中材人工晶体研究院有限公司
继往鼎新 奋楫笃行
产研融合促进金刚石创新发展
在全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会上,习近平总书记精辟论述了科技的战略先导地位和根本支撑作用,围绕”扎实推动科技创新和产业创新深度融合,助力发展新质生产力”作出了重大部署。
中材人工晶体研究院有限公司(以下简称晶体院)金刚石产业经过60年坚守,在工信部项目、集团揭榜挂帅项目指引下,中材高新支持下,借助双链协同融合,与应用端紧密联合,成功实现了从技术产品化,产品市场化的过程。
历史荣光,行而不辍
自1963年参与合成国内第一颗人造金刚石至今,从高温高压工艺延伸到化学气相沉积(CVD)工艺,金刚石材料走过了磨料、工具磨粒、热管理沉积器件、光学窗口制品艰难而辉煌的研发历程。在一代代研发人员的努力下,通过科技创新推动金刚石材料制备及工具应用技术的进步,为我国金刚石行业的蓬勃发展做出贡献。近年来,在市场应用和项目的牵引下,技术研发和产业有了新的发展。
(一)重大项目牵引勇攀技术高峰
金刚石科研团队以市场为导向,以创造世界一流为目标,积极探索高导热、高光学质量金刚石材料制备技术。在大尺寸HFCVD功率密度与热场面积协同提升研究的基础上,对现有设备开展工艺升级与试验,实现了人机工效升级。同时开展MPCVD法制备与工艺相关性研究,搭建实验平台,通过数值模拟技术进行工艺仿真加快研发进程。
(二)双链融合协同促进项目研发
晶体院以科技成果转化和市场需求为牵引,整合产业链上下游资源,在山东济南章丘双链融合协同对功能金刚石项目研发起到了显著的促进作用。以“金刚石膜制备技术”为例,金刚石科研团队充分了解并利用上下游企业的技术特长,突破金刚石膜单晶硅衬底产业化加工难题,大幅降低产品成本,提高市场竞争力。
在双链协同研发促进下,突破低成本掺硼金刚石薄膜(BDD)工程化制备技术,实现技术成果转化,在国内较早实现BDD在消杀领域的低成本、批量化应用。
(三)技术革新跑赢“创新死亡谷”
晶体院围绕金刚石研发方向,开辟了金刚石触媒和CVD金刚石两个产业细分赛道,通过技术革新跑赢“创新死亡谷”。
开展人造金刚石用触媒粉设备提升研究,实现单炉熔融效率、成品率均有一定提升,杂质含量降低明显。通过大尺寸CVD金刚石膜制备技术与装备研究,制备出大尺寸热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石厚膜产品,实现HFCVD金刚石膜的批量制备,为产业升级打下良好基础。
(四)数字化研发缩短装备迭代时间
“一代材料,一代装备”,装备是材料产业创新成果转化的另一个重要载体。
为满足精密加工工具、热管理市场需求,金刚石科研团队开展热丝化学气相沉积(HFCVD)装备和工艺数字化研究,突破大尺寸热丝CVD金刚石关键装备研制与工程化制备技术。在数字化技术的促进下,单机制备效率大幅提高,为后续产业化升级打下坚实基础。大尺寸CVD金刚石膜制备技术成果获得2023年度集团技术革新奖技术开发类一等奖。
继往开来,续写新篇
(一)紧跟国际前沿技术,建立金刚石领域技术信息库
针对应用端信息调研与市场开拓不足问题,与国际市场开拓工作并轨,紧跟国际前沿技术,通过参加技术论坛、文献调研以及聘请专家咨询等方式,建立金刚石领域技术信息库。通过深入的应用与技术信息综合分析,推进金刚石研发方向发展过程中的战略理性与经济理性的统一。
(二)定位“工程师”,做好技术的引进、吸收、再创新
晶体院金刚石研究人员自我定位为“工程师”,做好“从1到10,从10到100”的工作,积极与高校等金刚石领域基础研究机构联合,努力做好技术的引进、吸收、再创新。
(三)加强团队建设,技术传承与精神内核传承相统一
团队建设方面,在继承以晶体院老一辈科研人员的技术之外,培养了一只由青年知识分子组成的新一代科研团队,传承“十年磨一剑”和“金刚石永存”作为精神内核,锻炼出一支“敢闯敢创、善做善成”的队伍,为金刚石研发方向及产业的发展壮大打下良好的人才基础。