山東工陶院：

攻克工業(yè)陶瓷戰(zhàn)略高地

現(xiàn)今的山東工陶院 

1970年秋天，建筑材料科學(xué)研究院（現(xiàn)今的中國建材總院）陶瓷一室、陶瓷原材料室和熱工室的部分人員組建“陶瓷一隊”，搬遷至山東淄博。1971年10月開始籌建山東工陶所，并于次年開始選址進(jìn)行基建。缺人員，缺設(shè)備，缺資金……無一不是橫在全體干部職工面前的嚴(yán)峻考驗。

但在不久之后，這片土地上便誕生了中國第一根連續(xù)氮化硼纖維、中國第一只玻璃水平鋼化輥道窯用石英陶瓷輥、中國第一條特高壓交流試驗示范工程用百萬伏支柱絕緣子。

沒電通電，沒水引水，沒路修路，地不平就除草搬石頭整治。面對一窮二白的困難局面，山東工陶所的拓荒者們沒有選擇退縮，而是決心重整旗鼓，毅然咬緊牙關(guān)，自力更生。從一開始，“艱苦奮斗”這四個字就融入了山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院（下稱“山東工陶院”）的基因。

作為國家級工業(yè)陶瓷專業(yè)研究院所，山東工陶院自建院以來，始終以攻克行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)和“卡脖子”技術(shù)為己任，先后研發(fā)的20余種產(chǎn)品被納入國家級新產(chǎn)品名錄，填補了技術(shù)空白。其中氮化物陶瓷纖維、高性能陶瓷透波材料等產(chǎn)品為中國重大工程、裝備提供了重要的材料保障，并孵化了氧化鋁陶瓷、石英陶瓷、高壓電瓷、陶瓷膜等產(chǎn)業(yè)，為行業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。

山東工陶院引領(lǐng)著中國先進(jìn)陶瓷材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，為航空航天、國防建設(shè)提供關(guān)鍵材料支撐，讓陶瓷這一古老的材料煥發(fā)出新的光彩。

對于集團(tuán)公司旗下企業(yè)山東工陶院的戰(zhàn)略定位，中國建材集團(tuán)有限公司（下稱“中國建材”）黨委書記、董事長周育先曾說過：“山東工陶院迎來了快速發(fā)展的重要機(jī)遇期，衷心祝愿工陶院繼續(xù)實干篤行，不斷開拓進(jìn)取，以高質(zhì)量發(fā)展為踐行‘材料創(chuàng)造美好世界’的企業(yè)使命添磚加瓦，為新時代新材料的趕考之路交出更加優(yōu)異的‘工陶答卷’。”

01填補五大技術(shù)空白

2005年12月，科技部批準(zhǔn)以山東工陶院為依托單位，建立國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心。該中心為山東省工業(yè)領(lǐng)域第一個國家級工程技術(shù)研究中心，并于2009年12月通過驗收。

自此以后，山東工陶院充分發(fā)揮該中心“科技成果轉(zhuǎn)化孵化器”的作用，面向國家在新能源、節(jié)能環(huán)保、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)及國防建設(shè)的重大需求，先后選定了陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、氮化物陶瓷纖維、陶瓷膜材料及裝備、陶瓷3D打印技術(shù)五大戰(zhàn)場，調(diào)兵遣將逐一叩關(guān)，突破了一系列先進(jìn)陶瓷制備及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難題，形成了自己的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢。

在陶瓷透波材料領(lǐng)域，山東工陶院首先針對薄壁異型/功能一體材料的制備技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)工作，以材料力學(xué)、熱力學(xué)、電性能為三大切入點對材料結(jié)構(gòu)、防熱、透波綜合性能的影響加以系統(tǒng)研究，進(jìn)而成功開發(fā)出薄壁異型天線罩制備技術(shù)、天線罩透波隔熱協(xié)同設(shè)計及制備技術(shù)、一體化天線罩環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計及制備技術(shù)，徹底突破了飛行器裝備中薄壁異型結(jié)構(gòu)/功能一體材料制備的技術(shù)難題。

其次，針對制約大尺寸異型陶瓷基天線罩研制和應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，在國內(nèi)率先進(jìn)行了陶瓷材料組分微結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能調(diào)控，突破了異形陶瓷部件低應(yīng)力仿形成型－均勻收縮燒成和高氣孔隙率表面無機(jī)涂層制備技術(shù)難題，滿足了中國高超聲速飛行器對大尺寸異性陶瓷基天線罩的需求。

在一次次技術(shù)攻關(guān)之后，山東工陶院現(xiàn)已形成石英陶瓷天線罩、長效隔熱天線窗、超薄天線罩/天線窗、氮化物天線罩/天線窗、拋罩、雨蝕頭以及隔熱瓦等10余種關(guān)鍵配套產(chǎn)品。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、高端裝備等領(lǐng)域。其中石英陶瓷產(chǎn)品的市場占有率已達(dá)50%，形成了一整套先進(jìn)工藝技術(shù)和裝備生產(chǎn)線。

陶瓷防隔熱材料在民用領(lǐng)域開發(fā)重點是超高溫陶瓷基復(fù)合材料、隔熱瓦、氣凝膠、加工裝配等，它們廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能、管道保溫、石油化工、冶金、高端工業(yè)裝備等行業(yè)。

為突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，保障飛行器研制進(jìn)度及對民用領(lǐng)域的供應(yīng)，山東工陶院于2011年組建了防隔熱團(tuán)隊，開展高性能氣凝膠材料的研制工作。團(tuán)隊先從純氣凝膠入手，解決了“從無到有”的問題。再對低密度纖維氈復(fù)合氣凝膠產(chǎn)品進(jìn)行深入研究，解決了“怎么用、用在哪里”的問題。在后一過程中，山東工陶院不斷探索新工藝，從常壓干燥發(fā)展到超臨界干燥，從利用30升小高壓反應(yīng)釜提升到利用1000升的高壓反應(yīng)釜，大大提高了產(chǎn)能。

氮化物陶瓷纖維具備極優(yōu)異的綜合性能，如耐超高溫、耐化學(xué)腐蝕、介電性能強等，在航空航天、核工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域幾乎不可能被替代。因此，發(fā)達(dá)國家將相關(guān)的制備技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格封鎖，使其成為典型的“卡脖子”材料。

從1976年起，山東工陶院便開始研制氮化物陶瓷纖維，直到2011年制備出國內(nèi)第一根性能優(yōu)異的連續(xù)氮化物陶瓷纖維，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(lǐng)域的重大突破。

隨后，山東工陶院又抓住了高性能纖維發(fā)展的契機(jī)，于2020年開工建設(shè)氮化物陶瓷纖維中試線，由此走上了從實驗室到中試的跨越發(fā)展之路。

面對質(zhì)疑、困難和重重壓力，項目團(tuán)隊通過對設(shè)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，最終實現(xiàn)了高性能陶瓷纖維制備技術(shù)的突破。2021年，經(jīng)過不斷技術(shù)攻關(guān)、工藝優(yōu)化、裝備升級，氮化物陶瓷纖維關(guān)鍵制備技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性等方面取得重大突破，具備了工程化生產(chǎn)的條件。

陶瓷管膜制品 

在陶瓷膜材料領(lǐng)域，山東工陶院于2013年啟動了高性能水處理用陶瓷平板膜材料的研究開發(fā)工作，成功開發(fā)出性能達(dá)標(biāo)的陶瓷平板膜，掌握了大尺寸薄壁中控陶瓷平板膜材料制備技術(shù)。與此同時，山東工陶院也開發(fā)出了國內(nèi)唯一氣孔率高達(dá)70%以上的陶瓷纖維復(fù)合膜制品，一舉打破了國外產(chǎn)品技術(shù)的壟斷局面，實現(xiàn)了進(jìn)口替代。

值得一提的還有新型功能性高溫膜過濾材料。當(dāng)時，脫硝催化劑已在蜂窩陶瓷領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)推廣，但在高溫陶瓷膜領(lǐng)域卻是前所未有。研發(fā)團(tuán)隊勇闖藍(lán)海，最終以浸漬法制備出功能性陶瓷膜，解決了除塵脫硝這一關(guān)鍵性難題。

目前，陶瓷膜材料的系列成品已成功在耐火材料、玻璃行業(yè)應(yīng)用，解決了高溫?zé)煔獾某团欧偶夹g(shù)難題。

面對“雙碳”目標(biāo)，山東工陶院立足多年研究的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，構(gòu)筑了“工陶院雙碳開發(fā)體系”，開展了固體氧化物燃料電池與二氧化碳分離用納米孔陶瓷材料的開發(fā)工作，助力綠色低碳轉(zhuǎn)型。

“3D+陶瓷”不僅可以應(yīng)用于航空航天、國防建設(shè)等高科技領(lǐng)域新型產(chǎn)品的開發(fā)，還可實現(xiàn)個性化、復(fù)雜化、定制化生物醫(yī)療產(chǎn)品的快速制造。但陶瓷3D打印技術(shù)也是一種多學(xué)科交叉的新型制造技術(shù)，因而開展這一首創(chuàng)性研究的難度極大。有時，為了攻克某一個難點，通常需要查閱海量的文獻(xiàn)資料、經(jīng)過數(shù)十次甚至上百次的實驗才能真正解決問題。

2016年，山東工陶院成立先進(jìn)陶瓷3D打印技術(shù)研究中心。這支成員平均年齡僅30歲的年輕團(tuán)隊，經(jīng)過無數(shù)次的配方改進(jìn)和上萬次試驗，終于開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高精密陶瓷3D打印機(jī)及專用陶瓷料漿。在攻克了以氧化鋁、氧化鋯為代表的氧化物陶瓷體系料漿制備技術(shù)難題后，團(tuán)隊迎難而上，馬不停蹄地攻克了以氮化硅為代表的深色陶瓷體系料漿制備技術(shù)難題，再次填補了國內(nèi)空白，為中國高端領(lǐng)域應(yīng)用的陶瓷增材制造產(chǎn)品的研制開發(fā)提供了關(guān)鍵共性技術(shù)。

02改出來的競爭力

20世紀(jì)末，山東工陶院逐步開始進(jìn)行企業(yè)化改制，由原來的差額撥款事業(yè)單位改為市場化運營、自負(fù)盈虧的企業(yè)。

企業(yè)化改革是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

體制改革必遇阻礙，只有克服困難，方能涅槃重生。山東工陶院為了發(fā)展求生，唯有堅定不移地走下去。

為適應(yīng)建設(shè)科技型企業(yè)的需求，山東工陶院將院內(nèi)項目陸續(xù)搬遷至淄博市高新區(qū)，在這座國家級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)開始了二次創(chuàng)業(yè)。

2000年，山東工陶院作為主發(fā)起人，成立了山東中博先進(jìn)材料股份有限公司（即“中材高新材料股份有限公司”的前身），拉開了先進(jìn)陶瓷發(fā)展的新篇章。公司建成后，年產(chǎn)3.5萬噸氧化鋁球、襯磚等生產(chǎn)線，產(chǎn)量在當(dāng)時屬亞洲第一；年產(chǎn)9萬支石英陶瓷輥棒生產(chǎn)線，標(biāo)志著中國成為世界上第三個可生產(chǎn)這一產(chǎn)品的國家；年產(chǎn)10萬只特高壓支柱絕緣子生產(chǎn)線；年產(chǎn)10萬平方米過濾陶瓷及無機(jī)膜生產(chǎn)線。在新材料、新技術(shù)領(lǐng)域，公司相繼建成了石英天線罩透波材料及制品生產(chǎn)基地，特殊耐高溫隔熱材料及氣凝膠復(fù)合高級保溫材料、氮化物陶瓷纖維連續(xù)生產(chǎn)試驗線等，進(jìn)而使山東工陶院成為中國先進(jìn)陶瓷行業(yè)內(nèi)集研發(fā)設(shè)計、產(chǎn)品制造、成套技術(shù)與裝備和相關(guān)工程集成及進(jìn)出口業(yè)務(wù)于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)。

山東工陶院展廳 

在“十二五”“十三五”時期，山東工陶院取得了長足發(fā)展。

首先是科技創(chuàng)新取得長足發(fā)展。圍繞建設(shè)成為“先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域國際一流科技型企業(yè)”的愿景目標(biāo)，山東工陶院積極謀劃建設(shè)山東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共同體等6個重大創(chuàng)新平臺，集聚高端創(chuàng)新資源，承擔(dān)服務(wù)國家戰(zhàn)略的“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)任務(wù)3項，突破20余項關(guān)鍵核心技術(shù)。

其次是產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷壯大。國防產(chǎn)品年收入破億元，7個型號15個產(chǎn)品獲得定型；陶瓷膜產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從膜元件到膜組件、膜裝備的產(chǎn)業(yè)鏈縱深拓展，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模；特高壓電瓷產(chǎn)品、氮化硅陶瓷、陶瓷3D打印等一系列技術(shù)實現(xiàn)了突破，孵化出一批成果。

最后是成果轉(zhuǎn)化初見成效。山東工陶院積極探索科技成果轉(zhuǎn)化新模式，面向行業(yè)需求，累計簽訂成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)服務(wù)項目20余項；同時也積極探索分院建設(shè)新模式，不斷提升山東工陶院的品牌價值，先后成立萍鄉(xiāng)分院和內(nèi)蒙古分院，強化了山東工陶院產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)和行業(yè)服務(wù)的功能。

經(jīng)過企業(yè)化改革及一系列有效探索后，山東工陶院依托國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心和重點實驗室，打造了產(chǎn)研結(jié)合、集成創(chuàng)新、技術(shù)服務(wù)的開放性研發(fā)平臺和服務(wù)平臺，同時與國內(nèi)外高校、科研院所、行業(yè)協(xié)會共同構(gòu)筑了從科研、工程化轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特色發(fā)展路徑，成績斐然。

具體成績包括四點：

一是科技創(chuàng)新平臺不斷完善。山東工陶院現(xiàn)已形成以國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心為核心，山東省先進(jìn)陶瓷技術(shù)創(chuàng)新中心、山東省先進(jìn)陶瓷創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共同體、山東省透波材料重點實驗室等省級平臺協(xié)同的綜合性創(chuàng)新主體。

作為全國工業(yè)陶瓷標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC 194）依托單位、國際ISO/TC 206精細(xì)陶瓷技術(shù)委員會國內(nèi)技術(shù)歸口聯(lián)絡(luò)單位，山東工陶院組織制定、修訂國際、國家、行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)190余項。

二是科技創(chuàng)新成效顯著。山東工陶院現(xiàn)已形成獨具特色的高性能陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、特種陶瓷纖維、特種功能涂層、先進(jìn)陶瓷精密加工技術(shù)、先進(jìn)陶瓷增材制造、陶瓷膜及裝備、新能源材料等八大特色研發(fā)方向。先后承擔(dān)國家“863”計劃、國家科技攻關(guān)和國防科技攻關(guān)項目百余項，獲得國家級科技獎勵6項，省部級獎勵百余項。現(xiàn)擁有專利187件；與德國弗勞恩霍夫協(xié)會、奧地利俐陶智、德國達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)、中科院、清華大學(xué)、哈工大等國內(nèi)外知名機(jī)構(gòu)、院校深入合作，形成了高效、協(xié)同、開放的技術(shù)創(chuàng)新體系。

“十三五”期間，山東工陶院積極探索成果轉(zhuǎn)化模式，完成了DLP陶瓷3D打印機(jī)、納米輕質(zhì)陶瓷等C類創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，初步探索出了一條成果轉(zhuǎn)化發(fā)展之路。

三是產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模持續(xù)壯大。近年來，山東工陶院穩(wěn)抓環(huán)保行業(yè)的有利形勢，保持生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)展勢頭，陶瓷膜產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從膜元件到膜組件、膜裝備的產(chǎn)業(yè)鏈縱深拓展，其中陶瓷平板膜業(yè)已實現(xiàn)從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的重大突破。

2021年，山東工陶院正式啟動氮化物陶瓷纖維生產(chǎn)線和年產(chǎn)5000件耐高溫天線罩生產(chǎn)線項目建設(shè)，為產(chǎn)業(yè)規(guī)模壯大進(jìn)一步奠定堅實基礎(chǔ)。

四是人才隊伍建設(shè)碩果累累。建院50多年來，山東工陶院始終堅持以人為本，不斷激發(fā)人才的創(chuàng)新活力，培養(yǎng)了一大批具有影響力的專家學(xué)者，搭建了一支專業(yè)配套齊全、年齡結(jié)構(gòu)合理、勇于創(chuàng)新的技術(shù)管理團(tuán)隊。擁有國家級、省級兩級博士后科研工作站，現(xiàn)有國家級人才4人，省級人才9人，中級及以上職稱人員占比40%，技術(shù)研發(fā)人員約占職工總數(shù)的40%，為科技創(chuàng)新提供取之不盡、用之不竭的澎湃動能。

03持續(xù)推進(jìn)科技創(chuàng)新

“十三五”期間，山東工陶院以科技創(chuàng)新為第一驅(qū)動力，將現(xiàn)有業(yè)務(wù)收入的年復(fù)合增長率提升到21%，利潤年復(fù)合增長率已達(dá)43%。

“十四五”期間，山東工陶院將持續(xù)堅持科技創(chuàng)新，重點做好以下幾個方面：

一是面向世界科技前沿，以實現(xiàn)先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域科技自立自強為出發(fā)點，培養(yǎng)和引進(jìn)頂尖創(chuàng)新人才，培育學(xué)科和專業(yè)優(yōu)勢，搶占科技創(chuàng)新制高點，打造原創(chuàng)技術(shù)策源地。

二是面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，堅持做市場需求下的有效科研，注重產(chǎn)出效率和經(jīng)濟(jì)效益的二者兼顧，形成一批能引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展并為山東工陶院高質(zhì)量發(fā)展提供支撐的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。

三是面向國家重大需求，提高政治站位，發(fā)展現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢，以國家重大工程應(yīng)用為牽引，實現(xiàn)自主保供；在“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)方面，加大研發(fā)投入，優(yōu)化配置資源，以應(yīng)用目標(biāo)為導(dǎo)向，強化先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域戰(zhàn)略科技力量。

四是面向人民生命健康，推動3D+生物陶瓷等成果在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用，以科技創(chuàng)新為人民健康提供支撐。

“十四五”是中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期，作為新材料的重要組成部分，先進(jìn)陶瓷已成為許多高端技術(shù)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵材料，為中國發(fā)展壯大新一代信息技術(shù)、高端裝備、新材料、生物、新能源汽車、新能源、節(jié)能環(huán)保、數(shù)字創(chuàng)意等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供了基礎(chǔ)支撐能力。歷經(jīng)五十多年的發(fā)展，山東工陶院的先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)連續(xù)取得了跨越式發(fā)展，對關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的支撐和產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展作用日益凸顯，產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年擴(kuò)大。

“十四五”期間，山東工陶院將繼續(xù)堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，堅定不移地踐行好“服務(wù)國家戰(zhàn)略、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步”的使命擔(dān)當(dāng)，始終貫徹中國建材集團(tuán)“4335”指導(dǎo)原則，聚焦中國建材總院“1+3”主業(yè)，架構(gòu)以中材高新“232”戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，進(jìn)一步落地落實“133”戰(zhàn)略定位，堅定打造1個高水平國家級創(chuàng)新平臺，壯大3個成長產(chǎn)業(yè)（陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、陶瓷膜材料），發(fā)展3個培育產(chǎn)業(yè)（先進(jìn)陶瓷關(guān)鍵原材料、3D成型＋生物陶瓷、新能源材料）的“133”戰(zhàn)略定位，聚焦主業(yè)主責(zé)，專注先進(jìn)陶瓷新材料領(lǐng)域，承擔(dān)起為國家攻克“卡脖子”材料、帶動中國新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、推動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用；持續(xù)加大科研投入，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，增強攻關(guān)力度，強化成果轉(zhuǎn)化，把牢科技制高點；持續(xù)深化改革，創(chuàng)新發(fā)展模式，激發(fā)內(nèi)生活力，在質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)新能力、深化改革、管控水平等方面不斷提升，努力建設(shè)先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域國際一流科技型企業(yè)。