西等國(guó)家的訂單。

如今，在電纜芯、建筑補(bǔ)強(qiáng)等市場(chǎng)領(lǐng)域，中復(fù)神鷹已經(jīng)與日本東麗平分天下。

中國(guó)建材集團(tuán)所屬中復(fù)神鷹所產(chǎn)碳芯導(dǎo)線已在國(guó)家電網(wǎng)特高壓線路上得到應(yīng)用。圖為四川溪洛渡左岸——浙江金華±800千伏特高壓直流輸電工程金華換流站。該工程是世界上電壓等級(jí)最高的直流輸電工程之一。

超薄玻璃：最輕薄的大國(guó)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(lái)，我國(guó)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?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)0.5毫米以下的玻璃基板全部依靠進(jìn)口。

面對(duì)中國(guó)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的玻璃基板市場(chǎng)，國(guó)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(lái)巨大隱憂。為改變這一局面，我國(guó)玻璃行業(yè)科研工作者鉚足了勁。

中國(guó)建材集團(tuán)旗下凱盛科技總經(jīng)理、蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院院長(zhǎng)彭壽介紹，2015年3月28日，0.2毫米超薄玻璃基板成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)；2016年4月份，實(shí)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(huì)拉出0.1毫米的柔性玻璃。

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(lái)提高溶液的延展性，但如果添加過(guò)多，產(chǎn)品就會(huì)變得易碎。“拉超薄玻璃，一要對(duì)原料的配方有很好的研究，二是對(duì)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(jí)展薄技術(shù)，而這一環(huán)節(jié)需要依靠拉邊機(jī)。為此，蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院自主研發(fā)了超微型拉邊機(jī)，并配套研發(fā)出退火窯、熔窯。

薄膜太陽(yáng)能電池：把技術(shù)帶回家

在蚌埠建成的銅銦鎵硒薄膜電池智能化生產(chǎn)線，2017年10月成功下線中國(guó)第一片銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能模組。

為發(fā)展薄膜太陽(yáng)能電池，中國(guó)建材集團(tuán)決定由中建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院收購(gòu)德國(guó)銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池公司Avancis。Avancis有一條“武裝到牙齒”的德國(guó)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(shí)，因?yàn)榘霾涸壕哂猩a(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(yáng)能電池巨大的產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)。

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

凱盛光伏材料有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)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(diǎn)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(jí)企業(yè)能夠生產(chǎn)。

未來(lái)3年至5年內(nèi)，他們將在全球布局20GW薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量。其中，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)量為15GW，碲化鎘為5GW，目標(biāo)是成為中國(guó)乃至世界最大的薄膜太陽(yáng)能電池供應(yīng)商。

鋰電池隔膜：助跑新能源汽車(chē)

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

長(zhǎng)久以來(lái)，電池四大核心材料中，正、負(fù)極材料，電解液均已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，唯獨(dú)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(duì)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(duì)此，中國(guó)建材集團(tuán)向前沿科技努力發(fā)起沖擊。

2017年8月30日，年產(chǎn)2.4億平方米鋰電池隔膜建設(shè)項(xiàng)目在山東投產(chǎn)，中國(guó)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(dòng)。這標(biāo)志著中國(guó)建材集團(tuán)成功實(shí)現(xiàn)了鋰電池材料中最后一個(gè)關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化，也標(biāo)志著中國(guó)建材集團(tuán)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(jì)到2020年，我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)年生產(chǎn)能力將達(dá)200萬(wàn)輛。據(jù)估算，我國(guó)未來(lái)每年需要的高品質(zhì)車(chē)用動(dòng)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(jìn)入試生產(chǎn)階段。此前積累的經(jīng)驗(yàn)為新線投產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，擴(kuò)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(guó)內(nèi)外客戶的認(rèn)可，市場(chǎng)逐步打開(kāi)；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(jìn)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?jī)H為鋼的三分之一，同時(shí)具有耐高溫、抗腐蝕、透波等特殊性能，被譽(yù)為綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。

2017年9月15日，全國(guó)首條“年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線”在山東開(kāi)工。這條氮化硅陶瓷生產(chǎn)線由中國(guó)建材集團(tuán)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(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)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(dòng)汽車(chē)用氮化硅基片等，將主要應(yīng)用于高端裝備、電動(dòng)汽車(chē)、航天航空、風(fēng)力發(fā)電、光伏太陽(yáng)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(xiàng)目建成后，也將成為軍民融合發(fā)展平臺(tái)，為我國(guó)新興產(chǎn)業(yè)和國(guó)防建設(shè)作出積極貢獻(xiàn)。

與此同時(shí)，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(guó)內(nèi)首家實(shí)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(guó)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(guó)高端裝備、新能源、電動(dòng)汽車(chē)等新型產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高端熱等靜壓氮化硅陶瓷球的需求越來(lái)越大。而我國(guó)這種材料此前全部依賴進(jìn)口，因價(jià)格高、交貨周期長(zhǎng)等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了我國(guó)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(wèn)題。