先進陶瓷產業的國內發展現狀

 

　　我國近些年先進陶瓷產業得到了快速發展，取得了一些成就，總體來說，我國先進陶瓷產業的未來是光明的，但還是存在一些技術上難以突破的難題。目前我國先進功能陶瓷產業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

 

　　國內多孔陶瓷近年來發展迅速，在蜂窩陶瓷、發泡陶瓷和陶瓷膜領域已形成了一批代表性的龍頭企業，支撐我國多孔陶瓷技術的發展。作為國內專業從事大氣污染治理產品研發與產業化的自主品牌企業，奧福環保從蜂窩陶瓷的配方、模具到燒成等關鍵環節均具有先進的技術，形成了較完備的技術體系，蜂窩陶瓷配方技術體系的構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業機會奠定了堅實的基礎。奧福環保重點研發并產業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的壟斷，填補了國內空白。國內陶瓷膜行業管式陶瓷膜和平板陶瓷膜發展較快，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的上市公司。國內發展了以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（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/醬油提標生產等）、油水分離、廢水處理等領域廣泛應用。我國發泡陶瓷近兩年發展迅速，尤其是應用到建筑隔墻材料上，因其大型輕質、保溫、高強、隔聲、無滲透的性能，代替傳統墻體材料，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廢渣尾礦及江河湖泥，是陶瓷領域消納固廢的一大突破。在制造技術上，行業企業已經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研究，在國家政策的支持下，相關研機構不斷增多，研究成果日益豐富。在國內市場中，高溫防熱陶瓷研究機構主要有中國科學技術大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、西北工業大學、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，產業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展至今，取得了一系列創新性成果。從20世紀80年代開始，以高效發動機和汽輪機中高溫陶瓷關鍵零部件開發為導向的陶瓷材料的組成設計、晶界工程、凈尺寸成型、燒結技術研發，為高溫結構陶瓷的研究與發展培育了人才隊伍、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。但現階段，超高溫陶瓷仍存在技術瓶頸，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工藝等方面，超高溫陶瓷行業還有較大進步空間。另外，國內高溫防熱結構陶瓷產業分布與區域特色已經形成。伴隨著我國先進結構陶瓷材料制備技術的進步和市場的強勁需求，高溫防熱結構陶瓷產業呈現出良好的發展態勢，產品應用涵蓋各個領域，在國民經濟和工業現代化進程中發揮重要的作用。目前，我國在某些尖端陶瓷的理論研究和實驗水平已經達到國際先進水平。通過對材料組成結構和性能的研究，開發出一系列具有我國自己特色的新材料，主要性能處于國內領先水平，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體系基本完整，產業規模逐步擴大。我國是世界碳化硅原材料的最大生產國，總產量60萬噸，占世界產量的50%以上，從粉體到燒結體的產業技術鏈較為完善。已有一批相關企業與高校、科研院所長期從事相關領域生產與研發，掌握部分核心技術，但對于碳化硅材料在核能技術中的應用這一新領域涉足較淺，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的戰略性新材料之一，我國早期主要在高校實驗室進行跟蹤研發，產業化起步較晚。雖然近年來我國碳化硅纖維研制單位逐步增加，技術發展速度逐步加快，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鍵技術還沒有完全突破，產業化能力稍弱。氮化硅作為重要的工程陶瓷，國內產業化發展迅速，已有中材高新、山東國瓷等龍頭企業。國內碳化硼陶瓷產業主要集中在工業磨料、軍事裝甲等應用領域，核工業領域的核級粉體及塊體的研發和產業化規模相對較小，特別是高豐度、高品質碳化硼粉體和塊體陶瓷材料的國產化亟待完善和提高。核電池用陶瓷基選擇發射體材料，尚未有明確的市場化前景，國內外均處于實驗室研發階段，在工作機理、體系設計、制備技術、結構優化等方面還有較多基礎性與工程性問題需要解決，國內研究主要集中在少數高校與科研院所。

 

　　3.3.4陶瓷基板

 

　　氧化鋁基板經過40多年的發展，已經有較為完善的產業鏈條，也是目前我國的主要陶瓷基板產品之一，產業地域分布較廣，主要的生產企業包括潮州三環、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，經過幾十年的發展，也是較為成熟的產品，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，生產廠家較少，主要是宜賓紅星、中鳴（寧德）和五礦鈹業；氮化鋁基板方面也經歷了接近20年的發展，相應的技術也較為成熟，在國內市場中占有一定的份額，產業主要分布在臺灣、沿海區域和北方地區，主要的生產企業包括潮州三環、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，國內有較多的企業開始進入該行業，呈現多地開花的局面，產業鏈也逐漸完善，但受限于核心技術，高端裝備領域所采用的氮化鋁陶瓷基板仍然主要是進口產品；對于氮化硅基板而言，屬于近10年內開發的技術，成熟度較低，目前，國內市場采用的主要是進口產品，近幾年少數國內企業也進行技術引進和自主研發，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，我國已經成功研制出了一大批具有自主知識產權的新型電子陶瓷和元器件，在制備技術方面也有所突破，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構的研究及控制，成功研制出具有高性能的多層陶瓷電容器（MLCC）陶瓷材料，已經開發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定性，以確保陶瓷材料在不同的外場環境下都能穩定地工作。044中國新材料產業發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展，研究出能在太空等較為嚴格的環境中工作的器件。隨著技術的進步，電子陶瓷材料的研究成果和新產品不斷涌現，擁有良好的產業化應用前景，在新興產業中也發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，國內透明陶瓷相關企業較少，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。已經培養了一批具有較高水平的專家團隊，對透明陶瓷技術的攻關以及產業化發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、關鍵性與基礎性，不僅對材料科學發展意義重大，也為我國國防軍事、航空航天、能源交通、工程建設等領域一系列國家重大工程的實施提供了不可或缺的物質基礎和保障。

 

　　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、稀土在生物陶瓷領域的應用。2014年度的生物陶瓷大會關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構國家重點實驗室（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對生物陶瓷一直在進行相關的研究。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的研究小組首次提出將骨組織工程與光熱治療相結合的思想，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，例如納米結構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學領域得到應用。

 

　　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，如英國“挑戰者”坦克、EE-T1奧索里約主戰坦克等。陶瓷作為裝甲防護材料的主要優勢是強度和硬度高、耐磨、密度小等，而易破碎、抗多發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打擊性能、減輕質量及降低成本這3個方面進行。國內外現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，國內對于直升機用輕質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達國家差距較大這一情況，我國曾專門開展包括“輕質高效防彈復合裝甲材料”“輕質陶瓷/混雜復合材料防彈裝甲技術”等預研項目，對B4C陶瓷復合裝甲材料的制備技術進行了系統研究，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，后續的直升機駕駛員座椅采用的裝甲基本沿襲這一技術[13]。

 

　　我國從事先進陶瓷研究的單位有300多家，技術積累日益豐厚，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、產業化轉化方面對我國先進陶瓷發展發揮了重要推動作用。當今先進陶瓷材料的發展不再局限于傳統技術，而更多的是與現代信息、自動化技術、不同材料的結合而形成新的技術科學（計算材料科學、功能-結構一體化等），先進陶瓷發展的新時代即將到來。

 

　　3.4

 

　　發展我國先進陶瓷產業存在的主要問題

 

　　近年來，隨著經濟全球化步伐加快，我國陶瓷產業積極進入國際市場，發展快速，但比起歐美等地，中國陶瓷產業（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

 

　　我國多孔陶瓷產業還處于起步階段，部分重點關鍵產品上與國外差距仍然較大，某些產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構、微觀結構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模化連續生產多孔陶瓷，而且制備的多孔陶瓷在高尖端領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上面取得了一些成就，但也要認清我國與世界發達國家之間的差距，目前還存在大致以下幾個問題：

 

　　①盡管目前國內先進陶瓷粉體原料生產企業很多，但陶瓷粉體性能通常存在較大的離散性和不穩定性，因此直接影響后續批量化制備的陶瓷產品的性能和可靠性。我國在陶瓷粉體方面還達不到國際先進水平，許多高端陶瓷產品還依賴從國外的一些公司進口。國內廠家在粉體的雜質含量控制、燒結活性，特別是燒結成瓷后的顯微結構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，國內尚缺乏世界一流的生產商。

 

　　②雖然我國高性能陶瓷生產工藝技術已有很大提升，但在關鍵工藝技術和裝備上仍然有較大差距，國產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、不同類型高溫燒結爐、精密研磨加工設備，大多不是市場上通用機械裝備，開發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，體現在設備的精度、可靠性和穩定性以及壽命方面。例如像陶瓷粉體噴霧造粒裝置、注射成型機、氣氛壓力燒結爐、熱等靜壓燒結爐、陶瓷精加工的研磨設備、計算機數字控制（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勢是強度和硬度高、耐磨、密度小等，而易破碎、抗多發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展也起到了舉足輕重的作用。我國核用陶瓷材料產業鏈較為完整，研發—轉化—生產均有一定的基礎，部分核心技術已能滿足行業發展需求，但總體來看還存在以下問題：

 

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

 

　　②材料的研發與應用結合不夠緊密，導致面向材料實際服役環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、數據積累嚴重缺乏。陶瓷材料在核服役環境下的安全性、耐久性等需要建立完整的評價體系，相關數據有待完善，如核反應堆內輻照應用數據、熱工數據，材料在高溫、高水壓、腐蝕性環境下的老化行為等。

 

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

 

　　3.4.5生物陶瓷

 

　　目前全球的生物醫用材料產業高度集中或壟斷，產品多樣化、生產和銷售國際化研發的全球化等都是生物材料產業發展的趨勢。我國生物陶瓷產業主要存在問題如下：

 

　　①生物陶瓷在技術方面還存在著生物相容性和結構的穩定性、自定義結構的生產和加工的產業化、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問題。

 

　　②目前我國有關生物陶瓷的研發還是主要集中在科研機構和高校的學術機構，科研轉化相對較少。

 

　　3.4.6電子陶瓷

 

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

 

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

 

　　②在實驗室的研究階段，關注研究方面較多，忽略了關于工程化和產業化技術的研究，使得研究成果沒有轉化為現實生產力。從理論基礎研究的實驗室階段，到將研究成果轉化為工程化階段，最終產業化。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成果，但大多數的成果都處于實驗室階段，實驗室的研究成果距離產業化的目標還有較大的差距，這可能會影響技術成果的轉化。

 

　　③雖然國內已經有一定數量的企業，但普遍來說，企業的規模較小，中小型企業的關鍵技術和核心技術基本上依賴于引進，生產的產品較為單一，制備成本也相對較高，缺乏企業自主創新能力和市場競爭力。

 

　　④重復性的研究工作較多，盲目和粗放的發展方式導致了產品產能的過剩。

 

　　3.4.7陶瓷基板

 

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

 

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

 

　　③對于從業人員方面，陶瓷基板產業對技術從業人員的要求較高，又由于產品的低端化導致人才吸引力不足，難以形成良性循環。

 

　　3.4.8透明陶瓷

 

　　與國外相比，我國透明陶瓷行業企業化形勢仍然不明朗，產品定位不明確，競爭優勢不明顯，主要存在以下問題：

 

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

 

　　②透明陶瓷產業發展的頂層設計和統籌協調有待完善。產業區域布局沒有體現出差異化分工，區域特色和比較優勢不足。創新鏈不通暢，產、學、研、用有效結合的產業創新機制未能形成，技術創新成果的轉化效率不高，難以搶占戰略制高點。具有自主知識產權的產品較少，產業趨同現象明顯，產業鏈的協調配套不齊備。

 

　　3.4

 

　　推動我國先進陶瓷產業發展的對策和建議

 

　　基于以上陶瓷工業方面存在的突出問題，針對集中典型陶瓷材料在產業優化等方面提出相應的對策建議，以期能夠為我國陶瓷產業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大力發展關鍵戰略材料產業鏈

 

　　根據國家戰略要求、市場需求及研發程度，進行初步分類，優先解決具有重大需求且技術相對成熟的材料產業化，然后解決研發周期長或者起步較晚的材料，并制訂短期和長期目標。根據研發程度不同，研發主體也應該不同，處于研發初期的以高校科研院所為主體，以解決相關技術難題及產業化難題為目標；處于產業化初期的以實力雄厚的新材料企業為主體，以提高材料成品率及穩定性為目標；處于產業化成熟階段的企業和行業協會應該制定相關標準，完善新材料的產業鏈，最終實現關鍵材料的產業化應用。

 

　　3.5.2優化陶瓷材料產業結構

 

　　加快完善相關產業的政策和法律法規體系，制定相關的技術標準體系，完善產業鏈、創新鏈、資金鏈。通過政府對先進陶瓷材料發展的規劃引導，使企業聚焦到國家重點發展的材料產業，防止出現投資碎片化、分散化、內卷化。培育重點龍頭企業，使其掌握核心技術和核心產品。鼓勵企業與科研院所合作，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業發展專項資金，安排一定數量的資金對重點領域進行技術創新和技術改造，對已獲得核心技術專利、成果實現產業化或者市場前景良好的重點產業加大資金支持力度，對在研發領域作出重大貢獻的單位和個人進行獎勵；對相關研發企業實施低稅收政策，尤其是中小型企業，可根據實際情況實行低稅收甚至免稅，使其先立足再發展。

 

　　3.5.4加強人才隊伍建設

 

　　鼓勵高校、研究所、企業聯合設立先進陶瓷材料產業人才培訓基地，培養制造業急需的科研人員、技術骨干與復合型人才。吸收國外高水平技術人才，建立完善的技術創新激勵機制。鼓勵國際交流與合作，引進國外先進技術，提升自身技術水平。

 

　　3.4

 

　　面向國家2035年重大戰略需求我國先進陶瓷產業技術預判和戰略布局

 

　　《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中表示，展望2035年，我國將基本實現社會主義現代化。關鍵核心技術實現重大突破，進入創新型國家前列。對此，智能化、復合化、產業化、綠色化成為先進陶瓷材料的發展趨勢。

 

　　3.6.1技術預判

 

　　（1）電子陶瓷和陶瓷基板

 

　　對于電子陶瓷，由于電子產品有向輕、薄、小發展的趨勢，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，會產生獨特的光、熱、電等特性，從而使材料產生一些新的功能。實現小型化、微型化的根本在于提高陶瓷材料的性能和發展陶瓷納米晶技術和相關工藝。因此，發展高性能電子陶瓷材料及其先進制備技術是先進陶瓷的重要研究課題。面向信息技術等領域的迫切需求，應進一步加大電子陶瓷技術的研究開發。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，主要陶瓷基板產品的材料的國產化率達到85%以上，產品占國際市場份額45%以上。隨著科技的發展，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出綜合的功能材料。智能材料是功能陶瓷發展的更高階段，是人類社會和現代科學技術發展的需求。

 

　　（2）生物陶瓷

 

　　生物陶瓷在技術方面應提高生物相容性和結構的穩定性、自定義結構的生產和加工的產業化、原料材料性能改進及生物陶瓷制品的后處理工藝。結合應用3D打印技術等先進的生產技術以及一些如納米技術、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。生物陶瓷在醫學、生物學以及日常生活和工業生產中都會有廣泛的發展空間。前瞻未來20～30年的世界生物材料科學與產業，提高創新能力，使我國生物材料科學與產業和世界先進水平接軌。教育、科研學術機構科研轉化能力大大提高，能將未來研發內容向企業進行成果轉化，破除外商壟斷，加大對生物陶瓷市場的占有率。

 

　　（3）核用陶瓷

 

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

 

　　①核級碳化硅、氮化硅、碳化硼粉體產業。核級陶瓷粉體屬于關鍵戰略材料，基于現有產業鏈與技術基礎，以企業為主體，針對核工業需求，通過升級改造，實現高質量粉體規模化制備，堅持自主創新，堅持軍民融合，堅持研用結合。

 

　　②高性能碳化硅纖維產業。堅定不移地推進關鍵戰略材料碳化硅纖維的國產化，以企業為主體，依托相關高校，實現數個碳化硅纖維產業集群。加速第二代、第三代碳化硅纖維的產業化進程，降低制造成本，推動碳化硅纖維在核能領域的應用規模。圍繞特殊應用領域開發專用碳化硅纖維，基于組成、尺寸、形態研制具有特殊功能的碳化硅纖維產品。

 

　　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鍵信息，針對核素類型制訂材料選型、配方優化和固化技術等方案，考察陶瓷固化體抗輻照和抗浸出性能等長期穩定性機理研究和服役壽命預測，做好固化相關設備的技術儲備和布局，開展實際應用和小規模示范性工程，培育孵化1～2家專業領域企業。

 

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

 

　　（4）多孔陶瓷

 

　　對于多孔材料，挖掘多孔陶瓷的環境友好、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品產生的目的。通過工藝的優化和規模化降低多孔陶瓷生產成本。通過改進工藝和原料尺寸更精確地控制基體的微觀結構，做到精準控制孔徑大小和分布，提高多孔陶瓷的應用范圍。提高結構可靠性，增強其在未來工業中的適用性。

 

　　（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，可發展性能優異的纖維增強陶瓷、梯度功能材料和塑料陶瓷。與傳統材料相比，超構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，開展梯度微結構創新設計與效應模擬，借助有限元、演化計算、神經網絡、支持向量機等機器學習技術，實現研發由“經驗指導實驗”的傳統模式向“理論預測、實驗驗證”的新模式轉變。

 

　　3.6.2戰略布局

 

　　在確立未來發展目標后，按照全面建設社會主義現代化國家的戰略安排，實現2035年遠景目標和“十四五”時期經濟社會發展主要目標，根據現階段先進陶瓷產業的政策環境，結合實際情況，制訂戰略實施路徑。確保先進陶瓷材料在未來持續、穩定發展。

 

　　（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。強化基礎研究系統部署，完善學科布局，推動基礎學科與應用學科均衡協調發展，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。聚焦未來可能產生變革性技術的基礎科學領域，強化重大原創性研究和前沿交叉研究。聚焦國家重大戰略任務，加強基礎研究前瞻部署，從基礎前沿、重大關鍵共性技術到應用示范進行全鏈條創新設計、一體化組織實施。引導地方、企業和社會力量加大對基礎研究的支持。加快基礎研究創新基地建設和能力提升，促進科技資源開放共享。

 

　　（2）加強基礎研究創新基地建設

 

　　聚焦國家目標和戰略需求，在前沿、新興、交叉、邊緣等學科以及布局薄弱學科，在有望引領未來發展的戰略制高點，統籌部署和建設突破型、引領型、平臺型一體的國家實驗室，給任務、給機制、給條件、給支持，激發其創新活力。選擇最優秀的團隊和最有優勢的創新單元，整合全國創新資源，聚集國內外一流人才，探索建立符合大科學時代科研規律的科學研究組織形式。建立國家實驗室穩定支持機制，開展具有重大引領作用的跨學科、大協同的創新攻關，打造體現國家意志、具有世界一流水平、引領發展的重要戰略科技力量。加強企業國家重點實驗室建設，支持企業與高校、科研院所等共建研發機構和聯合實驗室，加強面向行業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、地球系統與環境、材料、粒子物理和核物理、空間天文、工程技術等領域，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，加快提升科學發現和原始創新能力，支撐重大科技突破。

 

　　（4）發揮市場資源配置作用，建設良好科研生態環境

 

　　在注重政府戰略引導作用的基礎上，加強建立企業自主研究，公平競爭的發展環境，以企業為投資主體和成果應用主體，加強產學研相結合，充分發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。營造學術自由、以人為本的人文環境，學術開放、設施完善的研發環境，追求創新、重視質量的科研環境。

 

　　（5）設立專家系統，發揮智庫作用

 

　　實施創新人才發展全球戰略，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，同時充分發揮行業協會、科研單位和大學的作用，共同建立專家系統，加強基礎研究的設計，布局與實施的直接溝通和交流。專家系統定期對國內外基礎研究的進展進行調研和評估，發揮智庫作用，就基礎研究的頂層設計、戰略部署、實施方案、發展趨勢、政策建議和需要關注的重點問題提供咨詢意見。

 

　　（6）推動綠色發展，促進人與自然和諧共生

 

　　陶瓷行業要始終堅持落實國家環保政策要求，推動行業結構優化和產業升級，降低工業污染物排放總量，嚴格執行陶瓷工業排放標準，在環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減少、生態環境持續改善作為“十四五”時期經濟社會發展的主要目標。深入實施可持續發展戰略，完善生態文明領域統籌協調機制，構建生態文明體系，促進經濟社會發展全面綠色轉型。