在郑州计量先进技术研究院的国家烟道流量计量标准装置 受访者供图
国家市场监督管理总局技术创新中心是国家市场监管科技创新体系的重要组成部分,是落实国家各项科技发展政策的高地。近日,河南省申报的国家市场监管技术创新中心(超硬材料及制品)、国家市场监管技术创新中心(碳计量)成功获批建设。国家级技术创新中心实力如何?记者进行了深入探访。
这里开创超硬之源
技术创新中心名称:国家市场监管技术创新中心(超硬材料及制品)
依托单位:郑州磨料磨具磨削研究所有限公司
“天地之中,超硬之源。”在这里,陈列着我国第一台具有完全自主知识产权的六面顶人造金刚石装备。从汽车行业、制冷行业到电子行业、LED行业,这里自主研发的超硬材料砂轮、金刚石修整滚轮、超硬材料磨盘等磨料磨具产品应有尽有。在高性能工具全国重点实验室,更是展示着各种应用于航空航天、集成电路、新能源、海陆交通等领域的加工用系列高性能工具。
10月17日,记者走进郑州磨料磨具磨削研究所有限公司(以下简称“郑州三磨所”),深入了解国内超硬材料及制品的发展历程,明确超硬材料及制品前沿科技的最新研究方向。
打破国外技术垄断
超硬材料被誉为“材料之王”,主要包括金刚石和立方氮化硼两种基本材料及其复合材料。其中,金刚石因其宽带隙、高载流子迁移率、高击穿场强等优异特性,被誉为“终极半导体”。在普通人眼中,金刚石是可以打磨成装饰用的钻石,但在工业界,以人造金刚石为代表的超硬材料是支撑我国战略性新兴产业发展的先进基础材料,广泛应用于国防军工、航空航天、半导体芯片等领域。
郑州三磨所作为我国磨料磨具行业唯一的综合性研究机构,长期致力于超硬材料及制品的研发与生产。郑州三磨所成功研制出我国第一颗人造金刚石、第一颗立方氮化硼、第一颗人造金刚石聚晶、第一颗立方氮化硼聚晶,创造了多个国内第一,打破多项国外技术垄断,实现了技术自主可控。
郑州三磨所国家质检中心副主任肖腾介绍,郑州三磨所先后获得了40项国家、省(部)级科技奖项(其中包括4项国家奖),主持或参与制定修订了125项国家、行业标准,拥有200项授权专利,其中发明专利184项。
着重三方向研发
国家市场监管技术创新中心(超硬材料及制品)由郑州三磨所牵头,联合郑州大学、河南省产品质量检验技术研究院共同申请组建。这是河南首批荣获国家市场监管总局批准建设的技术创新中心,标志着超硬材料产业市场监管科研能力建设实现新突破。
“只有测得出,才能造得出;只有测得准,才能造得精。”我国产业基础能力的许多短板与“测不了、测不全、测不准”密切相关。破解产业基础薄弱问题需要更先进的计量测试技术、更强的计量能力和更高的测量水平。
肖腾表示,未来五年,该创新中心将围绕超硬材料及制品领域市场监管和质量基础设施建设技术需求,聚焦产业计量测试技术创新,抢占标准技术高地,助力产业核心技术突破,促进重大基础研究成果产业化,形成超硬材料及制品产业计量测试及标准化技术人才高地、技术高地和创新高地。
肖腾介绍,该创新中心将重点从计量技术、测试技术、标准化技术三个方向开展攻关研究。
计量技术上,主要开展超硬材料、超硬材料制品精密工具领域关键参数计量校准技术研究,以及超硬材料制品高端消费和功能化应用关键参数量值溯源传递技术研究。
测试技术上,主要针对电子、光伏等先进制造领域用超硬材料关键控制参数不能测、测不准等难题开展研究,以及针对金刚石在消费领域、半导体功率器件领域、热沉材料领域、光学窗口领域、高频声学领域应用时的关键参数测试技术研究。
标准化技术上,主要针对培育钻石品质评价、质量分级及相关标准研制技术研究,以及金刚石热沉片、光学片相关测试技术标准研制技术开展研究。
“中心将实现超硬材料及制品核心应用领域全覆盖,打通超硬材料及制品产业链,推动整个产业创新发展。”肖腾说。
这里“碳”索计量技术前沿
技术创新中心名称:国家市场监管技术创新中心(碳计量)
依托单位:郑州计量先进技术研究院
这里能够实时地反映出郑州市全域7568平方千米的碳排放量及分布;这里可以使用烟道流量计量标准装置模拟不同的烟气条件进行校准,实现烟道流量准确度提升一个数量级,测量能力位居世界第一;这里还建立了全国唯一、世界唯二的基于小区域反演和差分吸收激光雷达的无组织排放计量系统……
建设初衷为更好发展碳计量技术
郑州计量先进技术研究院(以下简称“郑州计量院”)由郑州市人民政府和中国计量科学研究院于2019年共建成立,是“河南省重大新型研发机构”。目前郑州计量院的主要职能是落地顶尖国际水平的研究成果,继续研发并生产国内空白的高端精密仪器装置,并将已经研发出的高端装置替代进口装置,带动郑州高科技经济,继而向全国推广应用。
“建设国家市场监管技术创新中心(碳计量)的初衷是为了更好地发展碳计量技术,希望该创新中心在技术创新、成果转化和人才培养三个方面发力,更好将工作推进下去。”郑州计量院副院长张亮介绍。
据了解,该中心依托郑州计量院,围绕碳排放/碳汇监测、反演、高端设备研发等领域,已获得众多具有国际领先水平的技术创新成果,可在企业的排放端碳测量、城市/区域碳排放监测和计量等多个层面,通过计量标准的建立和国际比对,实现碳数据的国际互认,助力建设国家碳计量体系。
张亮表示,中心将聚焦国家“双碳”战略目标和产业科技创新发展的重大需求,以提升我国碳计量能力为目标,围绕精准可溯源的企业碳排放量计量技术、不同尺度区域实测反演碳排放清单技术、高端碳测量仪器装备研发等领域开展研究。
高端仪器装备市场需求达数亿元
国家市场监管技术创新中心(碳计量)还将致力于攻克碳测量相关高端仪器装备的技术难题。据了解,郑州计量院已建立国内顶尖的光腔衰荡光谱法碳测量装置多套,其CO2和CH4不确定度测量已达国际先进水平;已建立国内顶尖的差分吸收激光雷达系统,能够实现大气污染物和温室气体测量,激光雷达的波长范围可覆盖到3μm,排放量测量不确定度小于30%;已建立多套国内顶尖的烟道排放量计量装置。
张亮表示,目前烟道排放量的计量装置已实现产品化,光腔衰荡光谱、差分吸收激光雷达测量等技术的高端设备研发工作也接近产品化阶段。这些高端碳监测设备将结束我国碳大气观测和碳源监测网络长期依赖欧美产品的现状,打破国外在该领域的垄断,全面提升我国在碳测量仪器仪表行业的话语权,增强我国碳测量仪器产品的竞争力。
据悉,在双碳目标的实现过程中,我国碳测量仪器市场潜力巨大,其中仅光腔衰荡温室气体浓度监测设备年度市场需求就达数亿元,中心系列高端碳测量仪器的量产将产生巨大的经济效益,该技术创新中心力争打造百亿规模高端仪器仪表企业。
“今年相关精密测量仪器装备的交易额已达四五千万元,预计明年还将进一步扩展,所以中心在五年内形成高端仪器装备产业链基本配置的目标并不难实现。”张亮说。