为爱人买一颗“河南钻石”,似乎在年轻人群中越来越流行了。如今,在全球人工培育的钻石里,有将近一半产自中国,其中的80%又产自中原大地,河南已经成为了全球最大的培育钻石生产地。在这背后,是河南庞大、完善的超硬材料基础。
目前,河南是中国超硬材料及制品企业最为集中的区域,拥有近千家相关企业,其中上市公司4家。今年,借着省发改委的助推之风,河南省超硬材料产业创新中心如期而至。它将怎样促使强强联合、推陈出新?又会如何积聚力量,攻克“卡脖子”技术?
由郑州三磨所研制的中国第一台铰链式六面顶压机
“河南出品”的人工培育钻石
正在进行的超硬材料实验
一颗金刚石,撑起了河南的超硬材料产业
2021年6月17日,河南省委书记楼阳生刚刚履新半个月,就来到国机集团郑州磨料磨具磨削研究所有限公司(以下简称“郑州三磨所”)调研,足以看出,省委省政府对河南超硬材料制品领域市场的重视。
在超硬材料领域,河南一直处在全国领先的水平。1960年10月,当时的第一机械工业部设立了代号为“121”的攻关课题组,向郑州三磨所等机构下达了研究人造金刚石的进军令。
已故的郑州三磨所原副所长夏瑶峰在回忆中写道,那是“在几乎没有任何可以借鉴的极端困难条件下,开始了向科学技术高峰的攀登”。经历了众多科研工作者的艰苦钻研,郑州三磨所终于在1963年成功研制出了中国第一颗人造金刚石。除此之外,他们还研制出了中国第一颗立方氮化硼,以及一系列填补国内空白的超硬材料制品的研发单位。彼时的郑州,有三磨所的前沿技术力量,有二砂这样扎根一线的生产企业,还有产业相关的高等院校,在60年前就实现了产、学、研一体化,由此便驶入了超硬材料发展的快车道。
建设超硬材料产业创新中心,着眼向未来
时至今日,郑州三磨所仍是我国磨料磨具行业唯一的综合性研究机构,而放眼河南,遍地都是“三磨”系、“二砂”系的影子:商丘、南阳、许昌、焦作等地区,都是知名的超硬材料生产基地;在A股上市的5家人造金刚石企业中,有4家来自河南,这也奠定了河南在超硬材料领域牢牢的领先地位。
根据郑州三磨所科技发展部部长孙冠男的介绍,在如此深厚的基础上,建立河南省超硬材料产业创新中心,最重要的目的,是在于重点突破、整体提升。他说,中心以郑州三磨所为牵头单位,集聚黄河旋风、力量钻石等6家省内人造金刚石龙头企业,又打通了和大连理工大学、四川大学、郑州大学、河南工业大学等6所高校的科研力量,将着力围绕国家重大需求和技术前沿发展需求,瞄准超硬材料及制品应用基础研究、关键共性与前瞻技术等关键环节,整合优势资源,开展自主研发及成果转移转化,突破制约产业发展的技术瓶颈,推动行业高端产品技术赶超和跨越,形成技术创新持续供给能力。
从制度上创新保障超硬材料研究成果最大化、最高效
在航空航天、汽车、电子信息、工具、制冷、光伏等多个行业领域,都有超硬材料的应用。不过,在以往的大多数时间里,河南众多的相关企业,都各自忙于经营生产,很少有大规模的长期合作。根据相关文件披露,河南省超硬材料产业创新中心的建设期为2022年7月~2025年12月,且未来四年的计划总投资达8000万元。
如何在这3年多的时间里,合力干大事?孙冠男介绍道,中心目前已经研究完善了理事会领导下的主任负责制,中心主任由牵头单位董事长担任,中心其他骨干人员作为成员参与。在关键技术的攻关过程中,要建立长期合作模式,充分发挥各参加单位创新资源优势。此外,中心还对项目管理、成果产出、成果转移转化等管理制度作了重点完善,他说:“你的这个成果的产出,包括利益的分配机制、成果的转移转换,大家是怎么分配的?还有中心里的各个人员要怎么激励?这些机制都要提前建立起来。”
未来,河南省超硬材料产业创新中心旨在发挥更多的引导作用,例如和政府合作,参与产业的规划设计,孙冠男表示:“目前相关项目的规划,可能高校参与的部分比较多,关注的是技术攻坚;而企业常年忙于生产,更为掌握市场的需求变化,如果能更多地参与到相关产业的项目规划设计,一定能提出最前沿、最实用的建议。”
省内“巨头”抱团,组成创新联合体
在河南省发改委公示的文件中,两家省内的人造金刚石龙头民企:河南黄河旋风股份有限公司、河南省力量钻石股份有限公司,将深度参与到中心建设,旨在组成“创新联合体”。
“我们这次作为参与单位之一,最主要的研究方向,依然是我们最为擅长的人造培育钻石领域。不论是从装备、原材料,还是到下游的拓展,我觉得中心都能够起到一个特别好的助推作用。”河南黄河旋风股份有限公司副总经理、研发中心主任,河南省金刚石材料产业研究院院长武玺旺博士对记者说道。
在黄河旋风刚刚发布的2022年半年度报告中提到,公司的培育钻石高端产品销量,已经占到了整体市场的50%以上。除了人造培育钻石外,黄河旋风还将在中心的建设中,探索更多人造金刚石的新型功能应用。
河南省力量钻石股份有限公司位于河南柘城,最令人称道的,就是自主培育出了30克拉的人造钻石毛坯,在打磨后成品可达到10克拉。据介绍,在中心的具体建设上,力量钻石将集中精力完善高温高压法(HPHT)、化学气相沉积法(CVD)两种生产模式,这也是目前工业大规模生产培育钻石,最常用的两种生长方法。
凝聚优秀人才让超硬材料产业向中高端迈进
力量钻石相关负责人表示:“以美国为代表的国际力量,在近几年对中国在芯片方面的制裁愈演愈烈,虽然对我们目前的生产销售暂时影响有限,但金刚石其实很早就被称作‘终极半导体’了。如果我们能做出新的研发成果,对于产业的变化绝对是革命性的。”
武玺旺认为,建设创新中心,对河南省超硬材料行业有很大的积极意义,不仅能够让产业持续健康发展,更重要的是,能够扩大产业的规模和覆盖面。多年来,河南的人造金刚石行业,主要是围绕原材料来开展研究生产,如果能够将方向延伸得更远,那时的前途就大有可为了。
多年来,超硬材料的人才培养,一直是郑州三磨所和省内众多龙头企业所面对的一个难题。超硬材料是一个典型的多学科交叉型产业,它囊括了金属材料、无机非金属材料、高分子材料、机械等众多基础专业。即便掌握了足够多的理论,后面还有别的难题。“在操作上,它又是个工具,要跟机床配上,你要了解机床的性能和工具的性能。”孙冠男说,“我们这个产业,人才的培养周期比较长,专业性的培养机构又比较少,即使是科班出身的高校毕业生,直接到我们所里,面对这种产业化的应用,也很难满足我们的要求,这几年在产业领军人才上,我们真的是非常缺,极其缺。”
超硬材料领域的“抢人”计划依然能发挥作用
在郑州三磨所的展厅里,展示着各类尖端的研究成果,像是用于汽车发动机制造的高速陶瓷CBN砂轮、用于LED半导体减薄陶瓷载盘等等,它们之中不少已经投入量产,工艺和技术水准领先全球,成为名副其实的“中国智造”。不过,孙冠男说,在超硬材料方面,目前还是有不少“卡脖子”方面的技术,我国仍落后于日本和美国,且有的方面差距较大。在这些技术上实现追赶,让河南超硬材料产业由中低端向中高端逐渐转型,不仅需要长期的技术积淀,人才更是必不可少。
好消息是,中心已和国外进行了初步对接,政府层面也会加大“抢人”政策的力度,引进高端的领军人才。另外,中心还计划与高校研究联合办学的可能性,让更多愿意投身于超硬材料行业的有志青年,提前接触市场的最前沿。“让他们在校期间就能来到企业,用我们这里的设备,搞出来的成果双方共享;企业也可以派出专家导师去学校带学生,这些同学在校期间,就能零距离地接触到我们的行业,毕业之后他们很快就能适应了,这也是我们在人才培养上想到的办法。”孙冠男说。
超硬材料的民企分散在河南各市县,对人才早已求贤若渴。力量钻石相关负责人介绍,由于公司地处县城,想引进优秀的骨干力量,更是难上加难。“所以我们对这次配套的人才战略特别感兴趣,目前我们也在洽谈,希望在郑州成立一个实验室,再借助创新中心的整合力量,招募到更多愿意投身超硬材料行业的年轻人,这件事一旦做起来了,对我们科研水平的提升,肯定会有质的变化。”力量钻石相关负责人说。
“对手”化身“队友”,能专心一起做研究吗?
记者观察到,在参与中心建设的企业名单中,一些公司之间不仅合作甚少,甚至还存在着一定程度上的竞争关系。昔日的“对手”将变成“队友”。
郑州三磨所根据不同的主攻方向,联合了相应的龙头企业。“都是做金刚石,但我是主要做工业化的,你是主要做首饰的,还有的企业是主要做功能性的,大家差异化去做。”孙冠男说。
武玺旺认为,河南已经有了非常好的超硬材料基础,如果大家一起攻克更多的技术难关,最后把成果共享,那就不仅仅是一个简单的技术破局,更是代表着,“河南力量”可以介入到超硬材料产业链的各个环节,最终实现生产工艺流程的完全自主化。“这也能促进行业的持续进步,大家搞好技术的同时,经营也更容易了。”武玺旺说。
“我们在业务上,和黄河旋风重合的地方不少,但我觉得,有竞争是好事,肯定是利大于弊的。”力量钻石相关负责人说,“我们各自研发出的成果,都会明确各自的分配,对我们来说,中心产生的动力,能够提高我们的科研水平,就更容易实现经营、技术两头抓。”
明晰专利成果分配,为项目进展扫清障碍
实际上,力量钻石、黄河旋风和郑州三磨所已经存在多年的合作历史。在提及建设创新中心以后会有怎样的变化时,两家企业表示,在工作侧重点上,不会有太多的改变,只是在各自擅长的领域加大投入和攻坚,就能够为中心的建设做出贡献。
孙冠男介绍,在一些重点的“卡脖子”技术上,中心会以项目为单位运行,同时为了鼓励竞争,还计划使用“赛马制”:两家做同样的东西,大家争先,谁做得更优、更好了,相应的,中心会给予更多的项目资金支持,这也是为了建立一个相互竞争,又相互合作的机制。
中心将在科技成果分配方面,明确成果归属。中心成员在参加中心之前,已经拥有的知识产权,或在中心研发课题之外获得的知识产权,仍归该成员拥有;中心组织的课题,依据课题任务书中约定的成果和知识产权权利归属、权力许可、利益分配处理。对属于中心成员原科技成果的应用,本着市场化、有偿使用、优先优惠的原则在中心成员内转让使用,出让方和购买方可签订具体协议约定具体事宜。此外,中心也会重点考虑建立完善的知识产权机制和收益分配机制,按照投入占比进行收益分配,进行知识产权保护,避免相关纠纷。
【结语】
河南省产业创新中心是整合联合行业内的创新资源、构建高效协作创新网络的重要载体。通过强强联合,促进“创新链+产业链”深度融合,实现重点产业补链固链强链。
技术的更迭需要长期的积淀。当下,国内培育钻石行业已迎来快速崛起的重要战略窗口期。或许,在多年后,“河南智造”的人造金刚石,能够突破半导体芯片行业等国家重点领域的技术壁垒,甚至引领下一代半导体革命。这厚重的步伐,已经迈出了第一步。