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李 扬
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李培林
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    中国陶瓷工业技术创新

    作者:贺俊 出版时间:2016年10月
    摘要:

    近年来,全球陶瓷产业高技术化、绿色化、智能化、融合化发展的趋势不断加强。在各级政府产业政策的积极引导下,我国陶瓷产业创新投入持续加大,生产效率不断提高,创新成果大量涌现,绿色低碳日益强化,创新体系趋于完善。与此同时,我国陶瓷产业发展仍然面临着共性技术供给不足、高端人才严重匮乏、政策精细程度不高等障碍。针对这些问题,通过进一步完善陶瓷产业政策和公共服务体系,打造一批生产制造技术先进的现代工程,培育一批原始创新能力突出的创新型企业,全面提升我国陶瓷产业技术创新的能力和积极性,是未来促进我国陶瓷产业在更高水平创新发展的主要任务。

    一 陶瓷工业技术创新的特点与趋势

    我国陶瓷产业发展历史悠久,具有良好的市场和技术基础。近年来,我国陶瓷工业逐渐完成了从传统生产模式向现代生产模式的转变,技术创新成绩显著,创新驱动发展的格局初步形成。

    1.新兴技术加快突破

    随着材料技术、信息技术等通用技术的发展,陶瓷工业领域的新兴技术不断涌现。美国Porous Power Technologies公司在2013年推出陶瓷填充蓄电池隔膜系列产品,显著提升了用于电动汽车大尺寸锂离子蓄电池和众多大功率应用中的锂离子电池的热稳定性和安全性。HRL实验室公司发明了名为“陶瓷前驱体聚合物”的可3D打印树脂配方,能够3D打印具有复杂外形的零件,通过烧制树脂热解提高传统陶瓷材料的硬度、强度和耐磨性、耐腐蚀性,使蜂窝陶瓷材料能够更广泛地应用于高超飞行器和喷气发动机等领域。从国内来看,“十二五”期间,我国陶瓷工业企业在全球经济衰退、出口放缓的压力下,主动调结构促升级,持续增加研发投入,致力于核心技术和产品的创新,一批龙头企业在电子陶瓷材料、特种陶瓷产品等多个新兴技术领域取得了突破。开尔新材有限公司成功研发出钛酸钡粉体高效制备方案,突破了低温烧结技术和薄层化技术等壁垒,研制出水热法制备钛酸钡粉,该粉体质优价廉,晶粒发育完整、粒度小、分布均匀,且生产成本较低。目前,全球仅有日本堺化学和我国开尔新材两家公司具备水热法制备钛酸钡粉的产业化能力,在钛酸钡粉高效批量化生产方面的技术在全球领先。濮耐高温材料(集团)股份有限公司研发出特种透气陶瓷技术,掌握了优质钢精炼用透气功能元件关键技术,大幅提高了陶瓷材料的使用寿命,提升了产品功能性。具有南方特色的骨质瓷技术取得重要突破。我国传统骨质瓷生产的泥料中含较高比例的动物骨碳,可塑性较差,早期生产的常规方法是通过加入膨润土等黏土和调整配方改善泥料的可塑性。近年来,一些陶瓷生产企业在已有技术积累的基础上,自主研发了具有南方特色的瓷泥配方,通过控制颗粒细度等方法,显著提高了泥料可塑性、白度、半透明度,产成品已接近英国骨瓷的水平。该技术一方面解决了骨质瓷成型困难的问题,使产品热稳定性达到国际先进水平;另一方面还大幅降低瓷泥的成本,提高了产品利润空间,是陶瓷工业技术进步的重大突破。总体上看,我国陶瓷工业企业推动全球陶瓷前沿技术发展的趋势在不断强化。

    2.生产工艺更加完善

    陶瓷工业企业通过对生产过程的控制和工艺技术的完善,不断提高产品综合性能和生产效率,同时降低生产过程中的能耗和污染。从国际范围来看,意大利SERTAM公司完成PINK系列喷墨陶瓷涂饰的研发并投入市场,其用更简单的工序取得了更丰富的效果,提高了陶瓷产品的生产效率和设计感,使外观更具美感;同时采用了无危险介质、无添加剂所制的配方,使生产更安全方便。近年来,通过综合运用自主创新和二次创新,中国的工艺技术创新步伐也不断加快。鲁阳股份通过自主研发,在生产线自动控制等关键部位进行一系列的技术改造,大幅提高了陶瓷纤维工艺水平。道氏技术集团在中国率先实现“一次烧微晶系列”产品的产业化,简化了传统工艺,减少了生产流程,新工艺避免了传统工艺中的砖坯素烧过程,将“两次烧”转为“一次烧成”,生产成本降低30%以上,还大幅提高了产品烧制的优等品率,减少了资源消耗和烟尘排放。近年来,我国陶瓷行业成功研发了陶瓷生产湿式印刷工艺和瓷胶转移膜工艺,满足了多层陶瓷电容器的超小型化、精密化的要求,扩大了陶瓷电容器的应用广度和深度。上述两项复杂技术的突破也打破了美英等国少数厂商长期的技术垄断,实现了特殊用途的高精度多层陶瓷产品的自动化生产,提高了产品质量和生产效率。总体来看,生产工艺的完善进一步提高了我国陶瓷行业的生产效率,扩大了市场应用范围,延长了产业链条,提高了产品附加值,为陶瓷工业企业走出国门、打入国际市场奠定了基础。

    3.节能减排持续推进

    能源是陶瓷行业最高的成本支出,基本上占据了生产总成本的30%以上,而陶瓷工业一直是高能耗、高排放的产业,其生产消耗的化石燃料会大量产生碳排放。鉴于此,节能减排逐渐成为陶瓷行业发展的趋势。从欧洲陶瓷行业发展来看,大多数企业目前已将节能技术开发投入