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新材料故事 | 山東工陶院:執(zhí)著堅守五十載,破解氮化物陶瓷纖維“卡脖子”難題
來源:山東工陶院 發(fā)布時間:2022-12-19編者按
新材料業(yè)務是中國建材“三足鼎立”業(yè)務之一,秉承“材料創(chuàng)造美好世界”使命,充分發(fā)揮科技創(chuàng)新“國家隊”作用,我們擁有26家國家級科研院所、3個國家重點實驗室、1個國家制造業(yè)創(chuàng)新中心、3.8萬名科研人員等雄厚的科研實力,7項國家科技進步一等獎的科研優(yōu)勢及7項業(yè)務規(guī)模世界第一的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。
我們始終心懷“國之大者”,打造“國之大材”。以服務國防建設、服務國家重大工程、服務國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場、服務人民美好生活為己任,致力于新材料業(yè)務實現(xiàn)高端化、量產(chǎn)化、全球化,跑出“加速度”。
我們推出了一系列《新材料故事》,用通俗易懂的話語,為你講述新材料與社會發(fā)展、人類生活齊步走的故事。
中國要強盛、要復興,就一定要大力發(fā)展科學技術(shù),努力成為世界主要科學中心和創(chuàng)新高地。習近平總書記強調(diào),我國廣大科技工作者要把握大勢、搶占先機,直面問題、迎難而上,瞄準世界科技前沿,引領科技發(fā)展方向,肩負起歷史賦予的重任,勇做新時代科技創(chuàng)新的排頭兵,努力建設世界科技強國。
纖維新材料是支撐我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基礎材料,是全球發(fā)展最快和最活躍的科學技術(shù)領域之一。氮化物陶瓷纖維具有極為優(yōu)異的綜合性能,如耐超高溫、耐化學腐蝕、介電性能優(yōu)異等,在航空、航天和核工業(yè)等高技術(shù)領域有著不可替代的作用。因此,發(fā)達國家一直將該纖維制備的關鍵技術(shù)對其他國家實行嚴格封鎖,是我國關鍵裝備發(fā)展亟需攻克的“卡脖子”材料。
氮化物陶瓷纖維生產(chǎn)車間
肩負使命 揚帆起航
山東工陶院從1976年開始研制氮化物陶瓷纖維,老一輩科研工作者以國家需求為己任,緊密跟蹤國外技術(shù)發(fā)展趨勢,在航天航空工程牽引下,針對耐高溫透波應用背景,著手研制定長氮化物陶瓷纖維。
研究之初,面對無技術(shù)、無裝備的局面,老一輩工陶院人積極組織精干力量,克服重重困難,在計算機互聯(lián)網(wǎng)幾乎空白的條件下,利用各種渠道查閱搜集大量的國外氮化物陶瓷纖維制備的文獻資料,翻譯編纂氮化物陶瓷纖維論文集六萬余字,涵蓋包括材料制備、材料應用、關鍵裝備等當時最新研究成果。文獻資料可以通過查閱解決,但是制備氮化物陶瓷纖維的裝備卻沒有企業(yè)可以制造。大家發(fā)揚陶瓷材料專業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢,四處走訪調(diào)研關鍵部件,硬生生地搭建出一套完整的合成系統(tǒng)。
經(jīng)過短短兩年的時間,1978年制備出了定長氮化物陶瓷纖維,六年后順利通過定長氮化物陶瓷纖維擴大試驗研究鑒定會。隨著國家相關領域發(fā)展方向的調(diào)整,作為前沿技術(shù)的氮化物陶瓷纖維由于缺少持續(xù)性資金支持,各項研究工作在上世紀九十年代中期不得不中斷。但正是氮化物陶瓷纖維開荒者們的披荊斬棘,攻堅克難,在十幾年的研究過程中培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才,積累了豐富研制經(jīng)驗,為后期特種陶瓷纖維事業(yè)的發(fā)展打下了堅實基礎。
氮化物陶瓷前驅(qū)體
薪火相傳 砥礪前行
進入新世紀,我國融入經(jīng)濟全球化潮流,社會主義現(xiàn)代化建設也步入新的發(fā)展階段,航空航天領域?qū)Ω咝阅芴沾衫w維的需求日益迫切。山東工陶院氮化物陶瓷纖維研制工作雖幾經(jīng)波折,但依然保持了穩(wěn)定的研發(fā)隊伍。工陶院深知,關鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。如果我們只停留在過去的成績上,不識變、不應變、不求變,就可能陷入被動,錯失發(fā)展機遇。站在世界新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命同我國發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的歷史性交匯期,我們比任何時期都更需要加快科技創(chuàng)新,掌握競爭先機。
面對國外的壟斷封鎖和國內(nèi)航空航天企業(yè)的強烈需求,山東工陶院以“科技興國”為己任,立足自主創(chuàng)新,于2003 年重新組建氮化物陶瓷纖維學科,致力于打破領域內(nèi)關鍵基礎原材料受制于人的局面。針對氮化物陶瓷纖維新的需求,山東工陶院自籌資金,在前期定長氮化物陶瓷纖維研制的基礎上開展連續(xù)氮化物陶瓷纖維研制。
經(jīng)過幾年攻關,于2011年制備出性能優(yōu)異的連續(xù)氮化物陶瓷纖維產(chǎn)品,打破了國外技術(shù)壟斷,實現(xiàn)了國內(nèi)在連續(xù)氮化物陶瓷纖維領域的重大突破,成為國內(nèi)為數(shù)不多可以提供優(yōu)質(zhì)氮化物陶瓷纖維的研制單位。自“十二五”以來,在國家及省部委等多個項目的支持下,山東工陶院研發(fā)團隊系統(tǒng)開展了氮化物陶瓷纖維及其陶瓷基復合材料的研制工作,在纖維制備關鍵技術(shù)、關鍵裝備研發(fā)、材料關鍵應用性能評價等方面取得重大突破,建立連續(xù)氮化物陶瓷纖維試驗線,并初步建成國內(nèi)特種纖維研發(fā)平臺,推動我國特種陶瓷纖維制備技術(shù)的進步。
高性能氮化物陶瓷纖維
踵事增華 踔厲奮發(fā)
研發(fā)與生產(chǎn)齊飛,科技創(chuàng)新發(fā)展共時代一色。山東工陶院緊緊抓住高性能纖維發(fā)展的契機,于2020年開工建設耐高溫氮化物陶瓷纖維中試線,由此走上從實驗室到中試的跨越發(fā)展之路。項目初期,面對質(zhì)疑、困難和重重壓力,研發(fā)團隊加班加點齊奮戰(zhàn),通過對設備結(jié)構(gòu)和功能的持續(xù)改善和驗證,不斷迭代優(yōu)化工藝,實現(xiàn)了高性能陶瓷纖維制備技術(shù)的突破,邁出了高性能纖維批量化生產(chǎn)最堅實的第一步。2021年,經(jīng)過不斷技術(shù)攻關、工藝優(yōu)化、裝備升級,氮化物陶瓷纖維關鍵制備技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性等方面又取得重大突破,具備了工程化生產(chǎn)的條件。
氮化物陶瓷纖維中試線
“守家國情懷初心,承科技報國使命,開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能特種陶瓷纖維,破解我國關鍵原材料長期受制于歐美發(fā)達國家的困局”是每一位特纖人的初心和使命,它激勵著一代又一代特纖人繼往開來,不斷奮進,實現(xiàn)了無數(shù)次“從0到1”的突破。經(jīng)過幾十年發(fā)展,山東工陶院目前已設立淄博市特種陶瓷纖維工程技術(shù)研究中心,是氮化物陶瓷纖維國軍標制訂單位,并形成氮化物陶瓷纖維、氮化物陶瓷前驅(qū)體、氮化物陶瓷纖維布/纖維紙/纖維氈等核心技術(shù)產(chǎn)品,擁有核心專利20余項,技術(shù)成果榮獲中國建材集團科學技術(shù)進步獎二等獎。
氮化物陶瓷纖維制品
展望未來,山東工陶院將緊緊抓住當前發(fā)展戰(zhàn)略機遇期,以高性能氮化物陶瓷纖維材料發(fā)展為綱,匯聚優(yōu)勢資源,有序發(fā)展陶瓷纖維制品、氮化物陶瓷前驅(qū)體及其他特色陶瓷纖維,建設具有國內(nèi)引領地位的高性能陶瓷纖維材料的研發(fā)創(chuàng)新平臺和產(chǎn)業(yè)基地,為國家關鍵領域重大需求提供核心材料保障。