文/孙 菲 常 颖 储节旺 蒋雅慧(.安徽省高新技术发展中心;.安徽大学)
党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央将“创新”摆在国家发展全局的核心位置,加快推进以科技创新为核心的全面创新。作为科技创新的“排头兵”和实施“制造强国”的关键一环,新材料产业在此次创新发展的大潮中迎来了巨大的发展机遇[1]。“十三五”以来,聚焦顶层设计、突出创新引领,安徽省发展和改革委员会出台了《安徽省“十四五”新材料产业发展规划》、安徽省科学技术厅出台了《安徽省“十四五”科技创新发展规划》等,大力推动新材料产业发展。同时,围绕高性能铜基导线材料、高性能铜基功能材料、高性能铁基材料、高性能铝基材料、高性能硅基材料、高性能化工材料等方向,以科技项目为牵引,安徽省科学技术厅下达了一批省级科技计划项目,通过技术革新培育壮大材料产业升级的新增长点,发挥科技创新对新材料产业的引领和支撑作用,促进安徽省新材料产业更好更快地发展。
“十三五”以来,聚焦新材料领域,创新立项形式,采取公开竞争、定向委托等方式,共支持省科技计划项目289 项,共涉及省财政资金2.78 亿元。其中:省重大专项(公开竞争类)134 项,省财政拨款1.85 亿元;省重大专项(定向委托类)3 项,省财政支持2200 万元;省重点研发计划项目152 项,省财政拨款7042 万元。
(1)从年度看,新材料产业支持力度稳中有增。在材料领域,“十三五”期间,2016 年下达项目36 项,涉及省财政资金3400 万元;2017 年下达项目46 项,涉及省财政资金4400 万元;2018 年下达项目63 项,涉及省财政资金6070 万元,项目数和财政拨款额增长明显;2019 年下达项目49 项、涉及省财政资金4610万元,2020 年下达项目55 项、涉及省财政资金6672万元,立项数和省财政拨款支持额度均高于上三年的平均水平。
(2)从区域分布看,聚焦合芜蚌国家自主创新示范区和材料产业集聚效应明显的地市。从地市分布看,安徽省材料产业大多分布在合芜蚌国家自主创新示范区,尤其是产业集聚效应明显的合肥市。“十三五”期间,合芜蚌国家自主创新示范区共下达项目104项,占总项目数的36%,涉及省财政资金9960 万元,占总资金数的35.8%。示范区中,以合肥和蚌埠立项成绩突出。其中,合肥市下达54 项,涉及省财政资金4830 万元,蚌埠30 项,涉及省财政资金2520 万元。除了合芜蚌国家自主创新示范区,围绕各地市材料产业的发展布局和技术升级创新需求,在马鞍山、池州、阜阳、安庆、芜湖、铜陵、滁州、宣城、淮北等地进行部署。
通过项目的实施,带动地市配套1.76 亿元、企业投入约21.44 亿元,带动承担单位实现新增销售收入约132.67 亿元,新增利税约20.7 亿元,拉动产业投资146.25 亿元,省财政科技拨款∶带动研发投入∶新增销售收入=1∶13∶72,拉动放大效应显著。
在创新成果方面,289 个项目累计申请专利1360项,获授权专利799 项,制定标准243 项,引进和培养中高级人才733 人,形成多项新产品(新品种)、新工艺、新装置,充分发挥了财政资金对经济社会发展的支撑引领作用。
通过项目支持,多项关键技术被攻克,一大批原始创新成果竞相涌现,技术水平逐步从“跟跑”向“领跑”转变,有效支撑了安徽省传统材料产业向价值链和技术链的高端发展,逐渐形成了上下游密切呼应、专业化分工清晰、关联性产品不断衍生、配套化产业日趋完善的产业格局,使传统产业焕发了新的活力。
马鞍山钢铁股份有限公司承担的省重大专项“吉帕级超高强热轧钢板绿色制造关键技术及商用车轻量化示范应用”项目(编号:18030901075,省财政拨款150 万元),解决了吉帕级超高强热轧钢板的关键技术难点,形成了完整的具有自主知识产权的吉帕级超高强热轧钢板的绿色制造与商用车轻量化示范应用技术,性能指标媲美国际领先产品。项目产品批量示范应用轻量化商用车型2 项(混凝土搅拌车、自卸车),采用吉帕级超高强钢M950JJ 代替M520JJ,可使混凝土搅拌车制造成本降低3000 元/台、运行成本增效41625 元/台,按3000 台/年统计,可为下游制造企业降低成本900 万元/年,可为终端用户增效12487.5万元;采用吉帕级超高强钢M1200HS 代替Q345B,可使自卸车制造成本降低4221 元/台,为终端用户增效33750 元/台,按3000 台/年统计,可为下游制造企业降低成本1266.3 万元/年,可为终端用户增效10125万元。项目的研发对于促进商用车行业轻量化、产品升级换代以及促进节能减排具有重大意义。
安徽铜冠铜箔有限公司承担的省重大专项“新能源高性能锂离子电池用高抗拉强度极薄电子铜箔的关键工艺技术研究”项目(编号:18030901069,省财政拨款200 万元),通过高效复合添加剂、高温防氧化处理工艺和高精度张力控制系统等核心技术及工艺装备的研发,研制出锂离子电池用6μm 高抗拉强度电子铜箔,外观平整无缺陷,厚度均匀,具有低粗糙度、优良的导电性和延伸性能,关键性能指标抗拉强度≥450 MPa,较常规产品提高了40%以上,同时在110℃条件下烘烤6 小时后,抗拉强度依然达到400MPa 以上,解决了高能量密度锂电池在高频次循环充放电过程中因热膨胀断带、疲劳断裂导致电池短路及失效的技术瓶颈,性能指标居行业领先水平。产品推入市场后得到宁德时代、比亚迪等客户的高度认可。项目的研制迅速填补了国内新一代高能量密度锂离子电池产业对高抗拉强度极薄电子铜箔材料的重大需求,对推动安徽省高性能电子铜箔产业的转型升级具有重大意义。
中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司承担的“自陷光ZnO 基透明导电玻璃关键技术研究与开发”项目(编号:1704a0902010,省财政拨款60 万元),通过模工艺调控功能玻璃表面的微结构,以磁控溅射为基础,结合液相法实现ZnO 基功能玻璃的自陷光功能,获得了具备高透过、低电阻和自陷光的性能的ZnO 基透明导电玻璃的产品,并自主研发一条制备新型自陷光功能玻璃的工艺路线,建成新型自陷光功能玻璃中试生产线。项目研究成果可应用于薄膜太阳能电池、光伏器件、环境材料等行业,将带动我国光伏产业、环境材料等高端领域发展,增强国际市场话语权,促进安徽省硅基产业的持续健康发展。
中国科学技术大学承担的省重大专项“一/二价离子选择性分离膜规模化制备及示范应用”项目(编号:17030901079,省财政拨款120 万元),针对浓海水和含盐废水处理领域对一价离子和二价(多价)离子分离技术的迫切需求,利用一/二价离子选择性分离膜的孔径筛分和静电排斥作用,成功开发出一/二价离子选择性分离膜,具有无相变、分离系数大、节能、高效等优点,打破了国外的技术封锁和价格垄断,实现国产一/二价离子选择性零的突破。
安徽大地熊新材料股份有限公司承担的“高稳定性钕铁硼永磁体研究与开发”(项目编号:18030901098,省财政拨款100 万元),完成了低温度系数钕铁硼永磁体的开发,在20~120 ℃温度范围内,磁体的剩磁温度系数为-0.0295%/K,优于-0.03%/K;完成了高使用温度钕铁硼永磁体的开发,磁体的最高使用温度达到270 ℃,可以部分替代价格昂贵的钐钴永磁体应用于高灵敏度传感器和仪器仪表以及在高温下需要磁场的领域,如高温永磁电机、高温传感器等;完成了高耐蚀性钕铁硼永磁体的开发,500 小时后(130℃,95%RH,2.6 atm),单位面积质量损失为1.49 mg/cm2,在不做表面防护的情况下,就可以应用于大气环境下,在叠加表面防护涂层后,可以应用于强酸、强碱等高腐蚀性环境。
近年来,在先进制造、集成电路等产业快速发展的驱动下,在国家和地方政策的大力引导与支持下,安徽省新材料产业规模不断扩大,空间布局日益优化,科研水平与产品性能有了显著提升。但与国内先进水平相比,安徽省新材料产业在前沿技术和产学研合作方面仍需进一步提升。
广东省重点领域研发计划中,先后设立了“第三代半导体材料与器件”“电子信息关键材料”“先进制造基础材料”“先导性材料与技术”“5G 通信关键材料及应用”“新型显示”“材料基因工程”等十多个重大重点专项,省级财政立项金额达15 亿元,项目总投入达40 亿元,产出了一批重要科研成果[2]。江苏省在先进电子材料、高品质特殊钢、化工新材料、稀土功能材料,以及碳纤维、石墨烯等先进碳材料研发方面,经济基础实力雄厚、配套体系完善、科研实力较强[3]。相比之下,安徽省在半导体材料、高性能金属材料、高品质电子信息显示玻璃、功能高分子材料等领域的关键技术问题上研发速度及支持强度还需进一步凝练。
安徽省新材料产业中无合作单位或合作单位为企业的占比50.8%,且多以中小规模企业为主,行业龙头企业数量较少,无法满足国产化新材料基础产品向高端应用领域的跨越发展需求。此外,安徽省新材料产业在创新合作上虽有与科研院所及高校的产学研合作关系,但缺乏核心的主导产业和龙头企业,引领带动与协作配套能力不强,未能产生明显的集聚效应。
通过设置优先主题,突破半导体材料、高性能金属材料、高品质电子信息显示玻璃、功能高分子材料等领域的关键技术问题,提升安徽省材料产业的价值链水平与国际竞争力,扭转高端材料产品长期依赖进口的局面,并深度参与国内高端新材料支撑保障体系。
(1)高性能金属材料方面:优先支持高性能铜材料、先进钢铁材料、新型铝及铝合金、铝基复合材料、磁性材料及复合技术等技术研发及应用。
(2)新型无机非金属材料方面:优先支持新型显示玻璃、显示模组、太阳能光伏玻璃、特种玻璃、环境友好墙体材料、绿色新型耐火材料、石墨烯材料、先进陶瓷粉体及制品、无机功能纤维等关键技术攻关。
(3)先进高分子材料与化学品方面:优先支持高品质橡胶、高流动性尼龙、芳纶纤维、改性塑料、尼龙塑料、热塑性复合材料等高端产品研发。支持新型膜材料、可降解生物基材料、新型功能纤维和功能薄膜等研发。
(4)增材制造材料及其他新材料方面:优先支持特种合金粉末、不锈钢粉末、钛合金粉末、高分子复合材料粉末、结构陶瓷粉末、纳米生物材料等增材制造粉体材料;支持开展新型涂层材料、纳米催化材料、高密度存储材料、稀土功能材料等关键核心技术攻关。
围绕关键核心技术攻关,充分利用中国科学技术大学、合肥工业大学等人才的优势,采取与优势企业联合攻关方式,在新材料产业提前布局,开展基础研究和应用基础研究,支持面向电子信息、新能源、高端装备领域的高性能金属及其复合材料,高性能稀土与无机功能材料攻关;支持面向芯片和集成电路制造的半导体、电子级化工材料、电子浆料、电子封装材料攻关;支持面向新能源和新型高清显示的新一代高温超导材料和耐高温耐辐照材料等前沿材料攻关;支持面向电力与轨道交通等领域的橡塑复合材料、高性能树脂及其复合材料、特种纤维等材料攻关;支持可降解生物基材料、新型气凝胶攻关。同时,利用安徽产业优势,以“双招双引”为抓手,采取“揭榜挂帅”等柔性引进方式,在钢铁、有色、化工、半导体、硅基、铝基等优势产业合理布局、重点攻关,吸引更多人才智力来皖落地发展,充分发挥“一室一中心”等重点创新平台的组织力和对基础产业的带动力,构建更加紧密的产学研合作伙伴关系,形成“融合创新”攻关体系,围绕核心零部件、关键材料、先进工艺、产业推广等方向,提升产业基础高级化和产业链现代化水平,实现产业链与创新链深度融合发展。[本文系安徽省科技创新战略与软科学研究专项“关键核心技术攻关新型组织实施模式研究——侧重安徽视角” ( 项目编号:202106f01050007)研究成果。 ]