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新材料产业向“新”而行

来源:人民日报海外版2022-01-07 09:43

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  新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,或是产生新功能的传统材料。

  提起新材料,部分读者可能会感到陌生。事实上,新材料既是制造业取得关键突破的基础,也与日常生活息息相关,小到数码产品性能的提升,大到空间站飞天、核电站运转、航母下水,都离不开新材料的发明和应用。

  在新材料生产领域,有一批专精特新企业。或许对老百姓来说,这些企业的名字不是那么响亮,但在所从事的新材料领域,这些企业耕耘多年,成为该领域不可或缺的一分子,也成为产业链上至关重要的一环。我们将镜头聚焦于这样一群“小巨人”们。

  “小巨人”们艰难起步

  走进千家万户的太阳能热水器,道路边随处可见的太阳能路灯……光伏产品因其发电具有零污染、零排放、寿命长等优点,愈来愈受到重视,也愈来愈被人们熟知。

  等静压石墨,正是光伏、半导体等产品生产过程中必不可少的高端材料,是光伏产业链上的重要一环。可以说,中国等静压石墨供给的多少、质量的好坏直接决定着国内光伏产品产能大小及寿命长短。

  那么中国等静压石墨的供给情况究竟如何呢?

  带着这个疑问,记者采访了成都炭素有限责任公司(以下简称“成都炭素”),这是一家专门生产等静压石墨等先进碳材料的企业。走进成都炭素,工人们正熟练地操作机器,进行着压形、烧制、浸渍,一切都有条不紊。

  谈起企业成立之初,成都炭素总经理李虓感慨:“当时,国内生产的等静压石墨质量参差不齐且生产率低,与来自日本、德国的进口产品相比,在质量和价格上都没有优势,不仅增加国产光伏产品的生产成本,也让中国光伏产业面临‘卡脖子’的风险。”

  从清华大学博士毕业的李虓,选择扎根西南,放弃了一份在外人眼里体面稳定的工作,去成都炭素成为一名基础研发人员。提起当年做的这个决定,李虓笑着说:“我博士研究方向与此吻合,做一名研发人员正好符合我一直以来所秉持的‘实业报国’的心愿。”

  但等静压石墨的研发谈何容易!等静压石墨生产周期较长——大概在6个半月至7个月,生产过程较复杂——有几十道工艺控制点,通过创新以提质增量需要更多的耐心和投入。但初出茅庐的李虓并不胆怯,和其他研发人员一道,“立志做一根‘杠杆’,去撬动我国整个等静压石墨市场”,在大部分人并不知晓的领域坐着“冷板凳”,进行着日复一日的试验……

  相似的故事,也在江苏扬农锦湖化工有限公司(以下简称“扬农锦湖”)成立之初发生。

  扬农锦湖位于江苏省扬州市,以环氧树脂为主营业务。作为一种新材料,环氧树脂可以说是“十八般武艺样样精通”。不仅能作为黏接剂,应用在土木建筑中,为建筑牢固性保驾护航,也因其特殊的物理特性和化学特性,成为用于风力发电的风车叶片、高尔夫球杆等的原材料。国外生产厂家由于起步早,形成先发的资金、技术优势,占据了国际市场的绝大部分份额。

  而成立于2008年的扬农锦湖,起步阶段还面临着国内同行激烈的竞争。“当时国内相关企业大多数唯产量为王,市场充斥着大量同质化产品。”扬农锦湖技术总监杨颖向本报记者回忆道,“与其他企业相比,我们没有技术优势,企业也长期处于亏损状态。”

  痛定思痛后,扬农锦湖成立了环氧树脂新材料研发中心,走上了自主创新的道路。

  站稳脚跟,形成优势

  企业刚成立没几年,成都炭素就收到了研发成功带来的回报。“那时,日本产的直径为500mm的等静压石墨产品在国内要卖到25万元/吨。我们成功研制出直径为600mm规格产品,直接把国外企业同规格产品从25万元/吨降到15万元/吨,打破了国外产品垄断中国市场的局面。”李虓向本报记者讲述时,难掩自豪。

  不仅满足于做“追赶者”,更要做“领跑者”。由于光伏产业发展日新月异,光伏产品性能的不断提升对等静压石墨规格、质量提出了越来越高的要求,倒逼着等静压石墨生产企业不断研发创新。成都碳素也面临着“逆水行舟,不进则退”的情形:如果率先研发出大规格产品,毫无疑问会在等静压石墨市场中成功实现“弯道超车”,反之则将被市场无情淘汰。

  成都炭素笑到了最后。李虓介绍,2011年,成都炭素生产出直径为930mm规格产品;2019年,生产出直径为1450mm规格产品。如今,成都炭素生产出的等静压石墨方形最大尺寸已达到2100mm!据了解,成都炭素自主研发生产的等静压石墨质量好、规模大,不仅成为国内光伏企业的重要供货商,产品还远销欧美。

  在成都炭素业务蒸蒸日上的同时,扬农锦湖的创新之树也结下了成熟的果实。

  “副反应是环氧树脂生产中最大的敌人。”杨颖介绍道,“环氧树脂的生产过程中有溶解、醚化、闭环反应等多道工序,不可避免地发生副反应,副反应会导致环氧树脂中的高分子含量增多,进而影响环氧树脂的性能。如果在任何一道生产工序中没有控制好副反应,其他工序中所作的努力都会付之东流。”

  而在闭环反应中,势必会产生高盐废水。高盐废水中含有大量有机物,不仅会诱发副反应,若肆意排放还会对生态环境造成影响。如何控制高盐废水中的有机物?如何有效回收高盐废水以保护环境?这是摆在所有中国环氧树脂从业者面前的一道难题。

  相较于在传统的生产工艺蒸发法中小修小补,扬农锦湖选择“不破不立”。“2012年开始,我们开发出了一套全新的物理、化学组合工艺,可有效降解高盐废水中的有机物,既减少生产过程中的耗材、又提高了产品性能,处理后的盐水还可以继续用于环氧树脂的生产,成功实现了经济效益和生态效益的结合。”杨颖说。

  技术创新,正是扬农锦湖形成优势、扭亏为盈的“催化剂”,也是扬农锦湖雄心勃勃地向下一个目标进军的底气所在。

  坚持创新,拓展领域

  在记者和李虓的交谈过程中,“自豪”成了高频词汇。这不是没有理由:如今的成都炭素,早已深度融入中国光伏产业链。“我们的产品在国内光伏产业链中补上了一个关键短板,确保国内光伏产业在这一环节不再受制于人。”李虓说。

  “如今的中国光伏产业链,上游、中游、下游生产环节均已实现国产化,放眼全球,我国产业链的完备程度、产品配套程度、成本竞争优势都是独一无二的,我们从业者十分自豪。”李虓告诉记者。

  化自豪为动力,成都炭素并不满足于眼前的成绩,在稳住光伏产业基本盘的情况下,着眼布局新领域,瞄准了核电领域这座富矿。“目前中国第四代高温气冷堆核电站正在蓬勃发展,特殊型号的等静压石墨由于隔热和屏蔽辐射性能良好,成为堆芯的绝佳原材料之一,这一技术必须要牢牢掌握在中国企业手中。”李虓介绍道,“这对我们来说,既是机遇,又是挑战。”

  扬农锦湖也在加大研发投入、引进科研人才,以期在新的领域“厚积薄发”。杨颖介绍,目前扬农锦湖正在研制特种环氧树脂及固化剂,开发在航空航天、军工等高端应用领域特种复合材料、涂料及黏合剂等方面的产品或应用。并加快企业在环境友好型涂料、5G材料、黏合剂、3D基材、光刻胶等领域的应用研究与产业化步伐。

  此外,扬农锦湖在绿色生产上发力,减少生产过程中对环境的影响。“推动国内环氧树脂产业向高端化、绿色化发展,是我们的目标。”杨颖表示。(赵 昊)

[ 责编:张慕琛 ]
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