助力新材料加速跑
?“一条中试线工艺放大,就形成一条成熟生产线、一种新材料。”
?我国不断加强新材料中试平台布局领域的顶层设计,引导和激励地方探索采用灵活多样的建设运营模式,打造一批高水平的中试平台,实现短期靠输血(政策)活下来,中期靠服务(市场)站起来,长期靠生态(协同)跑起来
?“我们现在感触最深的就是,中试平台是全国性的紧缺资源,大湾区、长三角、京津冀等多地客户都提出了服务需求。”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 孟盈如
产业变革加速演进,新材料作为产业发展的“基底”,科技成果以更高的成功率、更短的转化周期从实验室走向产业化成为迫切需求。中试平台通过“小试”把关,不断引领前沿技术从象牙塔成功放量进入生产线,成为跨越创新链与产业链“最后一公里”的加速器和保护盾。
中试平台成紧缺资源
新材料作为流程制造业,生产过程多涉及连续性化学或物理变化,实验室阶段技术参数放大至产业规模中往往出现偏差,需要通过中试找到适合参数,实现“人机料法环测”全方位匹配。
在广东先导微电子科技有限公司生产车间内,一条条“玻璃管”上套着多个环,里面的“小舟”盛放着正在熔炼的稀散金属。生产经理吴广杰讲解道:“这是我们自己研发的区域熔炼炉,里面的半柱体容器盛放相关稀散金属物料,不同的环为不同温度的加热套,通过不同的熔炼炉参数设置,可以提炼出相应的高纯有色金属。”
广东先导微电子科技有限公司重点建设的“化合物半导体及高纯金属材料中试平台”聚焦砷化镓、磷化铟、氮化镓等化合物半导体衬底材料以及高纯镓、铟、砷、锑、红磷、铝、铍、碲化镓等高纯材料领域。
该公司科技发展部工程师王金灵介绍,建设中试平台出于公司自身发展需求。“新材料是高技术竞争关键领域,我们作为行业龙头,很多环节和设备外采不能满足需求,所以大力投入中试建设。一条中试线工艺放大,就形成一条成熟生产线、一种新材料。”
在东莞松山湖,产业进化层出不穷。坐落于此的广东微纳加工与器件制备中试平台以应用为牵引,截至2025年5月,已累计服务了20多个省、直辖市近370家单位、近620个用户的1200多个技术服务项目,服务总金额超过2.4亿元,间接带动产值60亿元。负责人贾海强说,“中试平台是全国性的紧缺资源,大湾区、长三角、京津冀等多地客户都提出了服务需求。”
技术迭代跑出加速度
在东莞新材料与智能制造共性技术中试平台的3D打印中试线上,只需一键操作,待验证产品即可完成打印。只要有设计图纸,无论模具还是汽车零部件,都能在这里实现快速中试。东莞材料基因高等理工研究院院长张书彦介绍,该平台配备了覆盖实验室研发到产业化生产全链条专业设备,依托多学科团队智慧碰撞,大幅提升了新材料研发验证中试效率。
“我们采用‘高通量计算+机器学习'的创新模式进行材料设计;验证阶段,自主搭建的熔炉和3D中试线可直接完成材料制备与构件生产;同时,还配备力学性能测试、微观组织分析、内部缺陷检测及服役性能评估等完整的检测体系。这种全流程贯通研发模式让技术迭代跑出了加速度。”张书彦说。
快,成为越来越多新材料企业选择中试平台服务的原因之一。随着产业迭代更新速度加快,技术的验证和转化,就是在与时间赛跑。
“广东微纳加工与器件制备中试平台主要是服务于产业技术初创公司。中试平台可以满足或者是解决初创公司一开始的技术门槛、资金门槛、人员门槛,让产业发展的机会不至于被埋没。”贾海强说,目前中试平台已经具备了泛半导体领域多方向的中试研发能力,可以很快响应企业需求。如果企业自身建设平台进行相应技术研发,投入大、周期长,尤其是半导体行业,产品出来之后可能市场需求已产生变化,企业承担风险会非常大。中试平台通过对相关产业技术不断地优化配套和跟踪,合理满足企业中试关键技术研发和迭代的同时,可以迅速配合企业完成验证中试,实现产能快速放量。
在佛山市新材料领域金属加工液中试平台,科研人员正在进行某高温合金加工液产品中试前的配方调配 受访者供图
产业升级的“聚宝盆”
中试公共服务平台的终极价值不在于短期盈利,而在于重塑产业创新生态。当前,多地中试平台建设大多依靠政府“输血”。当政府财政成长投入转化为平台自我造血的创新能力,中试服务才能更好地成为产业升级的“聚宝盆”。
当前,我国不断加强新材料中试平台布局领域的顶层设计,引导和激励地方探索采用灵活多样的建设运营模式,打造一批高水平的中试平台,实现短期靠输血(政策)活下来,中期靠服务(市场)站起来,长期靠生态(协同)跑起来。
季华实验室的中试平台多数属于实验室主导并联合多家孵化企业共同建设。佛山市新材料领域金属加工液中试平台就是联合孵化的中试平台之一。该中试平台集加工液定制开发、性能测试、工艺优化和批量生产于一体,由季华实验室超滑工程中心和超滑科技(佛山)有限责任公司(以下简称“超滑科技”)联合共建,可提供润滑类油液中试定制化样品方案、中试设备及试制服务、中试产品检测服务等。
“我们团队来自清华,前些年一直在做理论研究。从科研团队角度来说,学以致用、实现理论的产业落地才是目的。”超滑科技常务副总经理李小磊介绍。
经过中试平台验证的技术成果,可以更加有效资本化,进一步促进技术落地。李小磊介绍,目前公司拥有的高度自动化、仅5个产线工人就能年产3万吨的金属加工液生产线,就是在该平台通过中试实现的产业化。目前,公司已和超过20家国内大型企业进行了商务合作,年度销售额已突破1亿元,企业估值近20亿元。
共建的中试平台不仅为企业自身技术孵化打通“最后一公里”,对外服务也在不断升级。
为解决珠海长先新材料科技股份有限公司提出的高性能合成树脂材料中试需求,佛山市新材料领域金属加工液中试平台对其进行全方位服务。“中试放大时,平台团队优化了搅拌方式与速率,改善物料混合效果,提升反应效率;并通过多次模拟与实际测试,将搅拌桨叶形状由平直改为折叶式,物料混合均匀度提高30%;同时,调整后处理工艺,采用新型分离与干燥技术,降低产品杂质含量,产品纯度超99%。”李小磊说。
季华实验室副主任李贺军认为,联合孵化的模式,可以更好发挥科研机构技术研发优势和企业的产业化能力。“科研团队持股孵化,团队和季华实验室共同出资,社会资本也有参与,风险和收益共担,使得研发更接近于产业化。”
佛山市新材料领域金属加工液中试平台某高性能水基切削液中试调制过程中,研发人员正在调整搅拌参数 受访者供图
培育中试生态
《新材料中试平台建设指南(2024—2027年)》指出,到2027年,面向新材料产业重点领域,以支撑科技成果转化形成产业化能力为目标,支持地方开展中试平台建设和能力提升,力争建成300个左右地方新材料中试平台,择优培育20个左右高水平新材料中试平台,打造专业化建设、市场化运营、开放式服务的中试平台体系。
新材料中试平台发展需多方合力破除壁垒,打造可持续发展的中试平台发展机制,形成符合我国产业升级需求、成体系的中试环节。
——培育中试生态。张书彦说,平台硬件设备在不断完善,但中试服务的市场对接还不是很顺畅。企业尤其是没能力建设中试线的中小企业,对中试平台作用认识不足,“很多人误认为我们只承接国家科研项目,不对外服务。”张书彦建议,相关部门可以对企业采购中试服务给予一定比例补贴,推进企业购买中试服务意愿。“这可以让企业低成本尝试中试服务,从而建立‘中试服务概念’,长远来看,就可以推动更多技术跨越转化门槛。”
——补齐人才短缺。广东先导微电子科技有限公司项目部经理高锡乒介绍,目前,依托自建的中试平台,已经低成本高效率地解决了多项材料领域“卡脖子”技术的攻关。“公司专业技术人员缺口较大,我们也在不断联合高校设立定向培养计划。”
佛山市在打造“概念验证之都、小试中试天堂”过程中发现,既懂技术研发,又懂生产制造及市场营销的科技成果转化人才明显不足,制约平台的市场化运营及发展。佛山市科学技术局党组书记、局长薛立伟介绍,重点培养一批知政策、精技术、擅沟通、通市场、懂金融的复合型技术经理人,营造活力充沛的技术经理人才发展生态。
——防范技术风险。此外,多家中试平台负责人反映,客户对技术泄露有顾虑。平台应做好不同客户之间的技术隔离和人员隔离,保护客户专有技术秘密。□