?? ? ?前言：

?? ? ?2016年發布的《新材料產業發展指南》突出高技術陶瓷的戰略地位。但是，我國高技術陶瓷產業依舊存在短板，國家扶持芯片產業發展的各項優惠政策并未全面地延伸至高技術陶瓷產業。本文通過對日本、美國和歐盟的高技術陶瓷產業發展進行評價，同時對高技術陶瓷產業國內的發展作出評價，對比分析國內外發展存在的差距。并以此為依據，試圖給出適合于我國高技術陶瓷產業的發展戰略。

?? ? ?一、高技術陶瓷產業國外發展評價

?? ? ?(一)日本：

?? ? ?在高韌性陶瓷領域和電子陶瓷位于領先地位。目前，全球高技術陶瓷元件市場主要由日本制造商占據。各類高技術陶瓷產品，包括熱傳感器、壓力傳感器、磁傳感器、氣體傳感器、光傳感器等，日本占據了大部分市場。在新型超塑陶瓷、塑料陶瓷、高技術陶瓷發動機、高技術陶瓷電池等研發領域，處于領先地位。日本曾進行過實驗，測試功能強大的陶瓷電池，用固體陶瓷代替酸性電解質。與傳統電池相比，它重量輕2/3，污染少，特別適用于汽車和航空工業。

?? ? ?日本在發展高技術陶瓷和精密陶瓷元素的基礎上，通過研發制造陶瓷剪刀、陶瓷手術刀、陶瓷秤、陶瓷加熱器、人造陶瓷粘結劑、陶瓷圓 珠筆等發熱元件以及日常產品，積累了一些特殊陶瓷生產方法。例如，京瓷在全球的事業涉及原料、零件、設備、機器，以及服務、網絡等各個領域。京瓷最初為一家技術陶瓷生產廠商。如今，京瓷公司的大多數產品與電信有關，生產制造與高性能陶瓷材料相關的下游產品，包括無線手機和網絡設備、半導體元件、射頻和微波產品套裝、無源電子元件、水晶振蕩器和連接器、使用在光電通訊網絡中的光電產品。NGK SPARK PLUG主要生產汽車發動機電機陶瓷火花塞、高品質陶瓷，包括耐磨部件、超聲換能器和傳感器、半導體制造設備產品、電氣設備產品以及其他陶瓷產品等，一直致力于開發擁有優秀環境效率的產品，為世界追求的新汽車社會做出貢獻。從結構陶瓷產品的開發和生產方面來看，東芝公司處于領先地位，其半導體生產中的敏感元件主要采用氧化鋁、氮化硅、氧化鋯、碳化硅等材料。

?? ? ?(二)美國：

?? ? ?在結構陶瓷領域處于領先地位。在美國，結構陶瓷額產量增長速度最快，每年增長約15%。其中，醫療設備、汽車、飛機、核工程、航天技術、醫療設備、機械動力等領域是目前美國結構陶瓷廣泛分布領域。Si3N4、SiC和ZrO2是目前主要的結構陶瓷精密材料。其中，結構陶瓷產品的生產占世界總產量份額的絕大多數。而且，在美國制造的耐高溫陶瓷，其工作溫度高達1300℃，其工作強度達到普通高溫金屬的6倍以上。美國國防部和國家自然科學基金會負責美國高技術陶瓷的研發，特別是在軍事、航空航天、環保等領域。為適應空間技術發展的需要，美國宇航局在結構陶瓷的研究、應用和加工等領域開展了重大研發項目。高技術陶瓷發展計劃是由美國高技術陶瓷協會和美國能源部共同資助開展。由于其優異的高溫性能、可靠性等獨特性能，將成為經濟實用材料的首選，廣泛應用于節能環保、新一代信息技術、生物醫藥、高端器件生產等領域，以及新能源汽車等戰略性新興產業的使用。客戶可根據不同的應用要求，選擇性價比高的優質陶瓷產品。其中，環保陶瓷、核能陶瓷、透明陶瓷、透波陶瓷、納米陶瓷等新型陶瓷材料取得了長足的進步。

?? ? ?雖然美國是生產結構陶瓷的產量大國，但其同時相對應也是結構陶瓷最大的消費市場。因此，許多陶瓷產品不得不從歐洲和日本進口。在美國，結構陶瓷制造商包括Costek Technologies和Corning。作為美國市場高技術陶瓷的領先供應商，庫斯泰克主要業務為生產各類半導體工業用陶瓷基板、電真空陶瓷、精密陶瓷零件、半導體設備用陶瓷零件。一些產品如圖1所示。Corning公司創立于1851年，是晶圓陶瓷、光電材料、高性能特種玻璃、玻璃纖維、光纜、汽車尾氣過濾器的主要供應商，見圖2、圖3，其蜂窩陶瓷技術和生產處于世界領先地位。(圖1、圖2、圖3)

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?? ? ?(三)歐盟：

?? ? ?在功能陶瓷領域優勢明顯。主要研究的是發電設備領域的新材料技術，如排氣管內襯、渦輪增壓器轉子結構、陶瓷活塞、燃氣輪機轉子等。德國發明了一種陶瓷電容器，用于無安全措施的應用。在這些應用中，電容器通常與正極永久連接，電容器的串聯可以減少開關的風險，而無需采取進一步的安全措施，因此適合于現有用戶產品的設計。圣戈班是世界上高技術陶瓷前列公司之一，圣戈班涵蓋三大主要業務：研磨工具、陶瓷材料和玻璃纖維。這三大業務在中國乃至整個亞洲蓬勃發展，它們支持并分享創新、技術和市場。這三大業務專注于同一個部門，員工可以更好地為客戶服務，與客戶合作，共創美好未來。圣戈班年銷售收入超過300億美元，其中高性能陶瓷占15%。卡博倫和諾頓陶瓷從圣戈班采購。Caramtec是德國最大的技術陶瓷公司，主要生產用于現代工業、生物醫藥等領域的先進陶瓷材料。第六個歐盟框架計劃提出要廣泛扶持各個高技術陶瓷領域的研究項目，其中的一些項目專注于功能陶瓷及其復合材料的先進制備技術。特別是英、法、德三國，加強了針對航空航天的復合陶瓷材料和功能陶瓷制備技術的研究。其中，德國研制的脈沖式電流結設備，可以完成連續燒結大型耐高溫陶瓷的任務。同時，在實施自動化和機械化方面，歐洲建筑衛生陶瓷行業在管材和釉料生產方面具有相當的技術實力和發展能力。

?? ? ?二、高技術陶瓷產業國內發展評價

?? ? ?(一)北京：

?? ? ?在CIM技術陶瓷領域優勢明顯。以清華大學材料研究所和“新陶瓷與精細技術”國家重點實驗室為依托的中德匯，擁有多年來得到國家自然科學基金、國家863計劃和973計劃大力支持的專有權，是技術部評選的50個重點高新技術孵化項目之一。紫光方達是一家致力于高技術陶瓷研發和生產的高技術公司，是國家技術部重點支持的科研生產園區，國家防彈陶瓷產業化示范工程，其高技術陶瓷材料在國內外處于最高水平。公司原材料制備、成型、燒結、加工及檢測設備是國內最齊全的，部分關鍵設備具有世界水平。除了先進陶瓷材料的研發外，紫光方達高技術陶瓷產品的先進應用和銷售策略也走在國內外前列，擁有一批國內結構陶瓷行業及相關專業的知名專家和經驗豐富的工程技術人員，具有較強的技術開發能力。

?? ? ?(二)上海：

?? ? ?在精密陶瓷方面處于優勢地位。上海卡貝尼功能陶瓷研究院、精密陶瓷生產基地以及研磨中心為卡貝尼公司提供具有國內外競爭優勢的精密陶瓷產品。其中，在高技術領域得到廣泛應用，特別是半導體光伏太陽能、機械設備、醫療器械、石化等行業的精密儀器。作為一家精密陶瓷生產企業，卡貝尼以優質的原材料為基礎，以科學的原材料、輔料使用和回收體系為保障，從生產到最終產品儲存，確保每個生產環節都具有環保的特點，提高資源利用效率。此外，上海施密爾精密陶瓷、鑫茂精密陶瓷等公司都致力于高技術精密陶瓷的開發和制造。上海施密爾精密陶瓷有限公司主要生產微薄陶瓷、無感電阻、陶瓷軸承、LED相關精密陶瓷產品。上海鑫茂精密陶瓷有限公司主要生產紫外燈頭、陶瓷螺帽、陶瓷棒、蜂窩陶瓷、陶瓷焊接保護管等精密陶瓷產品。不僅具有相當客觀的生產效益，更重要的是其新材料多功能、低能耗、低污染，集現代科學技術、材料工程于一體的產品特點。高新技術的精密陶瓷產品成為上海的特色，這些企業在穩定、可持續地發展。

?? ? ?(三)佛山：

?? ? ?在防彈陶瓷領域擁有優勢。由表1可以看出，作為“中國瓷都”的廣東省佛山市，以長城集團股份有限公司為代表的新材料高技術陶瓷制造企業，以其完善的陶瓷制造鏈、齊全的陶瓷產品、優越的陶瓷技術、暢通的銷售渠道、眾多的生產基地為支撐，為佛山生產多種性能特點的防彈陶瓷產品提供了產業基礎。佛山市三水工業園區中眾多高技術陶瓷企業大力引進深圳愛爾創技術有限公司等企業研發的多種防彈陶瓷生產技術，致力于氧化鋁、碳化硼等防彈陶瓷的生產和銷售，不僅提升了佛山市整體陶瓷產業結構的優化升級，更有利于充分利用佛山市的國際貿易優勢資源，提升特色的高技術陶瓷防彈材料品牌效應。(表1)

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?? ? ?三、高技術陶瓷產業國內外發展存在的差距

?? ? ?(一)生產工藝缺乏技術更新

?? ? ?我國到目前為止，高端型陶瓷材料以及相關元器件依舊只能以進口為主。由于技術升級較快，技術難以進入國內市場，導致規模化生產難以領先于世界。國內的相關陶瓷元件公司有順絡電子、風華高科、宇陽控股等。雖然這些公司在國內是生產芯片元件的大型規模公司，但就其高端型產品生產技術水平來看，相比較TDK株式會社、太陽油電等國際知名企業還有較大差距。雖然我國通過引進國外的高技術生產設備，如注塑機、熱等靜壓機、氣壓燒結機、鑄造機等，對設備進行了改進，但由于相關投資成本高，加大了企業的經濟壓力，從而限制了相關高技術陶瓷技術的發展。同時，由于加工水平的差距，暫時形成不了可靠的國產替換。

?? ? ?(二)研發鏈條缺乏相關配套

?? ? ?我國的主要研究工作往往只存在于材料體系、準備過程或一些關鍵技術上，忽視了相關技術和生產設備的基礎研究，而他們在研發上的突破并不代表整個行業的技術進步。這些現象阻礙了許多優秀成果的產業化和應用。比如，我國目前對陶瓷粉體的制備重視依舊不夠。各種陶瓷粉體仍然沒有專門的生產企業，導致企業只能自己設立部門生產。如日本企業生產的9999%氧化鋁粉末的燒結溫度只有1300℃，但是我國目前燒結最低溫度需要維持在1700℃以上。

?? ? ?(三)成果轉化缺乏整合機制

?? ? ?雖然我國目前已經可以生產出性能優良的陶瓷材料，但大部分仍處于實驗室樣品的狀態中。一些產品由于成本高、可靠性差而不能被市場所接受，產品銷量從發達國家來看相差甚遠。我國電子陶瓷材料的研發分散在少數高校、科研院所和少數大型產品進行小規模試驗和量產驗證。同時，高校和科研院所屬于不同的材料和零部件領域，側重點不同，它們彼此脫節，缺乏對材料、工藝和組件集成的系統研究。高校、科研院所和企業在體制上相互分離，溝通與合作不夠。大學和研究機構的研究成果往往停留在實驗室階段，缺乏及時有效轉化成果、實現產學研結合的有效機制。

?? ? ?四、高技術陶瓷產業發展戰略

?? ? ?(一)優化頂層路線設計

?? ? ?要優化相關頂層路線設計，在重點、難點領域設立專項基金，將高技術陶瓷材料納入到相關半導體產業發展戰略規劃中整體布局。國家扶持微電子產業的規劃和國家扶持芯片產業發展的各項優惠政策，應當向高技術陶瓷產業延伸。2016年發布的《新材料產業發展指南》也突出了高技術陶瓷的地位，實施高性能纖維及復合材料、高技術稀土材料等技術產業化項目。推進新材料制備加工、安全服務、高效利用、高性價比回收利用等關鍵技術創新。確保關鍵材料的交貨能力，快速有效地在高端制造業中處于領先地位。同時，完善高技術陶瓷在新能源、電子信息、環保、高端機械制造等主要應用領域方面的規劃，進一步推動高技術陶瓷向高端進發。

?? ? ?(二)完善產業人才支撐體系。

?? ? ?產業技術創新、產品研發、生產資源綜合利用和產業可持續發展都離不開高技術陶瓷產業專業人才的支撐。重視研發人員、高技術陶瓷企業的制造和管理人才的引進和培訓，并把積累各類高技術陶瓷專業技術人才作為重點戰略任務，不斷優化人才培養管理環境，注重人才培養，堅持和吸引區外人才。同時，要不斷建立健全政府引進和鼓勵人才的相關政策法規，與企業合作，制定各種人才優惠政策，吸引各類高層次人才。

?? ? ?(三)推動研發制造平臺化發展

?? ? ?加強科研單位之間的直接聯系與合作，打造全面的基于新材料研究的三維實體以及具有較強的器件應用研究能力。打造多元化、多功能的精細陶瓷材料研發平臺，聯合開發精細微結構陶瓷零件、高端制造設施、大小尺寸陶瓷零件的結構陶瓷材料和性能控制技術。同時，要依托相關 IC 生產的龍頭企業，建立芯片生產和封裝測試設備的材料測試平臺。盡快實現各類光學陶瓷、集成電路封裝、制造裝備、航天光纖絕緣復合材料等共性關鍵技術的突破與共享。

?? ? ?(四)強化技術成果轉化

?? ? ?要加大科研人員投入和經費投入，加強科研工作；從整體上推動建立及時有效的成果轉化機制。目前，國內工程不應只停留在物質生產，而應加強相關技術裝備的理論基礎。要突出調整產業結構、構建新的產業體系、建設循環型節能城市、組織創業的基礎、優勢和現實條件。戰略聯盟使高校和科研機構能夠盡快攻克一批難點技術，盡快將科研相關成果轉化為現實生產技術。統籌規劃高技術陶瓷材料及元器件產業鏈上下游企業，加強原料供應鏈建設，確保高純度、高穩定性高技術陶瓷原材料供應，大力開展高端工藝裝備研發，積極推進中小企業技術創新。要在總結經驗教訓的基礎上，轉變機制，提高水平，努力營造更加寬松的技術創新環境。

?? ? ?來源：《合作經濟與科技》No.10x 2021

?? ? ?作者：鄭四華，孫思達?

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