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湖南:在新材料关键环节寻求突破 | 地方亮点
2018-06-11 16:06
来源:中国战略新兴产业
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  本文首发于2018年5月1日

  《中国战略新兴产业》

聂小武 蔡明灯

  自 2013 年 2 月至今,湖南省经信委和统计局先后认定了 5 批新材料企业,共 503 家公司。湖南省新材料企业重点发展先进复合材料、先进储能材料、先进硬质材料、金属新材料、化工新材料、特种无机非金属材料等六大领域。

  湖南新材料总量规模位居全国第一方阵,居中部六省第一位,新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化进程加快,战略性新兴产业对高端新材料的需求不断扩大。湖南雄厚的产业基础为新材料的发展提供了广阔的市场空间。近几年来,湖南的汽车、工程机械、风电装备、新能源与节能环保等产业的快速发展,为新材料产业的发展提供了巨大的市场空间。而新材料与上下游产业的加速整合,也进一步推动湖南先进制造业大步向前。因此,借智借力借势进一步发展新材料产业已迫在眉睫,为了高效达到这样的目标,对湖南省新材料产业发展策略进行研究具有理论创新和实践指导意义。

  湖南重点发展先进复合材料、先进储能材料等六大领域

  自 2013 年 2 月至今,湖南省经信委和统计局先后认定了 5 批新材料企业,共 503 家公司。湖南省新材料企业重点发展先进复合材料、先进储能材料、先进硬质材料、金属新材料、化工新材料、特种无机非金属材料等六大领域。先进储能材料品种最齐全、产业规模和市场占有率全国第一,硬质合金产量全国第一、世界第二,株洲形成亚洲最大的硬质合金高新技术产业化基地,岳阳绿色化工产业园已经建成世界最大的聚环己酮生产基地,一批科技含量高的新材料,在各自领域出类拔萃。

  丰富的矿产资源与雄厚的产业规模。湖南是有色金属之乡、非金属矿产之乡,有着发展新材料产业的先天优势。在湖南稀土金属材料研究院,从资源综合回收到冶炼提纯、再到深加工应用,形成了拳头产品钪产业链,在稀土磁致伸缩材料领域也取得重大突破。湘钢船板用钢国内市场占有率达 20%,博云新材年产 305 吨高性能炭/炭复合材料、中野高科无机土接枝酚醛改性复合墙体保温新材料、英杰高科的微创医疗器件、顶立科技的碳/碳化硅基复合材料、时代新材的风电叶片、华曙高科的 3D 打印材料等,均代表国内顶尖技术水平。此外,湖南中锂新材湿法锂离子电池隔膜等项目一举填补了湖南省在锂电池电解液和隔膜材料领域的空白。晟通集团铝箔总产能将达 20 万吨/年,成为世界最大的铝箔生产基地。一批企业成为行业领头羊:杉杉新材是目前产销规模全球第一的锂离子电池正极材料制造商;金博科技是国家高性能碳纤维复合材料产业化示范基地,碳/碳紧固件、碳/碳盖板等产品市场占有率全国第一。一批创新成果抢占了技术制高点:炭/炭复合材料不仅填补了国内空白,还进入这一领域的世界前沿;永鑫环保利用冶炼熔渣制备微晶玻璃板材关键技术研发与应用填补国内空白。

  良好的产业基础和雄厚的科技研发能力。湖南省新材料产业具备较好的产业基础,拥有一批有实力、研发和市场拓展能力较强的企业,一些独特产品和技术在国内外享有较高知名度,具有明显的竞争优势。如新化县的特种陶瓷产业历史悠久,成功应用到运载火箭、神舟六号等国家重点项目中,水阀片系列产品占有国内同类产品九成份额。松井新材成为聚氨酯紫外光固化涂料(UV涂料)领域的行业尖兵。华曙高科研制的全球通用尼龙粉末材料,打破了德国赢创公司对这一材料的垄断,成为全球唯一一家既制造设备,又生产材料,还从事终端产品加工服务的企业,独立构成了 3D 打印完整产业链。

  湖南拥有材料学科的两院院士 10 余名,长江学者、杰出青年基金获得者 20 余名。材料学科是中南大学、湖南大学的王牌专业。目前,在与新材料产业相关的技术领域,强大的自主创新能力,托起新材料产业发展高地。中南大学、国防科技大学、湖南大学等一批设有材料学科的高校和科研机构,与材料科学相关的 4 家国家工程(技术)研究中心、4 个国家重点(工程)实验室,6 家国家企业技术中心,60 余家省级创新平台......形成了以两院院士为领军人才、结构合理、研究开发能力强的技术团队。形成了学科交叉融合、相互渗透,博士后、博士生、硕士生、本科生完整的人才培养体系。

  骨干企业特色鲜明,区位优势明显。湖南省新材料形成五大特色产业密集区:长株潭新材料产业密集区,主要包括先进储能材料如杉杉新材、科力远等,先进硬质材料如株硬集团、岱勒新材等,先进复合材料如博云新材、时代新材等;岳阳精细化工材料产业密集区如巴陵石化、岳化化工、长炼石油等;郴州衡阳有色金属材料产业密集区如金贵银业;娄底薄板新材料产业密集区如华菱集团等;湘西锰锌铝新材料产业密集区如东方锰业、振兴化工等。湖南省重点新材料领域加快研发先进熔炼、凝固成型、气相沉积、型材加工、增材制造、高效合成等新材料制备关键技术和装备,基本形成新材料产业由大到强、由低端到高端、由分散到集聚、具有较强竞争优势的产业发展格局。

  大多数新材料企业相互关联度不高

  环境保护与节能减排。湖南省新材料产业所涉及的领域大多与传统原材料产业密切相关,冶金、陶瓷等企业都面临环境保护与节能减排的问题。湖南新材料企业要转型升级,就需要提高新材料产业资源和能源的利用率,降低制造过程中的环境污染。

  创新能力不足,产业链不完善。湖南省首家 3D 打印临床应用研究所在长沙成立,华曙高科、中南大学湘雅医院、粉末冶金研究院、信息科学与工程学院等强强联手。中南大学湘雅医院院长孙虹表示,从模拟手术到标本教学,从规划分析到诊断评估,3D 打印技术在医学领域的应用领域很广,前景十分可观。然而,这样的协同发展,在省内终究是少数。业内一个流传的说法是,湖南钴酸锂、泡沫镍等先进储能材料的 95% 销往省外和国外,但工程机械所需要的高性能金属有 70% 以上都依赖进口。位于宁乡县高新区的湖南松井新材料有限公司,主营电子产品外观涂料,已经成为苹果公司的主力供应商,然而湖南没有原材料、不在 UV 涂料市场核心区,经常在原材料进口环节受到影响。

  湖南省经信委的调研报告显示,省内大多数新材料企业相互关联度不高,本地配套不足,特别是与省内装备制造、轨道交通、汽车、电子信息、生物医药等新兴产业的对接存在盲区。这直接导致产业链整合不足,价值链延伸不够,供需互动性差,产业聚集效应不足。政府“搭台”召开对接会成了题中之义。如何建立完善长期有效的产学研用合作机制和制度性安排,如何更好放大协同效应,是当前亟待破解的难题。

  产业结构层次偏低,产品附加值不高。湖南省新材料企业以粗放型、资源型传统材料为主,而创新性新材料竞争力较弱。除了上市的龙头企业外,湖南新材料企业拥有自主知识产权的核心技术不多,大部分企业处于产业链的中低端,缺乏竞争力。整个产业仍处于发展的初级阶段,在产业价值链上处于“微笑曲线”的最低端。加快产业结构升级,提升产品附加值,是湖南省新材料产业实现高端发展亟待突破的重要任务。现阶段,新材料产品创新难度大,没有长时间的持续投入,很难开发出稳定的产品。新材料开发存在巨大风险,如不能有效缓和,将严重挫伤企业研发创新的积极性,并制约整个产业发展。

  资金、专业技术及管理人才紧缺。新材料产业是一个典型的高科技高附加值产业,但同时也意味着高风险、高投入,前期往往需要大量的科研准备,工程化过程中也需要大量的时间和资金投入。特别是湖南省新材料企业以民营企业居多,企业面对高技术、高投入、高风险的压力和挑战,在核心技术的掌握,人才、技术的引进,资金筹措与资本运作,现代企业管理,团队建设等方面都存在许多实际困难。同时,湖南省产业管理及专业技术人才严重缺乏,特别是企业创新型专业人才和高层次复合人才稀缺,严重制约企业规模化生产。因此,建立一支真正属于自己的核心管理和技术团队成为企业发展面临的最急迫的任务。

  立足现有产业和技术基础,超前布局前沿新材料

  湖南省如何因地制宜,整合现有资源,打造新材料核心品牌,加快新材料产业结构转型升级,创立新材料名片。加快发展新材料产业,必须在关键环节寻求突破:大力推进先进复合材料应用拓展,在环长株潭区域形成一批规模大、链条长、辐射力强的先进复合材料产业基地,打通先进储能材料产业链。立足现有研发优势和市场资源,着力培植先进储能材料全产业链;依托丰富的资源优势,着力打造品牌,提升金属新材料产品附加值;发挥产能优势,着力加强行业整合,提升产品附加值,推动化工新材料向高端化、精细化、绿色化发展;高端推进先进硬质材料。依托科研优势,对接最新需求,着力突破先进硬质材料的高端产品市场;立足现有产业和技术基础,超前布局前沿新材料,抢占战略制高点。

  加强湖南新材料企业发展的顶层设计形成研发合力。将材料创新发展纳入湖南创新驱动发展战略规划,并作为制造强省建设的抓手之一。一是成立湖南新材料产业创新发展指导委员会,由省发展改革委牵头,协同相关部门,统筹协调全省新材料产业发展;以解决下游应用行业新材料需求为导向,由湖南省新材料产业协会牵头,组织骨干企业、科研院所、行业协会等对所在领域目前面临的材料制约问题进行系统梳理,全面掌握全省新材料企业每一种关键材料所处发展阶段、主要应用环节、国内外生产应用情况、存在的发展瓶颈、“十三五”要解决的主要问题等,加强产学研用政策落地。二是制定湖南省新材料产业政策、明确强基重点方向和主要目标,设立新材料创新设计基金、建立产学研用协同创新机制,以“中国制造2025”和湖南新型工业化发展对材料的需求为牵引,以技术、业态和商业模式协同创新为驱动,采用“研发一批、储备一批、应用一批”的发展战略,既要增加市场急需、适销对路的新材料供给,又要布局一批前沿新材料,为制造强省提供有力支撑,为现有新材料企业升级换代提供先导引领。三是优化新材料产业布局,综合考虑市场空间、区域特色、环境容量及矿产资源等因素,建设区域特色突出、产业链衔接协调、配套技术完善的新材料产业示范点。四是建立专家咨询制度,设立院士、大师工作站,真正发挥院士专家作用,聘请国内外专家担任新材料产业发展的决策咨询顾问,对重大技术问题提供咨询和指导。每年定期举办新材料产业发展论坛及院士专家项目对接会,企业提出下一年度要重点解决的难题,科研院校专家有针对性进行对接研究,为企业技术科技提升排忧解难。

  此外,还要积极引导龙头企业、科研院校等加强知识产权保护,完善知识产权体系推进新材料集成创新,通过专利加快自主知识产权向工程应用转化的步伐;实施打造新材料品牌战略,对优势材料产业不断建立先导性标准,统筹推进科技、标准、产业的协同创新,通过品牌带动的辐射作用进一步推动新材料的扩大应用。

  提升湖南新材料企业创新能力和创新动力。新材料从研究到工程应用,至少需要 10-20 年时间甚至更长,所以破除研发壁垒,建立长效鼓励创新机制十分重要。

  一是建立新材料产业创新中心。一流的企业做标准,二流的企业做品牌,三流企业做管理,四流企业做体力。湖南新材料企业要努力突破第四阶段。以湖南新材料企业和研发机构为依托,建立龙头企业为主导、小微型企业参与的省新材料协同创新中心,该中心由大中型企业出资、吸引社会资本投资、政府配套并确定发布项目研究方向,建立企业、高校、研究所等联动产业创新链,实现园区化、规模化、链条化和集约化发展,通过“龙头带动、板块布局”促进工业界和学术界的融合培育一批材料创新产业示范点。推动企业兼并重组、协同开发前沿新材料产品,通过产业转型升级和规模化生产不断提高产品技术含量和附加值。通过新材料产业基金组建的核心装备研发平台,配合湖南省新材料产业快速地融入全球高端制造业的供应链,如科力远在日本办厂与丰田公司在镍氢混合动力电池领域开展合作、博云新材与美国Honeywell公司合资发展高性能碳/碳航空制动材料和航空机轮刹车系统等。

  二是加强关键材料的研发。传统的新材料研发方式是先实验室基础研究到应用水平,再到市场寻求应用匹配,然后进行工程试制,最后产业化,这是一种“由下而上”的模式。其中从基础研究破茧进入市场要克服生产价格、服役性能稳定、环境保护等困难,是一道难以逾越的鸿沟,整个过程中需要至少 10-20 年时间甚至更长时间。而以应用需求为驱动的“由上而下”模式则是根据具体的产业需求来开发新材料,先将需求形成材料设计目标,再借助大数据平台进行理论突破,然后试验制备验证,最后目标评估。这种以结果为导向的设计模式保持了工程目标和科学设计统一融合,可以大大缩短新材料的研发时间。美国的“材料基因组计划”和我国的“材料基因组工程”都是基于这一理念。基于网络和云计算模式,实施“互联网+”新材料行动,打造材料供应方、设计方、制造方协同创新大数据平台,建立湖南新材料研发的基因组工程。比如,化工新材料是化工行业产业升级的重要方向,当前我国化工新材料的发展与国外先进水平仍有相当大的差距,只有通过不断创新攻克技术壁垒、突破技术瓶颈,不断壮大产业化规模,促进产业快速健康发展。

  三是建立共享中试平台。以工信部、财政部、保监会建立的新材料首批次应用保险补偿机制为契机,建立湖南重点新材料首批次应用政策,发挥首批次应用示范,加快新材料由实验研究走向工程市场的速度。基础研究成果要进入应用,通过工程应用技术才能日渐成熟,不应用就永远只能停留在实验室阶段,中试平台解决“有材不好用、好材不敢用”的现象,帮助打造完整的上中下游产业链。

  四是建立新材料产业创新激励政策。完善规划政策体系,建立政府投入、社会参与、引进外资的多渠道多元化投融资机制,同时建立专项计划扶持新材料产业企业。对工程实验室或公共服务平台采用直接资助,对高技术产业化项目、服务体系项目通过股权资助或贷款贴息等方式扶持。对具有重大原创技术的企业,通过贷款贴息、资本注入、专项补贴等多种方式加大支持力度,联合银行、保险、担保等金融机构,采取市场化运作模式,放大财政资金效能。

  节能降耗推行绿色制造。新材料产业的绿色化、智能化、复合化、低成本化生产已成为大势所趋。一是引导现有新材料企业进行绿色制造升级,把技术改造作为加快产业结构调整升级的重要抓手,采用新技术、新工艺、新设备从原材料、生产工艺、制造设备、减排措施等方面入手改造落后生产能力,不断降低环境污染、推进循环生产。二是建立绿色制造准入标准,对新上马的材料项目、工程、企业等规范管理严格按照国家标准进行安全环保评估审核,完善基础设施和公用配套措施,引导企业采用先进节能降耗的成型和加工方法、智能制造设备、信息化水平,推动区域新材料产业绿色建设。(作者单位:湖南铁路科技职业技术学院机车车辆学院)

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