超硬材料,河南創下了多項“第一”。
金剛石和立方氮化硼的合成產量全球第一,微粉和培育鉆石原石產量全球第一,形成了以超硬材料及制品為核心、原輔材料和專用設備儀器為基礎、公共技術服務體系為支撐的全產業鏈格局。
正是因為在這個細分領域的競爭力不是一般的強,業界才有“全球超硬材料看中國,中國超硬材料看河南”的說法。記者在調研中發現,在這個生態形成過程中,鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司扮演了關鍵核心技術供給的角色,基于鄭州三磨所出現的人才、技術和品牌的外溢,使得超硬材料產業在河南由點狀快速演變為塊狀,并越來越表現出區域產業創新生態的發展邏輯和迭代軌跡,上演“強者恒強”的行業神話。
產量優勢如何轉化
鄭州市鉆石精密制造有限公司生產車間,經過設備加工的金剛石刀片如指甲蓋大小,但極其堅硬,用來加工汽車發動機,或服務于航空材料生產領域。“通過整合刀具行業優勢資源,我們先后建立超硬刀具工程技術研究中心等研發機構,成功填補國內高端精密超硬刀具的空白。”4月6日,鄭州鉆石總經理張鵬飛說。
超硬材料制成品多用于芯片制造、新能源、航空航天、高檔數控機床等先進制造業。我省超硬材料產品產量全國第一,其中人造金剛石和立方氮化硼產量分別占全國的80%、95%,金剛石微粉、復合超硬材料、培育鉆石產量均占全國的80%左右。
但是,突出的產量優勢背后,產值規模并不匹配。全國超硬材料產業規模1000億元,我省只有400億元左右,切磨鉆削等制成品僅占國內市場份額的20%。全省超硬材料企業上游原材料產品居多,高端超硬材料制成品及功能化應用產品較少,中高檔產品競爭力薄弱,產品專用化程度和精細化程度不夠,部分中低端產品產能過剩。河南省機械工程學會秘書長李劍認為:“在超硬材料領域,我們的基礎很好,但是沒有將優勢發揮到極致。只有堅持鍛長板、補短板,開辟產業發展新賽道,才能走好高質量發展的‘華山一條道’。”
創新供給如何保障
要想領跑,就必須依靠科技創新,搶抓超硬材料產業前沿。
走進鄭州三磨所展館,可精確“剪裁”大尺寸硅片的“劃片刀”、可磨出鏡面潔度的“硅片減薄砂輪”……公司自主研發的“高、精、尖、專”超硬材料制成品琳瑯滿目。作為研制我國第一顆人造金剛石及其聚晶、第一顆立方氮化硼及其聚晶的企業,鄭州三磨所始終走在創新的前列,研制的半導體芯片精密劃切用超薄砂輪實現批量化生產。
“之前,我國芯片自給率低,相關劃切技術長期落后于人,成為制約電子信息產業發展的‘芯病’,這個難題被我們破解了,打破了國外技術壟斷。”鄭州三磨所總經理助理孫兆達說,公司還進軍對金剛石材料要求更高的功能化領域,“高性能散熱材料”“硼摻雜電極材料”等新方向也浮出水面。
在超硬材料領域,河南技術人才優勢明顯,全國50%以上的超硬材料研發創業人員均來自鄭州三磨所,鄭州大學、河南工業大學等高校均設立有相關專業并有突出優勢。未來,我省將重點發展CVD(化學氣相沉積法)金剛石,推動金剛石在芯片散熱、濾波器等行業的產業化應用,超前布局金剛石在第四代半導體、光學器件、生物醫藥等領域的研發應用。
融合發展如何突破
柘城縣生產金剛石微粉已有40余年的歷史,是全國最大的微粉生產基地。力量鉆石、惠豐鉆石、厚德鉆石等一批企業在這里集聚,形成了“原輔材料(碳棒)、金剛石單晶生產、金剛石微粉加工、金剛石制品生產”較為完善的產業鏈條。
“我們公司主要產品包括培育鉆石、金剛石單晶和金剛石微粉,銷售規模和市場占有率位居國內企業前列。”河南省力量鉆石股份有限公司總工程師張存升說,“公司將進一步向超硬材料功能化應用領域延伸,發揮超硬材料在聲、光、電、熱等應用領域的獨特優勢,做大產業、做長鏈條、做優品牌。”
據統計,河南現有規模以上超硬材料企業300余家,其中上市公司7家、年銷售收入超億元企業30家,主要布局在鄭州、許昌、南陽、商丘四地。從上游原材料、專用設備,到中游的金剛石、立方氮化硼、復合材料,再到下游應用到各領域,河南已經建立起較為集中和相對完善的產業鏈條。但從整個產業鏈來看,行業基礎研發能力和應用技術、上下游之間的配合和標準化程度等方面仍存在不足。
業內人士建議提高產業集中度,牢牢掌握行業定價權。省工業和信息化廳材料工業處有關負責人表示,我省正在積極創建國家級超硬材料先進制造業集群,匯集創新、金融、人才等要素,引導產業鏈上中下游和大中小企業融合發展。
對話關鍵人創造性地繼承與開拓
鄭州三磨所是我國磨料磨具行業唯一的綜合性研究開發機構,見證了中國超硬材料行業從無到有、從小到大、由弱變強的進階之路。河南加快超硬材料迭代和擴張,如何從鄭州三磨所的發展歷程中汲取智慧,向新而行?記者采訪了鄭州三磨所副總工程師魯濤。
——談基礎
記者:“從0到1”,鄭州三磨所如何實現垂直進步,探索創新道路? 魯濤:鄭州三磨所誕生于國家在鄭州布局磨料磨具行業的背景之下,被譽為“工業牙齒”的超硬材料是磨料磨具的重要原材料,對于國內超硬材料行業而言,三磨所起到“從0到1”的作用。從承擔國家重大科研項目再到磨料磨具的產業化,三磨所不僅抓住了國家戰略布局的歷史機遇,還滿足了社會發展過程中不同產業對磨料磨具的市場需求,逐漸成為國內超硬材料行業的開創者、引領者。
——談成長
記者:“無人區”不會是一片坦途,成為開創者要注意哪些問題?
魯濤:首先,人的問題始終是第一位。成為開創者后,既要做好自身的人才隊伍建設,還要為行業做好人才培養,尤其是技術帶頭人、企業家等高層次人才的培養。
其次,要堅持“四個面向”的科技創新理念。其實每個方面都對應著不同的市場需求,科技創新不能閉門造車,經過市場檢驗的科技創新才能循序漸進。
最后,要加大對基礎研究的投入力度,創造良好的科研環境,要有容錯機制,重視基礎材料、基礎技術、基礎工藝的研究,進而實現模塊化研制、產品功能集成創新。
——談領跑
記者:科技創新不是“一個人的戰斗”,鄭州三磨所怎樣以團結的力量不斷創造奇跡?
魯濤:一是要付出比常人更多的努力,沒有科研人員、技術工人的攻堅克難,就不會誕生首顆人造金剛石;二是要重視信息的價值,不了解行業及上下游情況,科研、產業化工作會缺乏方向感;三是要重視平臺的作用,延展自身成長的空間和未來可能性。
至于領跑行業的秘訣,最核心的一點就是要有無私奉獻的團隊精神,而不是只關注某個人或某些人的價值,因為一個人的認知是有限的。團隊成員之間要達成共識、相互支撐,創造性地繼承與開拓,整個團隊才能持續發揮引領作用。