我国新型陶瓷材料产业的发展状况


来源:中国青年创新论坛•中关村论坛”上的讲话摘录

我来讲几个热点问题。主要是讲一讲高技术陶瓷总体概况和产业热点。先进陶瓷这个概念大家接触的不一定很多。但陶瓷大家几乎是每天都接触。我们喝水的杯子,使用的卫生洁具,但这是传统陶瓷。高技术陶瓷,或者叫先进陶瓷,或者叫新型陶瓷是有区别与传统陶瓷的。日本用“新型陶瓷”这个说法,欧美多采用“先进陶瓷”的说法,我们国家多用“先进陶瓷 Advanced Ceramic”。它与传统陶瓷共同特点,都是无机非金属材料的成分然后再经过高温煅烧,形成基本的共性。所以它是氧化物或者非氧化物和金属结合再经过高温煅烧形成的,离子键共价键是它们的共同特点。传统的陶瓷一般只能用于容器,但先进陶瓷有很多新的功能,如其特有的变化非常大的电学性能,可以做绝缘材料,也可以做半导体材料、超导材料。光学材料中,很多很多发光材料都是陶瓷的。力学陶瓷具有高强度高硬度耐磨性。还有磁性的陶瓷材料。还有一些生物陶瓷材料,例如人工关节,人工牙齿,羟基菱辉石都是陶瓷的,可以说陶瓷材料与生物的相容性比较好。陶瓷材料的耐酸耐碱性更是它的专长。它的特殊性能就使它有了特殊功能。在机械、冶金、汽车、电子、化工、海洋环境等方面,它的用途很多,同时还是成长速度非常快的行业。

    我举一些先进陶瓷的使用例子。现在汽车的点火塞基本上都是陶瓷做的,陶瓷的传感器,家用的煤气灶,警报器里的小片,超声震荡的发声器,包括探测雷达都是陶瓷材料。现在的红外加热,红外保暖衣都是用纤维陶瓷粉等。更多的产业方面是陶瓷的元件,陶瓷电容,陶瓷电阻,陶瓷电感等方面。现在的空气要净化,很多都用了陶瓷的臭氧发生器。多孔陶瓷可以过滤,用于化工过滤,催化过滤。很多电极材料都是陶瓷类的,包括手机的电极材料。原子能发电里的核燃料都用陶瓷包装。军用里的装甲、防弹呀,很多材料都与陶瓷有关系。陶瓷的应用领域非常广泛。从大的产业方面讲,片式陶瓷元器件的产业已经形成好几十个亿了。除了电子陶瓷外,还有很多结构陶瓷,氮化物,碳化物用的也比较多。包括陶瓷的刀具,高硬度,切削寿命比较长。还有高压钠灯管,北京市很多照明大量使用陶瓷灯管。陶瓷的过滤性能使它用在汽车尾气处理器上。北京市已经推广了出水口的陶瓷阀门,节省水防止泄露。还有钢铁化工用的陶瓷内衬,能增强它的耐腐蚀性和寿命。陶瓷发动机部件,陶瓷过滤部件,陶瓷电子元件,这些是已经形成产业的高技术陶瓷的应用范围。

    现在全世界陶瓷产业产值已经达到250~300亿美元,并且每年都以8~10%的速度增长。问题是,中国在全世界的产值里占多大的份额呢?大家可能想都想不到。台湾那么小的地方都占了8~10%,韩国占了6~7%,日本占46%左右。那么中国大陆占多少呢?不到1%。这一方面说明我们还很落后,同时说明我们有很大的发展空间。陶瓷元件的增长速度达到30%,生物陶瓷电子陶瓷9~10%,超导陶瓷有40%多,结构陶瓷占12%,这是世界平均增长速度。虽然它的基数不是很大,但它是一个发展很快的新型产业领域。

    现在有两个热点发展领域,一个是电子元器件中的抗干扰的电子元器件,另一个是光纤连接器的插针技术,这两个领域增长都很快,而且国内需求也很大。日本做了一个关于高技术陶瓷里面16大最有增长前景的产品的调查。其中有滤波器,传感器,电子封装,陶瓷极板,电容器,这5个是比较传统的电子元器件,这占一块,市场份额也比较大。下面就是光纤方面,光纤连接器这方面的增长的速度也是很快的。密封件,结构陶瓷,陶瓷光纤,陶瓷刀具,陶瓷阀门,陶瓷分针,陶瓷轧辊,陶瓷轴承,陶瓷催化剂,陶瓷半导体,陶瓷人造木材,这16个领域是高技术陶瓷发展速度最快的领域,也是逐渐形成高技术产业的领域。陶瓷电子元器件在很多机器里,包括电视机,照相机,手机,你打开里面的芯片,电路板上有很多的小块,就是陶瓷做的。汽车上的传感器,包括尾气处理器都可以用陶瓷的。现在电子元器件信号的进进出出越来越多,这里面最大的问题就是电磁波噪音的问题,这已经成为继化学污染,水污染,空气污染,噪音污染之后的第四大污染。前三个污染都是大家可以直接接触到的,可以看到,闻到,听到。可以通过自身的反应去抵抗。但电磁波的污染是感觉不到的,是防不胜防的,这是一个藏在暗处的杀手。所以人们采取各种方法去防止,这就要采取很多相应的技术。一方面要形成电子屏蔽,另一方面要尽可能减少电磁波辐射。陶瓷的滤波器,陶瓷的防噪器在这时候都可以派上用场。去年10月份我们国家组建了国家级电磁兼容管理委员会。专门对电磁波污染等问题制订法规标准。现在海尔,奥柯玛等出口的电视机、录象机等电磁波的噪音问题没有解决。三五年后,我国现在做的这些电子元器件、家用电器,产品性能都很好,但就凭EMI这几个字母,就可以把你拒之在先进国家大门之外。电磁波噪音的问题没有解决,没有通过技术检测的话,就不能打进别人的市场。标准的壁垒是国际贸易的最大壁垒之一。电磁波噪音技术也将成为一个新兴产业。有哪些材料能够防止减少降低电磁波噪音的干扰?一些电子陶瓷材料就可以起到这样的作用。其中EMI抗电磁干扰技术在今后2~3年里就将形成5~8亿美元的市场。

    第二个热点就是陶瓷插针问题。我们国家在大面积、高速地铺设电缆。光缆光纤在我国是供不应求,国际上现在也属于高速发展期。但光纤与光纤之间不能像电线一样拧起来。它必须用特殊的插件,特殊的接口,才能把光纤和光纤连接起来。那么光纤插件就是一个相当大的市场,以平均每年20%以上的速度在增长。我国大概有6、7家在做光纤插件光纤接口,但基本上还没形成大规模生产,我国基本上还处于研发中试的阶段,但国际上已经大批量生产。到1999年为止,日本占了全世界的光纤插针连接器的市场份额的90%,但这个情况正在变化。现在日本的生产能力和全世界对光纤插件的需求之间的差距正在越来越大,那么这其中的空缺由谁来填补呢?这对我们中国是个机遇,东南亚也有机会,台湾也有。台湾的技术含量比我们的还高些,机会还大一些。1999年日本产品占世界市场的90%,2000年日本占的份额已经降到80%多,去年是70~80%,2005年估计要降到70%左右,甚至更低。这里面就有一个谁来填补市场空缺的问题。现在我们做光纤插件到底有多大的利润?1996年它的价格是1800日元/米,2001年200日元/米,现在可能更低。利润率在不断下降,日本人的投资积极性也就越来越低。对现在而言,高利润率期已经过了。但对中国来说,这还是一个利润率比较高的领域。在中国到今年为止,它的利润率大概还是40%左右。如果我们现在投资,还是有机会。

    下面用几分钟来介绍一下清华大学的陶瓷实验室。这是一个国家级科研队伍,专门做高技术陶瓷,有些技术产品已在市场上占据了一定的规模。我们有几个产品的技术在市场上占的份额相当大。我们实验室有16个研究方向:家电陶瓷,铁电陶瓷,电子陶瓷,能源陶瓷,传感器陶瓷,光子陶瓷,陶瓷结构性能,陶瓷应用组,陶瓷复合组,陶瓷化学组,陶瓷的设计成形工艺组,生物陶瓷组,陶瓷粉体组,陶瓷产业设备组,陶瓷无声检测组,热电陶瓷组,基本上包括了高技术陶瓷这个领域的所有方向。大家如果感兴趣的话,可以分别跟我们的教授进行切磋。我们实验室几个大的成熟技术已经推广,包括北京市大量使用的高压纳灯管,透明灯管,炼钢里面钢的连铸分离盘的技术,高速切削的陶瓷刀具,陶瓷的片式电容器,取得了相当大效益。现在正在推广的技术就比较多了,有电子陶瓷级管的技术,离子传感器的技术,发光粉体的技术(就是白天吸光晚上放光,长辉光的粉体技术),还有氧化锆纳米粉的置备技术,光纤连接器的技术,钢水中氧气的测量技术,铁氧体电感器的技术,生物技术,压电马达技术,陶瓷密封件的技术,陶瓷脱水造纸机的技术,火焰喷涂材料技术。我们还要推广的技术有:纳米陶瓷粉体技术,陶瓷轧辊及其裸机技术,多孔陶瓷的技术,陶瓷封装技术,陶瓷类的电磁波屏蔽材料的技术,自洁性陶瓷轴承的技术,以及微波陶瓷相关元器件的技术。我们实验室的合作方式有:委托合作,联合申请国家项目,申请地方合作项目,硕士生博士生在职人员的培养,可以进修,接纳访问学者,可以技术转让,参与技术入股,各种技术的合作方式。

    最后讲一点中国的高技术陶瓷产出。中国的高技术陶瓷领域是5~10%的增长速度,与国际相比还有一定的距离。现在中国的高技术陶瓷市场是120亿人民币,今后几年如果努力有增长速度可能达到10%。现在我们国内的科研投资研发投资相对不够,我们想高速发展这个产业,仅靠我们自己的技术是不够的。国内的技术只能支持这个产业中的40%,其余的60%的技术还需要引进。这是一个重要的思路。在发展这个领域的时候需要我们既要引进消化吸收,也要独立自主开发,双腿并进才行。现在的市场只有30亿产值,希望在“十五”规划期间五年以内能达到200亿的产值。这高速增长就需要大家的参与,认清情况对发展方向要进行充分的论证。国家863也支持高技术陶瓷的研究和开发。我们希望与企业联合发展高技术陶瓷领域。这是一个市场的基本估计。估计2005前后中国的高技术陶瓷市场规模达到,电容器的市场将占到30多亿,电子,电容,EMI大概在5亿左右,电阻器在2亿左右,模具在5亿左右,光纤插针接件在4亿左右,多孔陶瓷在5亿多,陶瓷粉体5亿左右,耐火5亿左右,其他12亿,加起来80~120亿。在2005~2010年期间我们中国将形成这样一个期望值的新型产业。陶瓷是个传统领域,高技术陶瓷是个新型领域,新型产业。我国现在世界市场还不到1%,我们国家争取在5年或者更长的时间里占国际总产值的5~10%。如果能达到这个水平,我们国家必将在这个领域有个飞速的发展。希望大家共同努力,科研人员,产业界,投资界一起发展这个产业,使我们在有优势的传统陶瓷产业上,还在高技术陶瓷领域也形成自己的优势。(青海大学校长 清华大学材料系李建保教授)
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