李衛(wèi)東,劉志安,董傳民
(菏澤市科學(xué)技術(shù)情報研究所,山東 菏澤 274000)
基于菏澤市的新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),采用專利分析和文獻分析的方法,分析研究了當(dāng)前國內(nèi)外新材料領(lǐng)域的研究熱點.
無機非金屬材料領(lǐng)域,選取菏澤市基礎(chǔ)較好的氧化鋯和玻璃為靶向,分析國內(nèi)外研究熱點.
氧化鋯具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì),如高硬度,低的熱傳導(dǎo)性,高熔點,抗高溫和腐蝕,化學(xué)惰性和兩性性質(zhì),在電子陶瓷、功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷等方面的應(yīng)用迅速發(fā)展.國內(nèi)外專家學(xué)者對于氧化鋯的研究熱點主要在以下幾個方面:一是致力于氧化鋯增韌技術(shù)突破.陶瓷材料的致命缺點是脆性、低可靠性和低重復(fù)性,這些不足嚴重影響了陶瓷材料的應(yīng)用范圍.二是含有氧化鋯的電子陶瓷、功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷等在電子、航天、航空和核工業(yè)的應(yīng)用研究正在火熱發(fā)展[1].
在玻璃行業(yè),目前電子玻璃、汽車玻璃、高檔建筑玻璃、航空玻璃等方面的深加工技術(shù)提升是發(fā)達國家研究重點方向;隨著全球環(huán)境和能源問題的頻出,環(huán)保節(jié)能玻璃加工制造技術(shù)也是近些年專家學(xué)者們的研究熱點.而我國玻璃行業(yè)正處于“產(chǎn)能過?!睍r期,玻璃企業(yè)在二次加工的數(shù)量和深度上距離國外均有較大差距,全力開展第二代中國優(yōu)質(zhì)浮法玻璃技術(shù)研發(fā)是目前國內(nèi)玻璃行業(yè)的一大重點.
高端金屬材料領(lǐng)域,將鎂合金和精密銅帶銅箔作為菏澤市新材料研究對象,分析國內(nèi)外研究熱點.
鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、耐磨性能好、減震性能及磁屏蔽性能好等特點.我國、加拿大、俄羅斯、美國、日本、挪威、以色列等國家是鎂合金主要生產(chǎn)國家.高強耐熱鎂合金、高韌鎂合金以及大規(guī)格變形鎂合金的制備工藝都是近些年來國內(nèi)外專家學(xué)者的主要攻克方向[2].航空航天和現(xiàn)代交通業(yè)是鎂合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一,美國、歐盟、日本汽車業(yè)都將鎂合金的壓鑄件制造技術(shù)作為研究重點,我國則將大尺寸復(fù)雜截面鎂合金型材產(chǎn)業(yè)化制備關(guān)鍵技術(shù)作為未來發(fā)展方向,以滿足航天工業(yè)的緊迫需求.
銅帶銅箔領(lǐng)域中,通過專利分析發(fā)現(xiàn),有效防止壓延銅箔軟態(tài)產(chǎn)品存放期表面氧化變色的表面處理技術(shù)是國內(nèi)外研究熱點之一,日本的耐化學(xué)和耐熱性及離子遷移性的表面處理技術(shù)、雙面銅箔表面處理非黑化處理技術(shù)、上海的鋅-鎳鍍層技術(shù)等等都能較好的在這一方面解決問題.此外,板坯水平連鑄、軋制、熱處理過程中組織精確控制技術(shù)也是一個研究熱點.
根據(jù)菏澤市產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),本研究確立碳纖維、玻璃纖維、芳綸作為未來發(fā)展重點領(lǐng)域.
近年來,全球高性能纖維材料進入蓬勃發(fā)展的新時期.目前具備生產(chǎn)高性能纖維的國家主要有美國、日本、俄羅斯、英國、法國等.其中,日本處于領(lǐng)先地位.在碳纖維領(lǐng)域,目前全球高性能碳纖維拉伸模量基本接近其理論值,但碳纖維最高的拉伸強度僅為理論強度的10%左右,在通過進一步改進和優(yōu)化PAN原絲、調(diào)控碳纖維制造工藝和微觀結(jié)構(gòu)來提高碳纖維的力學(xué)性能方面,聚集了不少國內(nèi)外的科研學(xué)者.在玻璃纖維領(lǐng)域,超細玻璃纖維增韌技術(shù),玻璃纖維表面處理技術(shù),玻璃纖維在汽車、船體、容器、飛機、風(fēng)葉等領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)提升等都是該領(lǐng)域的研究熱點[3].芳綸類纖維領(lǐng)域,國外處于供過于求,國內(nèi)處于供不應(yīng)求的狀態(tài).芳綸超高分子量樹脂合成和高模量芳綸制備關(guān)鍵技術(shù)是該領(lǐng)域的研究熱點.
結(jié)合菏澤市信息功能材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,確立敏感功能材料為研究對象.目前,國內(nèi)外的敏感材料和傳感器主要是以小型化、集成化、智能化為發(fā)展的主要趨勢,而微電子和微加工技術(shù)是實現(xiàn)小型化、集成化、智能化的關(guān)鍵.微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的使用以及汽車的電噴系統(tǒng)、自動駕駛等領(lǐng)域的敏感材料研發(fā)與應(yīng)用[4]都是近些年來敏感材料的發(fā)展熱點.
新材料產(chǎn)業(yè)以推進技術(shù)創(chuàng)新為著力點,以加快項目建設(shè)為突破口,加大優(yōu)勢骨干企業(yè)培育力度,隨著寬幅擠壓鎂合金板材、敏感功能材料、氧化鋯超高溫耐火材料、碳纖維材料等一批戰(zhàn)略性新材料生產(chǎn)企業(yè)全面投產(chǎn),“新材料”已成為推動菏澤市高新區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的強力引擎.
在特色產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)方面,牡丹區(qū)建成了以華盛榮、廣源銅帶、中廈電子為龍頭的合金、精密銅帶、半導(dǎo)體材料生產(chǎn)基地;巨野縣發(fā)展了以巨潤建材、巨源恒碩、金奧新能源玻璃為龍頭的新型多功能玻璃產(chǎn)業(yè)集群;單縣形成了以天成玻纖、華耀玻纖為龍頭的玻璃纖維制造基地;成武縣形成了以呈祥公司為龍頭的絕緣材料、復(fù)合材料生產(chǎn)基地.
在科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品開發(fā)方面,華盛榮應(yīng)用寬幅擠壓、鎂合金型材精整、連續(xù)軋制工藝等專利技術(shù),研發(fā)了寬幅鎂合金板帶、大規(guī)格擠壓型材、鎂合金蜂窩板等產(chǎn)品;呈祥公司玻璃鋼夾砂管、巨潤建材鋼化玻璃等一批新產(chǎn)品已形成規(guī)模化生產(chǎn).廣源銅帶開發(fā)研制了厚度0.01 mm以上、寬度500 mm以內(nèi)的精密銅帶系列產(chǎn)品,形成亞洲最大的生產(chǎn)規(guī)模,并與北京科技大學(xué)共同組建了“壓延銅箔技術(shù)中心”,成功開發(fā)高精電子壓延銅箔[5],填補了國內(nèi)空白;同時,廣源銅帶、華盛榮鎂業(yè)等企業(yè)還承擔(dān)了同行業(yè)產(chǎn)品國家標準起草工作.
在項目實施方面,菏澤市有廣源銅帶年產(chǎn)5 000噸高精電子壓延銅箔、菏澤魯潤建材綜合開發(fā)公司和山東建筑大學(xué)聯(lián)合研發(fā)并建設(shè)的微晶玻璃項目等10多個重點項目開始進行;呈祥公司MPP塑鋼復(fù)合電纜導(dǎo)管生產(chǎn),中廈電子年產(chǎn)10億支熱敏電阻和5 000萬支壓力傳感芯片,巨潤建材超白浮法玻璃生產(chǎn)線擴建等一批鏈條延伸、結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)能擴張項目開工建設(shè),企業(yè)競爭能力和發(fā)展后勁逐步增強.
自20世紀70~80年代由摩托羅拉公司鼓勵業(yè)務(wù)經(jīng)理關(guān)注產(chǎn)品技術(shù)趨勢時而率先應(yīng)用技術(shù)路線圖以來,技術(shù)路線圖作為一種創(chuàng)新管理工具得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展.
綜合不同國家和地區(qū)對技術(shù)路線圖的描述,可以從以下三個角度來理解技術(shù)路線圖:1)技術(shù)路線圖是未來發(fā)展的愿景圖,展現(xiàn)了知識、理想、企業(yè)、政府資源、相關(guān)投資及實施流程的結(jié)合;2)技術(shù)路線圖是技術(shù)方案,為產(chǎn)業(yè)的技術(shù)需求提供了確認、評估及選擇策略的完整方案[6];3)技術(shù)路線圖是過程管理工具,幫助識別國家/行業(yè)/部門/公司未來成功發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù),以及執(zhí)行和發(fā)展這些技術(shù)所需的項目或步驟.總體來看,技術(shù)路線圖是針對某一特定領(lǐng)域,集合利益相關(guān)者意見對影響達到技術(shù)目標的重要變動因素所作的展望分析與策略選擇.
作為有效的創(chuàng)新管理工具,技術(shù)路線圖根據(jù)不同規(guī)模類型都能起到相應(yīng)的作用(見表1).從政府層面來看,技術(shù)路線圖能夠在地方政府部門之間有效傳達科技政策信息和解決關(guān)鍵的非技術(shù)障礙,讓共同的愿景和利益相關(guān)者溝通;識別地方區(qū)域現(xiàn)有的科技能力和瓶頸,作為計劃投入和資源配置的決策依據(jù);著重于地方政府專注的領(lǐng)域,推動技術(shù)創(chuàng)新并對地方區(qū)域的技術(shù)發(fā)展作長遠考慮;使計劃管理部門在公共項目選擇中明確政府支持的投入導(dǎo)向,影響主要的研究與創(chuàng)新的贊助者集中于已識別有限順序的技術(shù)發(fā)展.
表1 繪制技術(shù)路線圖的種類
3.3.1 繪制原則
1)政產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的原則
新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖的制定應(yīng)整合各區(qū)縣現(xiàn)有企業(yè)、高校、研究院所的科研資源,建立以政府為引導(dǎo),企業(yè)為主體,以高校、科研院所為依托,政產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的充滿活力的區(qū)域創(chuàng)新體系.
2)彈性原則
制定菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖既要遵循路線圖制定的一般方法,又要根據(jù)菏澤市的實際做出靈活調(diào)整,以適應(yīng)特定的研究對象.
3)時間原則
新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖不僅要標明實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展愿景的關(guān)鍵路徑,而且要清楚地標明實現(xiàn)路徑的時間維度,從而確保政策、資金、技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)等要素的協(xié)同發(fā)展,并及時反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境的動態(tài)變化.
4)產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性原則
在經(jīng)濟活動中,各產(chǎn)業(yè)之間存在的廣泛的、復(fù)雜的和密切的技術(shù)經(jīng)濟聯(lián)系.制定菏澤新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖的過程中,在發(fā)展自身產(chǎn)業(yè)的同時,兼顧對其他產(chǎn)業(yè)能夠起到促進作用的技術(shù)或裝備滲透.
3.3.2 繪制流程
菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究編制工作主要步驟:
1)成立研究編制小組
組建菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究編制小組,部署菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究編制工作.
2)組建專家咨詢組
邀請菏澤市高校、研究機構(gòu)、重點企業(yè)、產(chǎn)業(yè)協(xié)會、政府科技和產(chǎn)業(yè)主管部門的科技專家、經(jīng)濟專家、管理專家和戰(zhàn)略專家組成專家咨詢組,負責(zé)對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)路線圖制定過程中涉及的問題提供咨詢意見和決策性建議.
3)前期準備
研究編制小組成員對菏澤相關(guān)政府主管部門、重點企業(yè)、科研機構(gòu)進行實地調(diào)研,獲取一手資料.
4)開展專家問卷調(diào)查
根據(jù)新材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、趨勢及專家咨詢組的意見,設(shè)計、發(fā)放、回收和統(tǒng)計、分析調(diào)查問卷.
5)進行TI專利數(shù)據(jù)庫檢索分析
用Thomson Innovation專利數(shù)據(jù)庫對國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專利進行檢索,并進行專利分析,獲取國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展方向.
6)梳理獲取的多方面資料,形成技術(shù)名錄.
7)召開專家會,征詢專家意見,再次開展專家問卷調(diào)查,從技術(shù)名錄中,結(jié)合菏澤基礎(chǔ),篩選出菏澤市技術(shù)路線圖繪制所需關(guān)鍵技術(shù)點.
3.3.3 技術(shù)路線圖繪制依據(jù)
新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖按照“技術(shù)領(lǐng)域-技術(shù)基礎(chǔ)-關(guān)鍵技術(shù)-技術(shù)路徑”這條主線[7]進行分析.基于菏澤的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),結(jié)合菏澤新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃以及相關(guān)專家的指導(dǎo)意見,確立菏澤各產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域和方向.依托德爾菲問卷結(jié)果,綜合考慮技術(shù)綜合重要度指數(shù)(技術(shù)推動重要度和市場拉動重要度的綜合)、預(yù)期實現(xiàn)時間和技術(shù)發(fā)展路徑,以時間序列系統(tǒng)描述菏澤各產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)的時序.
經(jīng)過多年努力,菏澤市新材料技術(shù)的創(chuàng)新能力不斷提高,形成了一批產(chǎn)業(yè)技術(shù)亮點,為菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展打下了良好基礎(chǔ).依據(jù)菏澤市產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),結(jié)合領(lǐng)域?qū)<乙庖姡瑢⒑蕽墒行虏牧袭a(chǎn)業(yè)分為無機非金屬材料、高端金屬材料、纖維材料、信息功能材料四大類.
1)無機非金屬材料
在無機非金屬領(lǐng)域中,氧化鋯系列產(chǎn)品制造是菏澤市一大優(yōu)勢方向.目前,菏澤市掌握了氧化鋯超高溫耐火材料制備技術(shù)、氧化鋯陶瓷纖維制造技術(shù)等氧化鋯產(chǎn)品制造相關(guān)技術(shù),特別是菏澤宏瑞新型材料有限公司的氧化鋯陶瓷纖維及增強的磷酸鹽基寬帶透波復(fù)合材料填補了國內(nèi)空白;并且在相關(guān)設(shè)備方面,該公司研發(fā)出了低溫、高溫高端耐火窯具生產(chǎn)技術(shù),已經(jīng)具備生產(chǎn)1 450℃低溫高端耐火窯具的能力,達到了國際水平.
建筑節(jié)能玻璃也是菏澤市較具優(yōu)勢的行業(yè)之一.菏澤市在玻璃原片、太陽能玻璃薄膜、節(jié)能高效低輻射LOW-E玻璃、超白壓延玻璃等方面技術(shù)較強[8];巨潤建材日產(chǎn)700 t超白浮法玻璃已經(jīng)投產(chǎn),受國家玻璃工業(yè)協(xié)會的委托,參與制定國家行業(yè)標準;菏澤魯潤建材綜合開發(fā)公司和山東建筑大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的微晶玻璃新工藝屬國內(nèi)首創(chuàng),其原料主要為粉煤灰、赤泥等工業(yè)固體廢棄物,發(fā)展前景十分廣闊.
2)高端金屬材料
高端金屬材料領(lǐng)域中,鎂合金和精密銅帶銅箔是菏澤市近年來蓬勃發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè).華盛榮鎂合金公司的寬幅擠壓技術(shù)填補世界空白,已被有關(guān)部門定為高速機車首選金屬板材.廣源銅帶股份有限公司擁有亞洲規(guī)模最大的散熱器精密銅帶箔生產(chǎn)線,擁有4項新材料發(fā)明專利,6項專利正在申報.現(xiàn)有產(chǎn)品的薄度可到0.05 mm,達到了國際IPC4562 A先進標準.
3)纖維材料
纖維材料領(lǐng)域,菏澤市目前以碳纖維、玻璃纖維、芳綸等材料制造為重點發(fā)展方向.其中,碳纖維方面主要實現(xiàn)了碳纖維紅外線電熱元件制造技術(shù),菏澤邦威碳纖維新熱源有限公司的碳纖維相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用、醫(yī)療等烘干干燥、取暖、保健等領(lǐng)域.玻璃纖維領(lǐng)域,菏澤市在單縣擁有玻璃纖維制造基地,目前已經(jīng)掌握了電子級玻璃纖維以及節(jié)能產(chǎn)品制造關(guān)鍵技術(shù);電玻璃纖維、超細電子纖維等新材料、高附加值產(chǎn)品已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段.芳綸領(lǐng)域,菏澤市5 000 t間位芳綸、2 000 t對位芳綸項目、1萬噸尼龍66膜、2萬噸尼龍66長絲項目正在加緊進行,具備了較強的生產(chǎn)基礎(chǔ).
4)信息功能材料
在信息功能材料領(lǐng)域,菏澤市中廈電子的熱敏材料制造技術(shù)居全國領(lǐng)先水平,我國現(xiàn)存專利庫中有50%以上的熱敏材料技術(shù)相關(guān)專利屬中廈電子公司名下.目前已經(jīng)掌握了汽車用系列特種熱敏傳感器制造技術(shù)、NTC功能材料及元器件制造技術(shù)等.
基于菏澤市新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),根據(jù)專家意見,確定未來重點發(fā)展無機非金屬材料、高端金屬材料、纖維材料和信息功能材料四個領(lǐng)域,并篩選44項關(guān)鍵技術(shù)或項目.
根據(jù)研究結(jié)果,近期(0~3年)主要發(fā)展的技術(shù)包括玻璃制造過程中脫硫脫銷除塵余熱發(fā)電技術(shù)、微晶玻璃制備技術(shù)提升、鎂合金表面處理及防腐技術(shù)提升、元器件自動化封裝技術(shù)等14項,中期(3~6年)主要攻克的技術(shù)包括氧化鋯在結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷中應(yīng)用技術(shù)提升,開發(fā)鎂合金汽車零配件、3C產(chǎn)品、體育用品等領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù),高強度中模量碳纖維制備關(guān)鍵技術(shù)、硅單晶熱敏材料替代現(xiàn)有材料等24項,遠期(6~9年)主要實現(xiàn)的技術(shù)包括玻璃的在線鍍膜技術(shù)、高強度高模量碳纖維制備關(guān)鍵技術(shù)、MEMS智能傳感模塊技術(shù)等6項.
1)優(yōu)先發(fā)展無機非金屬材料產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展.菏澤市氧化鋯系列產(chǎn)品制造能力較強,目前已經(jīng)掌握了氧化鋯陶瓷纖維及增強的磷酸鹽基寬帶透波復(fù)合材料制造等多項達到國內(nèi)領(lǐng)先水平的技術(shù);此外,玻璃產(chǎn)業(yè)也是菏澤市優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一,擁有產(chǎn)業(yè)基地以及超白浮法玻璃制造等一批關(guān)鍵技術(shù)和國內(nèi)首創(chuàng)的微晶玻璃新工藝.通過產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究,確定了14項未來重點發(fā)展技術(shù),重點利用新技術(shù)突破氧化鋯產(chǎn)業(yè)鏈上下游新產(chǎn)品開發(fā),通過鍍膜技術(shù)等先進技術(shù)的引進消化吸收再創(chuàng)新,在玻璃深加工領(lǐng)域增強,并廣泛推廣脫硫脫硝除塵余熱發(fā)電等技術(shù),推動產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展.
2)重點支持高端金屬材料產(chǎn)業(yè).菏澤市在鎂合金和精密銅帶銅箔生產(chǎn)制造方面形成一定優(yōu)勢,鎂合金寬幅擠壓技術(shù)、散熱器精密銅帶箔生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)都擁有自主知識產(chǎn)權(quán),達到國際水平.通過產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究,確定了12項未來重點發(fā)展技術(shù),支持高端金屬材料制造過程中關(guān)鍵技術(shù)的提升和金屬材料在汽車、高鐵等多領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā),研制高附加值產(chǎn)品,主動向下游延長產(chǎn)業(yè)鏈.
3)加大纖維材料和信息功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)力度,全面突破新材料發(fā)展瓶頸.通過產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖研究,在菏澤市纖維材料領(lǐng)域和信息功能材料領(lǐng)域分別確定了14項、4項未來重點發(fā)展技術(shù),重點攻克高性能纖維制備關(guān)鍵技術(shù)、電子半導(dǎo)體敏感新材料的研發(fā)及企業(yè)規(guī)?;?、智能化生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量標準等產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸.
4)充分發(fā)揮企業(yè)在新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用.積極建立以企業(yè)為核心的新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,充分利用菏澤市新材料的資源與區(qū)位優(yōu)勢,重點扶持相關(guān)企業(yè),加強新材料產(chǎn)品的研發(fā)力度,以市場為導(dǎo)向,有計劃、有層次的推出新材料產(chǎn)品,不斷延伸產(chǎn)業(yè)鏈,促進產(chǎn)業(yè)地位的提升,最終將新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為菏澤市戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一.
5)引進培育新材料產(chǎn)業(yè)化人才團隊.相對我市在新材料研發(fā)制備方面的技術(shù)人才優(yōu)勢,新材料產(chǎn)業(yè)化人才比較缺乏,因此在新材料重點企業(yè)培育的過程中,應(yīng)注重產(chǎn)業(yè)化人才團隊的引進和培養(yǎng).
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