中電48所:用裝備重器,鍛造卓越新材

2020-12-13 湖南頻道

  這裡誕生了國內第一臺輥道推板式磁性材料燒結窯,生產的高端磁性材料,廣泛用於風電發電機、新能源汽車等領域;

  這裡還是國內最大的鋰電池材料裝備生產基地,在新型儲能材料燒結裝備的細分市場上,佔據了70%以上的份額;

  這裡是中國電子科技集團公司第四十八研究所(簡稱中電48所)——

  用裝備重器,鍛造卓越新材

  中電48所2015年順利交付用戶使用的40米雙層四板全自動輥道鋰電池窯爐。 通訊員 攝

  ■成「材」之道

  湖南日報記者 唐愛平 通訊員 張星 和婷婷

  這邊,工人們在為40、50米長的工業窯爐砌隔熱輕質磚,幹著類似於泥瓦工的活;那邊,透過玻璃窗才看得到的高端裝備旁,研究人員身著白大褂,操作著電腦……8月3日,在中國電子科技集團公司第四十八研究所(簡稱中電48所)兩個車間,記者看到了不一樣的「風景」。

  中電48所第三事業部副部長劉陽新告訴記者,無論是樸實厚重的燒結窯爐,還是高大上的MOCVD裝備,都是新材料的關鍵生產裝備,分別代表了磁性材料和第三代半導體材料領域國產裝備的最高水準。

  替代進口

  挺進熱工裝備「國家隊」

  「別看現在的樣子土裡土氣,但組裝完成後,自動化程度非常高。」劉陽新告訴記者,眼前這種全自動磁性材料燒結輥道爐,主要用於高檔永磁鐵氧體、鎳鋅鐵氧體材料的燒結,最高工作溫度可達1320℃。

  在熱工裝備領域,中電48所的磁性材料、鋰電池材料、冶金材料燒結設備,在業界享有很高聲望。

  湖南杉杉新材料有限公司寧鄉金洲新區新廠,已於今年3月正式投產。佑大的車間裡,一溜排開看起來像高鐵列車的鋰電池材料燒結裝備,有一半來自中電48所。

  「在杉杉新材的寧鄉項目中,中電48所與其他兩家設備商一起,將日本一家設備供應商擠出了市場的大門。」劉陽新告訴記者,有點小得意。

  時光若是倒回去20年,劉陽新絕不敢出此「狂言」。

  那時候,在國內市場上的新型儲能材料燒結設備、磁性材料製造裝備,都被日本、韓國、德國等國企業壟斷。國內生產企業進口一臺設備動輒上千萬元,還處處受制於人。

  製造中國自己的材料裝備迫在眉睫。上世紀80年代末,中電48所承擔起新材料燒結設備科研攻關任務。1989年,該所研製出國內第一臺輥道推板式磁性材料燒結窯設備,這也是我國首臺磁性材料製造核心關鍵裝備。1998年,以中電48所為首的國內磁性材料燒結裝備開始替代進口。

  隨著國內磁性材料、新型儲能材料等新材料的發展,中電48所的熱工裝備不斷發展壯大。目前,該所已成功研製生產了80多種、500多臺套完全具有自主智慧財產權和核心技術的熱工設備,成為國內最大的磁性材料、鋰電池材料、釩氮合金材料裝備供應商;新研製的氮化釩高溫燒結爐、磷酸鐵鋰燒結爐、軟磁鐵氧體燒結窯、鋰電池材料燒結爐等多項產品填補國內空白,打破了國外同類產品的技術壟斷。

  如今,中電48所磁性材料燒結裝備覆蓋了9成以上的大型上市公司。鋰電池材料燒結裝備,也進入杉杉新材、湖南瑞翔、煙臺卓能、蘭州金川、深圳貝特瑞等大型鋰電池生產企業,在國內磁性材料、新型儲能材料製造裝備的細分市場上,佔據70%以上的市場份額。48所的磁性材料製造裝備、新型儲能材料製造裝備,還成功打入了法國、伊朗、印度等歐亞國家市場。

  衝頂高端半導體材料裝備高地

  如果說熱工裝備是中電48所新材料裝備的「功勳老臣」, 那麼高溫 MOCVD裝備,就是近些年冉冉升起的一顆 「新星」。

  「MOCVD裝備生產的是寬禁帶半導體材料(俗稱」第三代半導體材料「)——氮化鎵(GaN)。」 中電48所半導體設備事業部工程師陳峰武告訴記者,第三代半導體材料有著很多神奇之處,有了它, LED燈比傳統的白熾燈更亮、更省電、更耐用;4G手機比以前的2G、3G手機速度更快;高鐵、電動汽車、空調等要更省電……

  MOCVD是以外延工藝製造氮化物半導體材料的關鍵設備,上個世紀60年代,由美國洛克威爾公司最早研製成功。

  進入21世紀,中國早已是氮化物半導體終端應用產品的生產大國,但由於技術含量高,製造工藝複雜,長期以來,全球的MOCVD設備市場一直被兩家國外設備供應商所壟斷。

  2002年,中電48所承擔的863課題——「用於GaN(氮化鎵)的生產型MOCVD設備(6片2英寸機)」正式立項。研製的設備於2004年11月完成了總裝、整機聯調和技術指標測試,發運至工藝單位後,僅用42天就完成安裝調試並做出了InGaN/GaN多層量子阱結構的藍光發光二極體晶片,這個速度讓很多國外成熟企業都感到驚訝。

  目前,該所在國內市場上打破進口MOCVD一枝獨大的局面,已經開始穩定地供應具有國際先進水平的MOCVD設備。並與湘能華磊光電股份有限公司、中車時代電氣等開展合作。

  ■造「材」感言

  用裝備「武裝」產業

  才有核心競爭力

  近些年來,新材料產業的發展勢頭,令國人自豪。

  但一個產業要想不受制於人,有些東西就必須自己製造,比如生產裝備。來勢迅猛的新材料產業,如果不能立足擁有自主智慧財產權的製造裝備,終歸難以擺脫受人掣肘的宿命。正因為如此,新材料裝備作為新材料產業的重要支撐,被國家列為重點發展的高端裝備之列。

  致力「裝備強所」,中電48所主動承擔起「源頭」創新的重擔,推進「成果轉化」和「需求拉動」並舉的雙引擎創新驅動戰略,引領新材料智能裝備製造,推動新材料產業發展。

  中電48所「成果轉化」的路徑模式,就是實踐的動力來源於創新鏈的上遊,通常以國家重大科研攻關課題的創新活動為起點,通過實驗室成果向應用環節的逐步演進來拉動經濟系統的創新活動,最終實現經濟系統競爭力的提升。「需求拉動」的路徑模式,則是依靠市場動力,由企業發起創新活動,企業產品在開發過程中形成對技術的需求並將這種需求向創新鏈的上遊傳遞,通過產學研合作的方式實現創新的目標。

  ——中國電子科技集團公司首席專家 禹慶榮

  ■用「材」點滴

  通過你 靠近我

  也許,你不知道什麼是「全自動空氣推板爐」,什麼是「高溫MOCVD裝備」;或者,你也不清楚什麼是磁性材料、鋰電池材料,什麼是第三代半導體材料……

  這些龐大的裝備,這些拗口的名詞,離人們的日常生活實在太遠。

  但是,LED燈、智慧型手機、飛機、高鐵,空調……卻是和人們日常生活息息相關的。那些龐大的新材料裝備,就是通過生產出神奇的新材料,不斷改變著人們的生活。

  比如,通過「全自動空氣推板爐」,可以生產出鐵氧體永磁材料,廣泛運用於家電、電動汽車、計算機、通訊等領域。

  高溫MOCVD裝備可以造出第三代半導體材料。據了解,與第一代半導體材料相比,採用第三代半導體材料製作的各類器件,將極大地改善人們的生活方式和生活水平。

  高鐵、電動汽車、空調等在運行過程中都需要電能轉換和控制,在電能轉換和控制時,如果採用寬禁帶半導體材料製作的功率器件,可以降低50%的電力損耗。採用第三代半導體材料製作的微波器件,不僅可以在手機通訊中使用,還能提高航空母艦和先進戰鬥機的性能。

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