高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展評價(jià)及戰(zhàn)略研究

□文/鄭四華 孫思達(dá)

（景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)江西·景德鎮(zhèn)）

［提要］2016年發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》突出高技術(shù)陶瓷的戰(zhàn)略地位。但是，我國高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)依舊存在短板，國家扶持芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項(xiàng)優(yōu)惠政策并未全面地延伸至高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)。本文通過對日本、美國和歐盟的高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行評價(jià)，同時對高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)國內(nèi)的發(fā)展作出評價(jià)，對比分析國內(nèi)外發(fā)展存在的差距。并以此為依據(jù)，試圖給出適合于我國高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。

一、高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)國外發(fā)展評價(jià)

（一）日本：在高韌性陶瓷領(lǐng)域和電子陶瓷位于領(lǐng)先地位。目前，全球高技術(shù)陶瓷元件市場主要由日本制造商占據(jù)。各類高技術(shù)陶瓷產(chǎn)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(jù)了大部分市場。在新型超塑陶瓷、塑料陶瓷、高技術(shù)陶瓷發(fā)動機(jī)、高技術(shù)陶瓷電池等研發(fā)領(lǐng)域，處于領(lǐng)先地位。日本曾進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，測試功能強(qiáng)大的陶瓷電池，用固體陶瓷代替酸性電解質(zhì)。與傳統(tǒng)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(yè)。

日本在發(fā)展高技術(shù)陶瓷和精密陶瓷元素的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)制造陶瓷剪刀、陶瓷手術(shù)刀、陶瓷秤、陶瓷加熱器、人造陶瓷粘結(jié)劑、陶瓷圓珠筆等發(fā)熱元件以及日常產(chǎn)品，積累了一些特殊陶瓷生產(chǎn)方法。例如，京瓷在全球的事業(yè)涉及原料、零件、設(shè)備、機(jī)器，以及服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等各個領(lǐng)域。京瓷最初為一家技術(shù)陶瓷生產(chǎn)廠商。如今，京瓷公司的大多數(shù)產(chǎn)品與電信有關(guān)，生產(chǎn)制造與高性能陶瓷材料相關(guān)的下游產(chǎn)品，包括無線手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、半導(dǎo)體元件、射頻和微波產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)中的光電產(chǎn)品。NGK SPARK PLUG主要生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)電機(jī)陶瓷火花塞、高品質(zhì)陶瓷，包括耐磨部件、超聲換能器和傳感器、半導(dǎo)體制造設(shè)備產(chǎn)品、電氣設(shè)備產(chǎn)品以及其他陶瓷產(chǎn)品等，一直致力于開發(fā)擁有優(yōu)秀環(huán)境效率的產(chǎn)品，為世界追求的新汽車社會做出貢獻(xiàn)。從結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)方面來看，東芝公司處于領(lǐng)先地位，其半導(dǎo)體生產(chǎn)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(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。在美國，結(jié)構(gòu)陶瓷額產(chǎn)量增長速度最快，每年增長約15%。其中，醫(yī)療設(shè)備、汽車、飛機(jī)、核工程、航天技術(shù)、醫(yī)療設(shè)備、機(jī)械動力等領(lǐng)域是目前美國結(jié)構(gòu)陶瓷廣泛分布領(lǐng)域。Si3N4、SiC和ZrO2是目前主要的結(jié)構(gòu)陶瓷精密材料。其中，結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)占世界總產(chǎn)量份額的絕大多數(shù)。而且，在美國制造的耐高溫陶瓷，其工作溫度高達(dá)1，300℃，其工作強(qiáng)度達(dá)到普通高溫金屬的6倍以上。美國國防部和國家自然科學(xué)基金會負(fù)責(zé)美國高技術(shù)陶瓷的研發(fā)，特別是在軍事、航空航天、環(huán)保等領(lǐng)域。為適應(yīng)空間技術(shù)發(fā)展的需要，美國宇航局在結(jié)構(gòu)陶瓷的研究、應(yīng)用和加工等領(lǐng)域開展了重大研發(fā)項(xiàng)目。高技術(shù)陶瓷發(fā)展計(jì)劃是由美國高技術(shù)陶瓷協(xié)會和美國能源部共同資助開展。由于其優(yōu)異的高溫性能、可靠性等獨(dú)特性能，將成為經(jīng)濟(jì)實(shí)用材料的首選，廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、高端器件生產(chǎn)等領(lǐng)域，以及新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的使用。客戶可根據(jù)不同的應(yīng)用要求，選擇性價(jià)比高的優(yōu)質(zhì)陶瓷產(chǎn)品。其中，環(huán)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(jìn)步。

雖然美國是生產(chǎn)結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)量大國，但其同時相對應(yīng)也是結(jié)構(gòu)陶瓷最大的消費(fèi)市場。因此，許多陶瓷產(chǎn)品不得不從歐洲和日本進(jìn)口。在美國，結(jié)構(gòu)陶瓷制造商包括Costek Technologies和Corning。作為美國市場高技術(shù)陶瓷的領(lǐng)先供應(yīng)商，庫斯泰克主要業(yè)務(wù)為生產(chǎn)各類半導(dǎo)體工業(yè)用陶瓷基板、電真空陶瓷、精密陶瓷零件、半導(dǎo)體設(shè)備用陶瓷零件。一些產(chǎn)品如圖1所示。Corning公司創(chuàng)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(yīng)商，見圖2、圖3，其蜂窩陶瓷技術(shù)和生產(chǎn)處于世界領(lǐng)先地位。（圖1、圖2、圖3）

圖1 Al2O3電真空陶瓷

圖2 堇青石蜂窩陶瓷

圖3 汽車尾氣過濾器

（三）歐盟：在功能陶瓷領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。主要研究的是發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域的新材料技術(shù)，如排氣管內(nèi)襯、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、陶瓷活塞、燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子等。德國發(fā)明了一種陶瓷電容器，用于無安全措施的應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，電容器通常與正極永久連接，電容器的串聯(lián)可以減少開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，而無需采取進(jìn)一步的安全措施，因此適合于現(xiàn)有用戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。圣戈班是世界上高技術(shù)陶瓷前列公司之一，圣戈班涵蓋三大主要業(yè)務(wù)：研磨工具、陶瓷材料和玻璃纖維。這三大業(yè)務(wù)在中國乃至整個亞洲蓬勃發(fā)展，它們支持并分享創(chuàng)新、技術(shù)和市場。這三大業(yè)務(wù)專注于同一個部門，員工可以更好地為客戶服務(wù)，與客戶合作，共創(chuàng)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%?？ú﹤惡椭Z頓陶瓷從圣戈班采購。Caramtec是德國最大的技術(shù)陶瓷公司，主要生產(chǎn)用于現(xiàn)代工業(yè)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的先進(jìn)陶瓷材料。第六個歐盟框架計(jì)劃提出要廣泛扶持各個高技術(shù)陶瓷領(lǐng)域的研究項(xiàng)目，其中的一些項(xiàng)目專注于功能陶瓷及其復(fù)合材料的先進(jìn)制備技術(shù)。特別是英、法、德三國，加強(qiáng)了針對航空航天的復(fù)合陶瓷材料和功能陶瓷制備技術(shù)的研究。其中，德國研制的脈沖式電流結(jié)設(shè)備，可以完成連續(xù)燒結(jié)大型耐高溫陶瓷的任務(wù)。同時，在實(shí)施自動化和機(jī)械化方面，歐洲建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)在管材和釉料生產(chǎn)方面具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)力和發(fā)展能力。

二、高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)國內(nèi)發(fā)展評價(jià)

（一）北京：在CIM技術(shù)陶瓷領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。以清華大學(xué)材料研究所和“新陶瓷與精細(xì)技術(shù)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為依托的中德匯，擁有多年來得到國家自然科學(xué)基金、國家863計(jì)劃和973計(jì)劃大力支持的專有權(quán)，是技術(shù)部評選的50個重點(diǎn)高新技術(shù)孵化項(xiàng)目之一。紫光方達(dá)是一家致力于高技術(shù)陶瓷研發(fā)和生產(chǎn)的高技術(shù)公司，是國家技術(shù)部重點(diǎn)支持的科研生產(chǎn)園區(qū)，國家防彈陶瓷產(chǎn)業(yè)化示范工程，其高技術(shù)陶瓷材料在國內(nèi)外處于最高水平。公司原材料制備、成型、燒結(jié)、加工及檢測設(shè)備是國內(nèi)最齊全的，部分關(guān)鍵設(shè)備具有世界水平。除了先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)外，紫光方達(dá)高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品的先進(jìn)應(yīng)用和銷售策略也走在國內(nèi)外前列，擁有一批國內(nèi)結(jié)構(gòu)陶瓷行業(yè)及相關(guān)專業(yè)的知名專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員，具有較強(qiáng)的技術(shù)開發(fā)能力。

（二）上海：在精密陶瓷方面處于優(yōu)勢地位。上?？ㄘ惸峁δ芴沾裳芯吭?、精密陶瓷生產(chǎn)基地以及研磨中心為卡貝尼公司提供具有國內(nèi)外競爭優(yōu)勢的精密陶瓷產(chǎn)品。其中，在高技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是半導(dǎo)體光伏太陽能、機(jī)械設(shè)備、醫(yī)療器械、石化等行業(yè)的精密儀器。作為一家精密陶瓷生產(chǎn)企業(yè)，卡貝尼以優(yōu)質(zhì)的原材料為基礎(chǔ)，以科學(xué)的原材料、輔料使用和回收體系為保障，從生產(chǎn)到最終產(chǎn)品儲存，確保每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都具有環(huán)保的特點(diǎn)，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(shù)精密陶瓷的開發(fā)和制造。上海施密爾精密陶瓷有限公司主要生產(chǎn)微薄陶瓷、無感電阻、陶瓷軸承、LED相關(guān)精密陶瓷產(chǎn)品。上海鑫茂精密陶瓷有限公司主要生產(chǎn)紫外燈頭、陶瓷螺帽、陶瓷棒、蜂窩陶瓷、陶瓷焊接保護(hù)管等精密陶瓷產(chǎn)品。不僅具有相當(dāng)客觀的生產(chǎn)效益，更重要的是其新材料多功能、低能耗、低污染，集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、材料工程于一體的產(chǎn)品特點(diǎn)。高新技術(shù)的精密陶瓷產(chǎn)品成為上海的特色，這些企業(yè)在穩(wěn)定、可持續(xù)地發(fā)展。

（三）佛山：在防彈陶瓷領(lǐng)域擁有優(yōu)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(tuán)股份有限公司為代表的新材料高技術(shù)陶瓷制造企業(yè)，以其完善的陶瓷制造鏈、齊全的陶瓷產(chǎn)品、優(yōu)越的陶瓷技術(shù)、暢通的銷售渠道、眾多的生產(chǎn)基地為支撐，為佛山生產(chǎn)多種性能特點(diǎn)的防彈陶瓷產(chǎn)品提供了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。佛山市三水工業(yè)園區(qū)中眾多高技術(shù)陶瓷企業(yè)大力引進(jìn)深圳愛爾創(chuàng)技術(shù)有限公司等企業(yè)研發(fā)的多種防彈陶瓷生產(chǎn)技術(shù)，致力于氧化鋁、碳化硼等防彈陶瓷的生產(chǎn)和銷售，不僅提升了佛山市整體陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，更有利于充分利用佛山市的國際貿(mào)易優(yōu)勢資源，提升特色的高技術(shù)陶瓷防彈材料品牌效應(yīng)。（表1）

表1 高技術(shù)陶瓷防彈陶瓷片種類及性能一覽表

三、高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展存在的差距

（一）生產(chǎn)工藝缺乏技術(shù)更新。我國到目前為止，高端型陶瓷材料以及相關(guān)元器件依舊只能以進(jìn)口為主。由于技術(shù)升級較快，技術(shù)難以進(jìn)入國內(nèi)市場，導(dǎo)致規(guī)?；a(chǎn)難以領(lǐng)先于世界。國內(nèi)的相關(guān)陶瓷元件公司有順絡(luò)電子、風(fēng)華高科、宇陽控股等。雖然這些公司在國內(nèi)是生產(chǎn)芯片元件的大型規(guī)模公司，但就其高端型產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)水平來看，相比較TDK株式會社、太陽油電等國際知名企業(yè)還有較大差距。雖然我國通過引進(jìn)國外的高技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備，如注塑機(jī)、熱等靜壓機(jī)、氣壓燒結(jié)機(jī)、鑄造機(jī)等，對設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，但由于相關(guān)投資成本高，加大了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)壓力，從而限制了相關(guān)高技術(shù)陶瓷技術(shù)的發(fā)展。同時，由于加工水平的差距，暫時形成不了可靠的國產(chǎn)替換。

（二）研發(fā)鏈條缺乏相關(guān)配套。我國的主要研究工作往往只存在于材料體系、準(zhǔn)備過程或一些關(guān)鍵技術(shù)上，忽視了相關(guān)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)研究，而他們在研發(fā)上的突破并不代表整個行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。這些現(xiàn)象阻礙了許多優(yōu)秀成果的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)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(chǎn)企業(yè)，導(dǎo)致企業(yè)只能自己設(shè)立部門生產(chǎn)。如日本企業(yè)生產(chǎn)的9999%氧化鋁粉末的燒結(jié)溫度只有1，300℃，但是我國目前燒結(jié)最低溫度需要維持在1，700°C以上。

（三）成果轉(zhuǎn)化缺乏整合機(jī)制。雖然我國目前已經(jīng)可以生產(chǎn)出性能優(yōu)良的陶瓷材料，但大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室樣品的狀態(tài)中。一些產(chǎn)品由于成本高、可靠性差而不能被市場所接受，產(chǎn)品銷量從發(fā)達(dá)國家來看相差甚遠(yuǎn)。我國電子陶瓷材料的研發(fā)分散在少數(shù)高校、科研院所和少數(shù)大型產(chǎn)品進(jìn)行小規(guī)模試驗(yàn)和量產(chǎn)驗(yàn)證。同時，高校和科研院所屬于不同的材料和零部件領(lǐng)域，側(cè)重點(diǎn)不同，它們彼此脫節(jié)，缺乏對材料、工藝和組件集成的系統(tǒng)研究。高校、科研院所和企業(yè)在體制上相互分離，溝通與合作不夠。大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的研究成果往往停留在實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏及時有效轉(zhuǎn)化成果、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的有效機(jī)制。

四、高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

（一）優(yōu)化頂層路線設(shè)計(jì)。要優(yōu)化相關(guān)頂層路線設(shè)計(jì)，在重點(diǎn)、難點(diǎn)領(lǐng)域設(shè)立專項(xiàng)基金，將高技術(shù)陶瓷材料納入到相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中整體布局。國家扶持微電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和國家扶持芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各項(xiàng)優(yōu)惠政策，應(yīng)當(dāng)向高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)延伸。2016年發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》也突出了高技術(shù)陶瓷的地位，實(shí)施高性能纖維及復(fù)合材料、高技術(shù)稀土材料等技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。推進(jìn)新材料制備加工、安全服務(wù)、高效利用、高性價(jià)比回收利用等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。確保關(guān)鍵材料的交貨能力，快速有效地在高端制造業(yè)中處于領(lǐng)先地位。同時，完善高技術(shù)陶瓷在新能源、電子信息、環(huán)保、高端機(jī)械制造等主要應(yīng)用領(lǐng)域方面的規(guī)劃，進(jìn)一步推動高技術(shù)陶瓷向高端進(jìn)發(fā)。

（二）完善產(chǎn)業(yè)人才支撐體系。產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)資源綜合利用和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都離不開高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才的支撐。重視研發(fā)人員、高技術(shù)陶瓷企業(yè)的制造和管理人才的引進(jìn)和培訓(xùn)，并把積累各類高技術(shù)陶瓷專業(yè)技術(shù)人才作為重點(diǎn)戰(zhàn)略任務(wù)，不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)管理環(huán)境，注重人才培養(yǎng)，堅(jiān)持和吸引區(qū)外人才。同時，要不斷建立健全政府引進(jìn)和鼓勵人才的相關(guān)政策法規(guī)，與企業(yè)合作，制定各種人才優(yōu)惠政策，吸引各類高層次人才。

（三）推動研發(fā)制造平臺化發(fā)展。加強(qiáng)科研單位之間的直接聯(lián)系與合作，打造全面的基于新材料研究的三維實(shí)體以及具有較強(qiáng)的器件應(yīng)用研究能力。打造多元化、多功能的精細(xì)陶瓷材料研發(fā)平臺，聯(lián)合開發(fā)精細(xì)微結(jié)構(gòu)陶瓷零件、高端制造設(shè)施、大小尺寸陶瓷零件的結(jié)構(gòu)陶瓷材料和性能控制技術(shù)。同時，要依托相關(guān)IC生產(chǎn)的龍頭企業(yè)，建立芯片生產(chǎn)和封裝測試設(shè)備的材料測試平臺。盡快實(shí)現(xiàn)各類光學(xué)陶瓷、集成電路封裝、制造裝備、航天光纖絕緣復(fù)合材料等共性關(guān)鍵技術(shù)的突破與共享。

（四）強(qiáng)化技術(shù)成果轉(zhuǎn)化。要加大科研人員投入和經(jīng)費(fèi)投入，加強(qiáng)科研工作；從整體上推動建立及時有效的成果轉(zhuǎn)化機(jī)制。目前，國內(nèi)工程不應(yīng)只停留在物質(zhì)生產(chǎn)，而應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)裝備的理論基礎(chǔ)。要突出調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、構(gòu)建新的產(chǎn)業(yè)體系、建設(shè)循環(huán)型節(jié)能城市、組織創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)、優(yōu)勢和現(xiàn)實(shí)條件。戰(zhàn)略聯(lián)盟使高校和科研機(jī)構(gòu)能夠盡快攻克一批難點(diǎn)技術(shù)，盡快將科研相關(guān)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)技術(shù)。統(tǒng)籌規(guī)劃高技術(shù)陶瓷材料及元器件產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，加強(qiáng)原料供應(yīng)鏈建設(shè)，確保高純度、高穩(wěn)定性高技術(shù)陶瓷原材料供應(yīng)，大力開展高端工藝裝備研發(fā)，積極推進(jìn)中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。要在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變機(jī)制，提高水平，努力營造更加寬松的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境。