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                                            新闻资讯

                                            建材行业十大科技突破领军人物 | 张伟儒:让“宝藏材料”绽放光和热

                                            分类:
                                            新闻中心
                                            作者:
                                            靳惠怡
                                            来源:
                                            中国建材杂志
                                            发布时间:
                                            2022/07/23

                                            为深入贯彻科技强国战略,营造科技创新的浓厚氛围,发挥科技创新在实现“宜业尚品、造福人类”建材行业发展目标及建材行业绿色低碳安全高质量发展中的支撑作用,中国建筑材料联合会评选出建材行业2021年度“十大科技突破领军企业”和“十大科技突破领军人物”(简称“双十”)。为更好地树立科技创新典范,弘扬科技创新精神,本刊特开设“科技·突破·领军”专栏,力求走进企业,走近人物,挖掘“双十”企业和人物背后的生动故事,多角度报道他们的突出成就和重大贡献。

                                            今年4月29日,中材高新材料股份有限公司(简称“中材高新”)召开干部大会,调整主要负责人,由张伟儒担任公司党委书记、董事长。会上,张伟儒代表中材高新领导班子作了表态发言,表示将扛重任、谋发展,坚决做强做优做大先进陶瓷和人工晶体材料,努力打造“国之大材”,奋力书写发展新篇章。

                                            张伟儒是我国高性能氮化硅陶瓷材料的学科带头人,主持和承担国家“863”计划、国家科技攻关和军品配套等课题23项,荣获国防科学技术进步奖二等奖1项、其他省部级奖项11项,授权发明专利32项,获得国家级新产品3项……他也因此荣获中国建筑材料联合会评选的“建材行业2021年度十大科技突破领军人物”。

                                             

                                            1源于热爱 忠于初心

                                             

                                            近40年的深耕,张伟儒一直坚守技术研发的主阵地,始终将高性能氮化硅材料国产化作为自己毕生追求的事业。当被问到为什么有如此成就时,他回答:“因为爱。”对新材料的热爱、对自己从事专业的热爱让他几十年如一日,从未懈怠。

                                            张伟儒毕业于南京工业大学,学校的前身之一是南京化工学院,为建材行业、新材料行业输出过许多顶尖人才。1983年,张伟儒正在准备毕业论文的选题,在众多选项中挑到了氮化物方向,完成了一篇关于氨解法合成氮化硅粉体的论文。年少时一个看似无意的选择,使他与先进陶瓷材料氮化硅结下不解之缘,这也成为他毕生追求的事业。

                                            1984年毕业后,张伟儒被分配到山东工业陶瓷研究设计院(简称“山东工陶院”),该院1971年在山东淄博成立,经过50多年的发展,已成为我国著名先进陶瓷研究院和集研发、检测、工程、产业、市场于一身的综合性研究院,为我国先进陶瓷的研发、产业化和标准化作出了突出贡献。

                                            “我一到工陶院,很快就被分到了氮化硅项目组。这个项目组早在1978年就组建了,这也让工陶院成为国内最早开发、研究氮化硅这种先进材料的科研院所之一。”张伟儒回忆道,“当时组里集结了国内一大批在氮化硅材料方面有影响力的专家,同时拥有较先进的研究测试设备,我感到特别兴奋,也倍感荣幸。”

                                             

                                            图片陪同中国建材集团领导调研山东工陶院

                                             

                                            去年在山东工陶院成立50周年之际,笔者曾采访过张伟儒。他说:“工陶院见证了我的成长,我也一路见证着工陶院的发展。建院伊始,老一辈科研人员为工陶院的发展选择了正确的方向,包括多孔陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化物纤维等一系列课题,点燃了大家心中的希望之火。在阳光雨露的滋润下,当年埋下的一颗颗种子长成了如今的参天大树。”

                                            在这里,一边是从事着喜欢的工作,一边是像“家”一样的和谐氛围。在前辈们的带领和帮助下,张伟儒很快成长起来,能够独当一面了。在国家“六五”至“十三五”规划期间,他作为项目负责人或主要成员承担了“863”计划、国家科技攻关和军品配套重点项目等国家级课题23项,取得了多项开创性成果。其中,在“七五”“八五”规划期间,曾参与我国陶瓷发动机重点攻关计划,突破了多项包括成型、烧结、精密加工及可靠性评价等技术关键,在国内首次实现氮化硅陶瓷气门500小时的连续台架试验;“九五”规划期间,在国内首次主持承担了国家重大攻关计划年产80万粒氮化硅陶瓷轴承球批量化制备技术研究项目,建设成功了第一条氮化硅轴承球工程化示范线,为现在氮化硅轴承球的大批量化生产完成了技术储备;“十五”规划期间,在国内首次主持承担了军工重大项目高性能氮化物陶瓷透波材料的研究项目,系统对氮化物材料体系进行了研究,取得了十几项发明专利,成功制备出的超大规格氮化物套天线罩受到军方高度好评。

                                            直到今天,张伟儒依然在从事先进陶瓷、陶瓷基复合材料和纳米陶瓷材料等新材料的研究、开发及产业化推进工作。尤其是被誉为“黑色陶瓷钢”的氮化硅陶瓷,是他倾注心血最多的“宝藏”,如今已经有越来越多的人了解到这种“宝藏材料”的优势,加上生产技术的进步、应用领域的拓展和产业化的顺利进展,它在未来具有极大的发展空间。

                                            “其实在项目组刚成立那会儿,大家都对氮化硅陶瓷的未来发展充满信心,因为我们都知道这种材料的好。但哪有这么顺呢,当时山东工陶院同样在大力发展的氧化铝陶瓷、熔融石英陶瓷辊棒、过滤陶瓷等产业,慢慢变成主导,氮化硅项目由于所承担各类项目的减少,加上技术尚未完善,产业化前景渺茫,甚至到了可能被撤掉的地步。作为亲历者,我看着这个项目从前辈手中传到我们这一代,既见证过它的辉煌,也感慨过它的无奈。当时自己也有其他机会,但是静下心来细想自己还是喜欢氮化硅这种材料。我不只是把它当成工作,而是把它当成一份事业。有一种使命感驱使着我,所以我选择了留下。”

                                             

                                            热等静压氮化硅陶瓷球

                                             

                                            2坚持创新 科技兴企

                                             

                                            在山东工陶院的20年里,张伟儒从一个初出茅庐的新手,逐渐成长为项目组组长、研发中心主任、科技处处长、研究所所长、工陶院副院长,始终负责科研创新和产业项目的工作。2004年,张伟儒离开山东来到北京,任中材高新副总裁、常务副总裁,北京中材人工晶体研究院有限公司(简称“人工晶体院”)总经理、董事长,还曾任江西中材太阳能新材料有限公司董事长、中材高新江苏硅材料有限公司董事长等职务。2018年他又回到山东工陶院,担任董事长至今。近40年,他扎根新材料领域,扎根中材高新这片沃土,对这里的一切,他如数家珍。

                                            论规模,中材高新在中国建材集团内并不算规模大的成员企业,却是集团发展新材料板块的重要支撑。张伟儒介绍,中材高新旗下现拥有7家重点单位,分别是山东工陶院、人工晶体院、中材江西电瓷电气有限公司(简称“中材电瓷”)、中材高新氮化物陶瓷有限公司(简称“氮化物公司”)、中材江苏太阳能有限公司、江西中材新材料有限公司和氧化铝事业部。

                                            山东工陶院、人工晶体院可以说是中材高新的两大“王牌”。“中材高新这几年的发展,得益于旗下两家国家级科研院所的成果转化,这些技术积累是几代人努力的结果。现在回顾走过的路,还是‘科技创新’这几个字发挥了最重要的作用。没有科技创新,就没有中材高新的现在,也不可能有中材高新的未来。”张伟儒如是说。

                                            1970年建筑材料科学研究院陶瓷一室、陶瓷原材料室和热工室的部分人员组建“陶瓷一队”,搬迁至淄博建立山东工陶院,成为专业从事先进陶瓷研究、设计、开发、工程化的综合型研究设计院,微晶耐磨氧化铝陶瓷、熔融石英陶瓷、高压电瓷等产品率先实现了产业化,陶瓷透波材料、防隔热材料、陶瓷涂层已在军工几十个型号上得到批产应用。近年来,工陶院不断强化科技创新地位,面向国家重大需求,面向经济主战场,面向人民生命健康,坚持做市场需求下的有效科研,注重产出效率和经济效益的二者兼顾,在新技术、新产品方面呈现新气象,形成一批既能引领行业发展,又能为院内高质量发展提供支撑的关键技术和产品:突破了夹层天线罩一体化制备技术,为新一代导弹提供技术支撑;耐高温陶瓷密封材料制备技术取得突破,陶瓷密封片制备工艺完成全链条批量验证,各项性能均达到国外同类产品水平;攻克氮化物纤维关键技术,实现了氮化物纤维稳定批量化制备;突破了固体氧化物燃料电池(SOFC)功能层产业化制备技术,实现了从SOFC基片到SOFC电池的跨越,完成了全电池、千瓦级电堆的定型;突破了超大尺寸陶瓷纤维功能膜制备关键技术,实现了纤维膜的低成本产业化,并完成了在焦化行业的应用突破;“‘百年·逐梦’陶瓷3D打印文创”获中国(国际)3D打印创新创业大赛三等奖,并晋级国际赛……

                                            人工晶体及其器件

                                            人工晶体院的历史更为悠久,成立于1963年,专业从事人工合成晶体材料、先进功能复合材料及制品的研究、开发、生产和服务。如今的人工晶体院拥有一支以国家级专家为核心的技术人才团队,具有雄厚的科技开发实力,获得了包括国家科技进步奖一等奖在内的百余项部级以上科技奖励,在非线性光学晶体、闪烁晶体、红外光学材料、先进功能复合材料等方面的制备技术分别达到国际先进或国内领先水平,多次为国家重大工程项目(如神舟飞船、嫦娥一号、天宫一号、北京奥运会)提供关键材料支撑,产品广泛应用于激光、光电子、通讯、红外技术、航空航天、高端装备等国防工业和国民经济各领域,在行业内享有盛誉。

                                            今年七一,我国“西电东送”重点工程白鹤滩电站外送江苏±800千伏特高压直流工程竣工投产,将四川的清洁水电横跨五省市后送到华东地区,可推动当地每年减少发电用煤1400万吨,减排二氧化碳2500余万吨。在这个项目建设中,少不了绝缘材料电瓷的身影。而中材电瓷生产的支柱绝缘子就应用于这条“战略大动脉”的终点——常熟市虞城姑苏换流站。张伟儒介绍,2021年,面对极其复杂严峻的市场形势和新冠疫情对海外市场的巨大冲击,以及原材料涨价、环保能耗控制等不利因素,中材电瓷沉着冷静应对,顶住了压力,实现了稳定经营。除了在国内市场稳步发展,中材电瓷还以瓷芯复合绝缘子、半导体釉产品为契机,稳健开拓国外新市场;首次中标欧洲高端电力市场意向性框架合同,成功进入加拿大高端电力市场。

                                            支柱绝缘子产品应用于“西电东送”重点工程白鹤滩—江苏±800千伏特高压直流输电工程

                                            “瞪羚企业”是指创业后跨过“死亡谷”以科技创新或商业模式创新为支撑进入高成长期的中小企业,它们具有与“瞪羚”共同的特征——个头不大,跑得快,跳得高。中材高新旗下就有这样一只“瞪羚”,它就是中材高新氮化物陶瓷有限公司。这家年轻的公司创造了多项国内第一,由张伟儒带领的团队突破了高性能热等静压氮化硅陶瓷轴承球气氛压力-热等静压烧结“二步法”关键工程化技术,国内首条年产100吨高性能氮化硅陶瓷制品生产线于2020年建成投产。近年来,成功研制的高精密氮化硅轴承球已在航空、汽车等领域应用,解决了我国长期以来“卡脖子”技术问题;第三代半导体SiC功率器件用高导热氮化硅陶瓷基片的研发与产业化生产工作已获得重大突破,热导率及标准片平整度等指标达到日本同等水平,将为我国新能源汽车的发展提供澎湃动力。

                                            而随着陶瓷球加工技术和管理模式的优化,公司也进一步提升了对陶瓷球精度控制能力,在国内率先实现中、小规格氮化硅陶瓷球G3级精度的批量制造,G5级产品的综合合格率达到国际先进水平,结构件制品合格率接近100%。通过实施技术攻关,公司还实现了中、大规格陶瓷球成型由手工成型改善为自动化成型,生产效率提升5倍以上,热等静压生产效率提高100%。张伟儒告诉笔者,即使生产能力有了提升,现在产品仍是供不应求,国外客户的订单饱满,目前产业化二期生产线正在加紧建设,投产后产能可扩充至200吨/年。

                                             

                                            3未雨绸缪 锚定未来

                                             

                                            实现梦想的道路不会是一帆风顺的。在将技术进行产业化的过程中,张伟儒收获了许多成功,也有过失败的教训。

                                            前些年,高纯熔融石英陶瓷坩埚是中材高新重点投入的项目之一,这是拥有完全自主知识产权的制备技术,以高纯熔融石英为原料做成的陶瓷质坩埚。其中方形的高纯石英坩埚用在多晶硅铸锭环节,充当多晶硅化料和长晶的容器。几个亿的资金下去,谁也没有想到,随着行业的变化和材料的不断更新换代,多晶硅被综合性价比更高的单晶硅片替代,“当时我们建设的生产线后来基本报废了,这对中材高新发展影响很大”。

                                            看着几百米长的车间里设备被换掉,一片狼藉,张伟儒的心仿佛在滴血,这也给他敲响了警钟。“新材料研发的风险很大,随时都有可能出现新的技术或者颠覆性的材料,让之前的投资就打了水漂。”遭遇过这样的“打击”之后,张伟儒深刻认识到对科技成果产业化风险控制的重要性,充分认识到科技创新对新材料发展的重要性。

                                            张伟儒时常强调要做“有效”的科研。他解释:要以我们的发展主线为导向,要以市场需求为导向,这是提升科研效率和竞争力的重要举措。他也深知,任何一个产品都有寿命期,只有不断地创新,才能为企业发展赋予新的活力和竞争力。他介绍,中材高新已经在三个领域开始了前瞻性的布局、投入和培育,不仅要解决0到1的问题,还要解决1到N的问题。

                                            首先是生产先进陶瓷的关键原材料。习近平总书记强调要持之以恒加强基础研究,这是“科技自立自强的必然要求,在整个创新链中具有至关重要的地位,对推动前沿基础技术突破、促进科技与经济的紧密结合等具有举足轻重的作用”。张伟儒介绍,这种基础粉体材料的品质对生产出的先进陶瓷有很大的影响,我国目前规模、品质、稳定性、一致性与国外优秀产品还有很大差距,因此还是依赖进口,中材高新有责任为提升国产原材料品质而奋斗。

                                            固体氧化物燃料电池(SOFC)

                                            另外两个是前面提到过的3D+陶瓷打印和固体氧化物燃料电池(SOFC),前者可以在生物医疗领域大显身手,例如用于制作牙冠、关节甚至骨骼;后者在清洁能源替代、助力“双碳”行动中能发挥重要作用。

                                            梦在前方,路在脚下。在制定中材高新“十四五”规划时,张伟儒提出了“232”战略。两个“2”分别指坚持“先进陶瓷”“人工晶体”2个赛道、强化山东工陶院和人工晶体院2个创新平台,“3”指聚焦高压电瓷材料、高端氮化硅材料、军工配套材料3类战略业务。他进一步解释,中材高新要继续服务国家战略,重点聚焦“卡脖子”难题、关键核心技术,打造人工晶体和先进陶瓷原创技术策源地,显著提升科技创新实力;打造具有行业影响力与竞争力的创新团队;服务公司主导产业发展——围绕氮化硅、高压电瓷和军品配套产业,突破制约其优化升级的关键核心技术,实现产业高质量发展;进一步增强两院的成果孵化功能,推进人工晶体“双创”基地建设,打造研发—工程化—产业化全链条、贯通式平台,促进红外材料、陶瓷膜、气凝胶等成果的转化。

                                            张伟儒相信,只要大家有信心,有干劲,都在努力把每一件事情做好,就一定会有好的结果。就像那个被拆掉的车间已实现华丽转身,成为当地变废为宝的“绿色使者”。如今它叫“江西中材新材料有限公司”,2019年建设了年产7万立方米发泡陶瓷隔墙板生产示范线,采用当地的花岗岩尾矿、钨矿尾矿等固废为原料,固废利用率达85%以上,每年消化固废3万吨以上。与此同时,公司不断进行技术研发和创新,材料除应用于装配式建筑隔墙板和装饰构件实现批量销售外,同时在开发整体卫浴和外墙保温装饰一体化等领域,对当地的固废综合利用起到了较好的示范作用。

                                            这是一个充满挑战的时代,也是一个充满希望的时代。

                                            张伟儒(左)获2021创新淄博年度人物

                                            与其说张伟儒是领路人,不如说他更像是铺路人,以坚定不移、越挫越勇的韧劲和斗志为后来人铺路架桥。“有些事想了不一定成,但不想肯定干不成。所以我觉得人还是要有梦想,要有更高的追求。”他说,尤其是年轻人,还有很长的路要走,希望他们能够对未来充满希望,拿出“功成不必在我”的境界和“功成必定有我”的担当,要有理想,不能空想,保持开放的思维,面对这个充满机遇和挑战的时代。

                                            梦想与热情,是航行的舵和帆。有数十年如一日的坚定梦想,有对工作倾注的满腔热情,相信在张伟儒的掌舵下,中材高新这艘巨轮必将驶向更远的远方,也将有更多的“宝藏材料”被发掘、培育,绽放光和热。

                                             

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                                            2022-07-11 15:13
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