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        【轉載】河南產業觀察|作為全球超硬材料領航者 河南還肩負著一項重任

        • 發布時間:2021-12-08
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        大象新聞記者 米方杰

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        超硬材料及制品是支撐先進制造技術的必備工具,被譽為現代工業的“牙齒”,經過50多年的發展,作為超硬材料發源地的河南已經成為了全球超硬材料的領航者。超硬材料也從工具應用擴展到了功能應用上,并且隨著培育鉆石市場的“火熱升溫”,河南超硬材料產業的發展也越發受到關注。作為我國自主發展、具有全球競爭優勢的特色長板產業,河南超硬材料產業將走向何方,未來又該在哪些方面進行著力呢?

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        【1】超硬材料的發展  將為河南產業發展提供“硬支撐”

        經過50多年的發展,河南實現了由我國超硬材料的研究開發中心向超硬材料及制品的研究開發與產業化基地轉型,初步形成了一個以超硬材料為先導、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、產業群體比較集中和相對完善的特色高技術產業鏈,成為我國超硬材料大省,為我國成為全球超硬材料生產大國奠定了堅實基礎。

        作為一種新材料,超硬材料引領著我國高端制造業的發展。中國機床工具工業協會超硬材料分會秘書長孫兆達表示,超硬材料及制品是支撐先進制造技術的必備工具,當下河南正大力發展制造業,而超硬材料是支撐制造業升級必不可少的一個“關鍵鏈”,超硬材料行業的發展將為河南產業發展提供起“硬支撐”。

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        “超硬材料及制品是迄今為止人類發明的極端堅硬的材料及工具,層出不窮的各種新型材料只能用它們才可加工,”在河南省金剛石及制品工程技術研究中心總工程師、中國珠寶玉石協會培育鉆石分會名譽會長王秦生看來,超硬材料及制品對高新技術材料及各類制成品的發展提供著強力支撐。

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        【2】超硬材料刀具和精密磨具 依然是重要的發展方向

        值得關注的是,目前超硬材料也從工具應用、功能應用擴展到了民用消費,培育鉆石的成功讓其進入了群眾生活,目前河南培育鉆石供不應求。

        雖然培育鉆石市場前景廣闊,但不管是王秦生還是孫兆達在接受采訪時都表示,并不建議將其作為超硬材料的“主要”發展方向?!昂幽吓嘤@石市場發展前景廣闊,但培育鉆石屬于消費市場,目前技術已經非常成熟,”王秦生表示,只要培育鉆石有市場,企業便會加大生產力度,在遵循市場規律情況下,政府做好服務即可。

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        “經過50多年的發展,以人造金剛石為代表的超硬材料依然屬于新材料,”在孫兆達看來,雖然過去這些年里,人們對人造金剛石的探索和應用主要集中在“工具”方面,但目前對其開發利用依然有限。

         “超硬材料的工具河南歷來有優勢,下一步還要繼續放大這一優勢?!蓖跚厣榻B說,一直以來,超硬材料企業賣的不僅是產品,更是“核心技術”。在工業領域,超硬材料刀具在世界發達國家代替普通道具已經超過了10%,但是中國還不到10%,超硬材料刀具和精密磨具依然是一個重要的發展方向。

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        王秦生同時表示,雖然河南超硬材料產業發展迅速,但還有著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、中低端產品產能過剩且同質化嚴重、產品應用實驗室欠缺或不夠完善、前沿技術研究薄弱及未來可持續發展動力不足等問題。

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        【3】專家建議把超硬材料功能化應用的開發 作為戰略方向

        經過多年的發展,超硬材料的性能正在不斷地被發現,它的應用領域也在不斷地被擴展,當下在不斷擴展工具應用的同時,超硬材料也進入到了“功能時代”, 在采訪中,孫兆達和王秦生都建議,河南把超硬材料功能應用的開發作為一個戰略方向。

        孫兆達表示,金剛石作為極限材料,除具有優異的力學性能外,還擁有最高的熱導率、極寬的禁帶寬度、高載流子遷移率、高絕緣性、極佳的光學透過性、化學穩定性與抗輻照性等眾多熱、光、聲、電、化學優異性能,被譽為“材料之王”,在航空航天、核工業、第四代半導體、超大功率器件等尖端技術領域具有極佳的應用潛力。

        “目前金剛石膜散熱片已應用于北斗導航衛星相控陣組件;金剛石光學窗口具有紫外至微波的廣譜透過性,用于飛行器窗口、高能激光武器窗口及核反應堆窗口等極端領域。而硼摻雜金剛石電極在電化學傳感器、污水處理等領域已取得了突破性進展,壽命是傳統電極的數十倍?!睂O兆達介紹說,隨著包括金剛石在內的超硬材料各種功能性的廣泛開發和應用,超硬材料將在國計民生中發揮更為重要的戰略支撐作用。而持續推進超硬材料功能應用的開發,是作為全球超硬材料領航者的河南必須肩負起的一項重任。

        王秦生同樣表示,超硬材料產業的體量雖然不大,但以人造金剛石為代表的超硬材料及制品卻滲透到了各個領域,包括國防軍工、航空航天、尖端科技等,超硬材料不僅是支撐我國戰略性新興產業發展的先進基礎材料,更是活躍在國家重大關鍵領域中的“精良利器”,某種意義上來說是屬于戰略性物資。

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        【4】龍頭企業已開始布局 有望在超硬材料功能應用上實現新突破

        “建議政府要在政策和資金方面給予扶持,引導省內超硬材料龍頭企業加大在功能應用方面的科研投入力度,”王秦生表示,超硬材料功能應用的科研,需要投入更多的時間和精力以及資金,不像做培育鉆石會立馬有利潤,因此需要政府加大扶持力度。在其看來,超硬材料如果能在聲光電熱等應用方面實現突破,其產業規模將至少放大十倍以上。

        記者在采訪中了解到,鄭州三磨所等超硬材料行業的龍頭企業已經把超硬材料的功能應用作為主要的發展方向。三磨所針對電子信息、汽車、航空航天、國防軍工、家用電器、光伏、LED、風能等行業研究開發出一系列制品,突破了多項關鍵技術,取得了一批高水平的成果。值得一提的是,三磨所開發出的芯片“切、磨、拋”加工全系超硬材料制品,打破了我國高檔精密超硬材料制品主要依靠進口的局面,對我國芯片加工產業的獨立自主可控、保障芯片產業技術安全具有重要意義。

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        “培育鉆石只是我們的一個小項目,并不是我們主要的發展方向,”鄭州三磨所相關負責人介紹說,目前,他們正加快推進基于金剛石優異的光、電、熱和化學性能的自主研發,力求為未來全行業的發展開辟出更多優質的產業“賽道”。

        與此同時,記者獲悉,在黃河旋風未來的規劃中,將通過合作生產交易共同打造具有全國影響力的集工業用金剛石、線鋸與培育鉆石、鉆石打磨、首飾加工、第三代半導體材料研發、自主品牌培育、電商等上下游于一體的超硬材料產業園區。

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