山東工陶院：

攻克工業(yè)陶瓷戰略高地

現今的山東工陶院 

1970年秋天，建筑材料科學(xué)研究院（現今的中國建材總院）陶瓷一室、陶瓷原材料室和熱工室的部分人員組建“陶瓷一隊”，搬遷至山東淄博。1971年10月開(kāi)始籌建山東工陶所，并于次年開(kāi)始選址進(jìn)行基建。缺人員，缺設備，缺資金……無(wú)一不是橫在全體干部職工面前的嚴峻考驗。

但在不久之后，這片土地上便誕生了中國第一根連續氮化硼纖維、中國第一只玻璃水平鋼化輥道窯用石英陶瓷輥、中國第一條特高壓交流試驗示范工程用百萬(wàn)伏支柱絕緣子。

沒(méi)電通電，沒(méi)水引水，沒(méi)路修路，地不平就除草搬石頭整治。面對一窮二白的困難局面，山東工陶所的拓荒者們沒(méi)有選擇退縮，而是決心重整旗鼓，毅然咬緊牙關(guān)，自力更生。從一開(kāi)始，“艱苦奮斗”這四個(gè)字就融入了山東工業(yè)陶瓷研究設計院（下稱(chēng)“山東工陶院”）的基因。

作為國家級工業(yè)陶瓷專(zhuān)業(yè)研究院所，山東工陶院自建院以來(lái)，始終以攻克行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)和“卡脖子”技術(shù)為己任，先后研發(fā)的20余種產(chǎn)品被納入國家級新產(chǎn)品名錄，填補了技術(shù)空白。其中氮化物陶瓷纖維、高性能陶瓷透波材料等產(chǎn)品為中國重大工程、裝備提供了重要的材料保障，并孵化了氧化鋁陶瓷、石英陶瓷、高壓電瓷、陶瓷膜等產(chǎn)業(yè)，為行業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟建設做出了重要貢獻。

山東工陶院引領(lǐng)著(zhù)中國先進(jìn)陶瓷材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，為航空航天、國防建設提供關(guān)鍵材料支撐，讓陶瓷這一古老的材料煥發(fā)出新的光彩。

對于集團公司旗下企業(yè)山東工陶院的戰略定位，中國建材集團有限公司（下稱(chēng)“中國建材”）黨委書(shū)記、董事長(cháng)周育先曾說(shuō)過(guò)：“山東工陶院迎來(lái)了快速發(fā)展的重要機遇期，衷心祝愿工陶院繼續實(shí)干篤行，不斷開(kāi)拓進(jìn)取，以高質(zhì)量發(fā)展為踐行‘材料創(chuàng )造美好世界’的企業(yè)使命添磚加瓦，為新時(shí)代新材料的趕考之路交出更加優(yōu)異的‘工陶答卷’?！?/p>

01填補五大技術(shù)空白

2005年12月，科技部批準以山東工陶院為依托單位，建立國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心。該中心為山東省工業(yè)領(lǐng)域第一個(gè)國家級工程技術(shù)研究中心，并于2009年12月通過(guò)驗收。

自此以后，山東工陶院充分發(fā)揮該中心“科技成果轉化孵化器”的作用，面向國家在新能源、節能環(huán)保、戰略性新興產(chǎn)業(yè)及國防建設的重大需求，先后選定了陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、氮化物陶瓷纖維、陶瓷膜材料及裝備、陶瓷3D打印技術(shù)五大戰場(chǎng)，調兵遣將逐一叩關(guān)，突破了一系列先進(jìn)陶瓷制備及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難題，形成了自己的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢。

在陶瓷透波材料領(lǐng)域，山東工陶院首先針對薄壁異型/功能一體材料的制備技術(shù)及應用進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，以材料力學(xué)、熱力學(xué)、電性能為三大切入點(diǎn)對材料結構、防熱、透波綜合性能的影響加以系統研究，進(jìn)而成功開(kāi)發(fā)出薄壁異型天線(xiàn)罩制備技術(shù)、天線(xiàn)罩透波隔熱協(xié)同設計及制備技術(shù)、一體化天線(xiàn)罩環(huán)境適應性設計及制備技術(shù)，徹底突破了飛行器裝備中薄壁異型結構/功能一體材料制備的技術(shù)難題。

其次，針對制約大尺寸異型陶瓷基天線(xiàn)罩研制和應用的技術(shù)瓶頸，在國內率先進(jìn)行了陶瓷材料組分微結構設計與性能調控，突破了異形陶瓷部件低應力仿形成型－均勻收縮燒成和高氣孔隙率表面無(wú)機涂層制備技術(shù)難題，滿(mǎn)足了中國高超聲速飛行器對大尺寸異性陶瓷基天線(xiàn)罩的需求。

在一次次技術(shù)攻關(guān)之后，山東工陶院現已形成石英陶瓷天線(xiàn)罩、長(cháng)效隔熱天線(xiàn)窗、超薄天線(xiàn)罩/天線(xiàn)窗、氮化物天線(xiàn)罩/天線(xiàn)窗、拋罩、雨蝕頭以及隔熱瓦等10余種關(guān)鍵配套產(chǎn)品。這些產(chǎn)品廣泛應用于航空航天、船舶、高端裝備等領(lǐng)域。其中石英陶瓷產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率已達50%，形成了一整套先進(jìn)工藝技術(shù)和裝備生產(chǎn)線(xiàn)。

陶瓷防隔熱材料在民用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是超高溫陶瓷基復合材料、隔熱瓦、氣凝膠、加工裝配等，它們廣泛應用于建筑節能、管道保溫、石油化工、冶金、高端工業(yè)裝備等行業(yè)。

為突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，保障飛行器研制進(jìn)度及對民用領(lǐng)域的供應，山東工陶院于2011年組建了防隔熱團隊，開(kāi)展高性能氣凝膠材料的研制工作。團隊先從純氣凝膠入手，解決了“從無(wú)到有”的問(wèn)題。再對低密度纖維氈復合氣凝膠產(chǎn)品進(jìn)行深入研究，解決了“怎么用、用在哪里”的問(wèn)題。在后一過(guò)程中，山東工陶院不斷探索新工藝，從常壓干燥發(fā)展到超臨界干燥，從利用30升小高壓反應釜提升到利用1000升的高壓反應釜，大大提高了產(chǎn)能。

氮化物陶瓷纖維具備極優(yōu)異的綜合性能，如耐超高溫、耐化學(xué)腐蝕、介電性能強等，在航空航天、核工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域幾乎不可能被替代。因此，發(fā)達國家將相關(guān)的制備技術(shù)進(jìn)行嚴格封鎖，使其成為典型的“卡脖子”材料。

從1976年起，山東工陶院便開(kāi)始研制氮化物陶瓷纖維，直到2011年制備出國內第一根性能優(yōu)異的連續氮化物陶瓷纖維，打破了國外技術(shù)壟斷，實(shí)現了國內在連續氮化物陶瓷纖維領(lǐng)域的重大突破。

隨后，山東工陶院又抓住了高性能纖維發(fā)展的契機，于2020年開(kāi)工建設氮化物陶瓷纖維中試線(xiàn)，由此走上了從實(shí)驗室到中試的跨越發(fā)展之路。

面對質(zhì)疑、困難和重重壓力，項目團隊通過(guò)對設備結構和功能的持續改善和驗證，不斷迭代優(yōu)化工藝，最終實(shí)現了高性能陶瓷纖維制備技術(shù)的突破。2021年，經(jīng)過(guò)不斷技術(shù)攻關(guān)、工藝優(yōu)化、裝備升級，氮化物陶瓷纖維關(guān)鍵制備技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量穩定性等方面取得重大突破，具備了工程化生產(chǎn)的條件。

陶瓷管膜制品 

在陶瓷膜材料領(lǐng)域，山東工陶院于2013年啟動(dòng)了高性能水處理用陶瓷平板膜材料的研究開(kāi)發(fā)工作，成功開(kāi)發(fā)出性能達標的陶瓷平板膜，掌握了大尺寸薄壁中控陶瓷平板膜材料制備技術(shù)。與此同時(shí)，山東工陶院也開(kāi)發(fā)出了國內唯一氣孔率高達70%以上的陶瓷纖維復合膜制品，一舉打破了國外產(chǎn)品技術(shù)的壟斷局面，實(shí)現了進(jìn)口替代。

值得一提的還有新型功能性高溫膜過(guò)濾材料。當時(shí)，脫硝催化劑已在蜂窩陶瓷領(lǐng)域實(shí)現推廣，但在高溫陶瓷膜領(lǐng)域卻是前所未有。研發(fā)團隊勇闖藍海，最終以浸漬法制備出功能性陶瓷膜，解決了除塵脫硝這一關(guān)鍵性難題。

目前，陶瓷膜材料的系列成品已成功在耐火材料、玻璃行業(yè)應用，解決了高溫煙氣的超低排放技術(shù)難題。

面對“雙碳”目標，山東工陶院立足多年研究的產(chǎn)業(yè)化基礎，構筑了“工陶院雙碳開(kāi)發(fā)體系”，開(kāi)展了固體氧化物燃料電池與二氧化碳分離用納米孔陶瓷材料的開(kāi)發(fā)工作，助力綠色低碳轉型。

“3D+陶瓷”不僅可以應用于航空航天、國防建設等高科技領(lǐng)域新型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，還可實(shí)現個(gè)性化、復雜化、定制化生物醫療產(chǎn)品的快速制造。但陶瓷3D打印技術(shù)也是一種多學(xué)科交叉的新型制造技術(shù)，因而開(kāi)展這一首創(chuàng )性研究的難度極大。有時(shí)，為了攻克某一個(gè)難點(diǎn)，通常需要查閱海量的文獻資料、經(jīng)過(guò)數十次甚至上百次的實(shí)驗才能真正解決問(wèn)題。

2016年，山東工陶院成立先進(jìn)陶瓷3D打印技術(shù)研究中心。這支成員平均年齡僅30歲的年輕團隊，經(jīng)過(guò)無(wú)數次的配方改進(jìn)和上萬(wàn)次試驗，終于開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的高精密陶瓷3D打印機及專(zhuān)用陶瓷料漿。在攻克了以氧化鋁、氧化鋯為代表的氧化物陶瓷體系料漿制備技術(shù)難題后，團隊迎難而上，馬不停蹄地攻克了以氮化硅為代表的深色陶瓷體系料漿制備技術(shù)難題，再次填補了國內空白，為中國高端領(lǐng)域應用的陶瓷增材制造產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)提供了關(guān)鍵共性技術(shù)。

02改出來(lái)的競爭力

20世紀末，山東工陶院逐步開(kāi)始進(jìn)行企業(yè)化改制，由原來(lái)的差額撥款事業(yè)單位改為市場(chǎng)化運營(yíng)、自負盈虧的企業(yè)。

企業(yè)化改革是機遇，也是挑戰。

體制改革必遇阻礙，只有克服困難，方能涅槃重生。山東工陶院為了發(fā)展求生，唯有堅定不移地走下去。

為適應建設科技型企業(yè)的需求，山東工陶院將院內項目陸續搬遷至淄博市高新區，在這座國家級經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區內開(kāi)始了二次創(chuàng )業(yè)。

2000年，山東工陶院作為主發(fā)起人，成立了山東中博先進(jìn)材料股份有限公司（即“中材高新材料股份有限公司”的前身），拉開(kāi)了先進(jìn)陶瓷發(fā)展的新篇章。公司建成后，年產(chǎn)3.5萬(wàn)噸氧化鋁球、襯磚等生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)量在當時(shí)屬亞洲第一；年產(chǎn)9萬(wàn)支石英陶瓷輥棒生產(chǎn)線(xiàn)，標志著(zhù)中國成為世界上第三個(gè)可生產(chǎn)這一產(chǎn)品的國家；年產(chǎn)10萬(wàn)只特高壓支柱絕緣子生產(chǎn)線(xiàn)；年產(chǎn)10萬(wàn)平方米過(guò)濾陶瓷及無(wú)機膜生產(chǎn)線(xiàn)。在新材料、新技術(shù)領(lǐng)域，公司相繼建成了石英天線(xiàn)罩透波材料及制品生產(chǎn)基地，特殊耐高溫隔熱材料及氣凝膠復合高級保溫材料、氮化物陶瓷纖維連續生產(chǎn)試驗線(xiàn)等，進(jìn)而使山東工陶院成為中國先進(jìn)陶瓷行業(yè)內集研發(fā)設計、產(chǎn)品制造、成套技術(shù)與裝備和相關(guān)工程集成及進(jìn)出口業(yè)務(wù)于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)。

山東工陶院展廳 

在“十二五”“十三五”時(shí)期，山東工陶院取得了長(cháng)足發(fā)展。

首先是科技創(chuàng )新取得長(cháng)足發(fā)展。圍繞建設成為“先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域國際一流科技型企業(yè)”的愿景目標，山東工陶院積極謀劃建設山東省創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)共同體等6個(gè)重大創(chuàng )新平臺，集聚高端創(chuàng )新資源，承擔服務(wù)國家戰略的“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)任務(wù)3項，突破20余項關(guān)鍵核心技術(shù)。

其次是產(chǎn)業(yè)發(fā)展規模不斷壯大。國防產(chǎn)品年收入破億元，7個(gè)型號15個(gè)產(chǎn)品獲得定型；陶瓷膜產(chǎn)業(yè)實(shí)現從膜元件到膜組件、膜裝備的產(chǎn)業(yè)鏈縱深拓展，產(chǎn)業(yè)初具規模；特高壓電瓷產(chǎn)品、氮化硅陶瓷、陶瓷3D打印等一系列技術(shù)實(shí)現了突破，孵化出一批成果。

最后是成果轉化初見(jiàn)成效。山東工陶院積極探索科技成果轉化新模式，面向行業(yè)需求，累計簽訂成果轉化、技術(shù)服務(wù)項目20余項；同時(shí)也積極探索分院建設新模式，不斷提升山東工陶院的品牌價(jià)值，先后成立萍鄉分院和內蒙古分院，強化了山東工陶院產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)和行業(yè)服務(wù)的功能。

經(jīng)過(guò)企業(yè)化改革及一系列有效探索后，山東工陶院依托國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心和重點(diǎn)實(shí)驗室，打造了產(chǎn)研結合、集成創(chuàng )新、技術(shù)服務(wù)的開(kāi)放性研發(fā)平臺和服務(wù)平臺，同時(shí)與國內外高校、科研院所、行業(yè)協(xié)會(huì )共同構筑了從科研、工程化轉化到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特色發(fā)展路徑，成績(jì)斐然。

具體成績(jì)包括四點(diǎn)：

一是科技創(chuàng )新平臺不斷完善。山東工陶院現已形成以國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)研究中心為核心，山東省先進(jìn)陶瓷技術(shù)創(chuàng )新中心、山東省先進(jìn)陶瓷創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)共同體、山東省透波材料重點(diǎn)實(shí)驗室等省級平臺協(xié)同的綜合性創(chuàng )新主體。

作為全國工業(yè)陶瓷標準化技術(shù)委員會(huì )（SAC/TC 194）依托單位、國際ISO/TC 206精細陶瓷技術(shù)委員會(huì )國內技術(shù)歸口聯(lián)絡(luò )單位，山東工陶院組織制定、修訂國際、國家、行業(yè)等標準190余項。

二是科技創(chuàng )新成效顯著(zhù)。山東工陶院現已形成獨具特色的高性能陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、特種陶瓷纖維、特種功能涂層、先進(jìn)陶瓷精密加工技術(shù)、先進(jìn)陶瓷增材制造、陶瓷膜及裝備、新能源材料等八大特色研發(fā)方向。先后承擔國家“863”計劃、國家科技攻關(guān)和國防科技攻關(guān)項目百余項，獲得國家級科技獎勵6項，省部級獎勵百余項?，F擁有專(zhuān)利187件；與德國弗勞恩霍夫協(xié)會(huì )、奧地利俐陶智、德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)、中科院、清華大學(xué)、哈工大等國內外知名機構、院校深入合作，形成了高效、協(xié)同、開(kāi)放的技術(shù)創(chuàng )新體系。

“十三五”期間，山東工陶院積極探索成果轉化模式，完成了DLP陶瓷3D打印機、納米輕質(zhì)陶瓷等C類(lèi)創(chuàng )新成果的轉移轉化，初步探索出了一條成果轉化發(fā)展之路。

三是產(chǎn)業(yè)發(fā)展規模持續壯大。近年來(lái)，山東工陶院穩抓環(huán)保行業(yè)的有利形勢，保持生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展勢頭，陶瓷膜產(chǎn)業(yè)實(shí)現從膜元件到膜組件、膜裝備的產(chǎn)業(yè)鏈縱深拓展，其中陶瓷平板膜業(yè)已實(shí)現從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的重大突破。

2021年，山東工陶院正式啟動(dòng)氮化物陶瓷纖維生產(chǎn)線(xiàn)和年產(chǎn)5000件耐高溫天線(xiàn)罩生產(chǎn)線(xiàn)項目建設，為產(chǎn)業(yè)規模壯大進(jìn)一步奠定堅實(shí)基礎。

四是人才隊伍建設碩果累累。建院50多年來(lái)，山東工陶院始終堅持以人為本，不斷激發(fā)人才的創(chuàng )新活力，培養了一大批具有影響力的專(zhuān)家學(xué)者，搭建了一支專(zhuān)業(yè)配套齊全、年齡結構合理、勇于創(chuàng )新的技術(shù)管理團隊。擁有國家級、省級兩級博士后科研工作站，現有國家級人才4人，省級人才9人，中級及以上職稱(chēng)人員占比40%，技術(shù)研發(fā)人員約占職工總數的40%，為科技創(chuàng )新提供取之不盡、用之不竭的澎湃動(dòng)能。

03持續推進(jìn)科技創(chuàng )新

“十三五”期間，山東工陶院以科技創(chuàng )新為第一驅動(dòng)力，將現有業(yè)務(wù)收入的年復合增長(cháng)率提升到21%，利潤年復合增長(cháng)率已達43%。

“十四五”期間，山東工陶院將持續堅持科技創(chuàng )新，重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面：

一是面向世界科技前沿，以實(shí)現先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域科技自立自強為出發(fā)點(diǎn)，培養和引進(jìn)頂尖創(chuàng )新人才，培育學(xué)科和專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢，搶占科技創(chuàng )新制高點(diǎn)，打造原創(chuàng )技術(shù)策源地。

二是面向國民經(jīng)濟主戰場(chǎng)，堅持做市場(chǎng)需求下的有效科研，注重產(chǎn)出效率和經(jīng)濟效益的二者兼顧，形成一批能引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展并為山東工陶院高質(zhì)量發(fā)展提供支撐的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。

三是面向國家重大需求，提高政治站位，發(fā)展現有技術(shù)優(yōu)勢，以國家重大工程應用為牽引，實(shí)現自主保供；在“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)方面，加大研發(fā)投入，優(yōu)化配置資源，以應用目標為導向，強化先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域戰略科技力量。

四是面向人民生命健康，推動(dòng)3D+生物陶瓷等成果在醫療健康領(lǐng)域的應用，以科技創(chuàng )新為人民健康提供支撐。

“十四五”是中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，作為新材料的重要組成部分，先進(jìn)陶瓷已成為許多高端技術(shù)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵材料，為中國發(fā)展壯大新一代信息技術(shù)、高端裝備、新材料、生物、新能源汽車(chē)、新能源、節能環(huán)保、數字創(chuàng )意等戰略性新興產(chǎn)業(yè)提供了基礎支撐能力。歷經(jīng)五十多年的發(fā)展，山東工陶院的先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)連續取得了跨越式發(fā)展，對關(guān)鍵應用領(lǐng)域的支撐和產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展作用日益凸顯，產(chǎn)業(yè)規模逐年擴大。

“十四五”期間，山東工陶院將繼續堅持創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略，堅定不移地踐行好“服務(wù)國家戰略、服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展、服務(wù)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步”的使命擔當，始終貫徹中國建材集團“4335”指導原則，聚焦中國建材總院“1+3”主業(yè)，架構以中材高新“232”戰略目標為導向，進(jìn)一步落地落實(shí)“133”戰略定位，堅定打造1個(gè)高水平國家級創(chuàng )新平臺，壯大3個(gè)成長(cháng)產(chǎn)業(yè)（陶瓷透波材料、陶瓷防隔熱材料、陶瓷膜材料），發(fā)展3個(gè)培育產(chǎn)業(yè)（先進(jìn)陶瓷關(guān)鍵原材料、3D成型＋生物陶瓷、新能源材料）的“133”戰略定位，聚焦主業(yè)主責，專(zhuān)注先進(jìn)陶瓷新材料領(lǐng)域，承擔起為國家攻克“卡脖子”材料、帶動(dòng)中國新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展、推動(dòng)地方經(jīng)濟發(fā)展的重要作用；持續加大科研投入，堅持創(chuàng )新驅動(dòng)，增強攻關(guān)力度，強化成果轉化，把牢科技制高點(diǎn)；持續深化改革，創(chuàng )新發(fā)展模式，激發(fā)內生活力，在質(zhì)量效益、結構調整、創(chuàng )新能力、深化改革、管控水平等方面不斷提升，努力建設先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域國際一流科技型企業(yè)。