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                                新聞資訊

                                建材行業十大科技突破領軍人物 | 張偉儒:讓“寶藏材料”綻放光和熱

                                分類:
                                新聞中心
                                作者:
                                靳惠怡
                                來源:
                                中國建材雜志
                                發布時間:
                                2022/07/23

                                為深入貫徹科技強國戰略,營造科技創新的濃厚氛圍,發揮科技創新在實現“宜業尚品、造福人類”建材行業發展目標及建材行業綠色低碳安全高質量發展中的支撐作用,中國建筑材料聯合會評選出建材行業2021年度“十大科技突破領軍企業”和“十大科技突破領軍人物”(簡稱“雙十”)。為更好地樹立科技創新典范,弘揚科技創新精神,本刊特開設“科技·突破·領軍”專欄,力求走進企業,走近人物,挖掘“雙十”企業和人物背后的生動故事,多角度報道他們的突出成就和重大貢獻。

                                今年4月29日,中材高新材料股份有限公司(簡稱“中材高新”)召開干部大會,調整主要負責人,由張偉儒擔任公司黨委書記、董事長。會上,張偉儒代表中材高新領導班子作了表態發言,表示將扛重任、謀發展,堅決做強做優做大先進陶瓷和人工晶體材料,努力打造“國之大材”,奮力書寫發展新篇章。

                                張偉儒是我國高性能氮化硅陶瓷材料的學科帶頭人,主持和承擔國家“863”計劃、國家科技攻關和軍品配套等課題23項,榮獲國防科學技術進步獎二等獎1項、其他省部級獎項11項,授權發明專利32項,獲得國家級新產品3項……他也因此榮獲中國建筑材料聯合會評選的“建材行業2021年度十大科技突破領軍人物”。

                                 

                                1源于熱愛 忠于初心

                                 

                                近40年的深耕,張偉儒一直堅守技術研發的主陣地,始終將高性能氮化硅材料國產化作為自己畢生追求的事業。當被問到為什么有如此成就時,他回答:“因為愛。”對新材料的熱愛、對自己從事專業的熱愛讓他幾十年如一日,從未懈怠。

                                張偉儒畢業于南京工業大學,學校的前身之一是南京化工學院,為建材行業、新材料行業輸出過許多頂尖人才。1983年,張偉儒正在準備畢業論文的選題,在眾多選項中挑到了氮化物方向,完成了一篇關于氨解法合成氮化硅粉體的論文。年少時一個看似無意的選擇,使他與先進陶瓷材料氮化硅結下不解之緣,這也成為他畢生追求的事業。

                                1984年畢業后,張偉儒被分配到山東工業陶瓷研究設計院(簡稱“山東工陶院”),該院1971年在山東淄博成立,經過50多年的發展,已成為我國著名先進陶瓷研究院和集研發、檢測、工程、產業、市場于一身的綜合性研究院,為我國先進陶瓷的研發、產業化和標準化作出了突出貢獻。

                                “我一到工陶院,很快就被分到了氮化硅項目組。這個項目組早在1978年就組建了,這也讓工陶院成為國內最早開發、研究氮化硅這種先進材料的科研院所之一。”張偉儒回憶道,“當時組里集結了國內一大批在氮化硅材料方面有影響力的專家,同時擁有較先進的研究測試設備,我感到特別興奮,也倍感榮幸。”

                                 

                                圖片陪同中國建材集團領導調研山東工陶院

                                 

                                去年在山東工陶院成立50周年之際,筆者曾采訪過張偉儒。他說:“工陶院見證了我的成長,我也一路見證著工陶院的發展。建院伊始,老一輩科研人員為工陶院的發展選擇了正確的方向,包括多孔陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化物纖維等一系列課題,點燃了大家心中的希望之火。在陽光雨露的滋潤下,當年埋下的一顆顆種子長成了如今的參天大樹。”

                                在這里,一邊是從事著喜歡的工作,一邊是像“家”一樣的和諧氛圍。在前輩們的帶領和幫助下,張偉儒很快成長起來,能夠獨當一面了。在國家“六五”至“十三五”規劃期間,他作為項目負責人或主要成員承擔了“863”計劃、國家科技攻關和軍品配套重點項目等國家級課題23項,取得了多項開創性成果。其中,在“七五”“八五”規劃期間,曾參與我國陶瓷發動機重點攻關計劃,突破了多項包括成型、燒結、精密加工及可靠性評價等技術關鍵,在國內首次實現氮化硅陶瓷氣門500小時的連續臺架試驗;“九五”規劃期間,在國內首次主持承擔了國家重大攻關計劃年產80萬粒氮化硅陶瓷軸承球批量化制備技術研究項目,建設成功了第一條氮化硅軸承球工程化示范線,為現在氮化硅軸承球的大批量化生產完成了技術儲備;“十五”規劃期間,在國內首次主持承擔了軍工重大項目高性能氮化物陶瓷透波材料的研究項目,系統對氮化物材料體系進行了研究,取得了十幾項發明專利,成功制備出的超大規格氮化物套天線罩受到軍方高度好評。

                                直到今天,張偉儒依然在從事先進陶瓷、陶瓷基復合材料和納米陶瓷材料等新材料的研究、開發及產業化推進工作。尤其是被譽為“黑色陶瓷鋼”的氮化硅陶瓷,是他傾注心血最多的“寶藏”,如今已經有越來越多的人了解到這種“寶藏材料”的優勢,加上生產技術的進步、應用領域的拓展和產業化的順利進展,它在未來具有極大的發展空間。

                                “其實在項目組剛成立那會兒,大家都對氮化硅陶瓷的未來發展充滿信心,因為我們都知道這種材料的好。但哪有這么順呢,當時山東工陶院同樣在大力發展的氧化鋁陶瓷、熔融石英陶瓷輥棒、過濾陶瓷等產業,慢慢變成主導,氮化硅項目由于所承擔各類項目的減少,加上技術尚未完善,產業化前景渺茫,甚至到了可能被撤掉的地步。作為親歷者,我看著這個項目從前輩手中傳到我們這一代,既見證過它的輝煌,也感慨過它的無奈。當時自己也有其他機會,但是靜下心來細想自己還是喜歡氮化硅這種材料。我不只是把它當成工作,而是把它當成一份事業。有一種使命感驅使著我,所以我選擇了留下。”

                                 

                                熱等靜壓氮化硅陶瓷球

                                 

                                2堅持創新 科技興企

                                 

                                在山東工陶院的20年里,張偉儒從一個初出茅廬的新手,逐漸成長為項目組組長、研發中心主任、科技處處長、研究所所長、工陶院副院長,始終負責科研創新和產業項目的工作。2004年,張偉儒離開山東來到北京,任中材高新副總裁、常務副總裁,北京中材人工晶體研究院有限公司(簡稱“人工晶體院”)總經理、董事長,還曾任江西中材太陽能新材料有限公司董事長、中材高新江蘇硅材料有限公司董事長等職務。2018年他又回到山東工陶院,擔任董事長至今。近40年,他扎根新材料領域,扎根中材高新這片沃土,對這里的一切,他如數家珍。

                                論規模,中材高新在中國建材集團內并不算規模大的成員企業,卻是集團發展新材料板塊的重要支撐。張偉儒介紹,中材高新旗下現擁有7家重點單位,分別是山東工陶院、人工晶體院、中材江西電瓷電氣有限公司(簡稱“中材電瓷”)、中材高新氮化物陶瓷有限公司(簡稱“氮化物公司”)、中材江蘇太陽能有限公司、江西中材新材料有限公司和氧化鋁事業部。

                                山東工陶院、人工晶體院可以說是中材高新的兩大“王牌”。“中材高新這幾年的發展,得益于旗下兩家國家級科研院所的成果轉化,這些技術積累是幾代人努力的結果?,F在回顧走過的路,還是‘科技創新’這幾個字發揮了最重要的作用。沒有科技創新,就沒有中材高新的現在,也不可能有中材高新的未來。”張偉儒如是說。

                                1970年建筑材料科學研究院陶瓷一室、陶瓷原材料室和熱工室的部分人員組建“陶瓷一隊”,搬遷至淄博建立山東工陶院,成為專業從事先進陶瓷研究、設計、開發、工程化的綜合型研究設計院,微晶耐磨氧化鋁陶瓷、熔融石英陶瓷、高壓電瓷等產品率先實現了產業化,陶瓷透波材料、防隔熱材料、陶瓷涂層已在軍工幾十個型號上得到批產應用。近年來,工陶院不斷強化科技創新地位,面向國家重大需求,面向經濟主戰場,面向人民生命健康,堅持做市場需求下的有效科研,注重產出效率和經濟效益的二者兼顧,在新技術、新產品方面呈現新氣象,形成一批既能引領行業發展,又能為院內高質量發展提供支撐的關鍵技術和產品:突破了夾層天線罩一體化制備技術,為新一代導彈提供技術支撐;耐高溫陶瓷密封材料制備技術取得突破,陶瓷密封片制備工藝完成全鏈條批量驗證,各項性能均達到國外同類產品水平;攻克氮化物纖維關鍵技術,實現了氮化物纖維穩定批量化制備;突破了固體氧化物燃料電池(SOFC)功能層產業化制備技術,實現了從SOFC基片到SOFC電池的跨越,完成了全電池、千瓦級電堆的定型;突破了超大尺寸陶瓷纖維功能膜制備關鍵技術,實現了纖維膜的低成本產業化,并完成了在焦化行業的應用突破;“‘百年·逐夢’陶瓷3D打印文創”獲中國(國際)3D打印創新創業大賽三等獎,并晉級國際賽……

                                人工晶體及其器件

                                人工晶體院的歷史更為悠久,成立于1963年,專業從事人工合成晶體材料、先進功能復合材料及制品的研究、開發、生產和服務。如今的人工晶體院擁有一支以國家級專家為核心的技術人才團隊,具有雄厚的科技開發實力,獲得了包括國家科技進步獎一等獎在內的百余項部級以上科技獎勵,在非線性光學晶體、閃爍晶體、紅外光學材料、先進功能復合材料等方面的制備技術分別達到國際先進或國內領先水平,多次為國家重大工程項目(如神舟飛船、嫦娥一號、天宮一號、北京奧運會)提供關鍵材料支撐,產品廣泛應用于激光、光電子、通訊、紅外技術、航空航天、高端裝備等國防工業和國民經濟各領域,在行業內享有盛譽。

                                今年七一,我國“西電東送”重點工程白鶴灘電站外送江蘇±800千伏特高壓直流工程竣工投產,將四川的清潔水電橫跨五省市后送到華東地區,可推動當地每年減少發電用煤1400萬噸,減排二氧化碳2500余萬噸。在這個項目建設中,少不了絕緣材料電瓷的身影。而中材電瓷生產的支柱絕緣子就應用于這條“戰略大動脈”的終點——常熟市虞城姑蘇換流站。張偉儒介紹,2021年,面對極其復雜嚴峻的市場形勢和新冠疫情對海外市場的巨大沖擊,以及原材料漲價、環保能耗控制等不利因素,中材電瓷沉著冷靜應對,頂住了壓力,實現了穩定經營。除了在國內市場穩步發展,中材電瓷還以瓷芯復合絕緣子、半導體釉產品為契機,穩健開拓國外新市場;首次中標歐洲高端電力市場意向性框架合同,成功進入加拿大高端電力市場。

                                支柱絕緣子產品應用于“西電東送”重點工程白鶴灘—江蘇±800千伏特高壓直流輸電工程

                                “瞪羚企業”是指創業后跨過“死亡谷”以科技創新或商業模式創新為支撐進入高成長期的中小企業,它們具有與“瞪羚”共同的特征——個頭不大,跑得快,跳得高。中材高新旗下就有這樣一只“瞪羚”,它就是中材高新氮化物陶瓷有限公司。這家年輕的公司創造了多項國內第一,由張偉儒帶領的團隊突破了高性能熱等靜壓氮化硅陶瓷軸承球氣氛壓力-熱等靜壓燒結“二步法”關鍵工程化技術,國內首條年產100噸高性能氮化硅陶瓷制品生產線于2020年建成投產。近年來,成功研制的高精密氮化硅軸承球已在航空、汽車等領域應用,解決了我國長期以來“卡脖子”技術問題;第三代半導體SiC功率器件用高導熱氮化硅陶瓷基片的研發與產業化生產工作已獲得重大突破,熱導率及標準片平整度等指標達到日本同等水平,將為我國新能源汽車的發展提供澎湃動力。

                                而隨著陶瓷球加工技術和管理模式的優化,公司也進一步提升了對陶瓷球精度控制能力,在國內率先實現中、小規格氮化硅陶瓷球G3級精度的批量制造,G5級產品的綜合合格率達到國際先進水平,結構件制品合格率接近100%。通過實施技術攻關,公司還實現了中、大規格陶瓷球成型由手工成型改善為自動化成型,生產效率提升5倍以上,熱等靜壓生產效率提高100%。張偉儒告訴筆者,即使生產能力有了提升,現在產品仍是供不應求,國外客戶的訂單飽滿,目前產業化二期生產線正在加緊建設,投產后產能可擴充至200噸/年。

                                 

                                3未雨綢繆 錨定未來

                                 

                                實現夢想的道路不會是一帆風順的。在將技術進行產業化的過程中,張偉儒收獲了許多成功,也有過失敗的教訓。

                                前些年,高純熔融石英陶瓷坩堝是中材高新重點投入的項目之一,這是擁有完全自主知識產權的制備技術,以高純熔融石英為原料做成的陶瓷質坩堝。其中方形的高純石英坩堝用在多晶硅鑄錠環節,充當多晶硅化料和長晶的容器。幾個億的資金下去,誰也沒有想到,隨著行業的變化和材料的不斷更新換代,多晶硅被綜合性價比更高的單晶硅片替代,“當時我們建設的生產線后來基本報廢了,這對中材高新發展影響很大”。

                                看著幾百米長的車間里設備被換掉,一片狼藉,張偉儒的心仿佛在滴血,這也給他敲響了警鐘。“新材料研發的風險很大,隨時都有可能出現新的技術或者顛覆性的材料,讓之前的投資就打了水漂。”遭遇過這樣的“打擊”之后,張偉儒深刻認識到對科技成果產業化風險控制的重要性,充分認識到科技創新對新材料發展的重要性。

                                張偉儒時常強調要做“有效”的科研。他解釋:要以我們的發展主線為導向,要以市場需求為導向,這是提升科研效率和競爭力的重要舉措。他也深知,任何一個產品都有壽命期,只有不斷地創新,才能為企業發展賦予新的活力和競爭力。他介紹,中材高新已經在三個領域開始了前瞻性的布局、投入和培育,不僅要解決0到1的問題,還要解決1到N的問題。

                                首先是生產先進陶瓷的關鍵原材料。習近平總書記強調要持之以恒加強基礎研究,這是“科技自立自強的必然要求,在整個創新鏈中具有至關重要的地位,對推動前沿基礎技術突破、促進科技與經濟的緊密結合等具有舉足輕重的作用”。張偉儒介紹,這種基礎粉體材料的品質對生產出的先進陶瓷有很大的影響,我國目前規模、品質、穩定性、一致性與國外優秀產品還有很大差距,因此還是依賴進口,中材高新有責任為提升國產原材料品質而奮斗。

                                固體氧化物燃料電池(SOFC)

                                另外兩個是前面提到過的3D+陶瓷打印和固體氧化物燃料電池(SOFC),前者可以在生物醫療領域大顯身手,例如用于制作牙冠、關節甚至骨骼;后者在清潔能源替代、助力“雙碳”行動中能發揮重要作用。

                                夢在前方,路在腳下。在制定中材高新“十四五”規劃時,張偉儒提出了“232”戰略。兩個“2”分別指堅持“先進陶瓷”“人工晶體”2個賽道、強化山東工陶院和人工晶體院2個創新平臺,“3”指聚焦高壓電瓷材料、高端氮化硅材料、軍工配套材料3類戰略業務。他進一步解釋,中材高新要繼續服務國家戰略,重點聚焦“卡脖子”難題、關鍵核心技術,打造人工晶體和先進陶瓷原創技術策源地,顯著提升科技創新實力;打造具有行業影響力與競爭力的創新團隊;服務公司主導產業發展——圍繞氮化硅、高壓電瓷和軍品配套產業,突破制約其優化升級的關鍵核心技術,實現產業高質量發展;進一步增強兩院的成果孵化功能,推進人工晶體“雙創”基地建設,打造研發—工程化—產業化全鏈條、貫通式平臺,促進紅外材料、陶瓷膜、氣凝膠等成果的轉化。

                                張偉儒相信,只要大家有信心,有干勁,都在努力把每一件事情做好,就一定會有好的結果。就像那個被拆掉的車間已實現華麗轉身,成為當地變廢為寶的“綠色使者”。如今它叫“江西中材新材料有限公司”,2019年建設了年產7萬立方米發泡陶瓷隔墻板生產示范線,采用當地的花崗巖尾礦、鎢礦尾礦等固廢為原料,固廢利用率達85%以上,每年消化固廢3萬噸以上。與此同時,公司不斷進行技術研發和創新,材料除應用于裝配式建筑隔墻板和裝飾構件實現批量銷售外,同時在開發整體衛浴和外墻保溫裝飾一體化等領域,對當地的固廢綜合利用起到了較好的示范作用。

                                這是一個充滿挑戰的時代,也是一個充滿希望的時代。

                                張偉儒(左)獲2021創新淄博年度人物

                                與其說張偉儒是領路人,不如說他更像是鋪路人,以堅定不移、越挫越勇的韌勁和斗志為后來人鋪路架橋。“有些事想了不一定成,但不想肯定干不成。所以我覺得人還是要有夢想,要有更高的追求。”他說,尤其是年輕人,還有很長的路要走,希望他們能夠對未來充滿希望,拿出“功成不必在我”的境界和“功成必定有我”的擔當,要有理想,不能空想,保持開放的思維,面對這個充滿機遇和挑戰的時代。

                                夢想與熱情,是航行的舵和帆。有數十年如一日的堅定夢想,有對工作傾注的滿腔熱情,相信在張偉儒的掌舵下,中材高新這艘巨輪必將駛向更遠的遠方,也將有更多的“寶藏材料”被發掘、培育,綻放光和熱。

                                 

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                                6月員工生日會
                                發布時間:
                                2022-07-11 15:13
                                中材高新紀委書記崔慶剛到公司講黨課
                                中材高新材料股份有限公司董事長、黨委書記張偉儒及中材高新材料股份有限公司黨委副書記陳軍榮蒞臨氮化物公司調研指導
                                氮化物黨支部紀念一二九主題黨日活動
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