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中研非晶纳米晶材料产量全球第一

2017-11-06 09:29 来源:南方日报

  一卷酷似钢卷带的材料,拉开来,如纸张轻薄柔软,还能撕开。这些看似普通的材料因具有能耗更低、成本更低、精度更高的“两低一高”优势,有着“超级材料”的美誉。

  过去,这些被称为纳米晶与非晶的新材料,长期被国外企业所垄断,如今全球仅有5家能量产这些材料的企业,其中一家正是位于佛山南海区的——佛山市中研非晶科技股份有限公司(以下简称“中研非晶”)。

  “对于液态钢,在百万分之一秒内让它迅速冷却,从而改变液态原子排列,这就是这些新材料的诞生过程。”中研非晶副总经理陈卫红表示,非晶和纳米晶材料作为一种通用性材料,只要有电的地方,就有它的用武之地,能够广泛应用在电子、电力、航空等领域。

  成立仅8年,中研非晶目前已超越欧洲第一大磁性材料生产厂商——德国的VAC,成为全球最大的磁性器材及元器件生产商。

  但这些新材料的市场推广才刚刚开始。陈卫红表示,目前大量的新技术正逐步从实验室走向量产,公司正与包括比亚迪、华为等企业联合研发,为新材料的应用打造标杆项目。

  随着这些超级材料步入更多的应用领域,中研非晶也将打开更广阔的发展空间。

  撰文:叶洁纯 李楠

  以“快”改变原子排列:

  自主研发“两低一高”超级材料

  电灯、电视、漏电开关、变压器组建……指着会议室内各种不同的电器,陈卫红说道,“只要用电的地方,就会有中研非晶的产品”。

  这是一家研究新材料的企业。据介绍,公司主攻非晶材料与纳米晶材料。从应用领域来看,这两款材料,前者适用于电力行业,后者主要用于电子行业。

  “钢材料在1500℃时为溶液状态,我们在百万分之一秒内让它急速冷却。”陈卫红介绍道,公司通过自主研发,利用“快”技术,打破了传统金属产品的原子排列结构,使其保持着液态金属的长程无序特征。

  这种特殊的非晶结构,有着特殊的磁性。陈卫红拿着一卷酷似的钢卷带的非晶材料,轻轻拉开,材料柔软如纸,而实际上,这种新材料也如纸张一样,可以轻易撕开。

  不仅如此,在外形上,利用这种技术生产的纳米晶超薄带只有18微米,相当于头发丝厚度的1/3。

  除了外在的不同,由中研非晶研发的出的新材料,与传统材料相比,具有“两低一高”的功能。

  以钢铁行业使用的硅钢为例,传统的硅钢生产工序多达60道,且生产过程高耗能高污染,而使用中研非晶的替代材料,在生产上只需要三道工序,且综合使用成本比传统硅钢节约25%以上。此外,相比传统硅钢变压器产品,非晶变压器在空载条件下同比可减少70%的损耗。

  更低的能耗、更低的成本,中研非晶的材料优势还在于产品具有极高的精度。

  以光伏中使用的变频器为例,要求测量电流大小的精确度必须达到千分之一,误差只能是百分之一,但这样的技术过去只有德国能够做到。

  从技术的角度看,这是基于国内传统的电流传感器有着致命的缺陷——产品会随着环境温度的改变而出现性能改变的问题。

  以汽车为例,在汽车的加速中,正常是需要直线加速,如果传感器材料上精度不够,汽车的加速中,一旦受温度影响就容易产生波动,不能实现线性加速。

  而中研非晶自主研发出的材料能够打破德国这一技术垄断。目前,在全球仅有5家企业能够量产这些超级材料,其中,中研非晶在纳米晶材料的产能和销量上,做到了全球第一。

  每年R&D投入高达13%:

  8年时间赶超国外40年水平

  “现在我们公司非晶一年的产能是5000吨,纳米晶是2500吨。”陈卫红说,目前,中研非晶的产能与产量已超过欧洲第一大磁性材料生产厂商德国的VAC,成为全球最大的磁性器材及元器件生产商。

  这可不是一个普通的第一。

  从非晶以及纳米晶材料的发展历史看,这类新材料在国际上,从发明至今也仅有40多年的历史。相比于德国、日本等在此类材料的研发上已有30多年的历史,中国是直到2000年以后才开始对类似材料进行研究。

  而作为全球纳米晶材料产能和销量第一的中研非晶,只用了8年时间达到了国际同等水平。

  这样的成绩背后,一方面源于中研非晶的创始团队,本身就是国内最早一批接触研发非晶与纳米晶材料的人员,为了保证高端研发人员的持续加入,公司分别在佛山和深圳设立了研发中心,不仅拥有国内顶级的博士团队,中研非晶还引入了不少国外的顶级专家。“国外在后端工序上,走在了行业的前沿,为此我们专门引入了日本的专家。”陈卫红说道。集结了大量行业内的顶级专家,使得中研非晶少走了许多弯路,缩短研发周期。

  另一方面,国内巨大的市场需求,也成为了中研非晶最好的试验场。“国外的研发实际上很保守。”陈卫红表示,由于这些材料的应用场景很多,这反过来对于如何进行研发提出了很大的要求。而国内强大的需求为中研非晶的研发提供了很好的方向指引。

  同时,中研非晶非常注重对市场趋势进行预判,一直着力于研发未来国内拥有巨大需求的领域,实现提前的技术储备与研发。比如针对汽车打火时产生电流,会导致收音机信号中断或产生杂音,而8年前中研非晶就开始研发,他们使用车用横电杆解决了这个问题。

  长期的研发投入下,中研非晶成为了佛山本土少数R&D占比超过10%的企业。数据显示,目前中研非晶的R&D占比高达13%,远远高于佛山一般企业的投入水平。

  酝酿“升级版”材料:

  瞄准新能源汽车、手机等领域

  在陈卫红看来,中研非晶还将迎来更快速的发展阶段。

  研究指出,目前全球的磁性材料中,光是软磁材料的市场空间达到了2000亿元,但目前通过非晶或者纳米晶材料替代的市场应用,实际上只有200亿元,也就是说替代率仅达到了10%。

  “产品比传统材料更优的性能,还未充分被市场所认识到。”陈卫红表示,这体现在,在许多应用场景中,比如电机、无人机、新能源汽车等领域,这些材料还有得到广泛使用。

  与此同时,中研非晶储备的大量先进技术,也在逐渐的从实验室走向量产的阶段。他透露,今年以来,公司正着力推进运用了新材料的两大项目,分别是电流传感器以及磁电流传感器,投产后产值预计能够达到10亿元。

  “另外,年内我们还将推出行业内的颠覆性材料。”陈卫红透露,这款超级材料在节能降耗等方面,比目前中研非晶推出的材料还要再提升一倍,目前已经处于小批量的试产阶段。

  随着市场庞大的需求释放,中研非晶这些储备技术也将逐步走向市面。

  “国内很多产品无法达到更高的精度,关键就在于材料上。”陈卫红表示,纳米晶与非晶材料的替代,可以解决这些问题,助力众多的产品核心部件实现高端化。

  其中,比如在新能源汽车里,汽车角度传感器、汽车位移传感器等,这些过去都要靠进口的,凭着这些材料的推广,未来有望实现国产化。

  而这个未来已经不远了。

  据陈卫红透露,目前中研非晶已经与比亚迪、华为等企业合作进行新能源汽车的传感器的研发,现阶段样机已经做出来,只待测试后推出市面。

  不仅如此,在未来的市场角色定位上,中研非晶正筹谋改变单纯材料提供商的角色。“也就是说,公司未来也会朝着终端应用的方向发展,比如提供器件。”

  “有了自己的器件,自己的品牌,才能在全球市场上,抢占到更多的供给份额。”陈卫红说道。

  ■记者手记

  从“0”到“1”新供给创造新需求

  如今的市场环境发生了巨大的变化。在改革开放初期,市场供给量还无法匹配需求量,卖方市场下,只要敢于去尝试,几乎都能闯出一条致富之路。

  30多年后,一切截然不同。一方面,在市场供给端,众多传统产业出现了产能过剩的问题,另一方面,对于需求端而言,过剩的大多是低端产能,无法匹配消费升级的需求。

  如何在新的市场环境中探索出新的路径?

  以中研非晶为例,仅仅8年的时间,迅速崛起为全球纳米晶材料产能第一企业,背后依然离不开中国巨大的市场需求带动。

  但更重要是,中研非晶一头扎在了研发创新上,以创新引领,以R&D高达13%的力度,成为全球仅有的5家能够量产非晶与纳米晶的企业,成为把顶尖技术掌握在手中的少量企业之一,以新供给创造出新需求,在“0”到“1”的技术突破中,找到了市场的新“蓝海”,也找到了一条冠军崛起之路。

  ■企业金句

  中研非晶用8年时间走完别人40年的路程,在整个研发过程中,我们一直跟着市场走,知道市场需要什么。只有生产符合市场需求的产品,才有和别人竞争的实力。

  ——佛山市中研非晶科技股份有限公司副总经理陈卫红

  本版统筹:叶洁纯

 

编辑: 邹长森
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