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新材料产业发展前景广阔

来源:人民日报

作者:丁怡婷,唐一鑫

2021-09-29 10:47:09

比A4纸稍厚的0.12毫米超薄玻璃,凭借出色的柔韧性可以实现360度弯曲;直径仅为头发丝1/10的高性能碳纤维,强度是钢的7至10倍;一颗颗不起眼的黑色氮化硅陶瓷轴承球,能耐得住每分钟60万次的摩擦以及上千摄氏度高温的炙烤……这些“身材”小却作用大、叫得响的新材料,正是今年以来市场销售快速增长的中高端产品。

数据显示,我国新材料产业产值从2011年的0.8万亿元增至2019年的4.5万亿元,年均复合增速超过20%。预计到2025年产业总产值将达到10万亿元。产业高速增长的背后,有哪些因素在起作用?记者采访了产业链上下游企业以及行业专家。

供需双发力 市场有活力

新材料“加速跑”,产业正形成更高水平动态平衡

总产能2.5万吨!9月8日,我国首个万吨碳纤维生产基地在青海西宁投产。车间内,一束束白色原丝经过1000多摄氏度的高温碳化,缠绕成一轴轴高性能黑色碳纤维。

不要小看这相当于录音磁带粗细的一束,它包含了1.2万多根碳纤维,把一轴碳纤维的每根单丝连接起来,可以绕地球一圈半。它还能够承受130公斤左右的重量,具有耐高温、抗摩擦、耐腐蚀等优点,可用于航空航天、风力发电等战略性新兴产业,被称为“材料黑金”。

“从原材料到产品出厂的生产线大约1公里长,涉及3000多个工艺参数,难度非常大。项目的投产,也实现了单线年产3000吨高性能碳纤维生产线设计和高端成套技术自主可控。”中复神鹰西宁公司常务副总经理连峰介绍,今年碳纤维的订单量预计是去年的3倍。

2014年以来,我国碳纤维需求量以13%以上的年均增长率稳定增长。2020年,我国碳纤维需求量达4.89万吨,国产碳纤维供应量为1.85万吨,加上海外供给不稳定,碳纤维可谓“一家有女百家求”。

北京天海工业有限公司总经理张继恒特意来西宁“抢”订单,“我们生产的储氢瓶,用高性能碳纤维进行缠绕,相比纯钢气瓶可以减重约70%。如今不少企业都在抢抓氢能发展机遇,储氢瓶需求快速增长,也带动碳纤维需求猛增。”

碳纤维产业发展是我国新材料产业蓬勃发展的缩影。“今年以来,我们的新材料业务跑出了‘加速度’,业绩支撑度持续提升,收入和净利润占比分别从去年年底的19%、36%提高到上半年的23%、41%。”中国建材集团董事长周育先说,作为全球最大的综合性建材产业集团、世界领先的新材料开发商,中国建材明显感受到,“十四五”开局以来,高新产业不断壮大,拉动新材料需求增长;新材料持续升级,又拓展更多产业应用。新材料产业正形成需求牵引供给、供给创造需求的更高水平动态平衡。

需求牵引供给,带动产业升级。“今年满产满销!”洛阳玻璃股份有限公司生产的超白压延光伏玻璃,很大程度上决定了光伏组件的发电效率。公司副总经理章榕分析,企业抢抓实现碳达峰碳中和目标给光伏行业带来的发展机遇,根据下游客户的需求,有针对性地研发生产。“今年以来,针对下游大尺寸、薄型化的需求,我们适当增加玻璃版型的长度和宽度,并且提高强度、透过率、材料耐老化性等性能,产品几乎零库存。”

供给创造需求,拓展消费空间。锂电池隔膜是新能源电池生产的关键材料。针对锂电池隔膜高能量密度、长寿命、高安全的技术发展趋势,中材科技改进了涂覆配方及工艺,运用油性混涂等涂覆技术进一步提升锂电池的耐热性及安全性等指标。“新技术得到了国内外市场认可,隔膜产销量同比大幅增长。”中材科技董事长薛忠民介绍,新材料有助于拓宽锂电池的产业“赛道”,预计到2025年锂电池需求将超过2140吉瓦,相应带动隔膜的需求量超过256亿平方米。

攻克“卡脖子” 技术有底气

新材料产业需要舍得投入、看得长远、坐得了冷板凳

记者在采访中发现,市场增长迅猛的新材料,背后都有一个共同特点,即集中力量攻克关键核心技术“卡脖子”问题。在疫情冲击下,全球产业链供应链不稳定而市场需求爆发时,这些国货恰好可趁势“补位”,乃至实现出口。

山东淄博,一颗颗直径小至0.4毫米、大至101毫米的黑色氮化硅陶瓷球,正准备发往国外。今年前8月,这种热等静压氮化硅陶瓷球出口同比增长303%。“目前全球有4家风力发电氮化硅陶瓷绝缘轴承制造企业,其中3家已经成为我们的客户。”中材高新氮化物陶瓷有限公司总经理孙峰说。

“我们的陶瓷球可以实现自润滑,每分钟可转60万转,比普通轴承球2万转的标准高得多。”说起氮化硅陶瓷球,孙峰滔滔不绝。继美国阔斯泰、日本东芝之后,公司成了全球第三家,也是国内首家且唯一形成批量生产热等静压氮化硅陶瓷材料的企业,研制成功的G3级轴承球已在航天、航空工程上应用,在国内多个轴承企业实现大批量供货。“现在海外供应链受疫情影响较大,而我们生产稳定,交货周期较短,比较优势明显。”

新材料要提升市场占有率,不仅要靠“人无我有”,也要靠“人有我优”。

作为下游客户,安徽立光电子材料公司这几年一直在加大国产超薄玻璃采购力度,目前国货占比已从5年前的30%提升到70%。副总经理傅强告诉记者:“我们能明显感受到这几年国产超薄玻璃性能逐渐稳定并提升。品质差不多的情况下,我们更愿意在国内采购。国产产品几天就能到场,从国外采购以前大概是一个月,目前可能要40天左右。”

新材料技术含量高、研发周期长,要舍得投入、看得长远、坐得了冷板凳。中复神鹰10年研发投入20多亿元;蚌埠玻璃工业设计研究院耗时6年才将0.12毫米超薄玻璃拉引成型;中材高新氮化物公司最困难时,一边熬夜加班,一边愁下月工资如何筹措……“今天产生盈利的新材料项目很多都是10多年前启动的,一个新项目3至5年内往往不会有收益,要持续投入、耐得住寂寞。”周育先说。

“新材料投入之初,往往需要通过下游应用的测试反馈,才能不断完善性能、迭代优化。但很少有人愿意成为第一个‘吃螃蟹’的,导致新材料产业普遍面临‘有材不好用、好材不敢用’的问题。”在中国化学纤维工业协会副会长吕佳滨看来,近年来,工信部等部门联合开展重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作,对加强供需对接、分担应用风险发挥了很好的作用。此外,下达中央预算内投资资金,成立国家制造业转型升级基金,支持新材料生产应用示范、测试评价、资源共享平台建设等一系列举措,都有力推动了行业的快速发展。

抓住“窗口期” 前景更可期

“十四五”时期向着更足供应、更高品质、更小差距发力

受疫情影响,全球产业链供应链处于调整的“窗口期”,如何把握机会、充分挖潜,增强产业链供应链韧性,支撑高质量发展?接受采访的新材料企业有着清晰规划——

为了更足供应扩产。“新能源玻璃行业发展前景较好,我们在安徽合肥和桐城的光伏电池封装材料项目正在建设中,总投资额约17.8亿元。”章榕预计,到2023年,洛阳玻璃的产能将由目前的2000吨增至1万吨以上。

瞄准更高品质升级。中复神鹰公司最近正集中技术力量研发高性能碳纤维T1100,力争年底实验线建设成功。“现在是国内碳纤维企业扭转局面的最好机会。要推出具有高附加值的碳纤维及先进复合材料制品,填补高端市场应用空白,增强企业的核心竞争力。”连峰说。

向着更小差距发力。“高端的氮化硅陶瓷粉体仍然受制于国外,我们正在攻关,目前小批量供货没有问题,接下来要解决大批量生产的稳定性。”尽管难度不小,孙峰依然充满信心。

新材料产业前景可期,掌握核心技术仍是关键所在。“一些处于‘风口’的新材料产业已经出现了一窝蜂追逐的迹象。光买成套装备,没有核心技术,很难在这个行业脱颖而出。另外,同一种新材料在不同领域的应用工艺也各不相同,其他领域同样要做好技术储备。”吕佳滨认为。

掌握核心技术,形成与产业链供应链相匹配的创新链条,要深化改革,完善创新体系。对此,中材人工晶体研究院有限公司的科研人员感受深刻。科技成果转化收益的一半分给团队,让他们干劲十足。“以前市场意识淡薄,大量科研成果放在‘抽屉’里闲置。如今,大家都主动开展产业链及市场调研,挖掘科技成果的应用方向和市场需求。”中材人工晶体研究院有限公司科技管理部经理张微说。今年7月,中国建材集团还发起成立了150亿元的新材料产业投资基金,助力新材料跨过从初期市场培育到推广应用的“惊险一跃”。

“‘十四五’时期,我们将继续向高端化、量产化、全球化进军,加快攻克重要材料领域的‘卡脖子’技术,助力我国产业链供应链自主可控。”周育先说。

[责任编辑:杨凡、牛永浩]

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