中国新材料:各有绝活,各领风骚

2016-9-19 09:44 来源: 中国科技网-科技日报
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  从孩子发烧时用的退热贴,到牙齿修补时更坚固美观的锆齿,再到让电力传送得更远的高温超导……新材料,正在改变我们的生活。

   在国家大力支持下,新材料行业取得了长足发展。近日,在“2016中国·南京新材料资本技术峰会”上,数百家国内新材料企业向人们展示了中国新材料行业的勃勃生机和无限潜力。如果说供给侧改革的要求之一,是企业提供满足时代需求的产品,那么组成这一件件产品的新材料,便是最具活力的源头。

   国产水凝胶:解中国妈妈之忧

   今天,当孩子发烧时,年轻妈妈们不会再像老辈人那样给孩子敷条凉毛巾,而是会找出物理降温的必备品——退热贴。

   这种日本20多年前研发出的降温神器,其核心是以高分子聚合物为主要原料合成的水凝胶(图①)。水凝胶含有大量自由水,可以通过水分挥发而起到持续物理降温的效果。其性能优劣在于含水量的高低,它决定着退热贴的使用寿命和功效。高含水的退热贴能够迅速且持久地带走人体多余的热度,快速降低体温,保护幼儿大脑不受高温损伤,起到护脑作用。

   此前,退热贴行业一直被日本等国企业垄断,但现在,国内企业已经在技术领域实现了赶超。

   国佳新材股份有限公司就是代表之一。作为我国第一家专业从事高分子凝胶核心材料及凝胶芯制品研发、生产与销售的国家级高新技术企业,国佳新材将863项目关于高分子凝胶的最新成果进行产业化。其退热贴产品含水量高达80%,高于人体皮肤70%左右的含水量,超过了国外同类产品。这意味着水分子可以深层渗透,降温效果更好。

   经过十五年的发展,国佳新材在国内高分子凝胶材料市场占据了前列。公司拥有47项自主知识产权,产品应用范围涵盖医药及医疗、日用化学品、家居用品、污水污泥处理、人造石材等多个领域。

   纳米氧化锆:中国人用中国“牙”

   对于美观的追求以及牙齿损坏者数量的增加,让临床口腔修复成为近年来的热点。据统计,全球义齿铲平市场容量近千亿元。消费的旺盛也带动了耗材的升级,氧化锆(图②)以其优良的性能正在逐步取代传统的金属烤瓷牙。

   其中,纳米复合氧化锆的前景最为广阔。自1983年实现产业化以来,特别是在与稀土结合后,其具备卓越的物理性能(高强度、耐高温、耐磨、、绝热绝缘等)、化学性能(抗腐蚀、对氧浓度差敏感、氧离子电导率高等)、纳米性能(比表面积大、加工精度高、储氧能力强等),应用范围逐步扩展。

   不过,目前高端氧化锆粉体主要依赖进口,成本较高。尤其是主要制备方法——水热法,实施难度大,对设备、工艺、控制环节等要求极高。

   来自山东的国瓷功能材料股份有限公司(简称国瓷材料),成功攻克了水热法工艺,突破了日欧企业垄断实现工艺控制、环节技术难度极大的纳米级制备。此前,该类产品主要被日本、欧洲等相关企业垄断,国内仅能生产微米级产品。

   2014年,国瓷材料投产了200 吨/年的纳米氧化锆中试产线,成本远低于与日本等国外企业。产品广泛应用于齿科(人工种植牙)、光纤插芯等领域。因其建立起完整的质量过程控制体系,产品质量稳定可靠,国瓷材料已经成为三星等国外大企业的供应商。

   高温超导:企业家+科学家的奇迹

   高温超导(图③)和我们的日常生活息息相关。医院中常用的肿瘤检测手段——核磁共振成像仪和受控核聚变,就是利用超导大电流产生的强磁场特性。但高温超导最大的价值,是在电力传输技术上。在常规铜或铝的输电系统中,约有15%的电能损耗在输电线路上,而超导电缆的载流量是铜线电缆的100多倍。可以说,建设超导智能电网是解决常规电缆远距离输电时,高电路损耗和对超高压电缆及技术依赖的唯一途径。

   如今,第二代高温超导材料的产业化,已经成为大国科技竞争的焦点之一。而在这一领域,上海上创超导公司一系列创新成就,让中国位列世界先进水平之列。

   2011年后,薛华实、蔡传兵等13位创业者成立上海上创超导科技公司。上海大学则以专利这一无形资产投资入股,成为国有企业、集体企业、高校和自然人共同参股的混合所有制企业。

   “企业家+科学家”强强联手,使上创超导进入了发展快车道。2013年7月,国内第一条千米级第二代高温超导带材在这里下线。当时,世界上能生产千米级第二代高温超导带材的只有两家美国企业,上创超导成为全球第三家企业。

   2015年,公司的第3条生产线完成调试,制造40毫米宽的第二代高温超导带材成为可能。

   短短几年的时间,上海上创超导公司就走完了美、日、德等发达国家十几年走的高温超导带材产业之路,避开发达国家的专利壁垒和重大装备的进口限制,开拓了我国在千米级带材生产装备领域的市场。

   ——记者观察——

   新材料需要一张新身份证

   之所以称为战略性新兴产业,就在于新材料对于支撑关键新兴产业发展,促进传统产业转型升级,保障国家重大工程建设等方面,具有重要战略意义。而今,随着我国经济转型升级,以及供给侧改革的提出,新材料行业作为各重要产业的源头、基础,地位愈加重要。

   但整个新材料行业面临的最大阻碍之一,在于新材料行业作为一个整体,在政策、管理等方面缺乏明确的分类与归口。因为各个企业都分散于其他行业之中。国瓷材料总经理张兵告诉记者,企业的产品是许多新兴行业的重要“口粮”,但在海关等部门那里,竟被划分到“化工杂品”类中。国佳新材董事长王海波也表示,因为没有明确的行业划分,许多税费的优惠政策,企业无法享受。此外,整个行业也尚未有专门的行业协会组织,来代表行业利益一致对外。新材料行业急需一张新身份证。