菏澤市新材料領域產業發展路徑研究＊

李衛東，劉志安，董傳民

（菏澤市科學技術情報研究所，山東 菏澤 274000）

1 國內外新材料產業技術發展現狀與趨勢

基于菏澤市的新材料產業技術基礎，采用專利分析和文獻分析的方法，分析研究了當前國內外新材料領域的研究熱點．

1．1 無機非金屬材料

無機非金屬材料領域，選取菏澤市基礎較好的氧化鋯和玻璃為靶向，分析國內外研究熱點．

氧化鋯具有獨特的物理和化學性質，如高硬度，低的熱傳導性，高熔點，抗高溫和腐蝕，化學惰性和兩性性質，在電子陶瓷、功能陶瓷和結構陶瓷等方面的應用迅速發展．國內外專家學者對于氧化鋯的研究熱點主要在以下幾個方面：一是致力于氧化鋯增韌技術突破．陶瓷材料的致命缺點是脆性、低可靠性和低重復性，這些不足嚴重影響了陶瓷材料的應用范圍．二是含有氧化鋯的電子陶瓷、功能陶瓷和結構陶瓷等在電子、航天、航空和核工業的應用研究正在火熱發展［1］．

在玻璃行業，目前電子玻璃、汽車玻璃、高檔建筑玻璃、航空玻璃等方面的深加工技術提升是發達國家研究重點方向；隨著全球環境和能源問題的頻出，環保節能玻璃加工制造技術也是近些年專家學者們的研究熱點．而我國玻璃行業正處于“產能過剩”時期，玻璃企業在二次加工的數量和深度上距離國外均有較大差距，全力開展第二代中國優質浮法玻璃技術研發是目前國內玻璃行業的一大重點．

1．2 高端金屬材料

高端金屬材料領域，將鎂合金和精密銅帶銅箔作為菏澤市新材料研究對象，分析國內外研究熱點．

鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、耐磨性能好、減震性能及磁屏蔽性能好等特點．我國、加拿大、俄羅斯、美國、日本、挪威、以色列等國家是鎂合金主要生產國家．高強耐熱鎂合金、高韌鎂合金以及大規格變形鎂合金的制備工藝都是近些年來國內外專家學者的主要攻克方向［2］．航空航天和現代交通業是鎂合金的主要應用領域之一，美國、歐盟、日本汽車業都將鎂合金的壓鑄件制造技術作為研究重點，我國則將大尺寸復雜截面鎂合金型材產業化制備關鍵技術作為未來發展方向，以滿足航天工業的緊迫需求．

銅帶銅箔領域中，通過專利分析發現，有效防止壓延銅箔軟態產品存放期表面氧化變色的表面處理技術是國內外研究熱點之一，日本的耐化學和耐熱性及離子遷移性的表面處理技術、雙面銅箔表面處理非黑化處理技術、上海的鋅－鎳鍍層技術等等都能較好的在這一方面解決問題．此外，板坯水平連鑄、軋制、熱處理過程中組織精確控制技術也是一個研究熱點．

1．3 纖維材料

根據菏澤市產業基礎，本研究確立碳纖維、玻璃纖維、芳綸作為未來發展重點領域．

近年來，全球高性能纖維材料進入蓬勃發展的新時期．目前具備生產高性能纖維的國家主要有美國、日本、俄羅斯、英國、法國等．其中，日本處于領先地位．在碳纖維領域，目前全球高性能碳纖維拉伸模量基本接近其理論值，但碳纖維最高的拉伸強度僅為理論強度的10%左右，在通過進一步改進和優化PAN原絲、調控碳纖維制造工藝和微觀結構來提高碳纖維的力學性能方面，聚集了不少國內外的科研學者．在玻璃纖維領域，超細玻璃纖維增韌技術，玻璃纖維表面處理技術，玻璃纖維在汽車、船體、容器、飛機、風葉等領域的應用技術提升等都是該領域的研究熱點［3］．芳綸類纖維領域，國外處于供過于求，國內處于供不應求的狀態．芳綸超高分子量樹脂合成和高模量芳綸制備關鍵技術是該領域的研究熱點．

1．4 信息功能材料

結合菏澤市信息功能材料產業現狀，確立敏感功能材料為研究對象．目前，國內外的敏感材料和傳感器主要是以小型化、集成化、智能化為發展的主要趨勢，而微電子和微加工技術是實現小型化、集成化、智能化的關鍵．微電子機械系統（MEMS）的使用以及汽車的電噴系統、自動駕駛等領域的敏感材料研發與應用［4］都是近些年來敏感材料的發展熱點．

2 菏澤市新材料產業技術發展現狀

新材料產業以推進技術創新為著力點，以加快項目建設為突破口，加大優勢骨干企業培育力度，隨著寬幅擠壓鎂合金板材、敏感功能材料、氧化鋯超高溫耐火材料、碳纖維材料等一批戰略性新材料生產企業全面投產，“新材料”已成為推動菏澤市高新區產業轉型的強力引擎．

在特色產業集群建設方面，牡丹區建成了以華盛榮、廣源銅帶、中廈電子為龍頭的合金、精密銅帶、半導體材料生產基地；巨野縣發展了以巨潤建材、巨源恒碩、金奧新能源玻璃為龍頭的新型多功能玻璃產業集群；單縣形成了以天成玻纖、華耀玻纖為龍頭的玻璃纖維制造基地；成武縣形成了以呈祥公司為龍頭的絕緣材料、復合材料生產基地．

在科技成果轉化和產品開發方面，華盛榮應用寬幅擠壓、鎂合金型材精整、連續軋制工藝等專利技術，研發了寬幅鎂合金板帶、大規格擠壓型材、鎂合金蜂窩板等產品；呈祥公司玻璃鋼夾砂管、巨潤建材鋼化玻璃等一批新產品已形成規模化生產．廣源銅帶開發研制了厚度0．01 mm以上、寬度500 mm以內的精密銅帶系列產品，形成亞洲最大的生產規模，并與北京科技大學共同組建了“壓延銅箔技術中心”，成功開發高精電子壓延銅箔［5］，填補了國內空白；同時，廣源銅帶、華盛榮鎂業等企業還承擔了同行業產品國家標準起草工作．

在項目實施方面，菏澤市有廣源銅帶年產5 000噸高精電子壓延銅箔、菏澤魯潤建材綜合開發公司和山東建筑大學聯合研發并建設的微晶玻璃項目等10多個重點項目開始進行；呈祥公司MPP塑鋼復合電纜導管生產，中廈電子年產10億支熱敏電阻和5 000萬支壓力傳感芯片，巨潤建材超白浮法玻璃生產線擴建等一批鏈條延伸、結構調整、產能擴張項目開工建設，企業競爭能力和發展后勁逐步增強．

3 技術路線圖概述

3．1 技術路線圖的內涵

自20世紀70～80年代由摩托羅拉公司鼓勵業務經理關注產品技術趨勢時而率先應用技術路線圖以來，技術路線圖作為一種創新管理工具得到了廣泛應用與發展．

綜合不同國家和地區對技術路線圖的描述，可以從以下三個角度來理解技術路線圖：1）技術路線圖是未來發展的愿景圖，展現了知識、理想、企業、政府資源、相關投資及實施流程的結合；2）技術路線圖是技術方案，為產業的技術需求提供了確認、評估及選擇策略的完整方案［6］；3）技術路線圖是過程管理工具，幫助識別國家／行業／部門／公司未來成功發展所需的關鍵技術，以及執行和發展這些技術所需的項目或步驟．總體來看，技術路線圖是針對某一特定領域，集合利益相關者意見對影響達到技術目標的重要變動因素所作的展望分析與策略選擇．

3．2 技術路線圖的作用

作為有效的創新管理工具，技術路線圖根據不同規模類型都能起到相應的作用（見表1）．從政府層面來看，技術路線圖能夠在地方政府部門之間有效傳達科技政策信息和解決關鍵的非技術障礙，讓共同的愿景和利益相關者溝通；識別地方區域現有的科技能力和瓶頸，作為計劃投入和資源配置的決策依據；著重于地方政府專注的領域，推動技術創新并對地方區域的技術發展作長遠考慮；使計劃管理部門在公共項目選擇中明確政府支持的投入導向，影響主要的研究與創新的贊助者集中于已識別有限順序的技術發展．

表1 繪制技術路線圖的種類

3．3 研究方法和流程

3．3．1 繪制原則

1）政產學研相結合的原則

新材料產業技術路線圖的制定應整合各區縣現有企業、高校、研究院所的科研資源，建立以政府為引導，企業為主體，以高校、科研院所為依托，政產學研相結合的充滿活力的區域創新體系．

2）彈性原則

制定菏澤市新材料產業技術路線圖既要遵循路線圖制定的一般方法，又要根據菏澤市的實際做出靈活調整，以適應特定的研究對象．

3）時間原則

新材料產業技術路線圖不僅要標明實現產業發展愿景的關鍵路徑，而且要清楚地標明實現路徑的時間維度，從而確保政策、資金、技術、產品、服務等要素的協同發展，并及時反映產業發展環境的動態變化．

4）產業關聯性原則

在經濟活動中，各產業之間存在的廣泛的、復雜的和密切的技術經濟聯系．制定菏澤新材料產業技術路線圖的過程中，在發展自身產業的同時，兼顧對其他產業能夠起到促進作用的技術或裝備滲透．

3．3．2 繪制流程

菏澤市新材料產業技術路線圖研究編制工作主要步驟：

1）成立研究編制小組

組建菏澤市新材料產業技術路線圖研究編制小組，部署菏澤市新材料產業技術路線圖研究編制工作．

2）組建專家咨詢組

邀請菏澤市高校、研究機構、重點企業、產業協會、政府科技和產業主管部門的科技專家、經濟專家、管理專家和戰略專家組成專家咨詢組，負責對相關領域技術路線圖制定過程中涉及的問題提供咨詢意見和決策性建議．

3）前期準備

研究編制小組成員對菏澤相關政府主管部門、重點企業、科研機構進行實地調研，獲取一手資料．

4）開展專家問卷調查

根據新材料產業現狀、趨勢及專家咨詢組的意見，設計、發放、回收和統計、分析調查問卷．

5）進行TI專利數據庫檢索分析

用Thomson Innovation專利數據庫對國內外相關領域的專利進行檢索，并進行專利分析，獲取國內外技術發展方向．

6）梳理獲取的多方面資料，形成技術名錄．

7）召開專家會，征詢專家意見，再次開展專家問卷調查，從技術名錄中，結合菏澤基礎，篩選出菏澤市技術路線圖繪制所需關鍵技術點．

3．3．3 技術路線圖繪制依據

新材料產業技術路線圖按照“技術領域－技術基礎－關鍵技術－技術路徑”這條主線［7］進行分析．基于菏澤的產業技術基礎，結合菏澤新材料產業規劃以及相關專家的指導意見，確立菏澤各產業發展領域和方向．依托德爾菲問卷結果，綜合考慮技術綜合重要度指數（技術推動重要度和市場拉動重要度的綜合）、預期實現時間和技術發展路徑，以時間序列系統描述菏澤各產業關鍵技術實現的時序．

4 菏澤市新材料產業技術路線圖

4．1 菏澤市新材料產業技術基礎

經過多年努力，菏澤市新材料技術的創新能力不斷提高，形成了一批產業技術亮點，為菏澤市新材料產業的后續發展打下了良好基礎．依據菏澤市產業基礎，結合領域專家意見，將菏澤市新材料產業分為無機非金屬材料、高端金屬材料、纖維材料、信息功能材料四大類．

1）無機非金屬材料

在無機非金屬領域中，氧化鋯系列產品制造是菏澤市一大優勢方向．目前，菏澤市掌握了氧化鋯超高溫耐火材料制備技術、氧化鋯陶瓷纖維制造技術等氧化鋯產品制造相關技術，特別是菏澤宏瑞新型材料有限公司的氧化鋯陶瓷纖維及增強的磷酸鹽基寬帶透波復合材料填補了國內空白；并且在相關設備方面，該公司研發出了低溫、高溫高端耐火窯具生產技術，已經具備生產1 450℃低溫高端耐火窯具的能力，達到了國際水平．

建筑節能玻璃也是菏澤市較具優勢的行業之一．菏澤市在玻璃原片、太陽能玻璃薄膜、節能高效低輻射LOW－E玻璃、超白壓延玻璃等方面技術較強［8］；巨潤建材日產700 t超白浮法玻璃已經投產，受國家玻璃工業協會的委托，參與制定國家行業標準；菏澤魯潤建材綜合開發公司和山東建筑大學聯合研發的微晶玻璃新工藝屬國內首創，其原料主要為粉煤灰、赤泥等工業固體廢棄物，發展前景十分廣闊．

2）高端金屬材料

高端金屬材料領域中，鎂合金和精密銅帶銅箔是菏澤市近年來蓬勃發展的新興產業．華盛榮鎂合金公司的寬幅擠壓技術填補世界空白，已被有關部門定為高速機車首選金屬板材．廣源銅帶股份有限公司擁有亞洲規模最大的散熱器精密銅帶箔生產線，擁有4項新材料發明專利，6項專利正在申報．現有產品的薄度可到0．05 mm，達到了國際IPC4562 A先進標準．

3）纖維材料

纖維材料領域，菏澤市目前以碳纖維、玻璃纖維、芳綸等材料制造為重點發展方向．其中，碳纖維方面主要實現了碳纖維紅外線電熱元件制造技術，菏澤邦威碳纖維新熱源有限公司的碳纖維相關產品廣泛應用于工業、民用、醫療等烘干干燥、取暖、保健等領域．玻璃纖維領域，菏澤市在單縣擁有玻璃纖維制造基地，目前已經掌握了電子級玻璃纖維以及節能產品制造關鍵技術；電玻璃纖維、超細電子纖維等新材料、高附加值產品已經進入產業化階段．芳綸領域，菏澤市5 000 t間位芳綸、2 000 t對位芳綸項目、1萬噸尼龍66膜、2萬噸尼龍66長絲項目正在加緊進行，具備了較強的生產基礎．

4）信息功能材料

在信息功能材料領域，菏澤市中廈電子的熱敏材料制造技術居全國領先水平，我國現存專利庫中有50%以上的熱敏材料技術相關專利屬中廈電子公司名下．目前已經掌握了汽車用系列特種熱敏傳感器制造技術、NTC功能材料及元器件制造技術等．

4．2 菏澤市新材料產業關鍵技術選擇及路線圖繪制

基于菏澤市新材料產業技術基礎，根據專家意見，確定未來重點發展無機非金屬材料、高端金屬材料、纖維材料和信息功能材料四個領域，并篩選44項關鍵技術或項目．

根據研究結果，近期（0～3年）主要發展的技術包括玻璃制造過程中脫硫脫銷除塵余熱發電技術、微晶玻璃制備技術提升、鎂合金表面處理及防腐技術提升、元器件自動化封裝技術等14項，中期（3～6年）主要攻克的技術包括氧化鋯在結構陶瓷和功能陶瓷中應用技術提升，開發鎂合金汽車零配件、3C產品、體育用品等領域的應用技術，高強度中模量碳纖維制備關鍵技術、硅單晶熱敏材料替代現有材料等24項，遠期（6～9年）主要實現的技術包括玻璃的在線鍍膜技術、高強度高模量碳纖維制備關鍵技術、MEMS智能傳感模塊技術等6項．

5 對策與建議

1）優先發展無機非金屬材料產業綠色化發展．菏澤市氧化鋯系列產品制造能力較強，目前已經掌握了氧化鋯陶瓷纖維及增強的磷酸鹽基寬帶透波復合材料制造等多項達到國內領先水平的技術；此外，玻璃產業也是菏澤市優勢產業之一，擁有產業基地以及超白浮法玻璃制造等一批關鍵技術和國內首創的微晶玻璃新工藝．通過產業技術路線圖研究，確定了14項未來重點發展技術，重點利用新技術突破氧化鋯產業鏈上下游新產品開發，通過鍍膜技術等先進技術的引進消化吸收再創新，在玻璃深加工領域增強，并廣泛推廣脫硫脫硝除塵余熱發電等技術，推動產業綠色化發展．

2）重點支持高端金屬材料產業．菏澤市在鎂合金和精密銅帶銅箔生產制造方面形成一定優勢，鎂合金寬幅擠壓技術、散熱器精密銅帶箔生產相關技術都擁有自主知識產權，達到國際水平．通過產業技術路線圖研究，確定了12項未來重點發展技術，支持高端金屬材料制造過程中關鍵技術的提升和金屬材料在汽車、高鐵等多領域的應用開發，研制高附加值產品，主動向下游延長產業鏈．

3）加大纖維材料和信息功能材料領域的應用開發力度，全面突破新材料發展瓶頸．通過產業技術路線圖研究，在菏澤市纖維材料領域和信息功能材料領域分別確定了14項、4項未來重點發展技術，重點攻克高性能纖維制備關鍵技術、電子半導體敏感新材料的研發及企業規模化、智能化生產技術和設備、產品質量標準等產業發展瓶頸．

4）充分發揮企業在新材料產業發展中的作用．積極建立以企業為核心的新材料產業技術創新戰略聯盟，充分利用菏澤市新材料的資源與區位優勢，重點扶持相關企業，加強新材料產品的研發力度，以市場為導向，有計劃、有層次的推出新材料產品，不斷延伸產業鏈，促進產業地位的提升，最終將新材料產業發展成為菏澤市戰略新興產業之一．

5）引進培育新材料產業化人才團隊．相對我市在新材料研發制備方面的技術人才優勢，新材料產業化人才比較缺乏，因此在新材料重點企業培育的過程中，應注重產業化人才團隊的引進和培養．

［1］曾路．產業技術路線圖原理與制定［M］．廣州：華南理工大學出版社，2007．

［2］蔣玉濤，湯勇力，曾路．產業技術路線圖在我國的應用研究［J］．廣東科技，2013，（11）：42－44．

［3］莊珺．小型德爾菲調查在區域戰略性技術路線圖中的應用研究［J］．創新科技，2012，（11）：23－25．

［4］中國工程科技發展戰略研究院．中國戰略性新興產業發展報告2014［R］．北京：科學出版社，2014．

［5］中國工程科技發展戰略研究院．中國戰略性新興產業發展報告2015［R］．北京：科學出版社，2015．

［6］賀正楚，張蜜，陳一鳴，等．生物醫藥產業共性技術路線圖研究［J］．中國軟科學，2012，（7）：49－60．

［7］鄧繼躍．2014裝備工業藍皮書［M］．北京：北京聯合出版公司，2014．

［8］菏澤市政府研究室，菏澤市經信委．菏澤市新能源產業發展情況調查［J］．山東經濟戰略研究，2012，（7）：14－17．

［9］徐大海，沈延斌，朱司宇．天津市低碳材料產業技術路線圖研究［J］．天津科技，2014，（7）：62－66．