我国突破卡脖子技术成效几何?盘点那些已经走出实验室的技术

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我国有3012所高校(教育部2021年9月公布),其中包括39所著名985高校,42所著名双一流高校,116所211高校,C9联盟高校,华五高校,世界一流建设高校,世界一流建设学科高校…………。

我国有近2000名中国两院院士,几千个科研机构,高科技公司无数个,我国的科技力量确实够强大,我国高校每年还培养数千万高学历的大学生。

据Web of Science平台的报告,中国早在2019年的发文总量就已经超越了美国,但我国依然有很多技术被发达国家卡脖子,比如芯片、大推力发动机以及光刻机等。

值得一提的是,发改委等四部门之前发布《关于扩大战略性新兴产业投资 培育壮大新增长点增长极的指导意见》,又一批卡脖子材料、技术名单曝光。意见提出,加快新材料产业强弱项。围绕保障大飞机、微电子制造、深海采矿等重点领域产业链供应链稳定,加快在光刻胶、高纯靶材、高温合金、高性能纤维材料、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料、大尺寸硅片、电子封装材料等领域实现突破。

实施新材料创新发展行动计划,提升稀土、钒钛、钨钼、锂、铷铯、石墨等特色资源在开采、冶炼、深加工等环节的技术水平,加快拓展石墨烯、纳米材料等在光电子、航空装备、新能源、生物医药等领域的应用。

再比如聚焦新能源装备制造“卡脖子”问题,加快主轴承、IGBT、控制系统、高压直流海底电缆等核心技术部件研发。加快突破风光水储互补、先进燃料电池、高效储能与海洋能发电等新能源电力技术瓶颈,建设智能电网、微电网、分布式能源、新型储能、制氢加氢设施、燃料电池系统等基础设施网络。提升先进燃煤发电、核能、非常规油气勘探开发等基础设施网络的数字化、智能化水平。

加快新一代信息技术产业提质增效。加大5G建设投资,加快5G商用发展步伐,将各级政府机关、企事业单位、公共机构优先向基站建设开放,研究推动将5G基站纳入商业楼宇、居民住宅建设规范。加快基础材料、关键芯片、高端元器件、新型显示器件、关键软件等核心技术攻关,大力推动重点工程和重大项目建设,积极扩大合理有效投资。

近些年来,在中国科学家的不断努力之下,很多卡脖子的技术被攻克,达到国际先进甚至领先水平。下面为大家精选及梳理一些近年来被我国科学家突破的重要技术,这些技术已经走出实验室,有些甚至已经列装在重要的大国重器上面。

一、乳铁蛋白生产技术

重要意义:中国公司创行业之先,着手建立自己的“中国母乳数据库”,开启科学、系统研究中国母乳的大门。中国研究人员突破了长久以来西方的掐脖子技术,因为之前高纯度乳铁蛋白的生产技术掌握在欧洲和澳洲的6家企业中。

中国飞鹤公司曾经于2022年5月23日官宣:飞鹤成功获批乳铁蛋白生产许可,标志着中国乳品行业第一条乳铁蛋白自动化生产线正式投产。值得一提的是,一直以来,中国乳制品行业都存在着奶源进口依赖度高,乳清粉、乳铁蛋白等关键原辅料被国外“卡脖子”的问题,成为中国乳业高质量发展道路上的隐患。

从2009年开始,飞鹤先后参与了国家863计划、科技部十二五项目,携手中国工程院院士团队、哈佛医学院BIDMC医学中心、北京大学医学部、江南大学、中国农科院等国内外顶尖科研院所,搭建起高水平的母乳科研平台。

值得一提的是,世界上的乳铁蛋白基本都是从生产干酪的副产品乳清中提取,成本低,但提取出来的乳铁蛋白纯度不高,活性不足。而且中国没有食用干酪的习惯,单独提取乳清成本高,还很浪费原材料。

从生牛乳(鲜奶)中提取,是第二种选择。但乳铁蛋白很稀缺,一百吨牛奶大概只能提取出7公斤乳铁蛋白,意味着需要大量的优质鲜奶。而奶源,恰恰是飞鹤的长项。提取乳铁蛋白可以使用超滤膜分离法,成本低,装置简单,操作容易,但提取出来的乳铁蛋白纯度只有60%左右,远不能达到中国95%纯度的要求。另一条技术路线是离子交换层析法,制药领域应用比较成熟,提取乳铁蛋白纯度能超过90%。因此飞鹤的突破意义重大。

二、全球首座高温气冷堆核电站

重要意义:中国华能集团副总经理认为,石岛湾高温气冷堆核电站运行,不仅标志着中国突破了一系列的世界性、行业性的卡脖子的关键技术,而且让高温气冷堆核电站从沿海走向内陆,成为了可能

全球首座高温气冷堆核电站中国华能石岛湾核电站进入临界状态,机组正式开启带核功率运行,中国再次创造一项世界第一。据悉,在进入临界状态并开启带核功率运行之前,华能石岛湾核电站已完成了双堆冷试、双堆热试以及首次装料等多项试验。

华能石岛湾核电站坐落于山东省威海市荣成县宁津湾,地处黄海之滨,项目于2012年12月正式开工建设,总投资30亿元。该项目既是中国“十二五”期间获批的第一个核电站项目,也是全球首座第四代核电技术加持的核电站。其运用的高温气冷堆技术,在全球之前已经建成的核电站中还没有先例。

值得一提的是,该技术还是中国16个重大科技专项之一,其与核心电子器件、高端通用芯片、基础软件、高档数控机床与基础制造技术、转基因生物新品种培育以及探月工程等项目并列,重要性和难度不言而喻。中国希望通过此项技术,实现从核电大国到核电强国的转变。

值得一提的是,石岛湾核电站的运行不光是高温气冷反应堆技术的突破,也是其他核电站配套技术的突破。据统计,在石岛湾核电站的建设过程中,中国累计制造了2200多套设备,且大多数是全球首创。石岛湾核电站国产零部件的使用率高达93%以上,完全是一座拥有自主知识产权的核电站。

三、耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及复合材料

重要意义:中国军工技术及重要的复合材料技术尽管起步较晚,但中国在军工各领域开始“弯道超车”迈入世界顶级行列的,例如高超音速飞行器,甚至在局部领域超越了美国。尤其高超音速飞行器所用的超燃冲压发动机是中国航发技术突飞猛进的代表作品。值得一提的是,中国开发的涂层和复合材料表现出优越的抗烧蚀性能和抗热震性能,被认为是高超声速飞行器关键部件极具前景的候选材料,具有很强的战略意义。

中南大学粉末冶金国家实验室黄伯云院士团队通过大量实验,开发了一种新型的耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料,这一发现有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。这种陶瓷是一种多元含硼单相碳化物,具有稳定的碳化物晶体结构,由Zr、Ti、C和B四种元素组成。研发团队采用熔渗工艺将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,进而获得一种非常有潜力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。由于这种超高温陶瓷兼具了碳化物的高温适应性和硼化物的抗氧化特性,使上述涂层和复合材料表现出优越的抗烧蚀性能和抗热震性能,是高超声速飞行器关键部件极具前景的候选材料。

所谓高超声速飞行,是指飞行速度等于或大于5倍声速,即至少每小时6120公里。实现超音速的前提是飞行器的关键结构部件能够承受住剧烈的空气摩擦和高达2000-3000℃的热气流冲击而不被破坏。其中最大的挑战之一是如何保护关键部件,比如前缘、燃烧室和机头,使它们在飞行过程中超过2000摄氏度的温度下经受严重氧化和热流的极端冲刷。

四、高性能碳/碳复合材料技术

重要意义:根据之前原国防科工委鉴定观点认为:抗氧化涂层技术达到国际领先水平,填补了国内空白,为中国在世界碳/碳复合材料研究领域赢得了声誉和地位。

中国研究团队经数十年的研究,在碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究已从先前使用温度1400℃、防护时间30小时提高到1600℃、防护时间900小时,实现了国内碳/碳复合材料抗氧化研究的大飞跃。原国防科工委鉴定意见认为:抗氧化涂层技术达到国际领先水平,填补了国内空白,为中国在世界碳/碳复合材料研究领域赢得了声誉和地位。

值得一提的是,中国功臣李贺军院士将压力加工的方法跨界用于碳/碳复合材料的制备,实现了该材料由航空航天战略性武器应用向兵器常规战术武器应用的突破。这种高性能碳/碳复合材料系列低成本制备新技术,已在国防重点领域内多个型号装备中应用,为相关国防高技术武器装备的效能提升提供了重要支撑。 重要的是,他们研制的碳/碳复合材料作为耐高温的关键部件,用于多种型号的固体火箭发动机喉衬、超音速导弹的热防护系统等新一代武器装备,为国防现代化建设和军民融合发展做出了重大贡献。

所谓碳/碳复合材料,是以碳纤维为骨架来增强碳或石墨基体的复合材料,是一种战略性材料,主要用于先进空天飞行器、其动力系统以及高尖端武器装备。其关键技术一直被西方国家严密封锁,特别是上世纪90年代初,国内对于该材料的研究尚处在起步阶段。 碳/碳复合材料高于一定温度便开始氧化,严重制约了其在高温极端环境下的可靠应用。

值得一提的是,碳/碳复合材料性能不稳定、成本高、氧化敏感性高、表面微结构复杂,传统涂层理论与方法已难于满足,提高材料性能及稳定性、长寿命涂层理论创新与技术突破是国际公认的挑战性难题。

五、光刻机光源领域重大技术突破

重要意义:这是一项光电子领域的重大突破。换句话说,中国在这一技术领域突破后,中国已经开始有机会能够打破美国对于极紫外光源技术的“一家独霸”,并且能够一举解决掉现在EUV光刻机稳定性差、寿命短的致命缺陷。

研究成果已发表在世界《自然》杂志上,研究表明,研究团队利用波长1064nm的激光,操控位于储存环内的电子束,电子束在绕环一整圈(周长48米)后形成了精细的微结构,即“稳态微聚束”。通过探测辐射,研究团队验证了微聚束的形成,随后又验证了SSMB的工作机理。该粒子可以获得光刻机所需要的极紫外(EUV)波段,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。

中国清华大学的科研团队之前之前正式官宣,他们已经完成了“稳态微聚束(SSMB)”的测试,标志着中国在芯片光源这个领域里面再一次取得了重大突破。

值得一提的是,在过去几年中,美国总共对华为公司发出了三轮制裁,利用芯片卡脖子。严重地阻碍了华为公司手机业务的发展,为此中国掀起了一轮芯片研发热潮。国家层面甚至出文件,要求国内芯片在2025年实现 75%以上的自给自足。其中国内多家科研机构,包括中科院,清华大学等都义无反顾地加入了芯片研发行列。

众所周知,华为的子公司海思拥有设计国际顶尖芯片的能力,可是苦于不能投入生产,主要原因是不能制造出高端光刻机。光刻机的最主要的硬件是镜头,由钼和硅制两个特殊材料制成,被相关发达国家牢牢把控,所以材料的匮乏是我国光刻机技术迟迟攻克不下的主要原因。

所谓的SSMB光源,实际上就是一种新型粒子加速器光源,区别于现在荷兰ASML的EUV光刻机光源,这种SSMB光源在功率、重频等方面都要比前者高出很多,其波长直接可以涵盖EUV光刻机所使用的极紫外光。

六、高塑性耐高温TiAl PST单晶

重要意义:北京航空材料研究院曹春晓院士观点认为:镍基单晶高温合金的承温能力每提高25~30℃,即为一代新合金。中国研究团队发明的 TiAl 单晶合金,一下将承温能力提高了150~250℃以上,是重大突破,属引领性成果。这项关键材料技术诞生在中国,是中国国家和民族的骄傲与自豪。

中国南京理工大学材料评价与设计教育部工程研究中心陈光教授团队经过长期的研究,制备出了0° PST TiAl 单晶,性能上实现了新的大幅度跨越。PST TiAl 单晶材料室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708MPa,抗拉强度高达978MPa,实现了高强高塑的优异结合。更为重要的是,该合金在900℃时的拉伸屈服强度约为637MPa,并具优异的抗蠕变性能,相关成果《Polysynthetic twinned TiAl single crystals for high-temperature applications》于2016年6月20日在线发表于Nature Materials(《自然材料》)。

所谓TiAl基合金,是一种新兴的金属间化合物结构材料。具有低密度、高比强度和比弹性模量,高温时仍可保持较高强度的同时具有良好的抗蠕变及抗氧化性能。这使其成为航天、航空、汽车发动机等耐热结构件的理想材料。因此,全球各国研究者都在大力开发 TiA1 合金。然而 TiA1 合金的短板是其塑性非常低,室温延伸率通常小于2%,严重限制了它的实际应用。值得一提的是,这种材料最小蠕变速率和持久寿命均优于4822合金1~2个数量级,有望把目前 TiAl 合金的使用温度从 650~750℃ 提高到 900℃ 以上。

七、成功解决大规格钢锭成分偏析难题

重要意义:李殿中根据实验结果撰写的论文发表在全球著名的Nature Communications杂志上,引发了国际较大反响,“控氧可有效控制偏析”机理成为行业共识。

中国研究人员李殿中成功解决了大规格钢锭成分偏析难题。材料的缺陷经常导致各种失效。一种典型的缺陷,称为宏观偏析,在凝固过程中经常发生。它反映了一种化学成分变化的现象,在铸件和铸锭中,化学成分变化的范围从几毫米到几厘米,甚至到几米。尽管这一缺陷在近500年前就被描述在青铜枪管中,但宏观偏析理论是大约半个世纪前由弗莱明及其同事首创。

在此之前,宏观偏析被认为是凝固过程中由于密度对比而产生的重力驱动流动的结果。目前,宏观偏析是由三种已知的力引起的:自然热溶质对流的浮力、颗粒沉降或浮选的固体移动力和凝固过程中体积收缩的收缩力。其中最典型和最严重的是通道偏析,这一问题长期以来一直是冶金、地球物理和地质学领域的研究课题。根据经典的宏观偏析理论,钢中的宏观偏析主要是由于枝晶间的热溶质浮力,这是由于富溶质熔体和块状液体之间的密度不同所致。

为了很好的解决此问题,金属所李殿中研究员将直径2.4米,高3.5米,单重100多吨的大钢锭一剖为二。从剖开的横断面发现了很多孔洞和裂纹,这是导致钢锭易报废的主要原因。

之前的经典理论认为通道型偏析是钢的自然对流驱动的,但本实验从剖开的横断面看到了许多条氧化物引起的偏析流线,分析认为,这些通道型偏析的形成是氧在钢中起到了关键作用,以氧化物为核心的轻质夹杂物与凝固界面的交互作用,诱发了钢锭的成分不均匀性,因此,通过控制钢水中的氧含量,就能显著减少夹杂物的数量和尺寸,实现钢的均质性,以达到提升钢的性能的作用。

八、OPUS系列算法

重要意义:中国研究人员使用AlphaFold得到了15个蛋白的预测结构,并利用不同方法根据预测出的主链结构对其侧链进行重新建模。其结果显示,OPUS-Rota4的结果显著优于其它侧链建模方法,而且比AlphaFold预测的侧链更接近天然构象。

复旦大学复杂体系多尺度研究院院长马剑鹏教授认为,AlphaFold是又一个卡脖子的核心技术。2021年12月,复旦大学复杂体系多尺度研究院院长马剑鹏教授的团队和上海人工智能实验室合作,在《生物信息学简报》上发表了一篇名为“OPUS-Rota4: agradient-based protein side-chain modeling framework assisted by deeplearning-based predictors”的论文,简述了他们开发的算法成果。中国的研究团队研发出的具有自主知识产权的OPUS系列算法,这个算法可以用于预测蛋白质主链和侧链的三维结构,值得一提的是,其中的蛋白质侧链预测算法即OPUS-Rota4算法,精度比著名的AlphaFold更胜一筹。

蛋白质结构预测早已不是一个新的领域,科学家已经做了五十多年,但是直到AlphaFold的出现,这一领域的研究才出现突破性成果。

值得一提的是,2022年7月28日,英国DeepMind公司表示,AlphaFold已经预测了全球几乎所有的蛋白质结构,短短一年时间,他们的蛋白质结构数据库中的数据从200万个扩增到超2亿个。

在很多业内专家看来,它的出现某种程度上是靠科学家个人去发挥他们的创造性。但中国在这一领域发展也有一定优势,这就是计算机系统工程。科学问题的工程化,AlphaFold也是非常典型的例子之一。

需要提醒的是,我国还没有能够完全超越AlphaFold的核心技术,要实现真正“从0到1”的突破,或许还需要一些时间。

九、S1000空间芯片

重要意义:百迈客百创S1000空间芯片最大的突破就是将空间分辨率降低至5μm,而传统的芯片制造还处于100μm的分辨率。中国科学院陈润生院士表示,百创S1000空间芯片的发布,将加快生长发育问题的研究,特别是在早期发育阶段复杂结构的研究,针对只有一层或几层细胞有明显的优势,另外对于肿瘤发生发展或肿瘤治疗过程中,关于免疫微环境或免疫浸润的研究也是一大利好的消息。同时,百创S1000空间芯片将加速时空动态图谱的构建,特别是加速精细图谱研究领域,有利于打破行业垄断、加速空间数据积累。

北京百迈客生物科技有限公司经过多年研发,正式发布了国内首款亚细胞级微孔空间转录组芯片——百创S1000。在百创S1000新品发布会现场,云集众多学术专家、行业投资人以及媒体记者,一同见证百迈客百创S1000的诞生。

空间转录组学技术自2016年首次在顶级SCI期刊Science上亮相,便成为了继单细胞测序技术之后的另一个生物技术研究热点。空间转录组从空间层面对基因表达数据进行解析,利用基因芯片技术将样本位置信息保留在芯片上以此解析单个组织切片中的mRNA,定位和区分功能基因在特定组织区域内的表达情况。随着单细胞技术的发展以及分析工具的拓展,空间分析在过去一两年逐渐发展成为一个新的科研领域。空间转录组学技术更是先后被Nature、Nature Method评为“年度技术”,其相关技术呈指数级增长。在给定的预测期内,全球单细胞与空间转录组分析市场预计在2026年将达到约77亿美元。

十、高效激光选区熔化增材制造关键技术

重要意义:高效激光选区熔化增材制造关键技术深度融合了信息技术和制造技术等特征的激光3D打印技术,由4台激光器同时扫描,是世界上效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。该装备攻克了多重技术难题,解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等“卡脖子”关键技术难题,实现了复杂金属零件的高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等目的。

华中科技大学之前对外发布,由该校武汉光电国家实验室(筹)完成成的“大型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备(俗称激光3D打印技术)。

随着航空航天装备不断向轻量化、高可靠性、长寿命、低成本方向发展,一些关键金属零件复杂程度越来越高,制造周期要求越来越短,使得我国现有制造技术面临系列共性难题,如复杂薄壁精密零件结构-性能一体化制造技术,航空航天发动机叶片、涡轮等复杂精密零件的成形技术等,严重制约了航空航天装备技术水平的提高。

金属零件的激光3D打印技术是各种3D打印技术中难度系数最大也最受国内外关注的方向之一。其中基于自动铺粉的激光选区熔化成形技术(Selective Laser Melting,SLM,主要应用于航空航天、微电子、医疗、珠宝首饰等行业),主要特点是加工精度高、后续几乎不需要机械加工,可以制造各种复杂精密金属零件,实现结构功能一体化、轻量化,在航空航天领域有广泛的应用需求。但是,成形效率低、成形尺寸有限是该类技术的发展瓶颈。此前,我国在SLM技术领域与国际先进水平相比有较大差距,大部分装备依赖进口。

华中科技大学武汉光电国家实验室教授曾晓雁领导的激光先进制造研究团队,在国家863和自然科学基金项目等资助下,经过十年的长期努力,在SLM成形理论、工艺和装备等诸多方面取得了重要成果,特别是突破了SLM成形难以高效制备大尺寸金属零件等瓶颈。

十一、30微米柔性可折叠玻璃

重要意义:中国自主研发的30微米柔性可折叠玻璃是中国在玻璃新材料领域又一项“卡脖子”关键技术取得重大突破,大幅提升了我国在世界玻璃新材料领域的竞争力和话语权。30微米柔性可折叠玻璃的攻关成功,是中国建材继2018年生产出世界最薄的0.12毫米超薄玻璃,2019年下线拥有自主知识产权的浮法8.5代液晶显示玻璃基板后,2020年又取得的一个重大“卡脖子”创新成果。柔性和可折叠是显示产业发展趋势,可以使信息显示终端更加便携和功能多样化。

中国建材集团成功生产30微米柔性可折叠玻璃。中国建材集团所属凯盛科技自主研发出高强度柔性玻璃配方以及减薄、强化、切割和成型加工新技术,生产出30-70微米厚度的主流规格超薄柔性玻璃,实现产品连续20万次弯折不破损,弯折半径小于1.5毫米,主要性能指标和参数均处于行业领先水平,形成了国内唯一覆盖“高强玻璃—极薄薄化—高精度后加工”的全国产化超薄柔性玻璃产业链,打破国外垄断,从源头上保障了中国信息显示产业链安全。

十二、CVT无极变速器

重要意义:中国的奇瑞新能源在铝基轻量化技术上有所突破,处于引领全球的行列中,对全球绿色能源推动有重大意义。中国率先世界突破难题,意味着中国不用再担心发达国家卡脖子了,因此,不少美国媒体都不禁感慨,奇瑞新能源在铝基轻量化车身技术开发项目中取得成就,是中国史上又一里程碑式成就。

在2020年中国汽车工业科学技术奖颁奖典礼上,奇瑞新能源获得中国汽车工业科学技术奖一等奖,获奖项目之一是2013年CVT无极变速器。

奇瑞集团早在1999年就开始对新能源技术展开研究,经过二十多年的努力,终于拥有了多项新能源技术开发技术,而且申请了一千多项专利权,其中铝基轻量化车身技术就是完全自主知识产权,该项目中申请到的专利就高达124多项,意味着未来但凡使用到该技术的企业都必须向奇瑞缴纳专利费用。中国取得的成就引起了国内外的高度评价,欧洲专家特意发布言论称,奇瑞新能源的短流程铝基轻量化技术,相比传统技术掌握了绝对的优势,就连美国都不禁感慨中国技术的突破水平。

十三、FPGA关键技术

重要意义:FPGA的独特性,让国产FPGA已经在中低端市场可以不被EDA卡脖子。未来五年,国产FPGA在高端市场有望深度突破。软硬件技术挑战以及全球FPGA市场格局的变化依然国产FPGA实现高端和极高端市场突破的挑战。

中国在2021年到2026年,FPGA市场规模有望占到全球FPGA市场规模的一半以上,中国将成为FPGA公司的必争之地。值得一提的是,之前全球范围内想要设计这三类芯片的公司难以摆脱EDA(电子设计自动化工具)三巨头和美英IP公司的依赖。

国产FPGA的高端替代机遇与挑战共存。未来五年,国产FPGA有望在低端和中端市场市场上占主动地位,在高端市场有望深度突破,极高端市场仍任重道远。中国拥有全球最大的超级数据库以及与之相关联的大数据类分析、预测的应用场景,因此,国产FPGA在AI领域机会巨大。

十四、密切割+强加砂+造复杂”缝网压裂关键核心技术

重要意义:中国研发创新攻关了“密切割+强加砂+造复杂”缝网压裂等关键核心技术,打破国外发达国家对于中国的技术壁垒,实现胜利东部油区页岩油开采重大突破。

中国的胜利油田石油工程技术研究院针对制约油田效益开发的重点难点,研究院创新攻关了“密切割+强加砂+造复杂”缝网压裂等关键核心技术,打破国外技术壁垒,实现胜利东部油区页岩油开采重大突破。大力攻关微生物采油、H2S治理、采出液及沉积物循环再利用等低碳绿色环保技术规模化、集约化、清洁化发展,助力油田绿色发展;聚焦“一带一路”建设,持续拓展蒙古、喀麦隆、哈萨克斯坦、委内瑞拉等国际石油技术服务市场,助力实现开放条件下能源安全。

研究院坚持在勘探最有潜力的方向抓突破、在开发矛盾最突出的领域抓创新、在生产最薄弱的环节抓优化,攻克了高含水油藏提高采收率关键工程、薄储层超稠油高效开发关键技术、低渗透油藏有效动用技术等一批关键核心技术。利用智能化、数字化、新材料等改造升级传统石油工程技术,增强了支撑当前、引领未来的核心竞争力,为胜利油田效益稳产2340万吨提供坚实保障。近五年累计申请国家专利836件,授权发明专利268件。

十五、特大型高端矿山装备CSM-2250立式搅拌磨

重要意义:特大型高端矿山装备CSM-2250立式搅拌磨将成为国内矿山应用最大规格的立式搅拌磨,突破了中国高端超细粉磨设备自主研发的发达国家“卡脖子”技术,助力中国在大型碎磨装备研发和生产领域再创新高度。

中信重工自主研发的特大型高端矿山装备CSM-2250立式搅拌磨、直径6.4×11.15m球磨机、GM220-180高压辊磨机等同台亮相,在中信重工总部完成工厂试车并交付客户。 其中,CSM-2250立式搅拌磨,采用了大型变螺距铲靴衬板设计及铸造工艺、智能磨门开闭装置、三轴承组合支撑传动系统等世界先进技术,具有磨矿效率高、衬板寿命长、设备运行稳定的优势。该组设备将应用于辽宁省本溪市、国内规模最大的单体铁矿采选项目,助力打造综合效益最大化的 “超大规模智能化矿山精品工程”。

十六、伺服电机制造技术

重要意义:《中国制造2025》规划总体部署了机器人伺服电机的目标:到2020年,性能、精度、可靠性达到国外同类产品水平。格力工业机器人用伺服电机通过自主研发的低齿槽转矩与转矩脉动系统设计技术,有效降低伺服电机的齿槽转矩和转矩脉动,进一步提升伺服系统的控制精度,电机的齿槽转矩、转矩脉动性能,可与业界一流企业媲美。

工业机器人是智能制造执行层的核心装备,是完成智能制造最后生产阶段的硬件基础,也是先进制造业的代表性产品。因缺乏核心的技术,中国工业机器人核心零部件伺服电机长期依赖进口,制约了中国机器人产业的发展。

比如中国的格力从功率密度、齿槽转矩、电流环设计等三方面入手,自主研发出工业机器人用高性能伺服电机及驱动器,被科技成果鉴定会专家组评审,总体技术达到“国际先进”水平,其中伺服电机功率密度、过载能力等性能指标达到“国际领先”水平。格力工业机器人用伺服电机整机长度仅111mm,比一听可乐还短,领先业界,功率密度高达282.5W/kg,为行业之最。其搭配20bit高分辨率绝对值编码器,极大地提高了工业机器人的柔性和精准度。

十七、超高采样率、超高速模拟数字转换器和数字模拟转换器

重要意义:中国在军用领域微电子所的这项技术突破颇具战略意义——超高速ADC/DAC是雷达的重要器件,在电子战中,频率捷变也必须仰仗超高速ADC/DAC。值得一提的是,超高速ADC/DAC无论对国防军事,还是民用工业都意义非凡,而如此关键的技术,其技术制高点之前却一直被美国、日本等发达国家把持,对中国而言十分不利。

中科院微电子所曾成功研发出超高采样率、宽频带的30Gsps 6bit超高速模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC),成功大幅缩短了与欧美先进国家的技术差距,为中国在该领域摆脱国外技术壁垒限制增加了关键性的筹码,对下游产业的发展起到了极大的促进作用。更关键的是,该芯片已在武汉邮电科学院构建的1Tb/s相干光OFDM传输验证平台上实现应用验证。值得一提的是,之前美国对中兴通讯进行制裁的时候,由于中兴通讯FPGA、光器件、高速ADC/DAC等器件很大程度上依赖从美国进口,一些媒体甚至认为中兴通讯将可能遭遇寒冬,乃至破产。而本次技术突破则有望使中兴通讯在ADC/DAC方面摆脱受制于人的局面。

十八、感光干膜技术

重要意义:中国的五江高科经过了20年的努力,曾成功开发了HR系列、HD激光直接成像等30多种型号的感光干膜,获得了30多项专利技术和多项专属秘密技术。值得一提的是,光刻胶技术曾经被科技部列入35项“卡脖子”技术难题清单,是国家大力支持攻关的一项关键核心技术。感光干膜光刻胶是PCB(印制电路板)制造过程不可或缺的核心材料,主要作用是转移图像(类似于照像底片)。早在2005年前,国内没有一家电路板用高分辨率感光干膜生产企业,之前所有感光干膜依赖于从美国、日本等国家进口。这些国家对技术封锁严密,感光干膜研发只能走自主创新之路。

中国的五江高科经过了20年的努力,曾成功开发了HR系列、HD激光直接成像等30多种型号的感光干膜,获得了30多项专利技术和多项专属秘密技术,为国内80%以上的PCB上市企业与多家全球PCB前十强企业提供了产品服务。近5年来,五江高科销售业绩每年以50%的速度递增,产销量在全球同类企业中稳居前列。

值得一提的是,芯片用IC封装载板是一种关键专用基础材料,其专用感光干膜只有美国、日本等国家生产,国内尚无企业研发生产。而五江高科瞄准这一技术,加大科研投入,经过刻苦攻关,在全国率先研发出芯片用IC封装载板感光干膜。

从2001年开始,五江高科专注于感光干膜的研发与生产,先后投入上亿元科研经费,淘汰4条生产线,经过无数次失败,终于在2006年攻克生产技术难题,让第一卷感光干膜成功下线,填补了国内市场空白。

值得一提的是,由于众所周知的原因,五江高科联合国内相关企业成功开发出PE保护膜和PET膜等核心材料,彻底打破了国外感光干膜技术垄断地位,较好解决了“卡脖子”技术难题。2020年,五江高科建起了全球最大的感光干膜智能化单体制造工厂。

十九、高性能碳纤维技术

重要意义:中国公司研制生产的 T700 级碳纤维产品在某型号固体火箭发动机壳体上验证成功,标志着中国已突破国产干喷湿纺工业碳纤维在重点武器型号等航天应用领域的技术瓶颈,打破了国外高性能碳纤维对于中国市场的长期垄断

中国光威复材公司之前消息,由公司研制的 T700 级碳纤维产品通过航天火箭发动机应用验证, 中国公司打破了国外高性能碳纤维长期垄断。

航天发动机,导弹和火箭上通用技术,尤其固体火箭发动机,发动机壳体在燃料点燃后内压极高,对材料强度和比强度要求很严格,过去我国经常使用金属材料,比如钢材,沉重而且强度指标不搞,对于导弹或者火箭来说,材料强度越好,密度越小越好,结构轻了,弹头就可以做的更重,导弹射程就可以更远,比强度是钢材几十倍的碳纤维就是现在最佳最好材料材料。比如公司 T800H 级碳纤维产品开始在部分直升机型号上小批量应用,说明该产品性能已趋于稳定。

如果参照美国军机碳纤维使用情况,在各类军用飞机中,军用直升机碳纤维材料使用比例最高,约达整机重量的 40%左右。目前我国陆航部队仍在持续建设过程中,陆航旅扩编带来的直升机新增空间巨大;中国新型 10 吨级通用直升机定型在即,列装后或将成为三军装备数量最大的军用直升机型号。新型通用直升机放量或将带来航空装备领域军用碳纤维需求的首轮高速增长,后续歼击机、大型军机等装备的碳纤维用量也将持续上升,未来 T800 碳纤维产品或将成为继 T300 后公司军品业绩的主要支撑。

二十、散裂中子源技术

重要意义:中国散裂中子源项目的突破,标志着中国成为继英美日三国之后,第四个拥有散裂中子源的国家。《科技日报》报道称,该项目的投入运行,对中国探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术、解决“卡脖子”问题具有重要意义。央视新闻报道称,中国散裂中子源工程总指挥、中国科学院院士陈和生介绍说,中国散裂中子源就像“超级显微镜”,是研究物质材料微观结构的理想探针。

中国国家重大科技基础设施——中国散裂中子源项目,之前在广东东莞通过国家验收,正式投入运行。中国可以利用散裂中子源来研究大型金属部件的残余应力,这对提高高铁关键部件和航空发动机部件的性能,以及核电站部件的服役性能十分重要。此外,可燃冰、磁性材料的研究,以及化学反应催化剂的原位研究等,都可以使用散裂中子源。值得一提的是,中国散裂中子源于2011年9月开工建设,工期6.5年,是由中国科学院与广东省共同建设的大科学装置。中国散裂中子源装置内容包括一台8千万电子伏特负氢离子直线加速器、一台16亿电子伏特快循环同步加速器、一个靶站,以及三台供科学实验用的中子散射谱仪。

二十一、高端轴承钢领域

重要意义:高端轴承钢是应用于滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。

小小的轴承应用于大大小小的机械设备,它是十分重要的,早些年间、中国是中低端轴承领域的最大生产和销售基地,但对于高端轴承领域却是一片空白,例如高铁 大飞机等高端设备,都需要从瑞典和美国进口,核心的因素就是轴承材料我们很难制造出来。但在如今,河南洛轴集团已经能够生产高端轴承钢,同时制造出来的高铁轴承,如今也已经在慢慢普及应用,甚至在这个领域上,中国也已经在出口日本和欧洲地区。

二十二、高端电阻电容

重要意义:这个领域如同轴承一样,它十分普遍 ,中国依旧是中低端电容电阻的主要生产基地,但在高端领域上,它是由日本绝对领先。该国TDK和村田等企业,占据了全球一半以上的份额,但如今中国也能造了,主要的问题是国内该产业质量参差不齐,不过就算是日本现在断供了,国产也能顶上。

二十三、微球

重要意义:微球是一种天然的生物粒子,指药物分散或被吸附在高分子,聚合物基上形成的微粒分散体系,一般制备与混悬剂供注射或口服用,这一块属于制药领域 主要由日本垄断,不过在2019年后苏州纳微生产的微球,就打破了日本的技术垄断,每年据了解能够节省数百亿的进口。

二十四、特种铣刀

重要意义:特种铣刀用于工业铣削加工中,它拥有一个或多个刀齿的旋转刀具。由于中国是制造业大国,因此加工行业特别多。但在高端的特种铣刀领域中,长期以来我国也曾处于空白状态,所有的高精密度的器具的生产,都需要从国外进口。

这一状况在2019年被终止,因为富士康深圳子公司ST刀具,研制出了高铁钢轨智能修复铣刀,打破了国外的技术垄断。

二十五、锂电池隔膜

重要意义:作为锂电池4大关键材料之一,隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。其主要作用有两个,一是使电池的正、负两极分隔开来,防止两极接触而短路;二是使电解质离子通过。

2013-2020年中国锂电隔膜国产化比例从40%快速上升到了93%,预计未来各类隔膜将进一步提升国产化程度。

我国锂电子电池隔膜在干法工艺上已经取得重大突破,但在湿法隔膜领域,功能隔膜企业受限于工艺、技术等多方面因素,产品水平还比较低,生产设备仍然需要依赖进口。

但是,近期我国上市公司双杰电气的子公司生产的,“第4代双面陶瓷涂覆湿法隔膜”产品关键技术指标,已达到了世界一流水平,填补了国内高端隔膜产品空白,打破了国外隔膜相关技术和产品长期垄断的局面,标志着国产锂电池有了高质量的“中国芯”,实现了高端隔膜的进口替代。

来源:盘古论市,大国霸道,热点我见

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