菏泽市新材料领域产业发展路径研究＊

李卫东，刘志安，董传民

（菏泽市科学技术情报研究所，山东 菏泽 274000）

1 国内外新材料产业技术发展现状与趋势

基于菏泽市的新材料产业技术基础，采用专利分析和文献分析的方法，分析研究了当前国内外新材料领域的研究热点．

1．1 无机非金属材料

无机非金属材料领域，选取菏泽市基础较好的氧化锆和玻璃为靶向，分析国内外研究热点．

氧化锆具有独特的物理和化学性质，如高硬度，低的热传导性，高熔点，抗高温和腐蚀，化学惰性和两性性质，在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等方面的应用迅速发展．国内外专家学者对于氧化锆的研究热点主要在以下几个方面：一是致力于氧化锆增韧技术突破．陶瓷材料的致命缺点是脆性、低可靠性和低重复性，这些不足严重影响了陶瓷材料的应用范围．二是含有氧化锆的电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等在电子、航天、航空和核工业的应用研究正在火热发展［1］．

在玻璃行业，目前电子玻璃、汽车玻璃、高档建筑玻璃、航空玻璃等方面的深加工技术提升是发达国家研究重点方向；随着全球环境和能源问题的频出，环保节能玻璃加工制造技术也是近些年专家学者们的研究热点．而我国玻璃行业正处于“产能过剩”时期，玻璃企业在二次加工的数量和深度上距离国外均有较大差距，全力开展第二代中国优质浮法玻璃技术研发是目前国内玻璃行业的一大重点．

1．2 高端金属材料

高端金属材料领域，将镁合金和精密铜带铜箔作为菏泽市新材料研究对象，分析国内外研究热点．

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、耐磨性能好、减震性能及磁屏蔽性能好等特点．我国、加拿大、俄罗斯、美国、日本、挪威、以色列等国家是镁合金主要生产国家．高强耐热镁合金、高韧镁合金以及大规格变形镁合金的制备工艺都是近些年来国内外专家学者的主要攻克方向［2］．航空航天和现代交通业是镁合金的主要应用领域之一，美国、欧盟、日本汽车业都将镁合金的压铸件制造技术作为研究重点，我国则将大尺寸复杂截面镁合金型材产业化制备关键技术作为未来发展方向，以满足航天工业的紧迫需求．

铜带铜箔领域中，通过专利分析发现，有效防止压延铜箔软态产品存放期表面氧化变色的表面处理技术是国内外研究热点之一，日本的耐化学和耐热性及离子迁移性的表面处理技术、双面铜箔表面处理非黑化处理技术、上海的锌－镍镀层技术等等都能较好的在这一方面解决问题．此外，板坯水平连铸、轧制、热处理过程中组织精确控制技术也是一个研究热点．

1．3 纤维材料

根据菏泽市产业基础，本研究确立碳纤维、玻璃纤维、芳纶作为未来发展重点领域．

近年来，全球高性能纤维材料进入蓬勃发展的新时期．目前具备生产高性能纤维的国家主要有美国、日本、俄罗斯、英国、法国等．其中，日本处于领先地位．在碳纤维领域，目前全球高性能碳纤维拉伸模量基本接近其理论值，但碳纤维最高的拉伸强度仅为理论强度的10%左右，在通过进一步改进和优化PAN原丝、调控碳纤维制造工艺和微观结构来提高碳纤维的力学性能方面，聚集了不少国内外的科研学者．在玻璃纤维领域，超细玻璃纤维增韧技术，玻璃纤维表面处理技术，玻璃纤维在汽车、船体、容器、飞机、风叶等领域的应用技术提升等都是该领域的研究热点［3］．芳纶类纤维领域，国外处于供过于求，国内处于供不应求的状态．芳纶超高分子量树脂合成和高模量芳纶制备关键技术是该领域的研究热点．

1．4 信息功能材料

结合菏泽市信息功能材料产业现状，确立敏感功能材料为研究对象．目前，国内外的敏感材料和传感器主要是以小型化、集成化、智能化为发展的主要趋势，而微电子和微加工技术是实现小型化、集成化、智能化的关键．微电子机械系统（MEMS）的使用以及汽车的电喷系统、自动驾驶等领域的敏感材料研发与应用［4］都是近些年来敏感材料的发展热点．

2 菏泽市新材料产业技术发展现状

新材料产业以推进技术创新为着力点，以加快项目建设为突破口，加大优势骨干企业培育力度，随着宽幅挤压镁合金板材、敏感功能材料、氧化锆超高温耐火材料、碳纤维材料等一批战略性新材料生产企业全面投产，“新材料”已成为推动菏泽市高新区产业转型的强力引擎．

在特色产业集群建设方面，牡丹区建成了以华盛荣、广源铜带、中厦电子为龙头的合金、精密铜带、半导体材料生产基地；巨野县发展了以巨润建材、巨源恒硕、金奥新能源玻璃为龙头的新型多功能玻璃产业集群；单县形成了以天成玻纤、华耀玻纤为龙头的玻璃纤维制造基地；成武县形成了以呈祥公司为龙头的绝缘材料、复合材料生产基地．

在科技成果转化和产品开发方面，华盛荣应用宽幅挤压、镁合金型材精整、连续轧制工艺等专利技术，研发了宽幅镁合金板带、大规格挤压型材、镁合金蜂窝板等产品；呈祥公司玻璃钢夹砂管、巨润建材钢化玻璃等一批新产品已形成规模化生产．广源铜带开发研制了厚度0．01 mm以上、宽度500 mm以内的精密铜带系列产品，形成亚洲最大的生产规模，并与北京科技大学共同组建了“压延铜箔技术中心”，成功开发高精电子压延铜箔［5］，填补了国内空白；同时，广源铜带、华盛荣镁业等企业还承担了同行业产品国家标准起草工作．

在项目实施方面，菏泽市有广源铜带年产5 000吨高精电子压延铜箔、菏泽鲁润建材综合开发公司和山东建筑大学联合研发并建设的微晶玻璃项目等10多个重点项目开始进行；呈祥公司MPP塑钢复合电缆导管生产，中厦电子年产10亿支热敏电阻和5 000万支压力传感芯片，巨润建材超白浮法玻璃生产线扩建等一批链条延伸、结构调整、产能扩张项目开工建设，企业竞争能力和发展后劲逐步增强．

3 技术路线图概述

3．1 技术路线图的内涵

自20世纪70～80年代由摩托罗拉公司鼓励业务经理关注产品技术趋势时而率先应用技术路线图以来，技术路线图作为一种创新管理工具得到了广泛应用与发展．

综合不同国家和地区对技术路线图的描述，可以从以下三个角度来理解技术路线图：1）技术路线图是未来发展的愿景图，展现了知识、理想、企业、政府资源、相关投资及实施流程的结合；2）技术路线图是技术方案，为产业的技术需求提供了确认、评估及选择策略的完整方案［6］；3）技术路线图是过程管理工具，帮助识别国家／行业／部门／公司未来成功发展所需的关键技术，以及执行和发展这些技术所需的项目或步骤．总体来看，技术路线图是针对某一特定领域，集合利益相关者意见对影响达到技术目标的重要变动因素所作的展望分析与策略选择．

3．2 技术路线图的作用

作为有效的创新管理工具，技术路线图根据不同规模类型都能起到相应的作用（见表1）．从政府层面来看，技术路线图能够在地方政府部门之间有效传达科技政策信息和解决关键的非技术障碍，让共同的愿景和利益相关者沟通；识别地方区域现有的科技能力和瓶颈，作为计划投入和资源配置的决策依据；着重于地方政府专注的领域，推动技术创新并对地方区域的技术发展作长远考虑；使计划管理部门在公共项目选择中明确政府支持的投入导向，影响主要的研究与创新的赞助者集中于已识别有限顺序的技术发展．

表1 绘制技术路线图的种类

3．3 研究方法和流程

3．3．1 绘制原则

1）政产学研相结合的原则

新材料产业技术路线图的制定应整合各区县现有企业、高校、研究院所的科研资源，建立以政府为引导，企业为主体，以高校、科研院所为依托，政产学研相结合的充满活力的区域创新体系．

2）弹性原则

制定菏泽市新材料产业技术路线图既要遵循路线图制定的一般方法，又要根据菏泽市的实际做出灵活调整，以适应特定的研究对象．

3）时间原则

新材料产业技术路线图不仅要标明实现产业发展愿景的关键路径，而且要清楚地标明实现路径的时间维度，从而确保政策、资金、技术、产品、服务等要素的协同发展，并及时反映产业发展环境的动态变化．

4）产业关联性原则

在经济活动中，各产业之间存在的广泛的、复杂的和密切的技术经济联系．制定菏泽新材料产业技术路线图的过程中，在发展自身产业的同时，兼顾对其他产业能够起到促进作用的技术或装备渗透．

3．3．2 绘制流程

菏泽市新材料产业技术路线图研究编制工作主要步骤：

1）成立研究编制小组

组建菏泽市新材料产业技术路线图研究编制小组，部署菏泽市新材料产业技术路线图研究编制工作．

2）组建专家咨询组

邀请菏泽市高校、研究机构、重点企业、产业协会、政府科技和产业主管部门的科技专家、经济专家、管理专家和战略专家组成专家咨询组，负责对相关领域技术路线图制定过程中涉及的问题提供咨询意见和决策性建议．

3）前期准备

研究编制小组成员对菏泽相关政府主管部门、重点企业、科研机构进行实地调研，获取一手资料．

4）开展专家问卷调查

根据新材料产业现状、趋势及专家咨询组的意见，设计、发放、回收和统计、分析调查问卷．

5）进行TI专利数据库检索分析

用Thomson Innovation专利数据库对国内外相关领域的专利进行检索，并进行专利分析，获取国内外技术发展方向．

6）梳理获取的多方面资料，形成技术名录．

7）召开专家会，征询专家意见，再次开展专家问卷调查，从技术名录中，结合菏泽基础，筛选出菏泽市技术路线图绘制所需关键技术点．

3．3．3 技术路线图绘制依据

新材料产业技术路线图按照“技术领域－技术基础－关键技术－技术路径”这条主线［7］进行分析．基于菏泽的产业技术基础，结合菏泽新材料产业规划以及相关专家的指导意见，确立菏泽各产业发展领域和方向．依托德尔菲问卷结果，综合考虑技术综合重要度指数（技术推动重要度和市场拉动重要度的综合）、预期实现时间和技术发展路径，以时间序列系统描述菏泽各产业关键技术实现的时序．

4 菏泽市新材料产业技术路线图

4．1 菏泽市新材料产业技术基础

经过多年努力，菏泽市新材料技术的创新能力不断提高，形成了一批产业技术亮点，为菏泽市新材料产业的后续发展打下了良好基础．依据菏泽市产业基础，结合领域专家意见，将菏泽市新材料产业分为无机非金属材料、高端金属材料、纤维材料、信息功能材料四大类．

1）无机非金属材料

在无机非金属领域中，氧化锆系列产品制造是菏泽市一大优势方向．目前，菏泽市掌握了氧化锆超高温耐火材料制备技术、氧化锆陶瓷纤维制造技术等氧化锆产品制造相关技术，特别是菏泽宏瑞新型材料有限公司的氧化锆陶瓷纤维及增强的磷酸盐基宽带透波复合材料填补了国内空白；并且在相关设备方面，该公司研发出了低温、高温高端耐火窑具生产技术，已经具备生产1 450℃低温高端耐火窑具的能力，达到了国际水平．

建筑节能玻璃也是菏泽市较具优势的行业之一．菏泽市在玻璃原片、太阳能玻璃薄膜、节能高效低辐射LOW－E玻璃、超白压延玻璃等方面技术较强［8］；巨润建材日产700 t超白浮法玻璃已经投产，受国家玻璃工业协会的委托，参与制定国家行业标准；菏泽鲁润建材综合开发公司和山东建筑大学联合研发的微晶玻璃新工艺属国内首创，其原料主要为粉煤灰、赤泥等工业固体废弃物，发展前景十分广阔．

2）高端金属材料

高端金属材料领域中，镁合金和精密铜带铜箔是菏泽市近年来蓬勃发展的新兴产业．华盛荣镁合金公司的宽幅挤压技术填补世界空白，已被有关部门定为高速机车首选金属板材．广源铜带股份有限公司拥有亚洲规模最大的散热器精密铜带箔生产线，拥有4项新材料发明专利，6项专利正在申报．现有产品的薄度可到0．05 mm，达到了国际IPC4562 A先进标准．

3）纤维材料

纤维材料领域，菏泽市目前以碳纤维、玻璃纤维、芳纶等材料制造为重点发展方向．其中，碳纤维方面主要实现了碳纤维红外线电热元件制造技术，菏泽邦威碳纤维新热源有限公司的碳纤维相关产品广泛应用于工业、民用、医疗等烘干干燥、取暖、保健等领域．玻璃纤维领域，菏泽市在单县拥有玻璃纤维制造基地，目前已经掌握了电子级玻璃纤维以及节能产品制造关键技术；电玻璃纤维、超细电子纤维等新材料、高附加值产品已经进入产业化阶段．芳纶领域，菏泽市5 000 t间位芳纶、2 000 t对位芳纶项目、1万吨尼龙66膜、2万吨尼龙66长丝项目正在加紧进行，具备了较强的生产基础．

4）信息功能材料

在信息功能材料领域，菏泽市中厦电子的热敏材料制造技术居全国领先水平，我国现存专利库中有50%以上的热敏材料技术相关专利属中厦电子公司名下．目前已经掌握了汽车用系列特种热敏传感器制造技术、NTC功能材料及元器件制造技术等．

4．2 菏泽市新材料产业关键技术选择及路线图绘制

基于菏泽市新材料产业技术基础，根据专家意见，确定未来重点发展无机非金属材料、高端金属材料、纤维材料和信息功能材料四个领域，并筛选44项关键技术或项目．

根据研究结果，近期（0～3年）主要发展的技术包括玻璃制造过程中脱硫脱销除尘余热发电技术、微晶玻璃制备技术提升、镁合金表面处理及防腐技术提升、元器件自动化封装技术等14项，中期（3～6年）主要攻克的技术包括氧化锆在结构陶瓷和功能陶瓷中应用技术提升，开发镁合金汽车零配件、3C产品、体育用品等领域的应用技术，高强度中模量碳纤维制备关键技术、硅单晶热敏材料替代现有材料等24项，远期（6～9年）主要实现的技术包括玻璃的在线镀膜技术、高强度高模量碳纤维制备关键技术、MEMS智能传感模块技术等6项．

5 对策与建议

1）优先发展无机非金属材料产业绿色化发展．菏泽市氧化锆系列产品制造能力较强，目前已经掌握了氧化锆陶瓷纤维及增强的磷酸盐基宽带透波复合材料制造等多项达到国内领先水平的技术；此外，玻璃产业也是菏泽市优势产业之一，拥有产业基地以及超白浮法玻璃制造等一批关键技术和国内首创的微晶玻璃新工艺．通过产业技术路线图研究，确定了14项未来重点发展技术，重点利用新技术突破氧化锆产业链上下游新产品开发，通过镀膜技术等先进技术的引进消化吸收再创新，在玻璃深加工领域增强，并广泛推广脱硫脱硝除尘余热发电等技术，推动产业绿色化发展．

2）重点支持高端金属材料产业．菏泽市在镁合金和精密铜带铜箔生产制造方面形成一定优势，镁合金宽幅挤压技术、散热器精密铜带箔生产相关技术都拥有自主知识产权，达到国际水平．通过产业技术路线图研究，确定了12项未来重点发展技术，支持高端金属材料制造过程中关键技术的提升和金属材料在汽车、高铁等多领域的应用开发，研制高附加值产品，主动向下游延长产业链．

3）加大纤维材料和信息功能材料领域的应用开发力度，全面突破新材料发展瓶颈．通过产业技术路线图研究，在菏泽市纤维材料领域和信息功能材料领域分别确定了14项、4项未来重点发展技术，重点攻克高性能纤维制备关键技术、电子半导体敏感新材料的研发及企业规模化、智能化生产技术和设备、产品质量标准等产业发展瓶颈．

4）充分发挥企业在新材料产业发展中的作用．积极建立以企业为核心的新材料产业技术创新战略联盟，充分利用菏泽市新材料的资源与区位优势，重点扶持相关企业，加强新材料产品的研发力度，以市场为导向，有计划、有层次的推出新材料产品，不断延伸产业链，促进产业地位的提升，最终将新材料产业发展成为菏泽市战略新兴产业之一．

5）引进培育新材料产业化人才团队．相对我市在新材料研发制备方面的技术人才优势，新材料产业化人才比较缺乏，因此在新材料重点企业培育的过程中，应注重产业化人才团队的引进和培养．

［1］曾路．产业技术路线图原理与制定［M］．广州：华南理工大学出版社，2007．

［2］蒋玉涛，汤勇力，曾路．产业技术路线图在我国的应用研究［J］．广东科技，2013，（11）：42－44．

［3］庄珺．小型德尔菲调查在区域战略性技术路线图中的应用研究［J］．创新科技，2012，（11）：23－25．

［4］中国工程科技发展战略研究院．中国战略性新兴产业发展报告2014［R］．北京：科学出版社，2014．

［5］中国工程科技发展战略研究院．中国战略性新兴产业发展报告2015［R］．北京：科学出版社，2015．

［6］贺正楚，张蜜，陈一鸣，等．生物医药产业共性技术路线图研究［J］．中国软科学，2012，（7）：49－60．

［7］邓继跃．2014装备工业蓝皮书［M］．北京：北京联合出版公司，2014．

［8］菏泽市政府研究室，菏泽市经信委．菏泽市新能源产业发展情况调查［J］．山东经济战略研究，2012，（7）：14－17．

［9］徐大海，沈延斌，朱司宇．天津市低碳材料产业技术路线图研究［J］．天津科技，2014，（7）：62－66．