先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　我國近些年先進陶瓷產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，取得了一些成就，總體來說，我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的未來是光明的，但還是存在一些技術(shù)上難以突破的難題。目前我國先進功能陶瓷產(chǎn)業(yè)主要集中在多孔陶瓷、高溫防熱陶瓷、核用陶瓷、陶瓷基板、電子陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷和裝甲陶瓷等方面。

 

　　3.3.1多孔陶瓷

 

　　國內(nèi)多孔陶瓷近年來發(fā)展迅速，在蜂窩陶瓷、發(fā)泡陶瓷和陶瓷膜領(lǐng)域已形成了一批代表性的龍頭企業(yè)，支撐我國多孔陶瓷技術(shù)的發(fā)展。作為國內(nèi)專業(yè)從事大氣污染治理產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的自主品牌企業(yè)，奧福環(huán)保從蜂窩陶瓷的配方、模具到燒成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均具有先進的技術(shù)，形成了較完備的技術(shù)體系，蜂窩陶瓷配方技術(shù)體系的構(gòu)建和布局為其迎接國家第六階段機動車污染物排放標準的全面實施所帶來的產(chǎn)業(yè)機會奠定了堅實的基礎。奧福環(huán)保重點研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化柴油車尾氣處理核心部件大尺寸蜂窩陶瓷載體，打破多年來國外廠商對大尺寸蜂窩陶瓷載體制造技術(shù)的壟斷，填補了國內(nèi)空白。國內(nèi)陶瓷膜行業(yè)管式陶瓷膜和平板陶瓷膜發(fā)展較快，管式膜以久吾和三達為代表，平板式陶瓷膜以中材高新、博鑫、科一等為代表，其中久吾和三達是以陶瓷膜及膜應用為核心技術(shù)的上市公司。國內(nèi)發(fā)展了以99氧化鋁陶瓷為支撐體，以氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等為分離層的管式陶瓷膜，通過錯流過濾在過程工業(yè)（如氯堿化工鹽水精制、氨基酸/有機酸分離純化、中藥提取、醋/料酒/醬油提標生產(chǎn)等）、油水分離、廢水處理等領(lǐng)域廣泛應用。我國發(fā)泡陶瓷近兩年發(fā)展迅速，尤其是應用到建筑隔墻材料上，因其大型輕質(zhì)、保溫、高強、隔聲、無滲透的性能，代替?zhèn)鹘y(tǒng)墻體材料，是裝配式建筑的極佳選擇，未來有過千億的市場空間，并且可以極大消納工業(yè)廢渣尾礦及江河湖泥，是陶瓷領(lǐng)域消納固廢的一大突破。在制造技術(shù)上，行業(yè)企業(yè)已經(jīng)完成不同原料制備工藝、配方、燒成、加工工藝的研究，配套的整線設備在廣西、廣東、遼寧、江蘇、河北、內(nèi)蒙古等完成建設。

 

　　3.3.2高溫防熱陶瓷

 

　　我國于20世紀70年代開始進行高溫防熱陶瓷技術(shù)研究，在國家政策的支持下，相關(guān)研機構(gòu)不斷增多，研究成果日益豐富。在國內(nèi)市場中，高溫防熱陶瓷研究機構(gòu)主要有中國科學技術(shù)大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、航天科技集團、中國科學院（中科院）金屬研究所、清華大學、武漢理工大學、湖南大學等，產(chǎn)業(yè)季度主要分布在京津、山東、長三角、江西、廣東等地。我國高溫防熱陶瓷研究發(fā)展至今，取得了一系列創(chuàng)新性成果。從20世紀80年代開始，以高效發(fā)動機和汽輪機中高溫陶瓷關(guān)鍵零部件開發(fā)為導向的陶瓷材料的組成設計、晶界工程、凈尺寸成型、燒結(jié)技術(shù)研發(fā)，為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的研究與發(fā)展培育了人才隊伍、奠定了基礎。進入21世紀，高溫防熱陶瓷的研究得到了國家和各科研院所的高度重視。但現(xiàn)階段，超高溫陶瓷仍存在技術(shù)瓶頸，脆性大等缺陷限制了其應用范圍，未來，在原材料選擇以及燒結(jié)工藝等方面，超高溫陶瓷行業(yè)還有較大進步空間。另外，國內(nèi)高溫防熱結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布與區(qū)域特色已經(jīng)形成。伴隨著我國先進結(jié)構(gòu)陶瓷材料制備技術(shù)的進步和市場的強勁需求，高溫防熱結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)品應用涵蓋各個領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟和工業(yè)現(xiàn)代化進程中發(fā)揮重要的作用。目前，我國在某些尖端陶瓷的理論研究和實驗水平已經(jīng)達到國際先進水平。通過對材料組成結(jié)構(gòu)和性能的研究，開發(fā)出一系列具有我國自己特色的新材料，主要性能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，許多方面接近或超過國際先進水平。

 

　　3.3.3核用陶瓷

 

　　我國先進核用陶瓷材料的生產(chǎn)體系基本完整，產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴大。我國是世界碳化硅原材料的最大生產(chǎn)國，總產(chǎn)量60萬噸，占世界產(chǎn)量的50%以上，從粉體到燒結(jié)體的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈較為完善。已有一批相關(guān)企業(yè)與高校、科研院所長期從事相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)與研發(fā)，掌握部分核心技術(shù)，但對于碳化硅材料在核能技術(shù)中的應用這一新領(lǐng)域涉足較淺，尚處于對國際先進水平的跟跑階段。碳化硅纖維是未來核工業(yè)的戰(zhàn)略性新材料之一，我國早期主要在高校實驗室進行跟蹤研發(fā)，產(chǎn)業(yè)化起步較晚。雖然近年來我國碳化硅纖維研制單位逐步增加，技術(shù)發(fā)展速度逐步加快，但是碳化硅纖維總體與國際先進水平仍然存在差距，尤其是第三代碳化硅纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)還沒有完全突破，產(chǎn)業(yè)化能力稍弱。氮化硅作為重要的工程陶瓷，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，已有中材高新、山東國瓷等龍頭企業(yè)。國內(nèi)碳化硼陶瓷產(chǎn)業(yè)主要集中在工業(yè)磨料、軍事裝甲等應用領(lǐng)域，核工業(yè)領(lǐng)域的核級粉體及塊體的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模相對較小，特別是高豐度、高品質(zhì)碳化硼粉體和塊體陶瓷材料的國產(chǎn)化亟待完善和提高。核電池用陶瓷基選擇發(fā)射體材料，尚未有明確的市場化前景，國內(nèi)外均處于實驗室研發(fā)階段，在工作機理、體系設計、制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面還有較多基礎性與工程性問題需要解決，國內(nèi)研究主要集中在少數(shù)高校與科研院所。

 

　　3.3.4陶瓷基板

 

　　氧化鋁基板經(jīng)過40多年的發(fā)展，已經(jīng)有較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈條，也是目前我國的主要陶瓷基板產(chǎn)品之一，產(chǎn)業(yè)地域分布較廣，主要的生產(chǎn)企業(yè)包括潮州三環(huán)、九豪精密陶瓷、福建華清、鄭州中瓷、珠海粵科等，但受限于原料粉體和配套工藝，高端產(chǎn)品（如純度高于99.6%的氧化鋁基板）仍然依賴進口；氧化鈹基板方面，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，也是較為成熟的產(chǎn)品，但由于其成本和綜合性能的問題，適用的場合較高端，市場容量相對有限，且存在毒性問題，生產(chǎn)廠家較少，主要是宜賓紅星、中鳴（寧德）和五礦鈹業(yè)；氮化鋁基板方面也經(jīng)歷了接近20年的發(fā)展，相應的技術(shù)也較為成熟，在國內(nèi)市場中占有一定的份額，產(chǎn)業(yè)主要分布在臺灣、沿海區(qū)域和北方地區(qū)，主要的生產(chǎn)企業(yè)包括潮州三環(huán)、福建華清、無錫海古德和寧夏艾森達等，近幾年，隨著資本的進入，國內(nèi)有較多的企業(yè)開始進入該行業(yè)，呈現(xiàn)多地開花的局面，產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸完善，但受限于核心技術(shù)，高端裝備領(lǐng)域所采用的氮化鋁陶瓷基板仍然主要是進口產(chǎn)品；對于氮化硅基板而言，屬于近10年內(nèi)開發(fā)的技術(shù)，成熟度較低，目前，國內(nèi)市場采用的主要是進口產(chǎn)品，近幾年少數(shù)國內(nèi)企業(yè)也進行技術(shù)引進和自主研發(fā)，并且有一定的成效，但總體而言，與國際主流廠商尚有明顯的差距。

 

　　3.3.5電子陶瓷

 

　　20世紀70年代，國內(nèi)的許多高校和研究院開始著手研究先進電子陶瓷材料，我國已經(jīng)成功研制出了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型電子陶瓷和元器件，在制備技術(shù)方面也有所突破，例如制備高純度高活性納米粉體，納米/亞微米晶陶瓷和微觀結(jié)構(gòu)的研究及控制，成功研制出具有高性能的多層陶瓷電容器（MLCC）陶瓷材料，已經(jīng)開發(fā)出性能指標達到國際先進水平的新型高性能多層陶瓷電容器。對于電子陶瓷來說，其發(fā)展的整體趨勢是小型化、高頻化、頻率系列化、集成化、多功能化，此外還需要具有較高的穩(wěn)定性，以確保陶瓷材料在不同的外場環(huán)境下都能穩(wěn)定地工作。044中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告對于鐵電壓電陶瓷材料來說，壓電器件逐漸會向小型化、薄膜化和集成化方面發(fā)展，研究出能在太空等較為嚴格的環(huán)境中工作的器件。隨著技術(shù)的進步，電子陶瓷材料的研究成果和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，擁有良好的產(chǎn)業(yè)化應用前景，在新興產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著越來越重要的作用，其應用范圍也在不斷地擴大。

 

　　3.3.6透明陶瓷

 

　　當前，國內(nèi)透明陶瓷相關(guān)企業(yè)較少，與國外相比，我國在此方面的研究起步較晚，一些透明陶瓷企業(yè)尚處于初級階段。目前對透明陶瓷有一定深入研究的單位有上海硅酸鹽研究所、北京人工晶體研究院、四川大學、上海大學、大連海事大學、武漢理工大學等。在我國，已經(jīng)初步形成了門類齊全的透明陶瓷體系，廣泛開展研究的包括氧化鋁透明陶瓷、AlON透明陶瓷、氧化釔透明陶瓷、尖晶石體系透明陶瓷、石榴石體系透明陶瓷、鈣鈦礦體系透明陶瓷以及燒綠石體系透明陶瓷，其研究成果也得到了國際同行的高度認可。已經(jīng)培養(yǎng)了一批具有較高水平的專家團隊，對透明陶瓷技術(shù)的攻關(guān)以及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要的指導意義。透明陶瓷材料的大尺寸、低光學散射損耗研究具有很強的前瞻性、關(guān)鍵性與基礎性，不僅對材料科學發(fā)展意義重大，也為我國國防軍事、航空航天、能源交通、工程建設等領(lǐng)域一系列國家重大工程的實施提供了不可或缺的物質(zhì)基礎和保障。

 

　　3.3.7生物陶瓷

 

　　我國近幾年對生物陶瓷的研究主要集中在激光熔覆生物陶瓷涂層，以及抗菌生物陶瓷功能方面、稀土在生物陶瓷領(lǐng)域的應用。2014年度的生物陶瓷大會關(guān)注研究熱點如組織再生的生物陶瓷及復合材料、用于疾病診斷/治療的納米無機材料、生物陶瓷涂層材料、用于藥物釋放的納米無機材料等。中國涉及生物陶瓷的國家重點實驗室有：新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室（清華大學）、高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室（中國科學院上海硅酸鹽研究所）、無機合成與制備化學國家重點實驗室（吉林大學）、材料復合新技術(shù)國家重點實驗室（武漢理工大學）、有機無機復合材料國家重點實驗室（北京化工大學）等。這些高校和研究機構(gòu)對生物陶瓷一直在進行相關(guān)的研究。例如：中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員吳成鐵與常江帶領(lǐng)的研究小組首次提出將骨組織工程與光熱治療相結(jié)合的思想，在制備用于治療與修復骨腫瘤缺損的光熱功能化的生物活性陶瓷支架的研究中取得了新進展[10]。該研究通過3D打印技術(shù)制備出生物陶瓷與氧化石墨烯復合支架，在超低功率近紅外光下可使支架溫度迅速升高，且其光熱性能可控。中國科學院寧波材料研究所李華團隊近期開發(fā)了一種新型的羥基磷灰石-石墨烯納米復合生物塊材，解決了長期以來存在的陶瓷生物材料的增韌問題[11]。材料表面改性，例如納米結(jié)構(gòu)以及石墨烯新材料的添加，極大地提高了羥基磷灰石生物陶瓷的生物特性，該材料具備的優(yōu)化的力學性能以及生物特性意味著該復合生物材料有望在生物醫(yī)學領(lǐng)域得到應用。

 

　　3.3.8裝甲陶瓷

 

　　裝甲陶瓷主要應用于裝甲車輛，在實際應用中常以復合裝甲的形式出現(xiàn)，如英國“挑戰(zhàn)者”坦克、EE-T1奧索里約主戰(zhàn)坦克等。陶瓷作為裝甲防護材料的主要優(yōu)勢是強度和硬度高、耐磨、密度小等，而易破碎、抗多發(fā)打擊性能弱的劣勢在一定程度上限制了其應用。目前，防彈陶瓷主要朝著提高抗多發(fā)打擊性能、減輕質(zhì)量及降低成本這3個方面進行。國內(nèi)外現(xiàn)階段主要使用的特種防彈陶瓷有B4C、Al2O3、SiC、TiB2、AlN、Si3N4、Sialon等[12]。相對于國外直升機而言，國內(nèi)對于直升機用輕質(zhì)裝甲材料的研究起步較晚，針對我國軍用直升機用防彈裝甲與發(fā)達國家差距較大這一情況，我國曾專門開展包括“輕質(zhì)高效防彈復合裝甲材料”“輕質(zhì)陶瓷/混雜復合材料防彈裝甲技術(shù)”等預研項目，對B4C陶瓷復合裝甲材料的制備技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，并對復合裝甲材料的性能進行了大量的測試分析。目前國內(nèi)型號上普遍采用B4C防彈復合材料裝甲板作為直升機駕駛員座椅防護設計，具有防12.7mm穿甲燃燒彈的能力，面密度為45kg/m2左右，可抵御1次打擊，后續(xù)的直升機駕駛員座椅采用的裝甲基本沿襲這一技術(shù)[13]。

 

　　我國從事先進陶瓷研究的單位有300多家，技術(shù)積累日益豐厚，以中材高新材料股份有限公司、中國科學院上海硅酸鹽研究所、清華大學等為代表的單位在新體系研究設計、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化方面對我國先進陶瓷發(fā)展發(fā)揮了重要推動作用。當今先進陶瓷材料的發(fā)展不再局限于傳統(tǒng)技術(shù)，而更多的是與現(xiàn)代信息、自動化技術(shù)、不同材料的結(jié)合而形成新的技術(shù)科學（計算材料科學、功能-結(jié)構(gòu)一體化等），先進陶瓷發(fā)展的新時代即將到來。

 

　　3.4

 

　　發(fā)展我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)存在的主要問題

 

　　近年來，隨著經(jīng)濟全球化步伐加快，我國陶瓷產(chǎn)業(yè)積極進入國際市場，發(fā)展快速，但比起歐美等地，中國陶瓷產(chǎn)業(yè)（包括多孔陶瓷、高溫防熱陶瓷、裝甲陶瓷、核用陶瓷、生物陶瓷、電子陶瓷、陶瓷基板和透明陶瓷等）還存在不足，都面臨著亟待解決的突出問題。

 

　　3.4.1多孔陶瓷

 

　　我國多孔陶瓷產(chǎn)業(yè)還處于起步階段，部分重點關(guān)鍵產(chǎn)品上與國外差距仍然較大，某些產(chǎn)品當前的制造與應用成本較高，推廣存在一定困難。并且多孔陶瓷的孔結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和力學性能的研究仍然不夠，強度與孔隙率、比表面積與孔徑等性能間的矛盾仍是其研究的重點。此外，目前的加工工藝難以規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn)多孔陶瓷，而且制備的多孔陶瓷在高尖端領(lǐng)域的應用還受到一定限制。

 

　　3.4.2高溫防熱陶瓷

 

　　雖然我國在高溫防熱陶瓷的研發(fā)上面取得了一些成就，但也要認清我國與世界發(fā)達國家之間的差距，目前還存在大致以下幾個問題：

 

　　①盡管目前國內(nèi)先進陶瓷粉體原料生產(chǎn)企業(yè)很多，但陶瓷粉體性能通常存在較大的離散性和不穩(wěn)定性，因此直接影響后續(xù)批量化制備的陶瓷產(chǎn)品的性能和可靠性。我國在陶瓷粉體方面還達不到國際先進水平，許多高端陶瓷產(chǎn)品還依賴從國外的一些公司進口。國內(nèi)廠家在粉體的雜質(zhì)含量控制、燒結(jié)活性，特別是燒結(jié)成瓷后的顯微結(jié)構(gòu)均勻性和材料性能上還具有差距。尤其是高性能非氧化物陶瓷粉體，如氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、超高溫陶瓷等陶瓷粉體，國內(nèi)尚缺乏世界一流的生產(chǎn)商。

 

　　②雖然我國高性能陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)已有很大提升，但在關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備上仍然有較大差距，國產(chǎn)裝備的性能和可靠性還難以達到國際先進水平。由于先進陶瓷生產(chǎn)的工藝裝備，包括粉體處理裝置、各種成型設備、不同類型高溫燒結(jié)爐、精密研磨加工設備，大多不是市場上通用機械裝備，開發(fā)這些專用設備的性能和可靠性與進口的設備相比均有差距，體現(xiàn)在設備的精度、可靠性和穩(wěn)定性以及壽命方面。例如像陶瓷粉體噴霧造粒裝置、注射成型機、氣氛壓力燒結(jié)爐、熱等靜壓燒結(jié)爐、陶瓷精加工的研磨設備、計算機數(shù)字控制（CNC）等。

 

　　3.4.3裝甲陶瓷

 

　　近年來，我國使用陶瓷材料作為防護裝甲逐漸增多，已經(jīng)成為裝甲材料的主要選擇，但總體來看還有一些缺陷，歸納如下：

 

　　①盡管單相陶瓷具有一定的防彈能力，但共性問題是斷裂韌性低、脆性大。因此，裝甲陶瓷的強韌化成為重點研究方向。

 

　　②陶瓷作為裝甲防護材料的主要優(yōu)勢是強度和硬度高、耐磨、密度小等，而易破碎、抗多發(fā)打擊性能弱的劣勢則在一定程度上限制了其應用。

 

　　③因陶瓷材料具有極高的硬度和脆性，二次成型加工十分困難，特別是成型孔的加工尤其困難，因而制備成本高，使用局限性較大。

 

　　3.4.4核用陶瓷

 

　　除了裝甲陶瓷對一個國家的軍事實力起到重要作用外，核用陶瓷材料對一個國家的發(fā)展也起到了舉足輕重的作用。我國核用陶瓷材料產(chǎn)業(yè)鏈較為完整，研發(fā)—轉(zhuǎn)化—生產(chǎn)均有一定的基礎，部分核心技術(shù)已能滿足行業(yè)發(fā)展需求，但總體來看還存在以下問題：

 

　　①發(fā)展引領(lǐng)能力不足，創(chuàng)新鏈不通暢，原始創(chuàng)新能力弱。各類材料多以低端和初級產(chǎn)品為主，對于高附加值的成品和深加工產(chǎn)品與國外仍存在很大差距。尤其是高性能工程陶瓷、核心技術(shù)大多仍由國外掌握，如核級碳化硅、氮化硅粉體，高質(zhì)量碳化硅纖維等，難以滿足國內(nèi)市場需求，關(guān)鍵高端材料和高端裝備自主研發(fā)水平和自主保障能力不足。

 

　　②材料的研發(fā)與應用結(jié)合不夠緊密，導致面向材料實際服役環(huán)境有針對性的研究缺失。需要進一步解決陶瓷材料在核工程應用中的適配問題，如陶瓷復合材料難以滿足核燃料包殼管嚴格的公差尺寸要求等。

 

　　③工程應用研究不足、數(shù)據(jù)積累嚴重缺乏。陶瓷材料在核服役環(huán)境下的安全性、耐久性等需要建立完整的評價體系，相關(guān)數(shù)據(jù)有待完善，如核反應堆內(nèi)輻照應用數(shù)據(jù)、熱工數(shù)據(jù)，材料在高溫、高水壓、腐蝕性環(huán)境下的老化行為等。

 

　　④國家對新材料基礎研究缺乏長期穩(wěn)定的支持，在科技項目中財政資金投入的集中度較低。新材料企業(yè)自主投入不足，過于重視眼前利益，難以搶占戰(zhàn)略制高點。

 

　　3.4.5生物陶瓷

 

　　目前全球的生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)高度集中或壟斷，產(chǎn)品多樣化、生產(chǎn)和銷售國際化研發(fā)的全球化等都是生物材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。我國生物陶瓷產(chǎn)業(yè)主要存在問題如下：

 

　　①生物陶瓷在技術(shù)方面還存在著生物相容性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、自定義結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和加工的產(chǎn)業(yè)化、原料材料性能改進及生物陶瓷制品的后處理工藝以及制造成本高等技術(shù)問題。

 

　　②目前我國有關(guān)生物陶瓷的研發(fā)還是主要集中在科研機構(gòu)和高校的學術(shù)機構(gòu)，科研轉(zhuǎn)化相對較少。

 

　　3.4.6電子陶瓷

 

　　與發(fā)達國家相比，我國在電子陶瓷材料研究方面起步較晚，還有一定的差距，主要表現(xiàn)在以下方面：

 

　　①在材料研發(fā)鏈條中存在短板，我國的研究工作主要局限于材料體系和制備工藝等，忽視了相關(guān)技術(shù)和生產(chǎn)裝備的基礎研究，在一定程度上延誤了較好研究成果的產(chǎn)業(yè)化及應用。

 

　　②在實驗室的研究階段，關(guān)注研究方面較多，忽略了關(guān)于工程化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究，使得研究成果沒有轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。從理論基礎研究的實驗室階段，到將研究成果轉(zhuǎn)化為工程化階段，最終產(chǎn)業(yè)化。這三個階段中，我國的工程化階段投入較少，雖然研究工作形成了很多技術(shù)成果，但大多數(shù)的成果都處于實驗室階段，實驗室的研究成果距離產(chǎn)業(yè)化的目標還有較大的差距，這可能會影響技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化。

 

　　③雖然國內(nèi)已經(jīng)有一定數(shù)量的企業(yè)，但普遍來說，企業(yè)的規(guī)模較小，中小型企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)基本上依賴于引進，生產(chǎn)的產(chǎn)品較為單一，制備成本也相對較高，缺乏企業(yè)自主創(chuàng)新能力和市場競爭力。

 

　　④重復性的研究工作較多，盲目和粗放的發(fā)展方式導致了產(chǎn)品產(chǎn)能的過剩。

 

　　3.4.7陶瓷基板

 

　　陶瓷基板作為集成電路和功率器件的關(guān)鍵基礎零部件，是相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，我國的高端陶瓷基板大部分仍然采用進口產(chǎn)品，提升陶瓷基板的競爭力，將能提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的國際競爭力。對于國內(nèi)陶瓷基板而言，存在以下問題：①從短板角度而言，原料、設備、技術(shù)和從業(yè)人員幾個方面均有待提高，原料近幾年已經(jīng)有相應的企業(yè)部分產(chǎn)品可以取代進口產(chǎn)品，但仍然有待市場的考驗。設備方面，部分關(guān)鍵048中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告設備、關(guān)鍵零部件和基礎耗材仍然需要進口。

 

　　②從基板技術(shù)角度而言，陶瓷基板涉及的工藝鏈條長，關(guān)鍵工藝節(jié)點多，在關(guān)鍵工藝節(jié)點的細化方面，科研與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合方面未能形成足夠有效的配合，部分關(guān)鍵節(jié)點仍然由人工控制，自動化水平較低。

 

　　③對于從業(yè)人員方面，陶瓷基板產(chǎn)業(yè)對技術(shù)從業(yè)人員的要求較高，又由于產(chǎn)品的低端化導致人才吸引力不足，難以形成良性循環(huán)。

 

　　3.4.8透明陶瓷

 

　　與國外相比，我國透明陶瓷行業(yè)企業(yè)化形勢仍然不明朗，產(chǎn)品定位不明確，競爭優(yōu)勢不明顯，主要存在以下問題：

 

　　①部分關(guān)鍵核心技術(shù)“受制于人”的現(xiàn)象未能得到根本性消除。基礎原材料、核心裝備等對外技術(shù)依存度較高，保障能力不強，受制于人和其他國家地區(qū)問題突出，產(chǎn)業(yè)鏈自主可控性較差，價值鏈的高端有所缺位，“卡脖子”問題依然存在。

 

　　②透明陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設計和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)有待完善。產(chǎn)業(yè)區(qū)域布局沒有體現(xiàn)出差異化分工，區(qū)域特色和比較優(yōu)勢不足。創(chuàng)新鏈不通暢，產(chǎn)、學、研、用有效結(jié)合的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新機制未能形成，技術(shù)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化效率不高，難以搶占戰(zhàn)略制高點。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少，產(chǎn)業(yè)趨同現(xiàn)象明顯，產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)配套不齊備。

 

　　3.4

 

　　推動我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策和建議

 

　　基于以上陶瓷工業(yè)方面存在的突出問題，針對集中典型陶瓷材料在產(chǎn)業(yè)優(yōu)化等方面提出相應的對策建議，以期能夠為我國陶瓷產(chǎn)業(yè)的進一步壯大提供一定程度的借鑒，下面提出四點建議。

 

　　3.5.1大力發(fā)展關(guān)鍵戰(zhàn)略材料產(chǎn)業(yè)鏈

 

　　根據(jù)國家戰(zhàn)略要求、市場需求及研發(fā)程度，進行初步分類，優(yōu)先解決具有重大需求且技術(shù)相對成熟的材料產(chǎn)業(yè)化，然后解決研發(fā)周期長或者起步較晚的材料，并制訂短期和長期目標。根據(jù)研發(fā)程度不同，研發(fā)主體也應該不同，處于研發(fā)初期的以高校科研院所為主體，以解決相關(guān)技術(shù)難題及產(chǎn)業(yè)化難題為目標；處于產(chǎn)業(yè)化初期的以實力雄厚的新材料企業(yè)為主體，以提高材料成品率及穩(wěn)定性為目標；處于產(chǎn)業(yè)化成熟階段的企業(yè)和行業(yè)協(xié)會應該制定相關(guān)標準，完善新材料的產(chǎn)業(yè)鏈，最終實現(xiàn)關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化應用。

 

　　3.5.2優(yōu)化陶瓷材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

 

　　加快完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策和法律法規(guī)體系，制定相關(guān)的技術(shù)標準體系，完善產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、資金鏈。通過政府對先進陶瓷材料發(fā)展的規(guī)劃引導，使企業(yè)聚焦到國家重點發(fā)展的材料產(chǎn)業(yè)，防止出現(xiàn)投資碎片化、分散化、內(nèi)卷化。培育重點龍頭企業(yè)，使其掌握核心技術(shù)和核心產(chǎn)品。鼓勵企業(yè)與科研院所合作，提高資源利用率。

 

　　3.5.3加大扶持政策

 

　　設立扶持先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金，安排一定數(shù)量的資金對重點領(lǐng)域進行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造，對已獲得核心技術(shù)專利、成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或者市場前景良好的重點產(chǎn)業(yè)加大資金支持力度，對在研發(fā)領(lǐng)域作出重大貢獻的單位和個人進行獎勵；對相關(guān)研發(fā)企業(yè)實施低稅收政策，尤其是中小型企業(yè)，可根據(jù)實際情況實行低稅收甚至免稅，使其先立足再發(fā)展。

 

　　3.5.4加強人才隊伍建設

 

　　鼓勵高校、研究所、企業(yè)聯(lián)合設立先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)人才培訓基地，培養(yǎng)制造業(yè)急需的科研人員、技術(shù)骨干與復合型人才。吸收國外高水平技術(shù)人才，建立完善的技術(shù)創(chuàng)新激勵機制。鼓勵國際交流與合作，引進國外先進技術(shù)，提升自身技術(shù)水平。

 

　　3.4

 

　　面向國家2035年重大戰(zhàn)略需求我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)技術(shù)預判和戰(zhàn)略布局

 

　　《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中表示，展望2035年，我國將基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化。關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)重大突破，進入創(chuàng)新型國家前列。對此，智能化、復合化、產(chǎn)業(yè)化、綠色化成為先進陶瓷材料的發(fā)展趨勢。

 

　　3.6.1技術(shù)預判

 

　　（1）電子陶瓷和陶瓷基板

 

　　對于電子陶瓷，由于電子產(chǎn)品有向輕、薄、小發(fā)展的趨勢，這就要求材料尺寸、損耗必須越來越小，當材料尺寸達到納米級時，表面和量子效應等會顯著增加，會產(chǎn)生獨特的光、熱、電等特性，從而使材料產(chǎn)生一些新的功能。實現(xiàn)小型化、微型化的根本在于提高陶瓷材料的性能和發(fā)展陶瓷納米晶技術(shù)和相關(guān)工藝。因此，發(fā)展高性能電子陶瓷材料及其先進制備技術(shù)是先進陶瓷的重要研究課題。面向信息技術(shù)等領(lǐng)域的迫切需求，應進一步加大電子陶瓷技術(shù)的研究開發(fā)。力爭2035年成為全球高端陶瓷基板材料和元器件的主要來源地，主要陶瓷基板產(chǎn)品的材料的國產(chǎn)化率達到85%以上，產(chǎn)品占國際市場份額45%以上。隨著科技的發(fā)展，對材料的功能要求也越來越高，單一材料往往難以滿足需求，可以通過離子摻雜、材料復合等手段開發(fā)出綜合的功能材料。智能材料是功能陶瓷發(fā)展的更高階段，是人類社會和現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的需求。

 

　　（2）生物陶瓷

 

　　生物陶瓷在技術(shù)方面應提高生物相容性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、自定義結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和加工的產(chǎn)業(yè)化、原料材料性能改進及生物陶瓷制品的后處理工藝。結(jié)合應用3D打印技術(shù)等先進的生產(chǎn)技術(shù)以及一些如納米技術(shù)、復合新材料等新興的材料，降低生物陶瓷的制備成本，擴大生物陶瓷的應用。生物陶瓷在醫(yī)學、生物學以及日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中都會有廣泛的發(fā)展空間。前瞻未來20～30年的世界生物材料科學與產(chǎn)業(yè)，提高創(chuàng)新能力，使我國生物材料科學與產(chǎn)業(yè)和世界先進水平接軌。教育、科研學術(shù)機構(gòu)科研轉(zhuǎn)化能力大大提高，能將未來研發(fā)內(nèi)容向企業(yè)進行成果轉(zhuǎn)化，破除外商壟斷，加大對生物陶瓷市場的占有率。

 

　　（3）核用陶瓷

 

　　我國正處于戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，急需開辟新經(jīng)濟增長點，提高環(huán)境承載能力，這為我國材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了難得的歷史機遇。在轉(zhuǎn)型升級和新型工業(yè)化發(fā)展的交匯時期，對新材料的戰(zhàn)略需求特別突出，以煤炭為主和油氣資源緊缺的能源結(jié)構(gòu)，決定了我國國家能源戰(zhàn)略發(fā)展重點在于發(fā)展新一代高效清潔能源，新型陶瓷材料改進相對應核電領(lǐng)域重大項目包括以下幾方面：

 

　　①核級碳化硅、氮化硅、碳化硼粉體產(chǎn)業(yè)。核級陶瓷粉體屬于關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，基于現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈與技術(shù)基礎，以企業(yè)為主體，針對核工業(yè)需求，通過升級改造，實現(xiàn)高質(zhì)量粉體規(guī)模化制備，堅持自主創(chuàng)新，堅持軍民融合，堅持研用結(jié)合。

 

　　②高性能碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)。堅定不移地推進關(guān)鍵戰(zhàn)略材料碳化硅纖維的國產(chǎn)化，以企業(yè)為主體，依托相關(guān)高校，實現(xiàn)數(shù)個碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)集群。加速第二代、第三代碳化硅纖維的產(chǎn)業(yè)化進程，降低制造成本，推動碳化硅纖維在核能領(lǐng)域的應用規(guī)模。圍繞特殊應用領(lǐng)域開發(fā)專用碳化硅纖維，基于組成、尺寸、形態(tài)研制具有特殊功能的碳化硅纖維產(chǎn)品。

 

　　③核廢處理用陶瓷固化體。實施政策導向，明確核素源項和種類等關(guān)鍵信息，針對核素類型制訂材料選型、配方優(yōu)化和固化技術(shù)等方案，考察陶瓷固化體抗輻照和抗浸出性能等長期穩(wěn)定性機理研究和服役壽命預測，做好固化相關(guān)設備的技術(shù)儲備和布局，開展實際應用和小規(guī)模示范性工程，培育孵化1～2家專業(yè)領(lǐng)域企業(yè)。

 

　　④陶瓷基選擇性發(fā)射體。作為前沿材料，以科研院所為主體，基于材料基因工程，加快材料研發(fā)與制備方法創(chuàng)新，滿足同位素熱光伏電池在深空、深海探索領(lǐng)域的應用需求，落實基礎研究，突破技術(shù)難點，開發(fā)系列原型系統(tǒng)，完成相應材料與技術(shù)儲備。

 

　　（4）多孔陶瓷

 

　　對于多孔材料，挖掘多孔陶瓷的環(huán)境友好、可再生且成本低的制備過程。把握綠色化學理念，通過特殊工藝達到完全消除毒副產(chǎn)品產(chǎn)生的目的。通過工藝的優(yōu)化和規(guī)模化降低多孔陶瓷生產(chǎn)成本。通過改進工藝和原料尺寸更精確地控制基體的微觀結(jié)構(gòu)，做到精準控制孔徑大小和分布，提高多孔陶瓷的應用范圍。提高結(jié)構(gòu)可靠性，增強其在未來工業(yè)中的適用性。

 

　　（5）裝甲陶瓷

 

　　對于裝甲防護陶瓷，推進高韌性低成本的裝甲防護陶瓷工藝進程。在提高韌性方面，可發(fā)展性能優(yōu)異的纖維增強陶瓷、梯度功能材料和塑料陶瓷。與傳統(tǒng)材料相比，超構(gòu)材料提出先進陶瓷材料了一類全新的顛覆性思路。以深度梯度復合為核心，針對具體防護要求，開展梯度微結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計與效應模擬，借助有限元、演化計算、神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機等機器學習技術(shù)，實現(xiàn)研發(fā)由“經(jīng)驗指導實驗”的傳統(tǒng)模式向“理論預測、實驗驗證”的新模式轉(zhuǎn)變。

 

　　3.6.2戰(zhàn)略布局

 

　　在確立未來發(fā)展目標后，按照全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的戰(zhàn)略安排，實現(xiàn)2035年遠景目標和“十四五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展主要目標，根據(jù)現(xiàn)階段先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的政策環(huán)境，結(jié)合實際情況，制訂戰(zhàn)略實施路徑。確保先進陶瓷材料在未來持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

 

　　（1）完善基礎研究頂層設計與布局

 

　　強大的基礎科學研究是建設世界科技強國的基石。強化基礎研究系統(tǒng)部署，完善學科布局，推動基礎學科與應用學科均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，鼓勵開展跨學科研究，促進自然科學、人文社會科學等不同學科之間的交叉融合。聚焦未來可能產(chǎn)生變革性技術(shù)的基礎科學領(lǐng)域，強化重大原創(chuàng)性研究和前沿交叉研究。聚焦國家重大戰(zhàn)略任務，加強基礎研究前瞻部署，從基礎前沿、重大關(guān)鍵共性技術(shù)到應用示范進行全鏈條創(chuàng)新設計、一體化組織實施。引導地方、企業(yè)和社會力量加大對基礎研究的支持。加快基礎研究創(chuàng)新基地建設和能力提升，促進科技資源開放共享。

 

　　（2）加強基礎研究創(chuàng)新基地建設

 

　　聚焦國家目標和戰(zhàn)略需求，在前沿、新興、交叉、邊緣等學科以及布局薄弱學科，在有望引領(lǐng)未來發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，統(tǒng)籌部署和建設突破型、引領(lǐng)型、平臺型一體的國家實驗室，給任務、給機制、給條件、給支持，激發(fā)其創(chuàng)新活力。選擇最優(yōu)秀的團隊和最有優(yōu)勢的創(chuàng)新單元，整合全國創(chuàng)新資源，聚集國內(nèi)外一流人才，探索建立符合大科學時代科研規(guī)律的科學研究組織形式。建立國家實驗室穩(wěn)定支持機制，開展具有重大引領(lǐng)作用的跨學科、大協(xié)同的創(chuàng)新攻關(guān)，打造體現(xiàn)國家意志、具有世界一流水平、引領(lǐng)發(fā)展的重要戰(zhàn)略科技力量。加強企業(yè)國家重點實驗室建設，支持企業(yè)與高校、科研院所等共建研發(fā)機構(gòu)和聯(lián)合實驗室，加強面向行業(yè)共性問題的應用基礎研究。

 

　　（3）推進國家重大科技基礎設施建設

 

　　聚焦能源、生命、地球系統(tǒng)與環(huán)境、材料、粒子物理和核物理、空間天文、工程技術(shù)等領(lǐng)域，依托高校、科研院所等布局建設一批國家重大科技基礎設施。鼓勵和引導地方、社會力量投資建設重大科技基礎設施，加快緩解設施供給不足問題。支持各類創(chuàng)新主體依托重大科技基礎設施開展科學前沿問題研究，加快提升科學發(fā)現(xiàn)和原始創(chuàng)新能力，支撐重大科技突破。

 

　　（4）發(fā)揮市場資源配置作用，建設良好科研生態(tài)環(huán)境

 

　　在注重政府戰(zhàn)略引導作用的基礎上，加強建立企業(yè)自主研究，公平競爭的發(fā)展環(huán)境，以企業(yè)為投資主體和成果應用主體，加強產(chǎn)學研相結(jié)合，充分發(fā)揮市場配置資源的基礎性作用，提高資源配置效率和公平性。營造學術(shù)自由、以人為本的人文環(huán)境，學術(shù)開放、設施完善的研發(fā)環(huán)境，追求創(chuàng)新、重視質(zhì)量的科研環(huán)境。

 

　　（5）設立專家系統(tǒng)，發(fā)揮智庫作用

 

　　實施創(chuàng)新人才發(fā)展全球戰(zhàn)略，鼓勵采取核心人才引進和團隊引進等多種方式引進海外人才，同時充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、科研單位和大學的作用，共同建立專家系統(tǒng)，加強基礎研究的設計，布局與實施的直接溝通和交流。專家系統(tǒng)定期對國內(nèi)外基礎研究的進展進行調(diào)研和評估，發(fā)揮智庫作用，就基礎研究的頂層設計、戰(zhàn)略部署、實施方案、發(fā)展趨勢、政策建議和需要關(guān)注的重點問題提供咨詢意見。

 

　　（6）推動綠色發(fā)展，促進人與自然和諧共生

 

　　陶瓷行業(yè)要始終堅持落實國家環(huán)保政策要求，推動行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)升級，降低工業(yè)污染物排放總量，嚴格執(zhí)行陶瓷工業(yè)排放標準，在環(huán)保治理方面取得明顯成效。以能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高、主要污染物排放總量持續(xù)減少、生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善作為“十四五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標。深入實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，完善生態(tài)文明領(lǐng)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，構(gòu)建生態(tài)文明體系，促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。