中国新材料百年征途,材料人逐梦前行!这些领域突破“卡脖子”难题!

时间2021-07-02


中国新材料逐梦百年

近些年来,我国在材料领域的基础研究取得了非常大的进步。据不完全统计,我国在2019年的论文数就超越了美国,遥遥领先于其他国家。但是,论文数量仅仅是材料领域进步的冰山一角,解决重大工程的“卡脖子”问题并将其应用在大国重器上才是一个国家进步的根本体现。近些年来,我国在“卡脖子”等技术问题上还是取得了不少突破,有些打破了国外垄断,有些则是首创,达到了国际先进或者领先水平。小编今天给大家整理了一些新材料领域的重大“卡脖子”突破。

柴油机热效率突破50%,解决百年难题!

2020年9月中旬,潍柴控股集团有限公司正式发布了全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。从世界第一台柴油机诞生到现在的100多年,柴油机的热效率才刚刚提升到46%。有业内人士形容,如果提升至50%,就“犹如人类史上首次百米跑跑进10秒”。然而,中国企业终于领先突破了。

以目前46%的行业平均热效率水平估算,热效率提升至50%,燃油消耗将降低8%,二氧化碳排放减少8%,按照目前国内重型柴油机市场保有量700万台估算,如果全部替换为50%热效率的柴油机,每年大概可节约燃油3332万吨,减少二氧化碳排放1亿零495万吨。

在过去很长时间,我国的发动机研制,在核心零部件和关键技术上一直难以突破,常年处于国际产业链条中追随、跟跑的地位。在对柴油机热效率进行专项攻关中,潍柴动力开创五大专有技术——协同燃烧技术、协调设计技术、排气能量分配技术、分区润滑技术、智能控制技术,解决了高效燃烧低传热、高爆压高可靠性、低摩擦损耗、低排放污染物、智能控制等一系列世界级难题,最终使柴油机本体热效率超过了50%。

未来,随着潍柴动力50%热效率柴油机大规模投放市场,必将改写世界内燃机技术格局,引领全球行业新发展。



突破核电装配材料“卡脖子”难题,第四代核电技术实现飞跃式进步

核电技术一直都是世界各国争相希望拥有的一项技术,但因为技术太过复杂,目前拥有成熟的核电技术的国家多为英美这种经济科技发达的国家,而中国也看出了核电技术的重要性,在1950时就已投入了核电技术的研发,从起初的引进美国技术加以研究学习创新,再到后来的独立研发,中国如今的核电技术水平也达到了国际世界强国的标准。

2020年,我国在核电技术上又有了一大突破,据鞍钢集团最新发布的消息,鞍钢于日前成功实现了其四代核电600MW示范快堆项目,316H奥氏体不锈钢产品开发,并完成首批合同供货,攻克了中国核电技术一直卡脖子的核电装配材料这一难题。众所周知,核电技术对于装备材料的要求极其之高,而316H奥氏体不锈钢优势就在于除了本身就具备的高韧性和可塑性。因为添加了Mo元素,使得它的耐腐蚀性和耐高温性都得到了巨大的提升,从而弥补了先前的强度低和易氧化的不足之处,现在的316H奥氏体不锈钢具有最优良的综合性能,可以适用于更为严苛的生产环境中,而目前中国鞍钢集团是全球唯一一家全部依靠自身装备生产此产品的国家,所以说这对于中国核电技术的发展无疑是一种得天独厚的优势。

中国突破这一核心技术,终于攻克“卡脖子”难题,意味着第四代核电技术完成飞跃式的进步!



我国碳纤维实现量产,打破美日“紧箍咒”!

碳纤维是一种含碳量在95%以上的纤维材料,它由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理后,得到微晶石墨材料。它是第四代战斗机和核武器不可替代的重要材料,长期以来却被日本垄断,并对我国进行严格技术封锁和禁运。日本用这根小小的纤维勒紧了中国军工的脖子。

中国碳纤维研究始于60年代初,但由于当时国外对中国的技术封锁,加上国内资源紧张,碳纤维相关研究工作进展有限。1975年,张爱萍将军的部署下,联合20多家研究所和企业共同攻关,终于解决了有无的问题。不过,这批产品力学性能存在一定瑕疵,成本比国外同类产品高,而且技术差距有越来越大的趋势。

危急之秋,材料学泰斗师昌绪师昌绪先生牵头成立课题组,打破门户之别,联合多个部门和单位,展开联合攻关。之后,国家自然科学基金委员会批准碳纤维2个重点项目。2005年,碳纤维项目被批准为国家重大基础研究项目。

攻关十年,我国先后实现千吨级T300和T700级碳纤维的量产,迫使日本销售的碳纤维从每吨8000元降价到700元,价格为原来的10%不到。

经过我国科学家不解的努力,不断创新,克服困难,最终实现了国内1000吨T-800和T-1000高性能碳纤维生产线的建设和工业应用,这意味着中国完全动摇了美日在碳纤维材料领域的霸权地位。现如今,我国已经能大规模建设1万吨级碳纤维生产线,全套工艺设备全部国产化,真正将核心技术掌握在自己手中,让我国成功摆脱了美日对我国在此领域的技术封锁!



我国首条柔性显示生产线打破垄断!

2017年,我国首条柔性显示屏生产线在成都实现量产,打破了国外企业在这一领域的垄断,加速我国移动电子产品进入柔性显示时代,卷起来的手机离我们不再遥远。

实现量产的柔性屏生产线,是我国企业京东方完全自主设计、开发和建造的,采用了世界上最先进的蒸镀工艺,每年可生产7000万块柔性显示屏。之前,世界上只有韩国一家企业可以生产柔性显示屏,经常出现一屏难求的情况,我国这条产线的量产,彻底打破了这一垄断,将大大增加柔性显示屏的供货量。



我国“手撕钢”厚度再创新低,再降0.005mm !

钢铁工业是否发达,一直都是衡量国家经济实力强弱的一个重要标志。

不锈钢箔材是不锈钢精密带钢产品系列中的最高端品种,厚度在0.05mm以下。“手撕钢”不仅仅是薄,同时具备优异的强度、尺寸精度、表面光洁度等特殊性能。作为一种高端材料,“手撕钢”在航空航天、高端电子、通信、计算机和精密机加工等支柱行业都发挥着重要作用。但是,由于超高的工艺控制要求,很长时间里,这类产品的核心技术一直被欧洲、日本等少数企业垄断。



为了解决我国在不锈钢箔材的“卡脖子”难题,太钢从2016年开始集中优势力量谋求突破。技术人员对设备、工艺、操作各方面进行了全方位优化,历经两年多时间,攻克了400多项技术难题,最终自主研发生产出厚度只有0.02mm、宽度达600mm的“手撕钢”,成为世界唯一能批量生产宽幅软态不锈钢箔材的企业。

2020年,太钢精带在箔材薄化上实现重大突破,网红“手撕钢”在极限厚度0.02mm的基础上再降0.005mm,更薄“手撕钢”面世,将重点用于新能源汽车领域。