“中國制造不像我們想象的那么強(qiáng)大，西方工業(yè)，也沒有衰退到依賴中國。我們的制造業(yè)還沒有升級(jí)，制造業(yè)者已開始撤離。”在向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型的口號(hào)聲中，工業(yè)和信息化部部長苗圩按捺不住說了真話，那么，亟待攻克的核心材料、技術(shù)有哪些？

1. 去不掉的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)“銹疾”

“不銹鋼能不能不生銹？”這個(gè)有點(diǎn)黑色幽默的問題，幾乎讓中國航天科技集團(tuán)六院發(fā)動(dòng)機(jī)專家、長征五號(hào)運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師陳建華落下心病。

在我國120噸級(jí)液氧煤油補(bǔ)燃循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)YF-100的研制過程中，陳建華注意到好幾種高強(qiáng)度不銹鋼都容易生銹。從2011年開始，他跟老朋友，鋼鐵研究總院特殊鋼研究所副所長蘇杰無數(shù)次溝通，雙方壓力都很大。

如今，長征六號(hào)、七號(hào)、五號(hào)火箭相繼首飛了，陳建華仍沒有得到完全讓人信服的答案。

強(qiáng)度和防銹性能是對(duì)矛盾體

用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼材需具備多種特性，其中高強(qiáng)度是必須滿足的重要指標(biāo)。蘇杰向記者介紹，過去我國火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的奧氏體不銹鋼，屈服強(qiáng)度約為300兆帕，而新一代運(yùn)載火箭所用材料，強(qiáng)度是其2到4倍。

然而，不銹鋼的強(qiáng)度和防銹性能，卻是魚和熊掌般難以兼得的矛盾體。“需要明確一個(gè)概念，不銹鋼是會(huì)生銹的。”蘇杰說，“簡單來講，鋼材的耐蝕性主要依靠合金元素‘鉻’的含量，但如果該元素加得太高，強(qiáng)度就上不去。因此高強(qiáng)度的材料，防銹能力一定會(huì)較差。”

北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授李靜媛補(bǔ)充說，提高不銹鋼強(qiáng)度常用的方法是析出強(qiáng)化。在熱處理工藝中，鋼材料內(nèi)部會(huì)析出一些微粒，彌散分布于基體中導(dǎo)致硬化。“但是，微粒析出的位置會(huì)出現(xiàn)缺陷，缺陷處合金元素減少、組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異，破壞了金屬材料的均勻性，就容易發(fā)生腐蝕，也就是通常所說的‘生銹’。”她表示。

陳建華表示，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)材料如果只是有點(diǎn)浮銹問題不大，但如果嚴(yán)重生銹，可能帶來很大影響。

假設(shè)閥門的閥芯生銹，會(huì)使閥門在開合過程中遇到阻力，導(dǎo)致反應(yīng)速度出問題。如果銹得厲害，還可能發(fā)生泄漏。要是管道生銹，銹塊隨著燃料流動(dòng)，可能引起堵塞。

世界難題：國外發(fā)動(dòng)機(jī)材料也生銹

生銹問題帶來的苦惱，陳建華深有體會(huì)。“為了防銹，我們規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)見水不能超過幾小時(shí)。可發(fā)動(dòng)機(jī)沾水在所難免。例如做水力試驗(yàn)，每次做完得趕緊把發(fā)動(dòng)機(jī)拉回廠里，放進(jìn)爐子烘干。”他說，“長征五號(hào)火箭只能在海南文昌發(fā)射，暴露在潮濕環(huán)境下多久會(huì)生銹？我只關(guān)心這個(gè)。”

他有一塊國外發(fā)動(dòng)機(jī)材料，放在倉庫多年依舊光亮。

蘇杰坦陳，我國在新材料研發(fā)方面與發(fā)達(dá)國家還有差距，目前主要處于仿制階段。現(xiàn)在我國航天材料大多用的是國外上世紀(jì)六七十年代用的材料，只是如今工藝技術(shù)更先進(jìn)，生產(chǎn)的同樣材料性能更好。

李靜媛對(duì)此頗為憂慮：如果遇到高端產(chǎn)品，國外不公開材料成分、工藝，我們難免會(huì)被“卡住脖子”。

同時(shí)她認(rèn)為，我國擁有一流的設(shè)備，但管理水平與國外存在差距。例如發(fā)達(dá)國家在生產(chǎn)過程中會(huì)嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，如果純度不達(dá)標(biāo)，便重新回爐，但國內(nèi)廠家往往缺乏這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。

不過蘇杰說，陳建華那塊國外材料后來被拿到海南，與國產(chǎn)材料做對(duì)比，結(jié)果兩者同時(shí)生銹。“完全依靠材料自身實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和防銹性能兼?zhèn)洌@是世界性難題。”蘇杰表示。

魚和熊掌兼得需借助外援

李靜媛認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)魚和熊掌兼得，可以進(jìn)行更為科學(xué)的成分設(shè)計(jì)，例如加入抗蝕性元素、強(qiáng)化元素等，并對(duì)各元素的加入量進(jìn)行科學(xué)配比。

但蘇杰認(rèn)為，這是理論性的方向，正確但不適用。“對(duì)于航天動(dòng)力這樣高強(qiáng)度級(jí)別的材料，我們已經(jīng)盡可能優(yōu)化，兼顧了耐蝕性。”他說，“耐蝕性更好的材料有很多，但我們的核心不在于保證不生銹，而是強(qiáng)度、韌性等多方面性能的匹配。”

其實(shí)航天材料防銹并非不能實(shí)現(xiàn)，只是需要借助“外援”。蘇杰說，通過材料和工藝配合，一方面利用材料自身防銹能力，一方面采用表面涂層處理或往材料內(nèi)腔注入干燥空氣、氮?dú)獾容o助手段，已經(jīng)解決了生銹問題。

陳建華表示，六院也針對(duì)生銹問題專門開展了試片研究，并對(duì)產(chǎn)品適應(yīng)性進(jìn)行了充分考核驗(yàn)證。通過對(duì)貯存5年的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行多次考核，發(fā)現(xiàn)其工作狀況良好。

但他仍沒有完全放心。陳建華說，對(duì)于我國正在發(fā)展的可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，使用時(shí)間更長，其內(nèi)部要反復(fù)經(jīng)受煤油浸泡，又不能拆開處理，對(duì)防銹能力的考驗(yàn)會(huì)更嚴(yán)峻。又如我國新一代運(yùn)載火箭，現(xiàn)在是無人發(fā)射，將來要是載人，安全可靠性要求更高。生銹問題到底有沒有影響？這些問題必須搞清楚。

2.環(huán)氧樹脂韌性不足，國產(chǎn)碳纖維缺股勁兒

“碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)很多，包括上游原絲生產(chǎn)、中游碳化環(huán)節(jié)、下游復(fù)合材料及其應(yīng)用，經(jīng)過十多年的研發(fā)和突破，目前我國碳纖維的‘卡脖子’問題主要在下游應(yīng)用環(huán)節(jié)，即復(fù)合材料和制品方面。”中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長賀燕麗說。

碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度新型纖維材料，之所以其質(zhì)量能比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，還能耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變等特性，其中一個(gè)關(guān)鍵的復(fù)合輔材就是環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械和電絕緣性能，附著力強(qiáng)，能將碳纖維粘接在一起。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的高端碳纖維，所使用的環(huán)氧樹脂全部都是進(jìn)口的。

脆弱的環(huán)氧樹脂改性之難

碳纖維按照力學(xué)性能可分為高強(qiáng)型、超高強(qiáng)型、高模量型和超高模量型。在日本東麗公司產(chǎn)品代號(hào)中，T指橫截面面積為1平方厘米單位數(shù)量的該類碳纖維可承受的拉力噸數(shù)，即T數(shù)越高，碳纖維質(zhì)量越好；模量指受外拉力或壓力后恢復(fù)原形的拉伸模量。目前，我國已能生產(chǎn)T800等較高端的碳纖維了，但日本東麗掌握這一技術(shù)的時(shí)間是上世紀(jì)90年代。

中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司董事長張定金說，相比于碳纖維，我國高端環(huán)氧樹脂產(chǎn)業(yè)落后于國際的情況更為嚴(yán)重。特別是應(yīng)用在飛機(jī)、航空航天等領(lǐng)域的高端碳纖維中。

分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂，除碳纖維外，還廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、家電和土建工程等領(lǐng)域。高端環(huán)氧樹脂依賴進(jìn)口一方面與我國化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱有關(guān)，另一方面與環(huán)氧樹脂本身特性有關(guān)。一個(gè)分子鏈上有兩個(gè)以上的多官能團(tuán)分子，可以交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。而航空結(jié)構(gòu)件的使用環(huán)境極為嚴(yán)苛，碳纖維復(fù)合材料必須能長期耐得住上百攝氏度的高溫和零下幾十?dāng)z氏度的低溫；同時(shí)，在濕熱條件下玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、彈性模量及壓縮強(qiáng)度不能顯著下降，這就需要更高官能度、環(huán)氧值而且黏度合適的相關(guān)產(chǎn)品。

分子中能參與反應(yīng)的官能團(tuán)數(shù)被稱作官能度，有業(yè)內(nèi)人士表示，不是官能度越高越好。能度太高，復(fù)合材料會(huì)過于堅(jiān)硬無韌性。因此，必須具體到在不同使用條件下，考慮強(qiáng)度、模量、韌性、高低溫、疲勞等，從配方體系、分子結(jié)構(gòu)去分析，這是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工作，而且科技含量高、研究難度大。

環(huán)氧樹脂的耐候性與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有直接關(guān)系，復(fù)合材料在航空領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，普遍要求環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不能低于180℃，而目前國產(chǎn)樹脂領(lǐng)域絕大多數(shù)企業(yè)還不具備相關(guān)技術(shù)。

缺智能自動(dòng)化設(shè)備

對(duì)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料使用性能構(gòu)成最大威脅的是復(fù)合材料的低速?zèng)_擊分層損傷，這也是高性能復(fù)合材料能否在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用的核心。造成復(fù)合材料對(duì)沖擊分層損傷敏感的主要原因之一是環(huán)氧樹脂本身韌性不足。

為滿足要求，增韌后的復(fù)合材料沖擊后壓縮強(qiáng)度（CAI值）至少需達(dá)到200—300兆帕水平。目前，國際上通行的樹脂增韌方法包括原位粒子增韌或離位插層增韌。“各分子間組合關(guān)系非常復(fù)雜，要最終達(dá)到剛韌兼顧，沒有長期的研究基礎(chǔ)和多年實(shí)驗(yàn)自然很難研制成功。”樹脂協(xié)會(huì)環(huán)氧分會(huì)秘書長孔振武說。

“環(huán)氧樹脂的改性還與智能自動(dòng)化設(shè)備息息相關(guān)。”東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授余木火表示，我國碳纖維生產(chǎn)時(shí)間短，缺乏低成本的成套自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品穩(wěn)定性不足等問題。

“還需要對(duì)這樣的智能化設(shè)備加大研發(fā)和生產(chǎn)力度。”賀燕麗說。

應(yīng)用牽引不足進(jìn)步慢

環(huán)氧樹脂情況特殊，“不同用途，其結(jié)構(gòu)和性能等都不同。”孔振武說，我國碳纖維材料生產(chǎn)與應(yīng)用相互脫節(jié)，應(yīng)用對(duì)之牽引不足，沒有反饋修正，環(huán)氧樹脂等技術(shù)進(jìn)步自然也就慢了。

目前，高端碳纖維用得最多的是在飛機(jī)上，如在波音B787機(jī)型上，使用東麗公司生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料已占總材料用量的50%。2016年，東麗公司的碳纖維產(chǎn)量約為4萬噸；而我國碳纖維企業(yè)30多家，總產(chǎn)能2萬噸左右，實(shí)際產(chǎn)量約7000噸。

東麗碳纖維大量使用在波音上絕非是一朝一夕之功。從上世紀(jì)80年代開始，東麗公司就和波音進(jìn)行全方位合作，東麗人甚至是住到了波音公司里，根據(jù)波音要求來設(shè)計(jì)、生產(chǎn)碳纖維。直到2011年—2012年，使用碳纖維的飛機(jī)才開始試飛，磨合時(shí)間長達(dá)近30年，并根據(jù)波音的使用要求和反饋，不斷糾錯(cuò)、修正產(chǎn)品。

此外，在一個(gè)行業(yè)中一旦形成領(lǐng)先效應(yīng)，超越就很難。目前波音飛機(jī)、美國F-22和F-35戰(zhàn)斗機(jī)上使用的碳纖維環(huán)氧樹脂都來自美國亨斯曼公司。余木火說，亨斯曼的產(chǎn)品早已通過了材料和工藝認(rèn)證，如果要使用其他企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂，還需要一個(gè)漫長、繁復(fù)的論證過程，碳纖維生產(chǎn)企業(yè)自然愿意使用亨斯曼的。這也不利于國內(nèi)高端環(huán)氧樹脂產(chǎn)品迎頭趕上。

3.通往超精密拋光工藝之巔，路阻且長

在茫茫宇宙中，一個(gè)類金屬合金宇宙探測(cè)器以超光速掠過，它由被強(qiáng)互作用力鎖死的質(zhì)子與中子構(gòu)成，因表面絕對(duì)光滑而可以反射一切電磁波，并且無堅(jiān)不摧……這是劉慈欣在科幻小說《三體》中提到的一種名叫“水滴”的宇宙飛行器。

事實(shí)上，人類對(duì)“絕對(duì)光滑”的追求也已經(jīng)從科學(xué)幻想轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐，比如推動(dòng)“集成電路變身革命”的超精密拋光技術(shù)。像《三體》中描述的一樣，當(dāng)前最為先進(jìn)的化學(xué)機(jī)械拋光（chemical mechanical polishing，CMP）技術(shù)也已進(jìn)入原子尺寸級(jí)。而當(dāng)電子工業(yè)強(qiáng)國爭(zhēng)相攀登或到達(dá)這一工藝巔峰之時(shí)，我們卻還只能仰望。

現(xiàn)代電子工業(yè)，超精密拋光是靈魂

物理拋光是上世紀(jì)80年代之前最為常用的拋光技術(shù)，但是電子工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)材料器件的尺寸、平整度提出越來越嚴(yán)苛的要求。當(dāng)一塊毫米厚度的基片需要被制成幾十萬層的集成電路時(shí)，傳統(tǒng)老舊的拋光工藝已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到要求。

“以晶片制造為例，拋光是整個(gè)工藝的最后一環(huán)，目的是改善晶片加工前一道工藝所留下的微小缺陷以獲得最佳的平行度。”中科院國家納米科學(xué)中心研究院王奇博士說。

今天的光電子信息產(chǎn)業(yè)水平，對(duì)作為光電子基片材料的藍(lán)寶石、單晶硅等材料的平行度要求越來越精密，已經(jīng)達(dá)到了納米級(jí)。這就意味著，拋光工藝也已隨之進(jìn)入納米級(jí)的超精密程度。

超精密拋光工藝在現(xiàn)代制造業(yè)中有多重要，其應(yīng)用的領(lǐng)域能夠直接說明問題：集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車配件、數(shù)碼配件、精密模具、航空航天。

王奇說：“超精密拋光技術(shù)在現(xiàn)代電子工業(yè)中所要完成的使命，不僅僅是平坦化不同的材料，而且要平坦化多層材料，使得幾毫米見方的硅片通過這種‘全局平坦化’形成上萬至百萬晶體管組成的超大規(guī)模集成電路。例如人類發(fā)明的計(jì)算機(jī)從幾十噸變身為現(xiàn)在的幾百克，沒有超精密拋光不行，它是技術(shù)靈魂。”

核心技術(shù)被雪藏，國內(nèi)需求受制于人

浙江晶盛機(jī)電股份有限公司是我國電子制造業(yè)追逐“全局平坦化”的開路先鋒之一，公司多年從事拋光工藝研發(fā)的技術(shù)主管孫明說：“如果把拋光工藝比作做煎餅，卡我們脖子的就是鍋，別人的鍋不粘鍋底，而我們做不到。”

孫明所說的“鍋”就是拋光機(jī)的核心器件——“磨盤”。超精密拋光對(duì)拋光機(jī)中磨盤的材料構(gòu)成和技術(shù)要求近乎苛刻，這種由特殊材料合成的鋼盤，不僅要滿足自動(dòng)化操作的納米級(jí)精密度，更要具備精確的熱膨脹系數(shù)。

當(dāng)拋光機(jī)處在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，如果熱膨脹作用導(dǎo)致磨盤的熱變形，基片的平面度和平行度就無法保證。而這種不能被允許發(fā)生的熱變形誤差不是幾毫米或幾微米，而是幾納米。

目前，美國日本等國際頂級(jí)的拋光工藝已經(jīng)可以滿足60英寸基片原材料的精密拋光要求（屬超大尺寸），他們據(jù)此掌控著超精密拋光工藝的核心技術(shù)，牢牢把握了全球市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。而事實(shí)上，把握住這項(xiàng)技術(shù)，也就在很大程度上掌控了電子制造業(yè)的發(fā)展。

孫明介紹，日本產(chǎn)拋光機(jī)的研磨盤均為定制，不進(jìn)行批量生產(chǎn)，直接限制了他國仿制；王奇說，美國的拋光設(shè)備銷往中國，價(jià)格一般都在1000萬元以上，而且銷售訂單已經(jīng)排至2019年年底，此前不接受任何訂單。

“面對(duì)如此嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，我們很急，春秋時(shí)期，魯班為人類發(fā)明石磨助力了農(nóng)耕文明，如今我們的電子工業(yè)進(jìn)步卻再次被一種磨盤卡住了脖子。但是再急，目前我們還得等，要么等進(jìn)口，要么自主研發(fā)。”王奇說。

登頂技術(shù)巔峰，求人不如求己

其實(shí)在超精密拋光領(lǐng)域內(nèi)，中國并非毫無建樹。作為一套技術(shù)要求極高的合成工藝，超精密化學(xué)機(jī)械拋光工藝精必須由設(shè)備和材料（拋光液）組成，二者缺一不可。

2011年，王奇博士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“二氧化鈰微球粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其制備技術(shù)”獲得中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，相關(guān)納米級(jí)粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)獲得國家計(jì)量器具許可和國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書。二氧化鈰新材料的超精密拋光生產(chǎn)試驗(yàn)效果一舉趕超了國外傳統(tǒng)材料，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白。

但是王奇說：“這并不意味著我們已經(jīng)攀登到了這一領(lǐng)域的頂峰，對(duì)于整體工藝來說，只有拋光液而沒有超精密拋光機(jī)，我們最多還只是賣材料的。”

孫明認(rèn)為，明確現(xiàn)代電子工業(yè)生產(chǎn)制造的具體要求，才能找準(zhǔn)攻克超精密拋光工藝的方向：“拋光工藝需要滿足目前電子工業(yè)制造的要求，可以概括為超精密、大尺寸。有了頂級(jí)的拋光材料僅僅是基礎(chǔ)，以此為基礎(chǔ)，我們還需要分兩步走，首先解決磨盤問題，其次解決拋光面積擴(kuò)大問題。”

孫明介紹，美國、日本拋光機(jī)磨盤的材料構(gòu)成和制作工藝一直是個(gè)謎。換言之，購買和使用他們的產(chǎn)品，并不代表可以仿制甚至復(fù)制他們的產(chǎn)品，這是兩回事。

“用什么材料和工藝才能合成這種熱膨脹率低、耐磨度高、研磨面超精密的磨盤，是我們首先需要集中力量攻克的技術(shù)難題，這個(gè)問題一旦解決，60英寸拋光作業(yè)面也將不再是夢(mèng)想。而這樣的核心技術(shù)，永遠(yuǎn)不能指望從別人手中獲得，除了依靠自己，我們別無選擇。”孫明說。

4. 拙鈍的探測(cè)器模糊了醫(yī)學(xué)影像

給奔跑的博爾特拍照，很容易“虛”。給跳動(dòng)的心臟拍照，CT（電子計(jì)算機(jī)斷層掃描）也有相似的難題。

雪上加霜的是，傳統(tǒng)CT的斷層“視野”太窄，就好比“門縫里看博爾特”，拍個(gè)全身還必須拍好幾張拼出一幅圖。

由于速度和視野的限制，給跳動(dòng)的心臟準(zhǔn)確成像是CT機(jī)誕生后幾十年內(nèi)沒能達(dá)成的使命。近年來，一些進(jìn)口高端CT機(jī)通過技術(shù)創(chuàng)新有所突破，主要是在探測(cè)器上下足功夫。“進(jìn)口的高端CT機(jī)為什么貴，一些實(shí)力雄厚的醫(yī)院購買也要掂量掂量，主要貴在探測(cè)器上。”一位醫(yī)學(xué)影像設(shè)備研發(fā)人員介紹，每個(gè)探測(cè)器單元價(jià)值幾萬元，最高端的320排CT探測(cè)器要上千萬元。

不掌握核心工藝

“排”是指CT掃描機(jī)探測(cè)器的陣列數(shù)，排數(shù)越多，探測(cè)器寬度越寬，一次掃描完成的寬度也就越大。如果CT探測(cè)器配備了320排探測(cè)單元，每排0.5毫米，一次掃描就可覆蓋正常成年人的心臟。

在接收X射線的同時(shí)，探測(cè)單元還必須成矩陣地高速旋轉(zhuǎn)，速度之快就像“武功高手”能讓一個(gè)弧面圍成一個(gè)“鐵桶”，而每旋轉(zhuǎn)一圈就要從2400—9600個(gè)不同角度對(duì)心臟的投影成像，感應(yīng)速度要快，才能使整個(gè)心臟的一管一脈在這個(gè)“鐵桶”里被捕捉。

工藝方面，探測(cè)器的拼接工藝要求極高，排數(shù)越多生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度成倍數(shù)增加。兩個(gè)探測(cè)單元排列在一起，中間的間隙如何做到最小，多個(gè)單元如何排列才能讓探測(cè)器單位面積上接收到X光的效率最高，這些都是工藝上要考慮的問題。

中科院自動(dòng)化研究所、中科院分子影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員王坤表示：“探測(cè)器具體的制造工藝是商業(yè)機(jī)密，企業(yè)是不可能披露的。就好比相機(jī)鏡頭在專利中可以呈現(xiàn)如何設(shè)計(jì)并描述拋面形狀，但不會(huì)透露加工方法和鍍膜材料。”

中科院分子影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)做過一次調(diào)研顯示，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像（CT、磁共振等）上，我國最早的專利比美國平均晚20年。在專利數(shù)量上，美國是我國的10倍。這意味著整個(gè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)完全掌握在國外企業(yè)的手里了，所有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，所有的原創(chuàng)成果，所有的科研積累都在國外，中國只占很少的一部分。更現(xiàn)實(shí)的情況是，在這一“賽道”中，已領(lǐng)先發(fā)展50年的國外龍頭企業(yè)布下大量的“專利”壁壘，限制了后來者的跟隨和超越。

材質(zhì)是機(jī)密

“X光射線穿過生物體后，由探測(cè)器捕捉。探測(cè)器捕捉靈敏度如何，單位面積上能獲得X光的感應(yīng)力度如何，決定了探測(cè)器的好壞。”王坤解釋，這取決于探測(cè)器使用的感應(yīng)材質(zhì)。

業(yè)內(nèi)一篇題為《誰是頂級(jí)CT的老大？》的文章中列舉了飛利浦、西門子等頂級(jí)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備制造商的CT機(jī)。對(duì)于探測(cè)器選用的材質(zhì)，各大國際生產(chǎn)企業(yè)都諱莫如深，猶如獨(dú)門機(jī)密般以代號(hào)性詞語描述——GE將其Revolution CT的探測(cè)器晶體命名為“寶石”，而西門子則稱其為“獨(dú)有光子晶片”。

相關(guān)資料顯示，CT成像系統(tǒng)中探測(cè)器的首選方案為閃爍探測(cè)器，其中的關(guān)鍵部分是可將入射的不可見X光子轉(zhuǎn)換為可見光的閃爍晶體或熒光物質(zhì)，完成后續(xù)成像。中國閃爍晶體從業(yè)的科研人員較少，閃爍晶體方面的人才培養(yǎng)單位只有上海硅酸鹽所等個(gè)別單位，自主開發(fā)的新型閃爍晶體較少，晶體生長和性能研究方面的結(jié)合較少。

在晶體材料研發(fā)和生產(chǎn)的困窘之下，也有企業(yè)試圖從海外謀求出路。例如，東軟醫(yī)療于去年對(duì)國外某領(lǐng)先的CT探測(cè)器核心材料制造商完成戰(zhàn)略投資。這樣的購買行為是否會(huì)買回核心技術(shù)還需時(shí)日驗(yàn)證。

苦追無益，換條賽道破題

“目前國產(chǎn)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的大部分元器件依賴進(jìn)口”，王坤說，國內(nèi)企業(yè)如果從頭研發(fā)將根本無法盈利，而且至少要花10年、20年才能達(dá)到別人的現(xiàn)有水平。而到那個(gè)時(shí)候，最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)又發(fā)生了變化，還是競(jìng)爭(zhēng)不過國外的企業(yè)。

如何擺脫跟著別人走的窘境？業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，與其在過去的傳統(tǒng)影像上競(jìng)爭(zhēng)，不如在新的、更前沿的影像領(lǐng)域直接和國外展開競(jìng)爭(zhēng)。

可競(jìng)跑的新賽道中就有“分子影像”，即通過把造影劑打到人體內(nèi)標(biāo)記生物分子，進(jìn)而看到人體內(nèi)基因、蛋白等分子變化，可直接在活體上看到體內(nèi)分子活動(dòng)。分子影像的概念1999年才在國際上被提出，我國2002年跟進(jìn)。現(xiàn)在在該領(lǐng)域的論文發(fā)表、知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累、國際國內(nèi)專利數(shù)量上我國跟國外差不多。

“分子影像這條道路上，我國目前與國外齊頭并進(jìn)。”王坤認(rèn)為，科學(xué)研究有基礎(chǔ)才能支撐起產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)力。據(jù)了解，中國科學(xué)院分子影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已研發(fā)出可在手術(shù)中導(dǎo)航的成像儀，在等待國家食藥監(jiān)總局的認(rèn)證批準(zhǔn)，其元器件全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。相關(guān)的分子探針也已進(jìn)入新藥審批流程。

除了在新領(lǐng)域上搶占先機(jī)，國家也已經(jīng)啟動(dòng)了相關(guān)研發(fā)計(jì)劃，立項(xiàng)提出了明確的目標(biāo)，推動(dòng)高端CT儀的生產(chǎn)和制造，以解決高端CT依賴進(jìn)口的“卡脖子”問題。

5. 攻克核心技術(shù)需建立“試用生態(tài)”

6月21日，中國工程院院士、中國工程院原副院長杜祥琬，中國工程院院士倪光南等多領(lǐng)域?qū)＜遥鱿柏酱タ说暮诵募夹g(shù)”科學(xué)傳播沙龍，共同探討如何破解我國核心技術(shù)受制于人的困境。

在談到我國網(wǎng)信領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)時(shí)，倪光南院士指出：“創(chuàng)新產(chǎn)品從起步到成熟，需要在應(yīng)用中不斷發(fā)展。”他認(rèn)為，在一些核心技術(shù)領(lǐng)域，自主技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)從“不可用”過渡到了“可用”階段，如果有用戶基礎(chǔ)，并形成順暢的反饋機(jī)制，我國網(wǎng)信領(lǐng)域的一些軟硬件就會(huì)從“可用”向“好用”發(fā)展。

“在我國，尖端儀器設(shè)備多半靠進(jìn)口。”杜祥琬表示，有些技術(shù)國內(nèi)也有人做，但要想走向規(guī)模化的應(yīng)用，需要有好的生態(tài)，“用起來”是關(guān)鍵。他表示，起步晚的國產(chǎn)儀器設(shè)備與成熟的國際產(chǎn)品相比會(huì)有這樣那樣的毛病，這些毛病只有用了才能發(fā)現(xiàn)，只有用了才能改進(jìn)，只有用得夠多才能趕上世界最好的、質(zhì)量最高的儀器。因此獲得試用機(jī)會(huì)是國產(chǎn)設(shè)備“入圍尖端”所需的生態(tài)之一。

作為專注航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)20余年的專家，國家“千人計(jì)劃”特聘專家、天驕航空創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長王光秋指出，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，近年來我國已取得了多項(xiàng)進(jìn)展，但技術(shù)應(yīng)用仍然是有待解決的關(guān)鍵問題之一。他舉例說，在一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中，噴油嘴制造采用了3D打印技術(shù)，雖然目前我國3D打印產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，企業(yè)數(shù)量龐大，但還沒能將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。

如何構(gòu)建技術(shù)使用生態(tài)？中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院預(yù)測(cè)所所長王革認(rèn)為，構(gòu)建生態(tài)首先要強(qiáng)調(diào)企業(yè)主體，以企業(yè)為主體才能把核心技術(shù)變成產(chǎn)品走向市場(chǎng)；其次要?jiǎng)?chuàng)新體制機(jī)制，例如構(gòu)建以應(yīng)用為導(dǎo)向的評(píng)價(jià)體系等。

自主可控是達(dá)到技術(shù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全的必要條件。倪光南建議一些項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行自主可控的評(píng)估。評(píng)估需要回答三個(gè)問題：有沒有第二家供貨商，是否掌握核心代碼，沒有供貨怎么辦。

“我們希望企業(yè)所有的產(chǎn)品都應(yīng)該有備份能力，性能可以沒有國外系統(tǒng)優(yōu)秀，但可以應(yīng)付市場(chǎng)上可能出現(xiàn)的各種情況。”倪光南表示，項(xiàng)目評(píng)估時(shí)，相關(guān)單位本著客觀態(tài)度容許企業(yè)可以“有而不強(qiáng)”，將是生態(tài)建設(shè)的一個(gè)重要方面。

6. 一層隔膜兩重天：國產(chǎn)鋰電池尚需撥云見日

“也不知道這輛車的電池能堅(jiān)持多久？”

6月15日上午，望著窗外駛過的又一輛新能源汽車，南開大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所所長、博士生導(dǎo)師周震習(xí)慣性地自語道。

從事新能源材料研究20多年，看著日漸增多的新能源汽車，周震欣喜之余，仍存憂慮，“鋰電池的基礎(chǔ)材料研究，我們與世界一流水平還有差距，尤其高端電池隔膜材料仍然依賴進(jìn)口”。

在周震等業(yè)內(nèi)專家看來，作為新能源車的“心臟”，國產(chǎn)鋰離子電池（以下簡稱鋰電池）目前“跳”得還不夠穩(wěn)。

跨越太平洋的“四國游戲”

去年全球動(dòng)力電池銷量前10的企業(yè)中，中國企業(yè)就占了7席，在市場(chǎng)份額上超越日本，占據(jù)了世界第一位；預(yù)計(jì)到2020年，我國在全球電池市場(chǎng)所占的份額將達(dá)七成以上；目前我國電池生產(chǎn)企業(yè)已超過了200家，是全球擁有鋰電池生產(chǎn)企業(yè)最多的國家……然而這一串的數(shù)字，并沒有讓業(yè)內(nèi)人士覺得驕傲，不少人接受采訪時(shí)指出，雖然我國已經(jīng)形成了比較完善的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈，電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模夠大，但是還遠(yuǎn)稱不上強(qiáng)。

在鋰電池領(lǐng)域存在著一個(gè)跨越太平洋的“四國游戲”。“從行業(yè)角度來看，美國有比較強(qiáng)的研發(fā)設(shè)計(jì)能力，目前仍然引領(lǐng)鋰電池原始創(chuàng)新、核心材料研發(fā)；日本作為電池材料制造大國，生產(chǎn)規(guī)范嚴(yán)格，能夠最先制造出新的成品電池；我國和韓國作為第二梯隊(duì)，后續(xù)跟進(jìn)……”周震解釋說，“相較日、韓，我國的低端鋰電池產(chǎn)品更有優(yōu)勢(shì)，主要是由于人工和原始材料相對(duì)便宜，但是在部分高端產(chǎn)品，尤其是事關(guān)電池安全性的核心材料和制造工藝，仍有較大的差距。”

據(jù)了解，電池四大核心材料中，正、負(fù)極材料、電解液都已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，唯獨(dú)隔膜仍是短板。國產(chǎn)隔膜主要供應(yīng)低端3C類電池市場(chǎng)，高端隔膜目前依然大量依賴進(jìn)口。核心專利缺乏，隔膜等關(guān)鍵材料不給力，不僅成了國產(chǎn)鋰電池難以承受之痛，也拖了國產(chǎn)鋰電池企業(yè)“走出去”的后腿。

一層薄膜兩重天

電池材料專家說，隔膜是鋰電池的關(guān)鍵組件之一，隔膜主要材質(zhì)為多孔質(zhì)的高分子膜，包括聚乙烯及聚丙烯。鋰電池用的隔膜對(duì)安全性、滲透性、孔隙度及厚度都有嚴(yán)苛的要求。“在鋰電池內(nèi)部，帶有電荷的離子，在正負(fù)極間流動(dòng)穿梭，才能形成電流，而隔膜位于電池內(nèi)部正負(fù)極之間，既要防止正、負(fù)極直接接觸，又要確保電解質(zhì)離子順利通行。”周震形象地解釋說，電池電解液猶如河流，鋰離子好比河上行駛的小船，隔膜是攔腰而建的大壩，一個(gè)個(gè)隔膜孔就像是大壩上的閘門，正常情況下，離子自由穿梭到達(dá)正負(fù)極，完成充放電的循環(huán)。

“高端的隔膜一般附帶有陶瓷材料，如果電解液溫度過高，材料膨脹，孔隙會(huì)像閘門一樣關(guān)閉，切斷離子交流，從而避免電池因溫度過高而起火爆炸。”周震說，隔膜是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種材料，其技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)、基體材料，以及制造設(shè)備。“技術(shù)要求高，價(jià)格自然也就貴，差不多占到了電池總成本一成以上。”

目前，世界上最好的鋰電池隔膜材料出自旭化成和東燃化學(xué)兩家日本公司，而國內(nèi)鋰電池鋁塑膜市場(chǎng)九成份額也被昭和電工等日本廠商壟斷。天津力神公司的工程師告訴記者，與日本相比，我國的高端隔膜差距明顯。國產(chǎn)隔膜產(chǎn)品一致性不高，存在孔隙率不達(dá)標(biāo)，厚度、孔隙分布以及孔徑分布不均等問題。

隔膜的品質(zhì)直接影響電池容量、充放電循環(huán)壽命、阻燃止爆安全性能等指標(biāo)。業(yè)內(nèi)人士感慨：“一層隔膜兩重天，邁過去就是晴天！”

國產(chǎn)隔膜急需突破

目前鋰電池隔膜制造工藝主要分濕法和干法。了解到，我國在干法工藝上已邁入了世界第一方陣，但在濕法隔膜領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)雖掌握方法，但整體仍難以與外國巨頭抗衡，此外，核心生產(chǎn)設(shè)備也主要依賴進(jìn)口。

數(shù)據(jù)顯示，2017年，國內(nèi)鋰電市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了1130億元左右，其中動(dòng)力鋰電池規(guī)模大約600億元。而國家工信部印發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》也顯示，到2020年我國純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛/年。有電池行業(yè)協(xié)會(huì)據(jù)此估算，我國未來每年需要的高品質(zhì)車用動(dòng)力電池隔膜材料需求量將達(dá)到數(shù)億平方米。

“鋰電池發(fā)展要想不受制于人，隔膜等高端材料無法回避！”天津巴莫股份有限公司總經(jīng)理吳孟濤認(rèn)為，如此巨大的市場(chǎng)需求，完全依賴外國廠商，不僅不現(xiàn)實(shí)，也將是國產(chǎn)動(dòng)力鋰電池最大隱憂。

高端隔膜技術(shù)具有相當(dāng)高的門檻，不僅要投入巨額的資金，還需要有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)、純熟的工藝技術(shù)和高水平的生產(chǎn)線。“對(duì)于濕法制造工藝來說，樹脂材料與添加劑的擠出混合過程以及拉伸過程是兩大核心難點(diǎn)。”周震認(rèn)為，國內(nèi)隔膜企業(yè)要想有更大的作為，必須要在基礎(chǔ)材料表面處理工藝、膠粘劑配方工藝、產(chǎn)品沖壓拉伸等涉及材料、設(shè)備和工藝控制等三大領(lǐng)域“補(bǔ)課”，此外，在隔膜產(chǎn)業(yè)鏈上游，包括國產(chǎn)涂布機(jī)等在內(nèi)核心生產(chǎn)裝備也需要迎頭趕上，盡快實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化更大突破。

“好比登山，離山頂越近成功登頂?shù)南Ｍ驮酱螅@時(shí)需要付出的努力也多！”周震說道。

7. 國產(chǎn)焊接電源“啞火”，機(jī)器人水下作業(yè)有心無力

我國是海洋大國，擁有300多萬平方公里海域，正在大力發(fā)展高端海洋資源開發(fā)和海洋維權(quán)裝備。海里的設(shè)備一旦出現(xiàn)開裂等故障，需要用有工業(yè)制造“縫紉機(jī)”之稱的焊接裝備修補(bǔ)。

深海焊接的實(shí)現(xiàn)靠水下機(jī)器人。而我國水下機(jī)器人焊接技術(shù)一直難以提升，原因是高端焊接電源技術(shù)受制于人。

水下焊接電源是關(guān)鍵

“埋在深海里的油管有可能因船只沖撞，或者核電站乏燃料池因地震等原因，引起開裂、破口等事故，需要立刻焊接維修，這時(shí)就得靠水下機(jī)器人出馬，進(jìn)行水下焊接。”華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院王振民教授介紹，“水下焊接工藝質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到大型裝備的服役性能。”

水下機(jī)器人，顧名思義是能在不同水深中進(jìn)行多種作業(yè)的機(jī)器人。海洋島礁建造、海上油氣田、水壩建設(shè)、大型船艦修復(fù)、核泄露事故應(yīng)急水下修補(bǔ)、軍事海防工程等，它都能應(yīng)付自如。“人不敢去的地方它都敢去。”王振民說。

水下機(jī)器人焊接質(zhì)量的好壞，受制于多種技術(shù)，其中最為關(guān)鍵的是焊接電源。“焊接電源為焊接電弧提供能量，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定燃燒是基本要求。”王振民說。

水火不相容，偏偏水下焊接就是要在水中通過“火”來完成的。由于焊接區(qū)域周邊一直處于水的強(qiáng)冷狀態(tài)，待焊接工件的表面也有水，在焊接電弧的引弧和燃弧過程中，電弧易熄滅，熔化金屬難以流動(dòng)擴(kuò)展，嚴(yán)重影響到水下焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性。王振民表示，電弧穩(wěn)定性主要取決于焊接電源的電特性及其動(dòng)態(tài)調(diào)控能力。

然而，目前我國水下機(jī)器人焊接領(lǐng)域普遍使用陸上通用型（常壓環(huán)境）弧焊電源，或在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)微調(diào)，對(duì)水下專用焊接電源的研究非常少，缺乏高性能的水下焊接電源，嚴(yán)重制約了水下機(jī)器人焊接質(zhì)量的提升。

高端焊接電源基本被國外壟斷

雖然我國是全球最大焊接電源制造基地，年產(chǎn)能已超1000萬臺(tái)套，但高端焊接電源基本上仍被國外壟斷。“國外焊接電源全數(shù)字化控制技術(shù)已相對(duì)成熟，國內(nèi)的仍以模擬控制技術(shù)為主。”王振民說。

由于國產(chǎn)電源不給力，水下機(jī)器人焊接技術(shù)一直難以得到提升。“弧焊工藝控制的智能化程度偏低，國內(nèi)對(duì)焊接基礎(chǔ)研究投入不足，工藝積累有限，導(dǎo)致產(chǎn)品除價(jià)格外，與進(jìn)口產(chǎn)品相比不具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”王振民指出，國產(chǎn)焊接電源網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化水平較低，導(dǎo)致各個(gè)自動(dòng)化焊接部件信息量的傳遞十分有限，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜焊接工藝的協(xié)同調(diào)控。

“北歐的海洋開采非常早，儲(chǔ)備了相當(dāng)多的焊接技術(shù)，擁有深海水下焊接設(shè)備。而我國開采海洋平臺(tái)深度比較淺，技術(shù)處于發(fā)展階段。”華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院教授石永華指出，“他們有在水深一千米以下海域進(jìn)行焊接的能力，而我們沒有。”

現(xiàn)在只有國外一兩家企業(yè)完全掌握水下機(jī)器人焊接技術(shù)。我國只能向國外購買，不僅價(jià)格貴，后期維護(hù)成本也極其高昂，同時(shí)還要被嚴(yán)格審核使用領(lǐng)域、范圍。

“國外技術(shù)人員來檢修深海石油管道，在出現(xiàn)問題的地方畫個(gè)圈圈，幾百萬甚至上千萬元人民幣就沒了。”王振民說。

技術(shù)雖有突破 卻難以產(chǎn)業(yè)化

華南理工大學(xué)是我國最早開展現(xiàn)代逆變式焊接電源裝備技術(shù)的單位，近年來，他們研發(fā)了逆變頻率可高達(dá)200kHz的新一代大功率逆變式焊接電源，逆變頻率的提高意味著對(duì)焊接電弧以及熔滴過渡行為的控制將更為精確。

與國外現(xiàn)有頻率20kHz的工業(yè)級(jí)焊接電源相比，雖技術(shù)有了較大突破，但王振民卻高興不起來，他說：“產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走。”

專業(yè)焊接人才極其匱乏是重要原因。王振民認(rèn)為，一方面，研究此領(lǐng)域難以發(fā)論文，很多人都轉(zhuǎn)研究方向了；另一方面，焊接電源涉及多學(xué)科領(lǐng)域，其控制方法與實(shí)際的焊接工藝過程密切相關(guān)，有較高的技術(shù)門檻，研究和應(yīng)用都需要長時(shí)間積累，但近十多年，國內(nèi)不少高校的焊接專業(yè)已被取消，用人單位對(duì)焊接的重視程度也不夠，待遇差，導(dǎo)致了人才儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

此外，“我國焊接裝備產(chǎn)業(yè)原有機(jī)械部定點(diǎn)的30多個(gè)國有廠家，多半已處于破產(chǎn)、倒閉或者關(guān)停狀態(tài)，但目前市場(chǎng)上唱主角的均為改革開放以后成長起來的900多家合資企業(yè)和民營企業(yè)，而其中絕大部分民營企業(yè)幾乎沒有研發(fā)能力。”王振民建議，應(yīng)逐步完善以市場(chǎng)為導(dǎo)向、政產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。

8. 少了三種關(guān)鍵材料，燃料電池商業(yè)化難成文章

前段時(shí)間，國務(wù)院總理***在日本豐田汽車北海道工廠參觀考察了氫燃料電池車。這一舉動(dòng)，被解讀為對(duì)氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)釋放出利好信號(hào)。

一個(gè)有些尷尬的現(xiàn)實(shí)是，國外的燃料電池車已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但我國車用燃料電池還處在技術(shù)驗(yàn)證階段。南方科技大學(xué)機(jī)械與能源工程系教授王海江指出，我國車用燃料電池的現(xiàn)狀是——幾乎無部件生產(chǎn)商，無車用電堆生產(chǎn)公司，只有極少量商業(yè)運(yùn)行燃料電池車。

燃料電池是“一支隊(duì)伍”

一般來說，單節(jié)燃料電池的電壓偏低、電流偏大，在實(shí)際應(yīng)用中需要由多節(jié)燃料電池串聯(lián)形成電堆，以提升輸出電壓。

氫燃料電池的動(dòng)力來源是氫氣和氧氣，兩者會(huì)在燃料電池中開始它們的“奇幻”旅程：氫在陽極催化作用下氧化，生成質(zhì)子和電子；電子經(jīng)外電路做功，到達(dá)陰極；而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜從電池內(nèi)部傳輸?shù)疥帢O，質(zhì)子與電子在陰極匯合并在催化作用下與氧反應(yīng)生成水。

看起來似乎只是初中化學(xué)知識(shí)。但實(shí)際上，燃料電池的運(yùn)作，是一個(gè)系統(tǒng)工程。

燃料電池不像普通蓄電池，反而更像發(fā)電機(jī)——把燃料和氧化劑“喝”進(jìn)去，將電發(fā)出來。所以，除了電堆，燃料電池還有燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，氧化劑供應(yīng)子系統(tǒng)，水熱管理子系統(tǒng)以及熱管理和控制系統(tǒng)……總之，人家是團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)。

“燃料電池車是新能源車的一種，它是未來的發(fā)展方向之一。”中科院大連化物所燃料電池研究部部長邵志剛說，2014年年底，日本豐田公司宣布實(shí)現(xiàn)燃料電池車的商業(yè)化；而在國內(nèi)，一切尚處于起步階段。

關(guān)鍵材料還缺批量生產(chǎn)線

車用燃料電池，一般為質(zhì)子交換膜燃料電池。

它有兩大關(guān)鍵部件，一個(gè)叫膜電極組件，一個(gè)叫雙極板。前者其實(shí)是由“三兄弟”構(gòu)成：質(zhì)子交換膜、催化層和氣體擴(kuò)散層。

質(zhì)子交換膜的主要功能是傳輸質(zhì)子，分隔反應(yīng)氣體以及電子絕緣。它負(fù)責(zé)“把門”，把質(zhì)子放過去，把電子攔下來；催化層主要搭載的是催化劑，催化劑可以促進(jìn)氫、氧在電極上的氧化還原過程并產(chǎn)生電流；氣體擴(kuò)散層則由基底層和微孔層組成，它要求具有高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和疏水性。

這些關(guān)鍵材料，決定著燃料電池的壽命和性能。

“巧婦難為無米之炊。我們的關(guān)鍵材料長期依賴國外，一旦國外禁售，我國的燃料電池產(chǎn)業(yè)便沒有了材料基礎(chǔ)支撐。”清華大學(xué)氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室主任王誠說。

其實(shí)，這些材料我國并非完全沒有，有些實(shí)驗(yàn)室成果甚至已達(dá)到國際水平。但是，沒有批量生產(chǎn)線，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈依然梗阻。特別是在氣體擴(kuò)散層量產(chǎn)技術(shù)方面，我國還是空白。“這是因?yàn)闅怏w擴(kuò)散層的石墨化工序需要經(jīng)過2000℃以上的高溫才能制備，但關(guān)鍵設(shè)備高溫爐技術(shù)還掌握在國外手中。”王誠解釋。

要實(shí)現(xiàn)材料的批量生產(chǎn)，就得解決一致性和成本控制問題。它和實(shí)驗(yàn)室制備的難度不可同日而語。以催化劑為例，王誠說，目前商用的燃料電池催化劑仍是鉑基催化劑，實(shí)驗(yàn)室制備水平一般為毫克級(jí)，量產(chǎn)技術(shù)需公斤級(jí)水平。

批量生產(chǎn)要突破三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是反應(yīng)條件的均一，確保批次穩(wěn)定性；二是鉑顆粒納米尺寸控制，確保催化活性比表面積；三是提升碳載體的穩(wěn)定性，達(dá)到車用工況下的使用壽命。將實(shí)驗(yàn)室成果進(jìn)行工業(yè)化放大是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，需要企業(yè)介入。“

長期以來，我國燃料電池的研發(fā)主要由高校和科研院所進(jìn)行。企業(yè)持觀望態(tài)度，參與得少，加入得晚。”邵志剛所在的大連化物所從1994年就開始開展車用燃料電池研究。但基礎(chǔ)研究和應(yīng)用之間的斷裂，使得關(guān)鍵材料的工業(yè)化成為一道坎。

要商業(yè)化，還得強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈

王海江此番回國，就是想帶著在燃料電池領(lǐng)域深耕多年的經(jīng)驗(yàn)，和團(tuán)隊(duì)在深圳建成燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈。

先有了南科燃料電池有限公司，主要做電堆關(guān)鍵部分生產(chǎn)、電堆集成和測(cè)試。但如果電堆原材料均需從國外進(jìn)口，成本太高。于是，團(tuán)隊(duì)又成立了一家公司，主攻氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜和催化劑三種關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化。“到時(shí)，燃料電池的成本能下降三分之一。”王海江說。目前，我國電堆及產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量逐漸增長，預(yù)計(jì)2018年國內(nèi)電堆產(chǎn)能將超過40萬kW。“純電動(dòng)汽車近幾年有很大進(jìn)步，為燃料電池的應(yīng)用創(chuàng)造了非常好的條件。”王誠表示，“此時(shí)，我們就更需要聚焦燃料電池內(nèi)核創(chuàng)新。”

要打破發(fā)達(dá)國家的長期技術(shù)壟斷，就得加大對(duì)燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)化的投入。接受采訪的專家均指出，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈“非常長”，涉及到氫能系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)以及汽車等終端產(chǎn)品。“國內(nèi)零部件、氫基礎(chǔ)設(shè)施以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不健全，需要強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈，帶動(dòng)新材料、新能源、汽車高端裝備制造成長，才能促進(jìn)燃料電池商業(yè)化提速。”王誠強(qiáng)調(diào)。

9. 水下連接缺國產(chǎn)利器，海底觀測(cè)網(wǎng)傍人籬壁

除了船舶、遙感衛(wèi)星，海底觀測(cè)網(wǎng)已成為第三種海洋觀測(cè)平臺(tái)——通過它，人類可以深入到水下觀測(cè)和認(rèn)識(shí)海洋。

如果將各類纜系觀測(cè)平臺(tái)比作胳膊、腿，水下連接器就好比關(guān)節(jié)，對(duì)海底觀測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)有著不可替代的作用。

目前，北美、西歐和日本等十余個(gè)國家已擁有海底觀測(cè)網(wǎng)。2017年3月，我國最大規(guī)模的國家海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)正式被批復(fù)建立，項(xiàng)目總投資超20億元，建設(shè)周期5年。該網(wǎng)將在我國東海和南海分別建立海底觀測(cè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)東海和南海從海底向海面的全天候、實(shí)時(shí)和高分辨率的多界面立體綜合觀測(cè)，服務(wù)于科學(xué)前沿研究，并兼顧海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警、國防安全與國家權(quán)益等方面的需求。

遺憾的是，無論是國家海底長期科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)，還是短期實(shí)驗(yàn)觀測(cè)網(wǎng)，目前我國水下連接器市場(chǎng)基本被外國壟斷。體積約2個(gè)易拉罐，最高售價(jià)80萬元。

水下連接器分為干插拔連接器和濕插拔連接器。

江蘇中天科技股份有限公司楊華勇博士告訴記者，干插拔連接器在陸上完成插拔操作，然后放入水下使用，我國已基本掌握該項(xiàng)技術(shù)。濕插拔連接器難度更高，過程好比充電插頭與手機(jī)在水下完成插合，充電完畢后直接在水中拔下插頭，目前仍沒有可用的國內(nèi)產(chǎn)品。

“濕插拔連接器為實(shí)現(xiàn)海底觀測(cè)網(wǎng)與海底電纜之間的可靠連接，以及觀測(cè)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)備擴(kuò)展與重組提供了解決方案。”國家海洋技術(shù)中心研究員羅續(xù)業(yè)說，經(jīng)過幾十年發(fā)展，目前已經(jīng)形成不同電壓等級(jí)的系列濕插拔電連接器和不同芯數(shù)的系列濕插拔光纖連接器，甚至濕插拔光電復(fù)合連接器。

從外觀上看，濕插拔連接器與兩個(gè)易拉罐大小相當(dāng)。

“根據(jù)布放海域的水深、電壓的大小，以及多芯還是單芯，價(jià)格差別懸殊，最貴的售價(jià)約80萬元，最便宜的也要20萬元。”楊華勇說。更重要的是，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)網(wǎng)要使用多個(gè)濕插拔連接器，并且連接器插拔次數(shù)壽命有限。

水下插合要滿足動(dòng)態(tài)密封要求

有些規(guī)模大的觀測(cè)網(wǎng)在海底綿延數(shù)千公里，供電電壓達(dá)1萬伏甚至更高。

觀測(cè)網(wǎng)的電源被“裝”進(jìn)一個(gè)叫接駁盒的“房子”里。在主干光電復(fù)合纜與主接駁盒的電能、通信傳輸，以及次接駁盒與傳感器的電能及通訊傳輸中，都要通過濕插拔連接器這道“關(guān)卡”。

濕插拔連接器其實(shí)是一對(duì)公頭和母頭，母頭被固定。

“好比注射器，如果活塞與管壁結(jié)合嚴(yán)密，推動(dòng)活塞可以將注射器內(nèi)的液體全部排干凈。”楊華勇說，濕插拔連接器不僅要滿足應(yīng)用時(shí)插合狀態(tài)的密封要求，還要滿足動(dòng)態(tài)密封要求——在插針未插入時(shí)閉合密封，插針插入和插合到位過程中也要保持密封。

但其工作環(huán)境往往在幾千米的水下，巨大的壓力下“活塞”與“管壁”難免變形。

水下壓力也讓內(nèi)部空腔與外表面形成巨大壓差，連接器很難被拔開。“我們將內(nèi)部腔體充滿液體，并通過彈性皮囊與外部海水接觸，海水壓力增加時(shí)，通過皮囊擠壓腔體內(nèi)部的液體，從而保證腔體內(nèi)外壓力平衡。”在楊華勇看來，壓力平衡技術(shù)為大深度水下插拔提供了解決方案，也給制造工藝和材料提出了很高要求。

連接器與配接纜間的連接和密封，與連接器的機(jī)械強(qiáng)度、耐水壓性能和信號(hào)傳輸性能直接相關(guān)。但水中插拔通常由水下機(jī)器人（ROV）完成，這對(duì)連接器機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了高要求。

羅續(xù)業(yè)告訴記者，歷經(jīng)幾十年發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)才在歐美國家逐漸成熟。目前在建的海底觀測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)使用的產(chǎn)品幾乎都來自美國Teledyne ODI，德國公司的產(chǎn)品在海上油氣開采方面擁有較大份額。

我國尚處于實(shí)驗(yàn)樣機(jī)階段

“十二五”期間，在國家863計(jì)劃支持下，濕插拔連接器被正式列為水下組網(wǎng)項(xiàng)目的子課題。雖然科研經(jīng)費(fèi)量不大，但也意味著我國濕插拔連接器技術(shù)研究正式起步。

在羅續(xù)業(yè)看來，這是因?yàn)殡S著海上石油、天然氣開采和海底觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)，原來“小眾”的濕插拔連接器有了更多舞臺(tái)，一旦研發(fā)成功，將拓展水下設(shè)備、儀器的使用范圍，極大推動(dòng)海洋立體觀測(cè)網(wǎng)自主技術(shù)開發(fā)。

由于起步晚，多名采訪對(duì)象表示，在濕插拔連接器領(lǐng)域我國與國外差距明顯。前幾年，一臺(tái)原理樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)中被“擊穿”而喪失“武功”，并沒有在實(shí)際中應(yīng)用。

“曾有國內(nèi)油企明確和我說，你們不要研制濕插拔連接器，研制出來我們也不敢用、不會(huì)用。”楊華勇理解，一旦連接器出現(xiàn)問題，油企將遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。“近幾年我們開始自籌資金在‘啃難啃的骨頭’。因?yàn)橐坏┰撨B接器成為禁運(yùn)品，整個(gè)海底觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行將被迫中斷。”

多名采訪對(duì)象也表達(dá)了類似的觀點(diǎn)：海底觀測(cè)網(wǎng)事關(guān)國家安全，必須得到國家的高度重視。

最新消息是，最近國家已組織專家對(duì)水下濕插拔開展技術(shù)論證。

“目前我們基本掌握了原理，后續(xù)還要依靠市場(chǎng)和工業(yè)化手段來解決基礎(chǔ)材料、高精度加工工藝和深海應(yīng)用試驗(yàn)等問題。”楊華勇建議，濕插拔技術(shù)研究一定不能為了研究而研究，務(wù)必要按照產(chǎn)業(yè)化的理念來布局技術(shù)攻關(guān)，盡可能加速研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

10. 微球：民族工業(yè)不能承受之輕

這種球，直徑是頭發(fā)粗細(xì)的三十分之一。少了它，你正盯著的液晶屏幕將無法生產(chǎn)。微球，現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)材料，被國外企業(yè)壟斷。僅微電子領(lǐng)域，中國每年就要進(jìn)口價(jià)值幾百億元人民幣的微球。

液晶屏的骨頭，芯片的腳

“2017年中國大陸的液晶面板出貨量達(dá)到全球的33%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模約千億美元，位居全球第一。但這面板中的關(guān)鍵材料——間隔物微球，以及導(dǎo)電金球，全世界只有日本一兩家公司可以提供。這些材料也像芯片一樣，給人卡住了脖子。”國家“千人計(jì)劃”專家、蘇州納微科技公司董事長江必旺博士說。

手機(jī)屏幕里，每平方毫米要用一百個(gè)微球。“間隔物微球撐起了兩塊玻璃面板，相當(dāng)于骨架。在兩塊玻璃面板的縫隙里，再灌進(jìn)液晶。”江必旺說。

“微球決定液晶屏的厚度和均勻性，因此所有球要大小一樣。微球還得足夠強(qiáng)韌、光滑，不含一點(diǎn)金屬雜質(zhì)。”江必旺說，否則會(huì)影響顯示質(zhì)量。

除此以外，還有一種“光擴(kuò)散微球”，大量涂抹在光擴(kuò)散膜，用于液晶背光模組。

微球另一個(gè)重要的用途，是芯片的引腳。電路常用焊錫連接，但現(xiàn)在的芯片太小，引腳小到看不清，導(dǎo)電金球就替代了焊錫。

幾微米直徑的微球，混在絕緣膠里，構(gòu)成“各向異性導(dǎo)電膜”。這層膜貼在芯片和主板之間，需要接腳的地方給予壓力，小小金球就會(huì)在兩者之間導(dǎo)電，這是現(xiàn)在微電子業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的辦法。中國從日本進(jìn)口導(dǎo)電膠膜每年要花費(fèi)上百億元人民幣。

微球太小，篩分困難

江必旺說，無論是間隔物微球，還是導(dǎo)電金球，粒徑要非常精確和均勻。

微球的材料是塑料或二氧化硅。制作微球，第一步，在反應(yīng)液里，塑料或者硅烷變成液球，并且固化。“就好像油快速攪拌在水里，會(huì)分散成小球一樣。”江必旺說。

這種方法做出的微球有大有小，需要精密篩分。“用一般的篩子是做不到的，因?yàn)槲⑶蛎扛?.2微米是一個(gè)規(guī)格。2微米和2.2微米的兩種球，要分開是極其困難的。世界上只有日本的公司可以篩分這種微球，周期長達(dá)6個(gè)月。”江必旺說。

篩分工藝是行業(yè)秘密，大概原理是利用大小球的浮力不同，下沉有快有慢，在液體中分離。

生產(chǎn)導(dǎo)電金球，還得多幾道工序：表面處理后，鍍上一層金或者鎳。100納米厚的這層金屬，必須薄厚均勻；球和球互不粘連。普通鍍金工藝是行不通的。

由于技術(shù)門檻極高，導(dǎo)電金球生產(chǎn)被日本的積水公司壟斷。

沒有微球就造不出生物藥

江必旺博士經(jīng)過十多年研發(fā)，繞過“篩分法”，發(fā)明“種子法”，打破了日本的技術(shù)壟斷，將讓下游產(chǎn)業(yè)極大受益。

種子法是讓幾納米大的塑料或者二氧化硅充當(dāng)種子，在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)環(huán)境下慢慢長成微球。長出來的微球個(gè)頭一樣大，不需要篩分。生產(chǎn)周期只有6天。

沒有微球，食品安全檢測(cè)、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)……許多行業(yè)都會(huì)陷入窘境。制藥廠尤其離不開微球。江必旺說，用于提取生物藥的微球，表面有很多孔道，可以吸附特定大小的分子。

“一克微球的表面積，相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)，如果微球表面有一些特殊基團(tuán)，就可以選擇性吸附藥物有效成分。”江必旺說，全世界的生物制藥都必須使用微球做色譜填料。

這類微球不僅需要控制大小、均勻性，還需要控制孔道結(jié)構(gòu)，難度很大，過去只有歐美幾家公司能生產(chǎn)，現(xiàn)在蘇州納微也已經(jīng)可以量產(chǎn)。

國產(chǎn)原材料不純影響微球性能

嘗試生產(chǎn)微球的江必旺，遇到了想象不到的困難。

“在開發(fā)液晶間隔物微球材料時(shí)，首先就遇到國內(nèi)基礎(chǔ)原料質(zhì)量差的問題。”江必旺說，“苯乙烯是通用的化工單體，國內(nèi)產(chǎn)能位居世界首位。但國產(chǎn)苯乙烯和二乙烯基苯雜質(zhì)含量高，尤其是萘含量高，用其生產(chǎn)出來的間隔物微球機(jī)械強(qiáng)度低、變形大，不能滿足控制液晶顯示的要求。”最終，納微公司只得選用國外的原料。

“另外，生產(chǎn)高性能微球需要用不銹鋼反應(yīng)釜。經(jīng)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用國產(chǎn)反應(yīng)釜生產(chǎn)的微球，鐵含量超標(biāo)；我們花了一年的時(shí)間，嘗試了很多家的國產(chǎn)反應(yīng)釜，都是一樣的問題。而用進(jìn)口的鐵含量就達(dá)標(biāo)。”江必旺說。

“雖然納微開發(fā)了比日本先進(jìn)的微球制造技術(shù)，但由于國產(chǎn)的原料質(zhì)量及不銹鋼性能問題，浪費(fèi)了大量時(shí)間和精力。”江必旺說，“從這個(gè)案例可以看到，中國做關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件的難度有多大。”

11. 自家的掘進(jìn)機(jī)卻不得不用別人的主軸承

主軸承，有全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（簡稱掘進(jìn)機(jī)）的“心臟”之稱，承擔(dān)著掘進(jìn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的主要載荷，是刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，工作所處狀況十分惡劣。

掘進(jìn)機(jī)采用液壓、機(jī)械和電氣等諸多領(lǐng)域的高科技成果，運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、工廠化作業(yè)、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與導(dǎo)向，是集掘進(jìn)、出渣、運(yùn)輸、支護(hù)于一體的成套設(shè)備，長度由幾十米到200多米，總重量可達(dá)幾百噸至5000多噸，是當(dāng)前地下空間施工最先進(jìn)的裝備。每臺(tái)價(jià)值從數(shù)千萬元至兩三億元不等。

“就整機(jī)制造能力而言，國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)已接近世界最先進(jìn)水平，但最關(guān)鍵的主軸承全部依賴進(jìn)口。”中國鐵建重工集團(tuán)中央研究總院梅勇兵博士說。

承受巨大載荷和強(qiáng)烈溫升

掘進(jìn)機(jī)主軸承工作環(huán)境非常惡劣，要承受高速旋轉(zhuǎn)、巨大載荷和強(qiáng)烈溫升。

“掘進(jìn)機(jī)工作的地質(zhì)具有未知和突變的特點(diǎn)，加上刀盤滾刀破巖時(shí)的突變載荷，使得主軸承必須承受住持續(xù)、突變和各個(gè)方向的載荷。”洛陽軸承研究所有限公司李云峰博士說。

以直徑15米掘進(jìn)機(jī)為例，整機(jī)重4500噸，主軸承所在主機(jī)重2800噸，軸承連接的前部刀盤就達(dá)520噸；掘進(jìn)機(jī)動(dòng)力來自28組千斤頂，最大推力達(dá)22500噸，掘進(jìn)速度最大每分鐘5厘米。“要傳送這樣大的推力，掘進(jìn)機(jī)需配備7米大直徑的主軸承，滾動(dòng)體沿圓周滾動(dòng)的線速度為220米/分鐘。”李云峰說。

在地下密閉的工作空間，主軸承還因長時(shí)間連續(xù)工作產(chǎn)生摩擦熱，溫度從20攝氏度最高升至120攝氏度。“巨大載荷和強(qiáng)烈的溫升，不僅極大地降低了軸承材料的剛度，也使其強(qiáng)度大幅退化。”李云峰認(rèn)為，這種工況，對(duì)掘進(jìn)機(jī)主軸承的可靠性指標(biāo)要求十分嚴(yán)苛。因技術(shù)含量高，單個(gè)主軸承成本約占掘進(jìn)機(jī)的1/20左右，是掘進(jìn)機(jī)所有零件中最值錢的。

“在既定施工段，若掘進(jìn)機(jī)主軸承出現(xiàn)故障，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修或更換極為困難，甚至不可行。”梅勇兵說，這要求主軸承不能出任何故障，掘進(jìn)機(jī)制造商寧愿出高價(jià)，選擇配置高可靠性的國外知名品牌主軸承。

據(jù)介紹，我國掘進(jìn)機(jī)年生產(chǎn)規(guī)模約為450臺(tái)，僅進(jìn)口軸承一項(xiàng)即達(dá)近10億元。

尺寸巨大結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，制造需要上百道工序

與直徑僅有幾百毫米的傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承相比，掘進(jìn)機(jī)主軸承直徑一般為幾米，是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種軸承，制造需要上百道工序，主要由套圈、滾子和保持架3部分組成。

“掘進(jìn)機(jī)主軸承尺寸龐大，在安裝方式上迥異于傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承，必須采用螺栓與主機(jī)聯(lián)接的方式，這樣就需要安裝孔。”李云峰說，安裝傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的軸承，一般采用通過內(nèi)、外圈與主機(jī)部件配合的方式，孔的數(shù)量通常是個(gè)位數(shù)。

以直徑6.34米掘進(jìn)機(jī)配套主軸承為例，其直徑3米，有20個(gè)安裝孔、40個(gè)注油孔、20個(gè)連接孔和10個(gè)定位孔，整套軸承零件總數(shù)達(dá)到600多個(gè)。

“這么多的孔，使設(shè)計(jì)和加工過程如趟雷區(qū)，務(wù)必時(shí)刻保持高度小心，避免相互干涉。”李云峰說，如果因設(shè)計(jì)人員有一丁點(diǎn)疏忽，在安裝孔的位置圓周基準(zhǔn)上出現(xiàn)絲毫錯(cuò)誤，依圖加工后都會(huì)造成大量廢品。

除規(guī)模龐大的孔外，因尺寸原因，掘進(jìn)機(jī)主軸承的截面與節(jié)圓的直徑比，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承。“掘進(jìn)機(jī)主軸承套圈屬于薄壁環(huán)構(gòu)件，在重載條件下，難以避免套圈的結(jié)構(gòu)變形，這些都增加了其力學(xué)響應(yīng)的復(fù)雜性。”李云峰說。

國外現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)實(shí)踐已近百年，除原材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)超國產(chǎn)外，在設(shè)計(jì)和工藝上更具超強(qiáng)的實(shí)力。“無論是主軸承工作載荷的確切理論數(shù)據(jù)，還是工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，都非常完善，為其設(shè)計(jì)和建模提供了真實(shí)而豐富的依據(jù)。”李云峰說。

當(dāng)前，世界上能研制掘進(jìn)機(jī)主軸承的企業(yè)僅四家，分別是德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其中，羅特艾德占有全球全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域絕大部分市場(chǎng)份額。

據(jù)悉，羅特艾德公司制造的主軸承技術(shù)和工藝水平最高，其生產(chǎn)的主軸承直徑已突破7米多，裝配于多臺(tái)14米直徑的掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)隧道長度累計(jì)已超過50公里。

隨著隧道建造技術(shù)的發(fā)展，隧洞設(shè)計(jì)的里程和直徑也越來越大，往往要求單個(gè)主軸承的設(shè)計(jì)壽命達(dá)20公里以上，軸承直徑6米以上，從而進(jìn)一步加大了掘進(jìn)機(jī)主軸承的技術(shù)研發(fā)難題。“直徑若超過8米，軸承結(jié)構(gòu)就需要分塊設(shè)計(jì)了。”李云峰說。

掌握直徑3米核心技術(shù)，實(shí)驗(yàn)壽命等同國外同類產(chǎn)品

除受材料因素制約外，在設(shè)計(jì)和工藝上，國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)主軸承與國外產(chǎn)品都存在很大差距。

“國內(nèi)現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承理論，是基于剛性套圈假設(shè)，不適于分析掘進(jìn)機(jī)主軸承的內(nèi)部受力狀況。”洛陽軸承研究所有限公司董事長王景華說，我國掘進(jìn)機(jī)制造歷史僅十余年，所有數(shù)據(jù)都非常匱乏，設(shè)計(jì)計(jì)算只能輸入估算的載荷，如此設(shè)計(jì)的軸承難以匹配實(shí)際的工況。

王景華還介紹說，國外知名軸承企業(yè)更注重軸承與主機(jī)結(jié)構(gòu)的匹配，在設(shè)計(jì)時(shí)，將軸承視為主機(jī)的組成部分，二者協(xié)同進(jìn)行。反觀國內(nèi)，軸承與主機(jī)的設(shè)計(jì)則“各自為政”，相互獨(dú)立。“相互不熟悉，主軸承根本無法響應(yīng)主機(jī)環(huán)境的力學(xué)行為。”李云峰說，要適應(yīng)主機(jī)環(huán)境的力學(xué)行為，需要十分復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)模型、工程數(shù)據(jù)和數(shù)值計(jì)算平臺(tái)，國外軸承設(shè)計(jì)的合理性，是通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，并積累了大量工程數(shù)據(jù)，這些方面在我國幾乎全是空白。

說到掘進(jìn)機(jī)主軸承的制造工藝，李云峰羅列出包括機(jī)加工工藝、熱處理工藝和焊接工藝等因素。“國外的熱處理工藝已發(fā)展到無軟帶表面淬火，而國內(nèi)還沒有這樣的工藝。”李云峰說，經(jīng)無軟帶表面淬火處理，主軸承的滾道表面會(huì)全部硬化。如此，因重載造成的軟帶區(qū)域塑形、變形和過早疲勞剝落等故障隱患，都將徹底消除。

掘進(jìn)機(jī)主軸承國產(chǎn)化曙光正在初現(xiàn)

“我們已開始與國產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)軍企業(yè)——鐵建重工緊密合作，率先開展了掘進(jìn)機(jī)主軸承的研究工作。”王景華透露，作為國內(nèi)唯一的滾動(dòng)軸承綜合性研究機(jī)構(gòu)，覆蓋基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，擁有盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)（軸承）國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，洛陽軸承研究所正加速實(shí)現(xiàn)技術(shù)研發(fā)步伐，目前已掌握直徑3米的主軸承核心技術(shù)，實(shí)驗(yàn)壽命等同國外同類產(chǎn)品，力爭(zhēng)2018年裝機(jī)試用。

12. 我們的蛋白質(zhì)3D高清照片仰賴舶來的透射式電鏡

5月29日，清華大學(xué)生命科學(xué)院博士生張森森的蛋白樣品9時(shí)準(zhǔn)時(shí)在液氮環(huán)境下進(jìn)入冷凍電鏡。幾天后，埃（10-10）級(jí)精度的蛋白質(zhì)“高清3D彩照”將出爐。研究人員可以“直視”單個(gè)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并解出生命運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理。

這期間，冷凍電鏡中的電子槍將持續(xù)發(fā)射電子，每次看一個(gè)小單元。為了解釋這個(gè)“小單元”，張森森為記者示意了一個(gè)“鑷子尖”大小的小金片，“金片上約有200個(gè)左右的均勻小孔，每個(gè)小孔中再分150個(gè)小孔，電子束一次只‘看’其中一個(gè)小孔。”金片類似蛋白質(zhì)的“載玻片”，與光學(xué)顯微鏡不同的是，載玻片透光，小金片要透電子，容許電子束透過樣品時(shí)受到散射。散射信號(hào)被捕捉記錄下來，計(jì)算后可呈現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)。

透射式電鏡的生產(chǎn)能力是冷凍電鏡制造能力的基礎(chǔ)之一。“國內(nèi)沒有一家企業(yè)生產(chǎn)透射式電鏡。”賽默飛公司技術(shù)支持陳寶慶說得不假思索，他畢業(yè)于北京大學(xué)地球物理專業(yè)，對(duì)行業(yè)非常了解，他介紹，“之前還有幾個(gè)企業(yè)制造，比如原江南光學(xué)儀器廠現(xiàn)在就不造了。”

能做到單電子束控制的燈絲，只有進(jìn)口

“理論上說，只要施加足夠強(qiáng)的電場(chǎng)，電子就會(huì)從材料中‘游’出來。”陳寶慶說。但“游”的狀態(tài)與可以使用的電子狀態(tài)相距甚遠(yuǎn)。

什么樣的電子才能為蛋白質(zhì)拍攝高清3D彩照呢？東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院萬克樹教授描述了理想的狀態(tài)：速度完全一樣的電子，從“源頭”的一個(gè)點(diǎn)上、非常多地發(fā)射出來。

“這些要求是相互矛盾的。”萬克樹解釋，電子從材料表面溢出，要發(fā)射電子多，面積就要大，但是面積大了就難以滿足一致性要求。

如果把電子槍想象成一把槍，它必須以“狙擊”的精度完成機(jī)槍的掃射，“子彈”的角度、速度完全一致。

“電子的能量要做到高度一致，雖還達(dá)不到激光的程度，但也必須是很窄的分布。”陳寶慶解釋，電子“子彈”一致性是提高圖像分辨率的前提。

為此，電子槍的核心構(gòu)造其實(shí)是一根極細(xì)的“陀螺針”，形似陀螺，尖端卻比針還細(xì)。電子從尖端出發(fā)，在真空的環(huán)境下，前去與大分子“相撞”，進(jìn)而反映出分子構(gòu)象。

“之前的技術(shù)路線是通過加熱讓電子槍發(fā)射電子，發(fā)射源（俗稱“燈絲”）用鎢絲或六硼化鑭，需要2500℃左右，高溫促使電子發(fā)射，但也使電子異常活躍、難以控制，因此熱發(fā)射電子槍的電鏡精度低。”萬克樹說。

“場(chǎng)發(fā)射是通過高壓電場(chǎng)，把電子從‘燈絲’里拉出來，室溫下可完成。”萬克樹說，“所用燈絲國內(nèi)沒有生產(chǎn)，全部依賴進(jìn)口，每根上萬美元左右。”

他提到的常溫場(chǎng)發(fā)射槍（肖特基電子槍）是將氧化鋯沉積在單晶鎢的晶體的特定面上。FEI公司后來在電子槍生產(chǎn)上又有了新的突破，將熱和場(chǎng)結(jié)合起來，穩(wěn)定性進(jìn)一步提升。在清華大學(xué)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室的儀器介紹中可以看到，一臺(tái)2013年購買、2015年到貨的最新型號(hào)電鏡在電子槍一欄標(biāo)明“X-FEG”，有中文翻譯為超穩(wěn)定高亮度電子槍。“所用燈絲在材質(zhì)上與之前的一致，工藝不同能夠使亮度更強(qiáng)。”陳寶慶介紹。

上了郵票的科研成就，被中斷

場(chǎng)發(fā)射的另一個(gè)關(guān)鍵部分是牽拉出電子的外加電場(chǎng)，電場(chǎng)電壓高達(dá)300千伏。“在這樣的高壓下保持電壓穩(wěn)定，才能‘拉’出穩(wěn)定一致的電子，專業(yè)上稱為‘單色性好’。”萬克樹說。

據(jù)題為《中國透射式電子顯微鏡發(fā)展的歷程》的文章記載，1963年，我國就開始了高壓100kV電子槍穩(wěn)定因素探討的實(shí)驗(yàn)，1965年完成樣機(jī)，中國自主研制透射式電鏡于1979年達(dá)到當(dāng)時(shí)的國際先進(jìn)水平，還專門為國產(chǎn)的電子顯微鏡發(fā)行過紀(jì)念郵票。

該領(lǐng)域的研發(fā)卻由于種種原因一度中斷。“直到幾年前，中國也試圖重啟這方面的公司，也曾立項(xiàng)想要完成場(chǎng)發(fā)射透射電鏡的自主研發(fā)。”陳寶慶回憶，曾經(jīng)有相關(guān)的科研人員，輾轉(zhuǎn)找到他詢問，為什么FEI公司沒有相關(guān)專利。

“他們想到的捷徑之一是把生產(chǎn)廠商的專利拿來參考，但是其中很多生產(chǎn)工藝是秘方級(jí)別的，根本不會(huì)外傳。”陳寶慶說。

從“看人影”到“辨雀斑”，中國研發(fā)沒使上勁

“如今，中國只有一家企業(yè)生產(chǎn)掃描電鏡，透射電鏡完全不生產(chǎn)了。”陳寶慶說，德國蔡司公司也停止了透射電鏡的生產(chǎn)，目前世界上生產(chǎn)透射電鏡的廠商只有3家，分別是日本電子、日立、FEI（2016年被賽默飛公司以42億美元收購。）

沒有市場(chǎng)是設(shè)備巨頭紛紛放棄透射電鏡的原因。“透射電鏡之前的清晰度，使得冷凍電鏡在科學(xué)研發(fā)上基本沒有實(shí)際作用。”陳寶慶說。可以理解為，以前只能看清楚個(gè)人影，現(xiàn)在卻能辨認(rèn)清楚臉上的雀斑。

除了電子槍的原理變化，冷凍電鏡上其他的技術(shù)精進(jìn)，例如三維重建算法的實(shí)現(xiàn)、樣品制作機(jī)器人的研發(fā)成功等，使得冷凍電鏡的分辨率大規(guī)模提升，成為生命科學(xué)研究的利器。

在冷凍電鏡從“看人影”到“辨雀斑”的發(fā)展歷程中，中國沒有使上勁。在冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)室中，從耗材到配件都必須進(jìn)口。“加樣臺(tái)10萬元一個(gè)、小金片50元一個(gè)、外托150元一個(gè)……”張森森說，所有匹配冷凍電鏡使用的工具都需要原裝，根本不存在“山寨版”。零件壞了找不到人修理，只能等待零件郵寄到貨后進(jìn)行更換。對(duì)于中國的冷凍電鏡使用者們來說，這樣的體驗(yàn)可能還要持續(xù)不短的時(shí)間。

13. 中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因光刻膠失色

“假如我們把光刻機(jī)比作一把菜刀，那么光刻膠就好比是要切割的菜，沒有高質(zhì)量的菜，即使有了鋒利的菜刀，也無法做出一道佳肴。”日前，江蘇博硯電子科技有限公司技術(shù)部章宇軒在接受記者采訪時(shí)說。

在北京化工大學(xué)理學(xué)院院長聶俊眼里，我國雖然已成為世界半導(dǎo)體生產(chǎn)大國，但面板產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)業(yè)鏈仍較為落后。目前，上游高端電子化學(xué)品（LCD用光刻膠）幾乎全部依賴進(jìn)口，必須加快面板產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心材料基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，才能支撐我國微電子產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展及國際“地位”的確立。

彩色薄膜少了光刻膠，產(chǎn)生不了絢麗的畫面

顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面。光刻膠是整個(gè)光刻工藝的重要部分，也是國際上技術(shù)門檻最高的微電子化學(xué)品之一，主要應(yīng)用在集成電路和平板顯示兩大產(chǎn)業(yè)。光刻技術(shù)決定了集成電路的集成度，引領(lǐng)了技術(shù)節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)。

章宇軒介紹，我們?cè)谌粘９ぷ魃钪校阅軓娘@示屏幕上看到色彩斑斕的畫面，就是離不開屏幕中厚度只有2μm、卻占面板成本16％的一層彩色薄膜。然而，彩色薄膜顏色的產(chǎn)生，必須由光刻膠來完成。

LCD是非主動(dòng)發(fā)光器件，其色彩顯示必須由本身的背光系統(tǒng)或外部的環(huán)境光提供光源，通過驅(qū)動(dòng)器與控制器形成灰階顯示，再利用彩色濾光片產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三基色，依據(jù)混色原理形成彩色顯示畫面。

其中，根據(jù)顏色的不同，可以將光刻膠分為黑色、紅色、綠色、藍(lán)色四種。彩色濾光片的制作就是在玻璃基板上應(yīng)用黑色光刻膠制作黑色矩陣，再應(yīng)用紅、綠、藍(lán)光刻膠制作三原色像素。

光刻膠的研發(fā)，關(guān)鍵在于其成分復(fù)雜、工藝技術(shù)難以掌握。光刻膠主要成分有高分子樹脂、色漿、單體、感光引發(fā)劑、溶劑以及添加劑，開發(fā)所涉及的技術(shù)難題眾多，需從低聚物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和篩選、合成工藝的確定和優(yōu)化、活性單體的篩選和控制、色漿細(xì)度控制和穩(wěn)定、產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)和優(yōu)化、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化和穩(wěn)定、最終使用條件匹配和寬容度調(diào)整等方面進(jìn)行調(diào)整。因此，要自主研發(fā)生產(chǎn)，技術(shù)難度非常之高。

江蘇漢拓光學(xué)材料有限公司副總經(jīng)理孫友松告訴記者，在光刻膠研發(fā)上，我國起步晚，2000年后才開始重視。近幾年，雖說有了快速發(fā)展，但整體還處于起步階段。事實(shí)上，工藝技術(shù)水平與國外企業(yè)有著很大的差距，尤其是尖端材料及設(shè)備都仍依賴進(jìn)口。

工藝技術(shù)難以突破，國內(nèi)企業(yè)受制于人

“造成與國際先進(jìn)水平差距的原因很多。過去由于我國在開始規(guī)劃發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)上，布局不合理、不完整，特別是重生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的投資，而忽視了最重要的基礎(chǔ)材料、裝備與應(yīng)用研究。目前，整個(gè)產(chǎn)業(yè)是中間加工環(huán)節(jié)強(qiáng)，前后兩端弱，核心技術(shù)至今被TOK、JSR、住友化學(xué)、信越化學(xué)等日本企業(yè)所壟斷。”江蘇博硯電子科技有限公司負(fù)責(zé)銷售的經(jīng)理李中強(qiáng)說。

了解到，光刻膠的主要技術(shù)指標(biāo)有解析度、顯影時(shí)間、異物數(shù)量、附著力、阻抗等。每一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都很重要，必須全部指標(biāo)達(dá)到才能使用。因此，國外企業(yè)在配方、生產(chǎn)工藝技術(shù)等方面，對(duì)中國長期封鎖。事實(shí)上，我國是在缺乏經(jīng)驗(yàn)、缺乏專業(yè)技術(shù)人才，缺失關(guān)鍵上游原材料的條件下，全靠自己摸索。近年來，盡管光刻膠研發(fā)有了一定突破，但國產(chǎn)光刻膠還是用不起來。目前，國外阻抗已達(dá)到15次方以上，而國內(nèi)企業(yè)只能做到10次方，滿足不了客戶工藝要求和產(chǎn)品升級(jí)的要求，有的工藝雖達(dá)標(biāo)了，但批次穩(wěn)定性不好。

“10次方的光刻膠經(jīng)過多次烘烤，由于達(dá)不到客戶需求的防靜電作用，不能應(yīng)用到最新一代窄邊框、全面屏等高端面板上。而國外做到15次方就有了很好的防靜電作用。這還是我們的光刻膠材料、配方、生產(chǎn)工藝方面存在問題。”李中強(qiáng)說。

關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)不到要求，國內(nèi)企業(yè)始終受制于人。就拿在國際上具有一定競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的京東方來說，目前已建立17個(gè)面板顯示生產(chǎn)基地，其中，有16個(gè)已經(jīng)投產(chǎn)。但京東方用于高端面板的光刻膠，仍然由國外企業(yè)提供。

基礎(chǔ)性研究仍需發(fā)力，政府要重視鼓勵(lì)應(yīng)用牽引

能讓顯示屏幕絢麗多彩的光刻膠，仍是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之“痛”。該如何打破歐美及日本等國家和地區(qū)的封鎖與壟斷？

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，按照現(xiàn)在“單打獨(dú)斗”的研發(fā)路徑，肯定不行。政府相關(guān)部門要加大產(chǎn)業(yè)政策的配套支持力度，應(yīng)從加快完善整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，定向梳理國內(nèi)缺失的、產(chǎn)業(yè)依賴度高的關(guān)鍵核心電子化學(xué)品，要針對(duì)電子化學(xué)品開發(fā)難度高，檢測(cè)設(shè)備要求高的特點(diǎn)，組織匯聚一些優(yōu)勢(shì)企業(yè)和專家，形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，國家建立一個(gè)生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)，集中力量突破一些關(guān)鍵技術(shù)。

有專家提出，盡管國產(chǎn)光刻膠在高端面板一時(shí)用不起來，但政府還是要從政策上鼓勵(lì)國內(nèi)普通面板的生產(chǎn)企業(yè)盡快用起來。只有在應(yīng)用過程中才能發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，不斷提升技術(shù)、工藝與產(chǎn)品水平，實(shí)現(xiàn)我國關(guān)鍵電子化學(xué)品材料的國產(chǎn)化，完善我國集成電路的產(chǎn)業(yè)鏈，滿足國家和重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的需求。

14. 高端軸承鋼，難以補(bǔ)齊的中國制造業(yè)短板

“高端軸承依賴進(jìn)口，為什么我們自己造不出來？”在調(diào)研了東三省、浙江、山東等五六個(gè)省份之后，中科院山東技術(shù)轉(zhuǎn)化中心常務(wù)副主任王東升找到了答案：最大的問題出在材質(zhì)上，“沒有好鋼，永遠(yuǎn)造不出高端軸承”。

作為機(jī)械設(shè)備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。在他看來，無論飛機(jī)、汽車、高鐵，還是高精密機(jī)床、儀器儀表，“凡是旋轉(zhuǎn)的部分，都需要軸承”。

毫不夸張地說，發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承一直在“煉獄”中工作——它不僅要以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)，還要承受著各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦與超高溫。這對(duì)軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求，而決定這四點(diǎn)的關(guān)鍵因素，在于其材質(zhì)。

遺憾的是，雖然我國的制軸工藝已經(jīng)接近世界頂尖水平，但材質(zhì)——也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進(jìn)口。

作為“中國企業(yè)100強(qiáng)”，這家鋼鐵集團(tuán)擁有自己的精品鋼基地，但卻做不出軸承用高端鋼，只能依賴進(jìn)口，前不久，花了近1億元進(jìn)口軸承用鋼。

“PPM”在煉鋼中是氧含量的單位，意指百萬分率或百萬分之幾。中科院金屬研究所專家告訴記者，一般而言，在鋼鐵行業(yè)，8個(gè)PPM的鋼屬于好鋼；5個(gè)PPM的鋼屬于頂級(jí)鋼，正是高端軸承所需要的。高端軸承用鋼的研發(fā)、制造與銷售基本上被世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF所壟斷。前幾年，他們分別在山東煙臺(tái)、濟(jì)南建立基地，采購中國的低端材質(zhì)，運(yùn)用他們的核心技術(shù)做成高端軸承，以十倍的價(jià)格賣給中國市場(chǎng)。

煉鋼過程中加入稀土，就能使原本優(yōu)質(zhì)的鋼變得更加“堅(jiān)強(qiáng)”。但怎么加，這是世界軸承巨頭們的核心秘密。

稀土被稱為“工業(yè)維生素”，稀土鋼是指含有一定量稀土的鋼。上世紀(jì)80年代，我國曾掀起稀土鋼的研發(fā)和應(yīng)用高潮，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，煉鋼過程中加入稀土是解決高端軸承用鋼的技術(shù)方向，但是在鋼中加入稀土后，鋼的性能變得時(shí)好時(shí)壞，在大規(guī)模生產(chǎn)過程中也極易堵塞澆口，雖經(jīng)多年攻關(guān)仍未能突破技術(shù)瓶頸，這也導(dǎo)致稀土在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用中由熱變冷。

如同一盆水中滴入一滴墨水，1噸鋼加入多少微量稀土比較合適？怎么加？

難題懸而未解，導(dǎo)致的后果是：目前，除少量鋼種外，鋼鐵企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中幾乎放棄了稀土的應(yīng)用。

不過，研發(fā)高端軸承用鋼的道路上，不全是壞消息。

前一階段，中科院金屬所材料加工模擬研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)單重百噸級(jí)大鋼錠的實(shí)物解剖和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)是導(dǎo)致成分不均勻的主要根源，據(jù)此提出新的鋼中缺陷形成機(jī)理，在行業(yè)內(nèi)引起很大反響并迅速獲得應(yīng)用。此后，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了商用稀土合金的純凈化制備技術(shù)和稀土在鋼中特殊加入技術(shù)，從而突破了稀土在鋼中進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了在鋼中添加稀土后的工藝順行和性能穩(wěn)定。

了解到，近段時(shí)間，國家有關(guān)部委正在醞釀相關(guān)政策，推動(dòng)高端軸承用鋼的國產(chǎn)化進(jìn)程。可以說，解決高端軸承用鋼的“卡脖子”難題，我們又向前邁進(jìn)了一步。

15. 算法不精，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有點(diǎn)“笨”

兩臺(tái)機(jī)器人分別控制雙層托盤，讓其不斷地傾斜、轉(zhuǎn)動(dòng)，另一臺(tái)機(jī)器人控制機(jī)械臂在托盤上十個(gè)障礙物間不停地穿行而不受阻礙。這段工業(yè)機(jī)器人演示視頻讓人看得眼花繚亂。“這可是人家2009年的技術(shù)，我們現(xiàn)在也無法做到”，資深機(jī)器人從業(yè)者馬龍感慨地說。

想要完成如此復(fù)雜的動(dòng)作，工業(yè)機(jī)器人的大腦——核心控制器必須足夠聰明。但由于沒有掌握核心算法，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人“大腦”還不夠聰明，穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)遠(yuǎn)不如工業(yè)機(jī)器人“四大家族”發(fā)那科、ABB、安川、庫卡（以下簡稱“四大家族”）的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已經(jīng)連續(xù)5年成為世界第一大機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)，但高端機(jī)器人仍然依賴于進(jìn)口。核心算法的差距，是國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人向高端制造邁進(jìn)的攔路虎。

算法欠賬多，國產(chǎn)“大腦”愛出錯(cuò)

作為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，衡量機(jī)器人優(yōu)劣主要有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定性和精確性。核心控制器是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件，有著工業(yè)機(jī)器人“大腦”之稱。而軟件相當(dāng)于語言，把“大腦”的想法傳遞出去。

要講好這門“語言”，需要底層核心算法。“四大家族”可以出售伺服系統(tǒng)、減速器、編碼器等關(guān)鍵部件，但對(duì)核心算法一直秘而不宣，絕不外泄。

核心算法差距過大，導(dǎo)致國產(chǎn)機(jī)器人穩(wěn)定性不佳，故障率居高不下。“參數(shù)自整定，抑震算法，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償……”

“工廠里一百多臺(tái)‘四大家族’設(shè)備，一年也出不了幾次故障；如果用國產(chǎn)機(jī)器人，故障率可能是人家?guī)妆丁！鄙蜿柵Z科技有限公司技術(shù)合伙人、資深機(jī)器人軟件工程師周超說。

因此，部分客戶寧愿買二手進(jìn)口機(jī)器人，繳納一筆不菲的“重新開機(jī)費(fèi)”，也不愿意使用國產(chǎn)機(jī)器人。

“好的算法，幾千行就能讓機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行不出故障；差的算法，幾萬行也達(dá)不到人家的水準(zhǔn)，”周超介紹，“就好比兩個(gè)司機(jī)開車，剛拿駕照的新手和經(jīng)驗(yàn)豐富的賽車手，上路之后差距一目了然。”

知其然，不知其所以然，正是核心算法多年來欠賬的結(jié)果。

不掌握核心算法，生產(chǎn)精度需求不高的產(chǎn)品還勉強(qiáng)可以，但倘若應(yīng)用到航天航空、軍工等高端領(lǐng)域，就只能依賴進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人了。

“打個(gè)比方，底層核心算法好比手機(jī)操作系統(tǒng)，我們更多在做APP。雖然做基礎(chǔ)研究投入大、回報(bào)低，做APP賺錢快，但只做APP，永遠(yuǎn)也無法超過蘋果和谷歌，”周超說，“況且一旦別人對(duì)你封鎖系統(tǒng)，APP做得再好用也無濟(jì)于事。”

軟件卡脖子，定價(jià)權(quán)拱手讓人

算法的差距不只體現(xiàn)在核心控制器上，更拖慢了伺服系統(tǒng)響應(yīng)的速度。機(jī)器人每完成一個(gè)動(dòng)作，需要核心控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。打個(gè)比方，就像一場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”，“將軍”下令進(jìn)攻；“傳令兵”傳遞進(jìn)攻信號(hào)；得令的“士兵”向指定位置沖鋒。

現(xiàn)在“四大家族”的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)化到“將軍”通過4G信號(hào)直接指揮“士兵”；而國產(chǎn)機(jī)器人尚停留在傳令兵時(shí)代，速度當(dāng)然就慢了許多。

“如果不掌握核心算法，這一差距很難被縮小。”馬龍說。據(jù)他介紹，對(duì)于單臺(tái)伺服系統(tǒng)，國產(chǎn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但高端機(jī)器人一般同時(shí)有6臺(tái)以上伺服系統(tǒng)，用傳統(tǒng)的控制方法難以取得好的控制效果。

多臺(tái)伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進(jìn)行計(jì)算。通過底層算法，國外核心控制器可以通過伺服系統(tǒng)的電流環(huán)直接操作電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)多軸非線性條件下的精密控制，因此“四大家族”的機(jī)器人響應(yīng)速度更快、定位更準(zhǔn)確。

由于算法、軟件的差距，最終產(chǎn)品的售價(jià)也天差地別。以伺服系統(tǒng)為例，即使核心元器件幾乎完全一樣，成本其實(shí)相差無幾，但國外的產(chǎn)品售價(jià)貴10倍。

“這是因?yàn)閲a(chǎn)伺服系統(tǒng)基本都使用自帶軟件庫，國外企業(yè)限制很多高級(jí)功能，不向我們開放，比如位置環(huán)的S曲線功能，你想要這個(gè)功能，就得掏錢買人家的產(chǎn)品，定價(jià)權(quán)就這樣讓出去了。”馬龍說。

鼓勵(lì)企業(yè)投入研發(fā)，機(jī)器人未來可期

盡管與“四大家族”相比差距明顯，但專家、從業(yè)者都比較看好國產(chǎn)機(jī)器人的未來。

從技術(shù)上看，硬件的發(fā)展已有幾十年歷史，幾無秘密可言；軟件方面，我國擁有數(shù)量龐大的IT從業(yè)人口，“現(xiàn)在，我們很多企業(yè)也可以集成出高水準(zhǔn)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，”周超說，“但完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、擁有關(guān)鍵部件核心技術(shù)的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人，還需要經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間與整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的積累、打磨。”

工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)有點(diǎn)像幾年前的智能手機(jī)市場(chǎng)。只要熟悉產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈，很快就能“攢”出一臺(tái)機(jī)器人產(chǎn)品。但想要掌握核心技術(shù)，卻并不那么容易。當(dāng)某一項(xiàng)技術(shù)取得突破，等待市場(chǎng)檢驗(yàn)、慢慢成熟時(shí)，國外廠商很可能會(huì)壓低該零部件的價(jià)格，提供功能更成熟、價(jià)格更便宜的方案，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)投入與回報(bào)不成正比，這也是很多企業(yè)不愿意在底層研發(fā)上投入的原因。

“作為從業(yè)者，我們希望能有更多以技術(shù)為導(dǎo)向的政策，只要技術(shù)達(dá)標(biāo)，就給予企業(yè)一定的市場(chǎng)空間，在實(shí)踐中慢慢打磨產(chǎn)品，吃透核心技術(shù)，鼓勵(lì)企業(yè)將更多的人力、財(cái)力投入到研發(fā)當(dāng)中，這樣才能讓國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人真正在世界的舞臺(tái)上唱主角，”馬龍說。

16. 航空鋼材不過硬，國產(chǎn)大飛機(jī)起落失據(jù)

“如果把發(fā)動(dòng)機(jī)和飛控設(shè)備比作飛機(jī)的心臟和大腦，那么航空超高強(qiáng)度鋼制作的起落架就是飛機(jī)的‘腿腳’。沒有強(qiáng)健腿腳，縱使心臟和大腦再強(qiáng)大，巨人依然站立不起來！”“青年千人計(jì)劃”學(xué)者、南開大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師梁嘉杰對(duì)記者說。

在梁嘉杰等材料科學(xué)家看來，隨著中國大飛機(jī)等項(xiàng)目的加速推進(jìn)，國產(chǎn)航空超高強(qiáng)度鋼材的研發(fā)制造必須迎頭趕上，才能讓國產(chǎn)大飛機(jī)更穩(wěn)健地翱翔藍(lán)天。

美國300M是世界主流

“川航客機(jī)玻璃脫落迫降，落地時(shí)由于超重滑行，輪胎都癟了，但依然實(shí)現(xiàn)了安全著陸，這得益于好的起落架，如果沒有好的高強(qiáng)度鋼，這種迫降是致命的。”中國民航大學(xué)一位學(xué)者說。無論起飛還是降落，起落架都是支撐飛機(jī)的唯一部件，尤其是在飛機(jī)降落階段，其承載的載荷不僅僅來自機(jī)身重量，還有飛機(jī)垂直方向的巨大沖力。因此，起落架的材料強(qiáng)度必須十分優(yōu)異，一般材料無法滿足這一要求，只能依靠特種鋼材才行。“頻繁的起降滑行，對(duì)起落架的材料可靠性提出了近乎嚴(yán)苛的要求，可以說起落架用鋼就代表著一個(gè)國家超高強(qiáng)度鋼的最高水平。”專家如是說。

在航空業(yè)，大飛機(jī)是指起飛總重量超過100噸的運(yùn)輸類飛機(jī)，包括軍用、民用大型運(yùn)輸機(jī)和150座以上的干線客機(jī)。每架大飛機(jī)的起落架用特種高強(qiáng)度鋼約15噸。因?yàn)閲a(chǎn)材料不過關(guān)，首架C919下線試飛時(shí)，起落架用進(jìn)口材料制作。

梁嘉杰說，就目前起落架鋼材使用現(xiàn)狀來看，美國的300M鋼使用范圍最廣。300M鋼是1952年由美國國際鎳公司研發(fā)，并采用整體鍛件制造工藝制造而成，其強(qiáng)度在1900MPa—2100MPa，相當(dāng)于20000個(gè)大氣壓。迄今為止，美國九成以上軍民用飛機(jī)起落架材料由300M鋼擔(dān)綱。

必須翻過純凈度這座“山”

“超高強(qiáng)度鋼可分為低合金、中合金和高合金三類，飛機(jī)起落架用的鋼材，是典型的低合金鋼，對(duì)‘氫脆’很敏感，真空高溫冶煉需要高純凈度。”天津工業(yè)大學(xué)一位研究金屬的教授介紹，鋼鐵等金屬材料原子按照一定的規(guī)則排列，被稱為晶格，晶格中偶爾有不守秩序的原子會(huì)站錯(cuò)隊(duì)，發(fā)生錯(cuò)排的地方稱為位錯(cuò)。鋼鐵冶煉凝固過程中，殘留在鋼鐵內(nèi)的氫原子會(huì)主動(dòng)尋找位錯(cuò)，向金屬中缺陷附近不斷集中，到室溫時(shí)，原子氫在缺陷處結(jié)合成分子氫，從而產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，使金屬發(fā)生看不見的裂紋，也就是“氫脆”。

“從原子變分子，氫就如同嘯聚山林的好漢，聚到一起就會(huì)產(chǎn)生很大的破壞力。用于制作起落架的超強(qiáng)度鋼最怕這個(gè)。”該教授形象地說。了解到，美國飛機(jī)部件破壞調(diào)查分析表明,起落架多數(shù)是由于表面應(yīng)力腐蝕或疲勞裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致最后斷裂的。

美國的300M鋼采用真空熱處理技術(shù)，避免了滲氫，零件表面光亮，無氧化脫碳、增碳和晶界氧化等缺陷，提高了表面質(zhì)量。與此形成對(duì)比，國內(nèi)用于制作起落架的國產(chǎn)超強(qiáng)度鋼材有時(shí)會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀缺陷、硫化物夾雜、粗晶、內(nèi)部裂紋、熱處理滲氫等問題，這些問題都與冶煉過程中純凈度不夠有關(guān)系。

目前，我國的超高強(qiáng)度鋼材研制水準(zhǔn)與歐洲、俄羅斯相比基本相當(dāng)或略有優(yōu)勢(shì)，但在材料創(chuàng)新基礎(chǔ)研究能力，尤其是高純度熔煉技術(shù)方面與美國還有較大差距，存在很大提升空間。

“未來，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注提升超強(qiáng)度鋼純凈度。”中國航發(fā)北京航空材料研究院研究員、中國工程院趙振業(yè)院士說，純凈度會(huì)影響航空器械的“壽命”，也是所有航空超高強(qiáng)度鋼的“命門”，是必須要翻越的山。他打比方說，其影響如同我國的氣候分水嶺秦嶺一樣明顯，翻過秦嶺是四川的濕潤氣候，秦嶺以北是陜西的氣候。航空器關(guān)鍵構(gòu)件達(dá)到長壽命、高可靠、結(jié)構(gòu)減重，首先要過了純凈度關(guān)，然后才能談抗疲勞性等金屬材料的其他特性。

部分技術(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段

全球航空航天材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到258億美元，這是一個(gè)快速增長的龐大市場(chǎng)，目前高端新材料基本上被美國和歐洲壟斷著。根據(jù)測(cè)算，我國高溫合金行業(yè)長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，年市場(chǎng)缺口近1萬噸。

一代材料技術(shù)，一代航空裝備。“在大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)性關(guān)鍵部件用鋼方面，我國整體水平基本上可以滿足國防軍工、裝備制造、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，但與國際先進(jìn)水平相比，仍存在較大差距。尤其在航空（航天）用高溫合金方面，我國仍處于跟跑階段。不過客觀上講，我國研制和生產(chǎn)水平與先進(jìn)國家的差距正在縮短。”中國鋼鐵研究總院副院長杜挽生說，航空用高純度單晶高溫合金，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了四代技術(shù)的應(yīng)用量產(chǎn)，而國內(nèi)只到了第二代，三代、四代技術(shù)仍在持續(xù)的攻堅(jiān)中。

有鋼鐵冶金業(yè)內(nèi)人士說，大飛機(jī)用的超強(qiáng)度鋼材完全國產(chǎn)化這一過程還有一段很長的路要走。國內(nèi)高性能鋼鐵部分制造技術(shù)，尤其是新一代數(shù)字化和智能化控軋控冷技術(shù)、先進(jìn)熱處理技術(shù)、變截面軋制技術(shù)、溫度梯度軋制技術(shù)、高精度軋制技術(shù)，我們與美國、日本還有不小的差距，有的還停留在實(shí)驗(yàn)室層面，超高強(qiáng)度鋼材實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化，還要加強(qiáng)科研。

17. 燒不出大號(hào)靶材，平板顯示制造仰人鼻息

一塊小小的玻璃，不僅可以導(dǎo)電發(fā)光，還可以幻化出形式各異的文字和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的炫目影像，這就是人們?nèi)缃褚阉究找姂T的各色平板顯示屏。

玻璃本身不導(dǎo)電，也不發(fā)光，奧妙全在于背后涂裝的一層薄薄透明導(dǎo)電膜。就是這層不足頭發(fā)絲直徑五百分之一的膜，背后有一塊看不見的“靶”。

“全國有20余家靶材生產(chǎn)制造商，但能做超過32英寸靶材的，我們還是‘零’！” 在這個(gè)行當(dāng)搞了20多年研發(fā)的鄭州大學(xué)教授、河南省資源與材料工業(yè)技術(shù)研究院原總工程師孫本雙告訴記者。

問題出在尺寸上

在有色金屬的“朋友圈”里，銦錫的氧化物是實(shí)現(xiàn)電學(xué)傳導(dǎo)和光學(xué)透明的絕佳組合。作為有色金屬氧化物，簡稱為ITO的氧化銦錫在平板上具有很好的導(dǎo)電性和透明性，它還可切斷對(duì)人體有害的電子輻射、紫外線及遠(yuǎn)紅外線，是平板顯示器制造的重要原料。在薄膜狀時(shí)，它是略顯茶色的透明物質(zhì)；在塊狀時(shí)，呈黃偏灰色。但它并不是像油漆一樣被刷到平板玻璃上使用，而是先被制作成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的固體靶材，由操縱磁控濺射的“槍手”，不斷“射擊”，將其氣化濺鍍到玻璃基板或柔性有機(jī)薄膜上，形成一層ITO膜。這層膜的厚度因功能需求而有不同，一般在30納米至200納米。

ITO靶材不僅用于制作液晶顯示器、平板顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、電子紙、有機(jī)發(fā)光二極管，還用于太陽能電池和抗靜電鍍膜、EMI屏蔽的透明傳導(dǎo)鍍膜等，在全球擁有廣泛的市場(chǎng)。

ITO靶材外形很像瓷磚，由來卻遠(yuǎn)比瓷磚煅燒復(fù)雜得多——人們把氧化銦和氧化錫粉末按嚴(yán)格的比例混合后，經(jīng)過一系列生產(chǎn)工藝加工成地板磚的形狀，再層層摞疊到一個(gè)特制的爐子里，經(jīng)過1700攝氏度高溫氣氛燒結(jié)，形成黑灰色的陶瓷半導(dǎo)體。通常靶材尺寸越大，濺射到平板上的拼縫就越少，價(jià)值也越高。

但就在尺寸的問題上，國內(nèi)ITO靶材企業(yè)一直鮮有突破，而后端的平板顯示制造企業(yè)也要仰人鼻息。

技術(shù)和工藝是個(gè)難邁的坎

ITO靶材核心技術(shù)長期把持在日本三井、東曹、日立、住友、VMC和韓國三星、康寧等大企業(yè)手里。

對(duì)國內(nèi)的企業(yè)來說，技術(shù)和工藝是個(gè)難邁的坎。由于ITO靶材是由高溫?zé)Y(jié)而成，燒結(jié)技術(shù)工藝決定了產(chǎn)品質(zhì)量，功夫不到家的話，最常出現(xiàn)批次質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。濺射到屏上，有的ITO膜表面出現(xiàn)“麻點(diǎn)”；有的在蝕刻時(shí)容易出現(xiàn)直線放射型的缺劃或電阻偏高帶；還有的會(huì)出現(xiàn)微晶溝縫。

當(dāng)談到生產(chǎn)裝備與國外的差距時(shí)，孫本雙教授嘆息說：“差遠(yuǎn)了！”燒結(jié)大尺寸ITO靶材，需要有大型的燒結(jié)爐。國外可以做寬1200毫米、長近3000毫米的單塊靶材，國內(nèi)只能制造不超過800毫米寬的。“這如同人家已經(jīng)在燒制大型地板磚，我們還只能燒小瓷磚。” 孫本雙說。

在1700攝氏度的“丹爐”中，靶材燒結(jié)需要6至10天。高溫氣氛燒結(jié)需要高濃度氧氣參與，這項(xiàng)工藝也不易控制。長時(shí)間燒，很容易導(dǎo)致產(chǎn)品不均勻，成品率低。

在產(chǎn)出效率方面，日式裝備“牛氣”，月產(chǎn)量可達(dá)30噸至50噸，我們年產(chǎn)量只有30噸——而進(jìn)口一臺(tái)設(shè)備價(jià)格要花一千萬元，這對(duì)國內(nèi)小企業(yè)來說無異于天價(jià)。

目前，也有部分仿制的設(shè)備，但耐火材料不過關(guān)，難耐燒結(jié)工藝所需的烈火考驗(yàn)，燒結(jié)爐總體質(zhì)量差強(qiáng)人意。“這需要生產(chǎn)技術(shù)與裝備國產(chǎn)化重大專項(xiàng)的支持。”孫本雙說。

質(zhì)量不穩(wěn)定、不過關(guān)的材料，誰見誰怕。各色終端生產(chǎn)廠家盤算下來還是覺得買國外進(jìn)口的省事，久而久之，依賴進(jìn)口成了“癮”。

功能性產(chǎn)品：有色金屬大國之痛

每年我國ITO靶材消耗量超過1千噸，一半左右靠進(jìn)口，用于生產(chǎn)高端產(chǎn)品。受有色金屬期貨價(jià)格波動(dòng)和技術(shù)封鎖等因素疊加作用，長期以來價(jià)格高企，成品價(jià)格最高達(dá)每公斤6千至8千元，占據(jù)企業(yè)不小的成本。

“資料顯示，我國半導(dǎo)體產(chǎn)品的進(jìn)口花費(fèi)超過石油”。2017年度何梁何利基金獎(jiǎng)獲得者、昆明理工大學(xué)副校長楊斌教授說。

在中國，半導(dǎo)體重要原料銦、錫的采選、冶煉水平已處于世界頂尖水平，產(chǎn)量和品級(jí)也堪稱世界一流。全球近80%的高品質(zhì)銦、錫來自中國，日企長期購買中國銦錠。

“但我們?nèi)狈ο掠喂δ苄援a(chǎn)品和足夠長的產(chǎn)業(yè)鏈，只能賺取原材料的初級(jí)利潤，比如高品質(zhì)、大尺寸的ITO靶材，就是粉末冶金和半導(dǎo)體行業(yè)的痛。”楊斌教授說，國內(nèi)的大尺寸靶材都只在實(shí)驗(yàn)室階段，技術(shù)是一個(gè)難點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)則是關(guān)鍵。

隨著近十年來國內(nèi)LCD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和PDA、電子書等觸摸式輸入電子產(chǎn)品的悄然興起，尤其是目前，隨著有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）以及其他顯示器件的發(fā)展，對(duì)ITO靶材制成工藝和設(shè)備有了更新、更高的期待。未來一段時(shí)間內(nèi)，這仍是一個(gè)有前景的產(chǎn)業(yè)。

國內(nèi)小規(guī)模、低層次、做了二十年之久的“靶”，因沒能走上世界前沿而長期依賴進(jìn)口，如今得到了“回報(bào)”。近年，由于中國市場(chǎng)巨大，“小靶”國產(chǎn)能力有了大幅上升，這時(shí)國外壟斷企業(yè)“釜底抽薪”，開始在價(jià)格上進(jìn)行打壓，一下子把ITO靶材價(jià)格降到800元一噸，一度接近價(jià)格最高點(diǎn)時(shí)的十分之一，國內(nèi)20多個(gè)企業(yè)蒙受了巨大的損失，部分企業(yè)甚至奄奄待斃。

“但反過來說，價(jià)格低建設(shè)成本也低，這也是洗牌的機(jī)會(huì)。”孫本雙說，如果有國家扶持，保留五六家重點(diǎn)企業(yè)，同時(shí)加快技術(shù)攻關(guān)，將實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)轉(zhuǎn)化量產(chǎn)，我們有望在大尺寸領(lǐng)域突破，并淘汰一部分國外企業(yè)。

18. 沒有這些訣竅，我們夠不著高端電容電阻

一部手機(jī)有幾百個(gè)電容和幾百個(gè)電阻，占了電子元件的大半。中國是最大的基礎(chǔ)電子元件市場(chǎng)，一年消耗的電阻和電容，數(shù)以萬億計(jì)。而最好的消費(fèi)級(jí)電容和電阻，來自日本。

大批量一致性比不了日本

電容和電阻，是電子工業(yè)的黃金配角。電容市場(chǎng)一年200多億美元，電阻也有百億美元量級(jí)。市場(chǎng)的“頭號(hào)玩家”是日本，占據(jù)一半以上份額，以村田、TDK等企業(yè)為代表；臺(tái)灣地區(qū)位居次席；而中國大陸的產(chǎn)品多屬于中低端。

“不能簡單說我們不如別人，”電子工程師、瑞迪航科（北京）技術(shù)有限公司總經(jīng)理武曄卿說，“在軍用級(jí)別，國產(chǎn)電阻電容是能滿足需求的；一些特殊的定制電阻，國內(nèi)公司也能生產(chǎn)。我們比起日本有差距的，是在消費(fèi)級(jí)的、大批量生產(chǎn)的元件上。”

手機(jī)、電腦、家用電器、汽車……消費(fèi)類電子行業(yè)是電容電阻的最大用戶。“這一領(lǐng)域，所謂高端的電容電阻，最重要的是同一個(gè)批次應(yīng)該盡量一致。”武曄卿說，“日本這方面做得最好，國內(nèi)企業(yè)差距大。”武曄卿說，國內(nèi)企業(yè)相當(dāng)于“什么菜都會(huì)炒，但不保證每次炒出來是一個(gè)味兒”。基礎(chǔ)電子元件一批次可生產(chǎn)百萬件，一致性對(duì)質(zhì)量控制極端重要。比如某個(gè)電容不達(dá)標(biāo)，可能會(huì)讓手機(jī)充電更慢，因此手機(jī)各大品牌只采購大廠商的電容電阻。“工藝、材料、質(zhì)量管控上，國內(nèi)企業(yè)相對(duì)薄弱。”武曄卿說，“有一些‘Know How（小竅門）’沒掌握。”

煎餅不難做，但人家做得更平整

MLCC（多層片式陶瓷電容器）是個(gè)典型，它是消費(fèi)電子行業(yè)用量最大的基礎(chǔ)元件，也是日本企業(yè)的強(qiáng)項(xiàng)。目前日本的MLCC產(chǎn)品可以做到1000層，中國產(chǎn)品在300層左右。

“MLCC就像千層酥，只不過小得多。”業(yè)內(nèi)工作多年的電子工程師張光華說。MLCC米粒大小，是一個(gè)內(nèi)有電極的陶瓷塊兒，是幾百層陶瓷和幾百層金屬疊壓起來的。電容的原理是兩電極夾一層絕緣介質(zhì)，以儲(chǔ)存電荷。介質(zhì)層越薄，電容數(shù)值越大。

張光華說，制作MLCC有點(diǎn)像攤煎餅：陶瓷粉末漿，被刮刀攤平成厚度約1微米的涂層，再敷上去一層金屬粉末漿，這就是陶瓷介質(zhì)貼上了電極。之后，一大張薄膜被疊壓、烘干、燒成瓷。“烙千層的煎餅，很難平整。”張光華說，“各家水平不一樣，要是‘煎餅’裂了一道縫，電容數(shù)值就不夠大。”很多環(huán)節(jié)影響質(zhì)量：陶瓷漿和電極漿不配套，干燥時(shí)就會(huì)“起皮”；烘干太快出裂紋，烘干不徹底也會(huì)導(dǎo)致瑕疵；燒瓷要暴露于特殊氣體；冷卻太快會(huì)開裂……

張光華說，哪一環(huán)節(jié)不到位，產(chǎn)品就可能大比例不達(dá)標(biāo)。客戶要求是一百萬個(gè)MLCC只允許一個(gè)不合格。另外，MLCC很脆弱，同一種規(guī)格的產(chǎn)品，大品牌可能細(xì)節(jié)更優(yōu)秀，更不易機(jī)械損壞。

日本企業(yè)定位高端

生產(chǎn)電容的企業(yè)，一般也生產(chǎn)電阻和電感等“被動(dòng)元件”。工藝有相通之處。如消費(fèi)電子產(chǎn)品用量最大的電阻：薄膜電阻，只有牙簽頭大小，以陶瓷為基底鍍膜制造，工藝稍不精細(xì)，指標(biāo)大打折扣。

材料是中國電子元件企業(yè)的短板：陶瓷漿涉及鈦酸鋇和氧化鈦諸多陶瓷材料，還混合了有機(jī)膠等等，電極漿則混合了鎳粉、銅粉和樹脂等等，配方都需要鉆研。質(zhì)量最高的陶瓷漿和電極漿產(chǎn)自日本公司。日本巨頭如村田和京瓷，從做材料起家，后來才制造電子元件。

武曄卿說，二戰(zhàn)后日本專注民用電子，電子產(chǎn)業(yè)集聚，有利于村田這類材料企業(yè)延伸業(yè)務(wù)。“就好像生產(chǎn)面粉的廠子，自己也開了拉面店。”數(shù)十年堅(jiān)持基礎(chǔ)研發(fā)的日本巨頭，始終矚目高端。去年底到現(xiàn)在，基礎(chǔ)電子元件持續(xù)瘋漲，武曄卿說，原因是日本幾家巨頭停產(chǎn)了利潤率見薄的產(chǎn)品，集中精力于高端市場(chǎng)。

根據(jù)業(yè)界估計(jì)，隨著手機(jī)更輕薄和頻段更多，體積小性能好的元件用量會(huì)大大上升，iPhone使用的MLCC是手機(jī)中最多的，最新的iPhone要用上千顆。電腦和電視的用量比手機(jī)只大不小。

汽車（尤其是電動(dòng)汽車）使用的電容和電阻更多，且元件質(zhì)量要求苛刻，因?yàn)闆_擊、溫度、粉塵和腐蝕等條件更惡劣，且不能有安全隱患。車用元件市場(chǎng)大，但技術(shù)門檻很高，未來可能會(huì)繼續(xù)被日本巨頭把持。

19. 激光雷達(dá)昏聵，讓自動(dòng)駕駛很糾結(jié)

人靠眼睛看路，無人車也是。激光雷達(dá)就是無人車的“眼睛”。

伴隨自動(dòng)駕駛的落地，原來主要用于三維掃描的激光雷達(dá)，成為自動(dòng)駕駛汽車的必備，甚至決定著自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化水平。但在這個(gè)切中行業(yè)要害的領(lǐng)域，國貨幾乎沒有話語權(quán)。

激光雷達(dá)不可取代

激光雷達(dá)是個(gè)傳感器，自帶光源，主動(dòng)發(fā)出激光，感知周圍環(huán)境，像蝙蝠通過超聲波定位一樣。

按照自動(dòng)駕駛L1—L5的等級(jí)劃分，L3及以下屬輔助駕駛或低級(jí)別自動(dòng)駕駛，L4、L5才算得上高級(jí)別自動(dòng)駕駛甚至無人駕駛。目前的自動(dòng)駕駛都處于L3以下階段，毫米波雷達(dá)甚至攝像頭都能夠滿足汽車的視覺需求，特斯拉就應(yīng)用了前者。但要想發(fā)展到高級(jí)別自動(dòng)駕駛階段，受測(cè)距、分辨率、精度、信息全面性的影響，激光雷達(dá)不可替代。

激光雷達(dá)可以精準(zhǔn)測(cè)距：通過獲取激光打在物體上并返回接收器的時(shí)間，乘以光速即可獲得。由于打出的每一束光都帶有相對(duì)位置信息，激光雷達(dá)可以利用算法實(shí)時(shí)生成汽車周圍環(huán)境的高清數(shù)字地圖，進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識(shí)別。國內(nèi)主流激光雷達(dá)企業(yè)北科天繪總經(jīng)理張智武說，激光雷達(dá)的掃描精度高、沒有畸變，毫米波雷達(dá)只知道前方有障礙物，并不能準(zhǔn)確描述大小和形狀。

激光數(shù)據(jù)是矢量數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以分類、提取、處理，自動(dòng)辨別車道線、擋車柱、交通標(biāo)識(shí)牌、樹木等，這也是其他傳感器做不到的。

激光雷達(dá)常以線數(shù)區(qū)分，并通常設(shè)計(jì)為2的指數(shù)級(jí)，如4線、8線、16線、32線、64線及問世不久的128線頂級(jí)測(cè)試產(chǎn)品。線數(shù)是指激光發(fā)射光源數(shù)，16線產(chǎn)品有16個(gè)光源，以此類推。目前能上路的自動(dòng)駕駛汽車中，凡涉及激光雷達(dá)者，使用的幾乎都是美國Velodyne的產(chǎn)品。這家公司成立于1983年，位于硅谷，其激光雷達(dá)產(chǎn)品是行業(yè)標(biāo)配，占八成以上市場(chǎng)份額。

“芯片化”才能瘦身降價(jià)

線數(shù)決定激光雷達(dá)的分辨率。激光雷達(dá)以旋轉(zhuǎn)掃描的方式工作，一個(gè)光源掃一圈，得到一條360度的水平環(huán)形視線，這也是為什么無人車頂?shù)摹按蠡ㄅ琛倍家煌ＰD(zhuǎn)。光源越多，視線越密集，實(shí)時(shí)地圖的分辨率越高。張智武以素描類比：素描由線條構(gòu)成，線條越密，畫越清晰。

最早的國產(chǎn)16線產(chǎn)品于2016年推出，目前最高40線。制造多線數(shù)激光雷達(dá)，國內(nèi)廠商普遍面臨工藝繁瑣的問題。以傳統(tǒng)方式增加激光雷達(dá)線數(shù)就像拼接越來越寬的暖氣片，造成產(chǎn)品體積成倍放大，同時(shí)極大增加量產(chǎn)難度。據(jù)激光雷達(dá)企業(yè)飲冰科技CEO金元浩介紹：“現(xiàn)有工藝條件下，提高線數(shù)需要增加印制電路板的數(shù)量，激光雷達(dá)的體積也會(huì)隨之大幅增加。尺度和集成度必須兼顧。”

國外廠商之所以能做出64甚至128線的激光雷達(dá)，內(nèi)部元件的芯片化起到?jīng)Q定作用：縮減激光雷達(dá)的體積、減少散熱、有助于量產(chǎn)。這需要容量大、傳輸速度快、信息處理高效的專用芯片。目前國內(nèi)激光雷達(dá)企業(yè)一般購買德國osram發(fā)射器。對(duì)此，國內(nèi)智能汽車研究專家黃武陵強(qiáng)調(diào)“核心芯片，尤其是發(fā)射器和探測(cè)器，國產(chǎn)化程度、抗干擾等方面需要提高”。

不同于手機(jī)芯片，接收芯片不追求單位面積晶體管數(shù)量最多，但對(duì)分辨率有更高要求。原來需求少，一年幾萬片，這兩年風(fēng)口突然轉(zhuǎn)向高分辨率的高質(zhì)量傳感器，接收芯片生產(chǎn)工藝不成熟，技術(shù)能力不足。“激光信號(hào)的接收對(duì)集成度要求很高，原來做1×1的單點(diǎn)傳感器，現(xiàn)在汽車對(duì)分辨率要求高，要1064×768。”金元浩說。按自主工藝生產(chǎn)這個(gè)分辨率的產(chǎn)品，與半塊汽車前擋風(fēng)玻璃大小相當(dāng)，用起來不現(xiàn)實(shí)。因此，國貨正在從分辨率沒那么高的芯片起步追趕。

自主研發(fā)，備戰(zhàn)量產(chǎn)市場(chǎng)

國內(nèi)有研究所、激光雷達(dá)廠商正在自主研發(fā)發(fā)射芯片和接收芯片，但都處在初級(jí)階段，產(chǎn)品尚未定型。“車載激光雷達(dá)是小眾行業(yè)，近幾年隨著國內(nèi)L2級(jí)自動(dòng)駕駛的發(fā)展才有市場(chǎng)，行業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備不夠，人力投入不足。”金元浩說。他所在的公司就在做16線激光雷達(dá)的發(fā)射芯片，但也是用低價(jià)產(chǎn)品搶占市場(chǎng)份額。

線數(shù)相同，不同產(chǎn)品的效果也不盡相同。據(jù)金元浩介紹，精度、穩(wěn)定性、分辨率等參數(shù)與主流產(chǎn)品還有差異。尤其國產(chǎn)激光雷達(dá)的穩(wěn)定性相對(duì)不足，汽車行業(yè)又對(duì)安全性要求極高，測(cè)試時(shí)間長，本來不大的市場(chǎng)，更難覓國貨蹤跡。

激光雷達(dá)貴，一在必需，二在緊俏。這是一個(gè)完全意義上的賣方市場(chǎng)。Velodyne 16線產(chǎn)品年初價(jià)格減半后仍達(dá)4000美元，百度智能車搭載的64線產(chǎn)品（也是目前市場(chǎng)適用的最高級(jí)）約8萬美元，比一般汽車都貴。價(jià)格是無人車量產(chǎn)和商業(yè)化的攔路虎。

正因如此，國產(chǎn)激光雷達(dá)才要攻關(guān)。據(jù)張智武介紹，北科天繪的16線產(chǎn)品去年賣價(jià)5萬元人民幣，今年不到3萬元，和Velodyne 16線的折扣相當(dāng)，“一旦做出來，售價(jià)就腰斬”。議價(jià)空間之外，自動(dòng)駕駛一旦從測(cè)試走到量產(chǎn)，激光雷達(dá)市場(chǎng)巨大，國貨不能拱手讓人。

新的技術(shù)方案也在出現(xiàn)，“激光雷達(dá)正往固態(tài)化方向發(fā)展，國內(nèi)廠商需要抓住新的方向，與國外同行同步發(fā)展。”黃武陵說。相對(duì)于傳統(tǒng)的360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，固態(tài)激光雷達(dá)基于電子部件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，去除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，是革命性技術(shù)。這條新賽道上，國內(nèi)廠商可與國外同行站上同一起跑線。

20. “命門火衰”，重型燃?xì)廨啓C(jī)的葉片之殤

重型燃?xì)廨啓C(jī)（以下簡稱重燃），名副其實(shí)的大國重器。作為迄今為止熱／功轉(zhuǎn)換效率最高的動(dòng)力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)（如艦船、火車）和大型電站。我國現(xiàn)已具備輕型燃機(jī)（功率5萬千瓦以下）自主化能力；但重燃（功率5萬千瓦以上）仍基本依賴引進(jìn)。據(jù)悉，重燃發(fā)電機(jī)組目前占全國發(fā)電裝機(jī)總量的3%左右，雖不是一大塊，卻是不可或缺的一塊——啟停快捷、熱效率更高、污染更少的燃機(jī)機(jī)組，作為大電網(wǎng)調(diào)峰容量的最佳選擇，在國家能源安全中扮演著無可替代的全局性角色。沒有自主化能力，意味著我國能源安全的重要一環(huán)，仍然受制于人，存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。

極致技術(shù)：對(duì)質(zhì)量和性能近乎變態(tài)的追求

把熔化的液態(tài)金屬澆入模具，等它凝固；在顯微鏡下看其金相，會(huì)呈現(xiàn)形似“干裂農(nóng)田”狀的縫隙，專業(yè)術(shù)語稱之為“晶界”。“晶界是金屬的薄弱環(huán)節(jié)。”國家科技重大專項(xiàng)“重型燃?xì)廨啓C(jī)”技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。為提高金屬材料在高溫下的強(qiáng)度，就要想辦法消除晶界。這是一個(gè)極其復(fù)雜、漫長的過程，包括精確的溫度控制，以及精密鑄造、定向／拉單晶等工藝。其核心部件的毛坯“都是來自國外”；核心設(shè)備單晶爐，也須從國外進(jìn)口。該技術(shù)負(fù)責(zé)人解釋，作為一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)的葉片是最重要的核心部件之一。它要在1400℃—1600℃的高溫下長期穩(wěn)定地工作，目前沒有任何金屬可以做到。怎么辦？

極限工況催生出極致技術(shù)，一種對(duì)質(zhì)量和性能瘋狂到近乎變態(tài)的追求。除了消除晶界、提高所用材料本身的強(qiáng)度之外，“只有靠冷卻”：葉片是中空的，以便通冷卻空氣；表面有陶瓷涂層、冷卻氣膜，使它跟高溫燃?xì)飧綦x，等等。

更關(guān)鍵一點(diǎn)，在以上復(fù)雜流程的所有環(huán)節(jié)，任何一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)都不能有絲毫偏差，“這是它跟常規(guī)制造流程最大的不同”。他強(qiáng)調(diào)，常規(guī)制造中還有一個(gè)安全系數(shù)，即一定的容錯(cuò)裕量；而“極限制造完全是另一概念”：葉片是空心的、又很薄，除了精鑄，目前沒有其他工藝手段可以做出來，未來3D打印能不能解決還不清楚；鑄造過程中，材料的夾渣、裂紋、疏松、氣孔以及變形等，都會(huì)影響葉片的強(qiáng)度和性能。因?yàn)椤八旧硎遣豢赡艿模亢枚鄻O限手段硬讓它變得可能”，所有技術(shù)必須做到極致。所以，一就是一，二就是二，偏差根本不能容忍、不被允許。

體系差距：即使有錢也不知從哪下手

美國GE公司高層曾聲稱，要買重燃成套技術(shù)，除非買下整個(gè)GE。

“重型燃?xì)廨啓C(jī)”重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師顧春偉教授和上述技術(shù)負(fù)責(zé)人都談到，國際上大的重燃廠家，主要就是美國GE、日本三菱、德國西門子、意大利安薩爾多4家，與國內(nèi)三大動(dòng)力合作的也是這4家。但他們都附帶苛刻條件：首先，設(shè)計(jì)技術(shù)不轉(zhuǎn)讓；其次，核心的熱端部件制造技術(shù)也不轉(zhuǎn)讓，僅以許可證方式許可本土制造非核心部件。

這兩條注定了，沒有自主設(shè)計(jì)能力，我們需要什么樣的重燃、能要到什么樣的重燃，只能聽從人家的意志。核心制造技術(shù)不轉(zhuǎn)讓，國內(nèi)上了那么多重燃發(fā)電機(jī)組，設(shè)備運(yùn)維、備件提供完全受制于人，長期安全穩(wěn)定運(yùn)行堪憂；本土制造的許可證又都有期限，到期之后能否付錢再延，還須看他人眼色。所謂“卡脖子”，莫此為甚。

跨國公司秘不示人、惜之如命的設(shè)計(jì)技術(shù)，是真正的核心技術(shù)。顧春偉表示，重燃三大部件（壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)馔钙剑┑脑O(shè)計(jì)都是難上加難，因?yàn)樗鼈冃枰按罅炕A(chǔ)研究支撐”和“長期試驗(yàn)驗(yàn)證及經(jīng)驗(yàn)積累”，沒有長期積累，“即使有錢你也不知從哪兒下手”。

仍以葉片為例。即使分毫不差做足各種極致功課，葉片材料仍是有壽命期限的：重燃葉片，壽命在5萬小時(shí)、3萬小時(shí)不等，到期必須報(bào)廢。怎么證明5萬小時(shí)安全運(yùn)行沒問題？極限工況下、5萬小時(shí)連續(xù)不斷的材料試驗(yàn)必不可少。試想，一年8000多小時(shí)，5萬小時(shí)要做將近6年，“這還只是做一輪配方、一輪工藝所需時(shí)間”，所以“一個(gè)人一輩子都做不了幾個(gè)母合金”。它意味著巨量的投資、巨量的耗時(shí)和巨量的數(shù)據(jù)采集，而且每一步都必須親歷親為，否則就“不知其所以然”。

“盡早建立起我國完整的設(shè)計(jì)體系、試驗(yàn)驗(yàn)證體系，才是重燃自主化的關(guān)鍵所在”，中國聯(lián)合重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)人如是說。

三位一體：工匠的經(jīng)驗(yàn)仍不可或缺

葉片精鑄過程中，“拉單晶”工藝很有畫面感。上述技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹，一般的鑄造，是把金屬液澆入模坑、自然冷卻，出來的產(chǎn)品是多晶體，就會(huì)有晶界。而透平葉片單晶/定向鑄造，“是在底下選一個(gè)晶體，讓它慢慢往上走；上面保持高溫，還是液體；然后這個(gè)界面一點(diǎn)點(diǎn)往上冷卻，所以凝固時(shí)間特別長”。

顧春偉稱之為“多物理場(chǎng)耦合”，即制造流程中，每一環(huán)節(jié)涉及各種細(xì)節(jié)的工藝控制，這種控制又受到各種物理?xiàng)l件的影響，比如濕度、溫度、速度等控制下的成型，“每一步都是工匠、工藝、設(shè)備的‘三位一體’”。

三位一體中，設(shè)備當(dāng)然必不可少，“先進(jìn)單晶爐須從德國進(jìn)口，國產(chǎn)的目前仍不完善。但光強(qiáng)調(diào)設(shè)備也不行”。單晶制造過程中，涉及多個(gè)環(huán)節(jié)、多位頂尖高手，每人各管一段；每人都身懷絕技，相互不可替代。包括所有的參數(shù)控制、補(bǔ)償?shù)龋瓤繑?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，更有“手上的功夫”，也就是經(jīng)驗(yàn)積累。因?yàn)椤岸辔锢韴?chǎng)耦合”中，沒有一把尺子可以包打天下。這是基于大數(shù)據(jù)的3D打印仍無法終結(jié)工匠的道理，也是我國高端制造流程中目前最緊缺的一環(huán)。

21. “靶點(diǎn)”難尋，國產(chǎn)創(chuàng)新藥很迷惘

iCLIP技術(shù)的發(fā)明，讓人們拋棄精密的觀測(cè)儀器，也能確定RNA（核糖核酸）和蛋白質(zhì)在哪個(gè)位置“交匯”，甚至可以讀出位點(diǎn)“密碼”。

生物學(xué)者習(xí)慣將iCLIP這個(gè)詞拆解為3部分，i：單點(diǎn)，就像捋著一條繩子，看它上面哪里打了個(gè)結(jié)，哪里掛了“燈籠”；CL：交聯(lián)，通過紫外照射等方法讓細(xì)胞內(nèi)RNA和蛋白質(zhì)的關(guān)系好成“老鐵”，扯也扯不斷；IP：沉淀，把“老鐵們”從細(xì)胞里“薅”出來，有目的地處理。

iCLIP技術(shù)難，猶如萬千人海中找一個(gè)人，要從幾十億個(gè)堿基對(duì)找到一個(gè)或幾個(gè)確定的結(jié)合點(diǎn)，精確度可想而知。自2010年該技術(shù)在《細(xì)胞》上首發(fā)，近幾年已逐漸成為相關(guān)領(lǐng)域論文登上CNS（《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》）頂級(jí)刊物的“標(biāo)配”實(shí)驗(yàn)技術(shù)，國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室卻極少有成熟經(jīng)驗(yàn)。

國外研究團(tuán)隊(duì)已在RNA操控中展開“技術(shù)競(jìng)賽”，研究論文以幾個(gè)月為周期輪番在CNS上演。越來越多證據(jù)顯示，非編碼RNA同樣控制著生命活動(dòng)，RNA上大量未被發(fā)現(xiàn)的作用位點(diǎn)，可能是創(chuàng)新藥的潛在靶點(diǎn)，iCLIP是發(fā)現(xiàn)潛在靶點(diǎn)的“利器”之一。

條件摸索耗時(shí)耗力耗感情

“條件的摸索純粹是體力活。”一位熟悉該技術(shù)的研究人員表示，雖然實(shí)驗(yàn)技術(shù)無需購買、不受專利限制、能夠從期刊文獻(xiàn)中學(xué)來，但從國外期刊中檢索到的技術(shù)路線完全無法照搬，不同種類細(xì)胞（淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）需要一整套完全不同的技術(shù)體系。以IP那部分“免疫共沉淀”為例，要想“薅”對(duì)“老鐵”，必須要選擇正確的抗體，進(jìn)行正確的抗原抗體反應(yīng)。進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、裂解等多步實(shí)驗(yàn)之后，研究人員才能知道抗體對(duì)不對(duì)，科研團(tuán)隊(duì)通常會(huì)從多家公司購買抗體，同時(shí)從公司定制，多條腿走路，否則浪費(fèi)時(shí)間和情感。

普遍認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室如果沒有對(duì)某一個(gè)蛋白的抗原抗體反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)積累，不熟悉幾個(gè)靠譜的抗體生產(chǎn)公司，那是不敢貿(mào)然嘗試“薅”這一步的。“很費(fèi)時(shí)間，抗體是特異性的，3—6個(gè)月才能生產(chǎn)出來，也很費(fèi)錢，一小管抗體好幾千元。”該研究人員說。裂解液濃度、RNA酶的確定完全是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，“掃蕩式”的排查之后才能夠確定合適的濃度和種類。加“陡”了，很可能什么都得不到，加少了，又會(huì)留下很多雜質(zhì)，摸索就是在“不漏網(wǎng)一個(gè)”和“不錯(cuò)殺一千”中尋求平衡點(diǎn)。“RNA比DNA脆弱。”清華大學(xué)生命科學(xué)院教授楊茂君說，因此對(duì)反應(yīng)條件的控制相當(dāng)苛刻，容錯(cuò)度較低。“摸條件很枯燥，是體力活，要不斷重復(fù)，要耐得住寂寞。”一位完成iCLIP實(shí)驗(yàn)流程的研究人員回應(yīng)，有很多實(shí)驗(yàn)室來交流，也提出要借儀器，還抄走了整個(gè)流程，但是全部沒了下文。“這個(gè)技術(shù)，不下定決心去做，是很難順利地走下來的。”

小小接頭成了CNS論文的“攔路虎”

核酸接頭是整個(gè)iCLIP實(shí)驗(yàn)中最核心的關(guān)鍵物質(zhì)之一。它能夠引導(dǎo)DNA（與RNA對(duì)應(yīng)）富集從頭開始，把特定序列變多并被探測(cè)到，最終“撈出海面”，這就好比放出個(gè)“信號(hào)智能追蹤器”，精確匹配、忠誠錨定序列末端是對(duì)它的基本要求。

國內(nèi)的方法是設(shè)計(jì)隨機(jī)引物，廣撒薄收，總會(huì)撞上某一段。但隨機(jī)引物接不上RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合的位點(diǎn)，必須特別設(shè)計(jì)從頭開始的接頭合成對(duì)應(yīng)的DNA鏈，把RNA“拓印”下來，進(jìn)行測(cè)序。

“特別設(shè)計(jì)”在某些實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)為預(yù)腺苷化、磷酸化的處理，但在國內(nèi)買不到此類“接頭”。事實(shí)上，在擁有雄厚技術(shù)實(shí)力、大量知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大公司的國家，基因測(cè)序公司提供包括接頭合成在內(nèi)的服務(wù)，國內(nèi)卻找不到。

“我們之前也沒下決心一定要做iCLIP。”該研究人員說，但是有篇論文投稿了《自然》，審稿人要求完成iCLIP，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室決定補(bǔ)充其他內(nèi)容改投《細(xì)胞》，換了個(gè)期刊，審稿人仍然要求完成iCLIP。最終，實(shí)驗(yàn)室不得不從國外買來引物，完成本該是產(chǎn)業(yè)的部分工作，滿足了審稿人的要求。

小試劑，折射化學(xué)工業(yè)差距

這不是“小試劑”第一次卡住中國生物產(chǎn)業(yè)的脖子。

多年前，我國某基因測(cè)序企業(yè)購買Illumina公司生產(chǎn)的基因測(cè)序儀，由于Illumina公司突然對(duì)匹配的易耗品“試劑盒”提價(jià)，給企業(yè)經(jīng)營造成巨大影響。該企業(yè)最終下定決心砸巨資購買另一家掌握核心技術(shù)的國外制造企業(yè)，最終有了中國自己的基因測(cè)序儀。不只接頭，用化學(xué)方法在RNA某個(gè)核苷酸的第6個(gè)位點(diǎn)上，直接連接上一個(gè)分子基團(tuán)，這種“指哪打哪”的精細(xì)活，國內(nèi)的生物公司基本還沒涉足。

“這些應(yīng)用技術(shù)都建立在基礎(chǔ)研究之上。”中美冠科生物技術(shù)公司毛冠平博士認(rèn)為，理論基礎(chǔ)研究比想象中更重要。化學(xué)是生物的基礎(chǔ)，但由于行業(yè)的“老舊”，精密化學(xué)合成的底子被扔下了多年，生命科學(xué)研究中的多種試劑盒也是國外產(chǎn)品比國內(nèi)產(chǎn)品的口碑好。“我國的創(chuàng)新藥真要有突破，就要從靶點(diǎn)做起。”中科院院士、四川大學(xué)教授魏于全認(rèn)為，要做創(chuàng)新藥，發(fā)現(xiàn)新靶點(diǎn)的基礎(chǔ)研究必不可少，而這類論文無疑應(yīng)有實(shí)力見諸CNS頂級(jí)刊物。

化學(xué)藥新藥的藥效原理目前是對(duì)體內(nèi)某一關(guān)鍵蛋白質(zhì)作用位點(diǎn)的“鉗制”或者“激活”。拋開后續(xù)的臨床安全評(píng)價(jià)不談，單從有效性上看，高水平的、能夠精確到作用位點(diǎn)的研究不可或缺。魏于全感到緊迫：“別人把靶點(diǎn)都發(fā)現(xiàn)了，又有技術(shù)，怎么可能做不出來新藥。如果用別人的靶點(diǎn)，做出來的藥也很難是新藥。”

無論新藥創(chuàng)制有沒有“新藍(lán)海”，仍在于精確位點(diǎn)上的較量。

22. 射頻器件：仰給于人的手機(jī)尷尬

手機(jī)的射頻器件，好比部隊(duì)的無線電兵，通信全靠它。中國是世界最大的手機(jī)生產(chǎn)國，但造不了高端的手機(jī)射頻器件。這需要材料、工藝和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的踏實(shí)積累。

高端射頻芯片缺少國貨

一塊手機(jī)的主板上，1/3的空間是射頻電路。

聲音要傳到千里之外，得先轉(zhuǎn)化成高頻的射電波。信息編碼成一秒鐘幾十億波峰的正弦電波，對(duì)方手機(jī)接收和還原，紋絲不亂。這就是射頻器件的本事。射頻器件的核心部件是功率放大器芯片，也叫射頻芯片，4G手機(jī)一般會(huì)用4到5顆。

“我們好比是修高速公路的，路修得越寬、越平直，車跑得越多、越快。”專業(yè)設(shè)計(jì)射頻芯片的Vanchip公司工程師王利明說。“手機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是更輕薄，功耗更小，頻段更多，帶寬更大，這就向射頻芯片提出了挑戰(zhàn)。”王利明說，“射頻芯片將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成電磁波，4G手機(jī)要支持十幾個(gè)頻段，信息帶寬幾十兆。信號(hào)不能受干擾，這很難。”2018年，射頻芯片市場(chǎng)150億美元；高端市場(chǎng)基本沒有國貨，被Skyworks、Qorvo和 博通3家壟斷，高通也占一席之地。“多年以來，這幾家的產(chǎn)品已經(jīng)很有口碑，性能很穩(wěn)定。所以大手機(jī)公司比如蘋果、華為和三星等等，基本都用它們的。”王利明說。

國貨的買家多為小品牌手機(jī)，且國貨多為2G、3G芯片；4G射頻芯片基本都是洋貨。

射頻芯片的電路設(shè)計(jì)是玄妙的藝術(shù)

高頻電波的信號(hào)很脆弱，在復(fù)雜的電磁環(huán)境里，保持信號(hào)的清晰穩(wěn)定，有賴于各環(huán)節(jié)的抗干擾性。設(shè)計(jì)這種電路，是一門尚未完全找到規(guī)律的藝術(shù)。

比如說，有瑕疵的射頻芯片像擴(kuò)音喇叭一樣，會(huì)發(fā)出尖利的無用信號(hào)。排查故障是非常麻煩的。射頻電路怕噪聲干擾，但引入噪聲的可能性太多了——電源、鄰近電路、耦合、發(fā)熱、自身元件……

不合理的建模，生產(chǎn)出來的電路，一個(gè)和另一個(gè)的效果天差地別。而從圖紙變?yōu)閷?shí)際電路，更需要設(shè)計(jì)師的豐富經(jīng)驗(yàn)。何種布局，如何抵消各元件的不良影響，兼容不理想的元件，設(shè)計(jì)師都要有辦法。引入新元件，小了不起作用，大了又產(chǎn)生新的干擾。元件用多了，功耗又會(huì)增大……

設(shè)計(jì)師在考慮“要不要給反饋環(huán)串聯(lián)一個(gè)小電阻來緩沖？”“是否改一下地線引腳以屏蔽噪聲？”這類問題時(shí)，往往沒有現(xiàn)成答案，靠經(jīng)驗(yàn)和試錯(cuò)。試探著穩(wěn)定電路，好像把雞蛋立在鴨蛋上，常憑感覺。

射頻芯片屬于模擬電路，跟處理“1”和“0”的數(shù)字電路不同。數(shù)字電路設(shè)計(jì)類似于編程，有成熟的模塊和自動(dòng)化工具；而設(shè)計(jì)模擬電路，要面對(duì)的是復(fù)雜未知的自然世界。

電子創(chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人張國斌說：“數(shù)字電路領(lǐng)域更多需要市場(chǎng)反應(yīng)速度，國內(nèi)有不少做得好的公司，但設(shè)計(jì)和生產(chǎn)射頻器件，需要各種基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)積累和制造是關(guān)鍵，‘彎道超車’幾乎不可能。”

小小濾波器，中國造不好

射頻器件的另一個(gè)關(guān)鍵元件——濾波器，國內(nèi)外差距更大。手機(jī)使用的高端濾波器，幾十億美元的市場(chǎng)，完全歸屬Q(mào)orvo等國外射頻器件巨頭。

濾波器可去除目標(biāo)頻段以外的信號(hào)，是很基礎(chǔ)的電路器件。4G手機(jī)用的是更精準(zhǔn)和昂貴的濾波器，一臺(tái)手機(jī)要裝10來個(gè)。這種高端濾波器基于壓電效應(yīng)原理，引入聲波來工作；它的基底和涂層采用一些新材料（其中一些用在最好的軍用雷達(dá)上），加工精度要很高，涉及到薄膜沉積和微機(jī)械工藝。

濾波器頻段邊緣越“陡峭”，越能避免鄰近頻段的信號(hào)干擾。“比如帶通濾波器就像一扇門，高端產(chǎn)品的門框可以很好，將雜亂信號(hào)濾得很干凈。”張國斌說，“在性能指標(biāo)上如中心頻率、截止頻率、線性度、靈敏度等方面我們比別人落后，一時(shí)還趕不上去。”基礎(chǔ)元器件的差距不止這一個(gè)。張國斌舉了個(gè)例子：射頻電路都有振蕩器，它需要一個(gè)高精度晶體振蕩器，高頻信號(hào)需要倍頻信號(hào)，若晶體振蕩器的頻率精度不夠，則多次倍增后信號(hào)就會(huì)差到不能用。而最精準(zhǔn)的晶體振蕩器，多數(shù)產(chǎn)自海外。

材料是繞不過去的坎

所有的高端元件，都與高性能材料有關(guān)。

張國斌說，射頻電路需要高電子遷移率，這方面砷化鎵和硅鍺等化合物半導(dǎo)體表現(xiàn)要比硅材料好很多。雖然我們國家在上世紀(jì)60年代就開始了化合物半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料研發(fā)，但商業(yè)化上材料的一致性、電性能均勻性還不理想，這方面有很多核心知識(shí)需要自己去摸索，是我們的短板。

“比如半導(dǎo)體材料的摻雜比例不同，性能差別很大。就好像做蛋糕放雞蛋，雞蛋的比例決定蛋糕松軟程度。該放多少？別人不告訴你。你也不可能憑著撞大運(yùn)就成功。”

張國斌說，半導(dǎo)體材料的實(shí)驗(yàn)，周期很長，不是一兩年就能做出成績。“我國在這方面有不少學(xué)校在研究，做得也不錯(cuò)，但有些材料量產(chǎn)化還不行。”

另外，高端射頻器件使用新材料，也需要設(shè)計(jì)者熟悉相應(yīng)的特殊工藝和封裝。沒有創(chuàng)新的工藝，即使采用新材料，良品率也會(huì)差得多。

因此，國內(nèi)的射頻芯片設(shè)計(jì)公司都是找代工廠。而國外幾家巨頭都有自己的晶圓廠，不會(huì)把看家的秘密拿到別人的工廠。

23. 真空蒸鍍機(jī)匱缺：高端顯示屏上的陰影

未來可卷曲、如紙一樣輕薄的各類終端屏幕主要選材是OLED（有機(jī)發(fā)光二極管），OLED生產(chǎn)過程最重要的一環(huán)就是“蒸”，工藝難度極高。

真空蒸鍍機(jī)就如同OLED面板制程的“心臟”，被日本Canon Tokki獨(dú)占高端市場(chǎng)，說其掌握著OLED產(chǎn)業(yè)的咽喉也不過分，業(yè)界對(duì)它的年產(chǎn)量預(yù)測(cè)通常在幾臺(tái)到十幾臺(tái)之間。有錢也買不到，說的就是它。可惜，目前我國還沒有生產(chǎn)蒸鍍機(jī)的企業(yè)，在這個(gè)領(lǐng)域我們沒什么發(fā)言權(quán)。

這臺(tái)設(shè)備就如同生產(chǎn)OLED面板的“入場(chǎng)券”

買到Canon Tokki的設(shè)備就如同得到了一張生產(chǎn)OLED面板的“入場(chǎng)券”，Canon Tokki在業(yè)內(nèi)的名聲很像頂級(jí)光刻機(jī)企業(yè)ASML，神一樣的存在。

僅有300多名員工，卻基本壟斷了全球真空蒸鍍機(jī)的供應(yīng)，每臺(tái)報(bào)價(jià)過億美元，仍然一機(jī)難求，排隊(duì)等貨因此成為常態(tài)。

據(jù)說京東方6代柔性O(shè)LED生產(chǎn)線能夠提前量產(chǎn)的重要前提就是，拿到了Canon Tokki的真空蒸鍍機(jī)。三星之所以能壟斷中小尺寸OLED的生產(chǎn)和供貨，也是因?yàn)橛辛薈anon Tokki的助攻。

蒸鍍?cè)O(shè)備廠商不止一家，Canon Tokki為什么一機(jī)難求？因?yàn)樗慨a(chǎn)穩(wěn)定與技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì)無人可比。

買到Canon Tokki的設(shè)備就能有良品率嗎？不然。

中粵金橋投資合伙人羅浩元對(duì)記者說：“蒸鍍?cè)O(shè)備雖然是OLED生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但一條生產(chǎn)線要實(shí)現(xiàn)批量化、高品質(zhì)的生產(chǎn)，要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)鏈進(jìn)行科學(xué)管理及整合，確保每一道工序可控、可靠。但是，沒有真空蒸鍍?cè)O(shè)備，以上無從談起。”

Canon Tokki能把蒸鍍誤差控制在5微米以內(nèi)

蒸鍍是OLED制造工藝的關(guān)鍵，直接影響著OLED屏幕顯示，蒸鍍機(jī)的工作就是把OLED有機(jī)發(fā)光材料精準(zhǔn)、均勻、可控地蒸鍍到基板上。

OLED顯示面板中大量應(yīng)用的有機(jī)材料極易受到氧氣和水的影響，有機(jī)材料間也很容易造成污染，因此，面板的蒸鍍一般都是在真空環(huán)境下且相互獨(dú)立進(jìn)行。

通過電流加熱，電子束轟擊加熱和激光加熱等方法，使被蒸材料蒸發(fā)成原子或分子，它們即以較大的自由程作直線運(yùn)動(dòng)，碰撞基片表面而凝結(jié)，形成薄膜，這個(gè)過程就是真空蒸鍍。

“通俗地說，OLED屏幕每個(gè)像素都是蒸上去的，除了發(fā)光材料，金屬電極等也是這樣蒸上去的，實(shí)際操作非常復(fù)雜。

Canon Tokki能把有機(jī)發(fā)光材料蒸鍍到基板上的誤差控制在5微米內(nèi)，這是什么概念？1微米相當(dāng)于頭發(fā)直徑的1％。”羅浩元說，“沒有其他公司的蒸鍍機(jī)能達(dá)到這個(gè)精準(zhǔn)度。”

潛心于一個(gè)領(lǐng)域20余年，讓Canon Tokki擁有不少專利，比如，它很早就將機(jī)器視覺應(yīng)用在設(shè)備上。生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，對(duì)準(zhǔn)玻璃基板和用作像素模板的細(xì)金屬網(wǎng)難度很大，利用攝像頭追蹤，Canon Tokki可將誤差范圍縮小到人體紅細(xì)胞大小。

這是一場(chǎng)多維度、立體化的綜合性突破

就如中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院物理研究所歐陽鐘燦教授所說，中國平板顯示全球第一，但大而不強(qiáng)。我國OLED企業(yè)主要聚集在產(chǎn)業(yè)鏈中下游的面板和手機(jī)等顯示終端產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，上游核心生產(chǎn)設(shè)備完全依靠進(jìn)口。

當(dāng)年三星從全球40多家蒸鍍機(jī)業(yè)者選到今天最牛的Canon Tokki，在OLED產(chǎn)業(yè)蟄伏期，Tokki遭逢破產(chǎn)危機(jī)時(shí)，依然全力扶持，這種患難情誼讓三星一度獨(dú)家拿下Canon Tokki的全部產(chǎn)量。

電子創(chuàng)新網(wǎng)創(chuàng)始人、半導(dǎo)體技術(shù)專家張國斌對(duì)記者說：“雖然離了Canon Tokki三星也可能玩不轉(zhuǎn)，但三星對(duì)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)和技術(shù)的判斷、把握值得我們反省。”

羅浩元比較認(rèn)同張國斌的觀點(diǎn)：“具體到真空蒸鍍機(jī)這種卡住產(chǎn)業(yè)咽喉的核心裝備，能不能追，怎么追，從上到下都很迷茫。我國目前的OLED產(chǎn)業(yè)布局和推進(jìn)方式可以讓我們短期內(nèi)形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，卻無法實(shí)現(xiàn)高端設(shè)備的自主研發(fā)、裝備能力。這個(gè)問題不解決，別說真空蒸鍍機(jī)，其他OLED裝備的突破也將是空談。”

中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副秘書長袁桐認(rèn)為，材料或設(shè)備并不是單一的產(chǎn)品，它牽涉到面板系統(tǒng)性的工藝和技術(shù)，如果只憑配套企業(yè)一己之力，可能只能實(shí)現(xiàn)某一種材料或設(shè)備的國產(chǎn)化替代。羅浩元說：“這是一場(chǎng)多維度、立體化的綜合性突破。”

OLED的生產(chǎn)難度在精密制造，精密制造的技術(shù)壁壘在精密設(shè)備。國內(nèi)OLED大型生產(chǎn)線裝備雖仍一片空白，但OLED科研型蒸鍍?cè)O(shè)備已達(dá)國際水平，中試型生產(chǎn)裝備已成功研發(fā)。“雖然距離擺脫‘真空’有點(diǎn)遠(yuǎn)，但好歹上路了。”羅浩元說。

“真空蒸鍍機(jī)等核心設(shè)備的缺失，反映出我國基礎(chǔ)研究、精密加工、自動(dòng)化控制等多領(lǐng)域的短板。”羅浩元說，“雖然很難，但一代人有一代人的任務(wù)，希望我們這一代能生產(chǎn)出真空蒸鍍機(jī)。”

24. 傳感器疏察，被愚鈍的機(jī)器人“國產(chǎn)觸覺”

給一個(gè)壓力，還一個(gè)電信號(hào)。觸覺傳感器的簡單轉(zhuǎn)變就能讓真實(shí)世界以“二進(jìn)制”的方式傳給機(jī)器人。

行業(yè)內(nèi)，工藝不過關(guān)

精確、穩(wěn)定的嚴(yán)苛要求，攔住了我國大部分企業(yè)向觸覺傳感器邁進(jìn)的步伐，目前國內(nèi)傳感器企業(yè)大多從事氣體、溫度等類型傳感器的生產(chǎn)。在一個(gè)有著100多家企業(yè)的行業(yè)中，幾乎沒有傳感器制造商進(jìn)行觸覺傳感器的生產(chǎn)。

可見，對(duì)賣方而言，工藝門檻太高；對(duì)買方而言，國產(chǎn)貨沒有障。“一個(gè)向左、一個(gè)向右”的局面，形成了依賴進(jìn)口、內(nèi)生乏力的惡性循環(huán)。

行業(yè)外，材料不夠純

除了生產(chǎn)工藝，材料純度也是從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)生產(chǎn)的“扼咽之處”。

技術(shù)復(fù)雜，另一道坎

日漸復(fù)雜的技術(shù)也讓國產(chǎn)產(chǎn)品落得越來越遠(yuǎn)。

有布局，但轉(zhuǎn)化難推進(jìn)

我國在觸覺傳感器的一種——多維力傳感器的研究方面，很早就進(jìn)行了布局。不可否認(rèn)的是，在原創(chuàng)技術(shù)的追趕中，后來者必須繞過先行者的相關(guān)專利保護(hù)，除非找到明顯更優(yōu)解，否則很可能會(huì)因?yàn)槔@過專利而提高技術(shù)達(dá)成的門檻，大多數(shù)時(shí)候，傳說中的“變道超車”要靠運(yùn)氣。

25. 居者無其屋，國產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的短艙之困

短艙，是飛機(jī)上安放發(fā)動(dòng)機(jī)的艙室，俗稱“房子”，模樣類似整流罩，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、整流罩和尾噴口組成，起整流、降噪、保護(hù)和為安裝發(fā)動(dòng)機(jī)部分附件提供平臺(tái)的作用。

“與人們熟知的在高溫、高壓、高速等極端工況下工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件相比，短艙屬于‘低溫部件’技術(shù)，是航空推進(jìn)系統(tǒng)最重要的核心部件之一，所需的技術(shù)難度極高。其成本約占全部發(fā)動(dòng)機(jī)的1/4左右。”北京天驕航空產(chǎn)業(yè)投資有限公司國家“千人計(jì)劃”專家王光秋博士說。

目前，新一代大涵道比航空發(fā)動(dòng)機(jī)短艙，主要由航空業(yè)頂級(jí)制造商美國古德里奇提供，包括波音787和空客A350/A320neo等，也包括龐巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支線飛機(jī)。美國GE與法國賽風(fēng)合資的奈賽公司也是一家短艙供應(yīng)商，向用于B737、A330等飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)提供短艙。而我國在這一重要領(lǐng)域尚屬空白。

26. 喪失先機(jī)，沒有自研操作系統(tǒng)的大國之痛

電腦和手機(jī)里，操作系統(tǒng)就像總經(jīng)理。每次開啟電源，操作系統(tǒng)第一個(gè)上崗，它根據(jù)用戶的動(dòng)作，命令各種硬件干活。軟件的計(jì)算需求，經(jīng)操作系統(tǒng)翻譯，向各種硬件發(fā)出指令。但中國沒有自己的操作系統(tǒng)。

缺少自研操作系統(tǒng)，不僅是中國的痛點(diǎn)，英、俄、日、德、印等強(qiáng)國用的都是美國人的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)天然壟斷，贏家通吃。美國先人一步，占據(jù)高點(diǎn)。

27. 中興的“芯”病，中國的心病

當(dāng)?shù)貢r(shí)間16日，一記重拳向中興通訊砸下。美國商務(wù)部表示，由于中興通訊違反了曾與美國政府達(dá)成的和解協(xié)議，7年內(nèi)禁止美國企業(yè)向中興通訊出口任何技術(shù)、產(chǎn)品。

招商電子分析稱，中興通訊的主營業(yè)務(wù)有基站、光通信及手機(jī)，而芯片在這三大領(lǐng)域均存在一定程度的自給率不足。

28. 這些“細(xì)節(jié)”讓中國難望頂級(jí)光刻機(jī)項(xiàng)背

指甲蓋大小的芯片，密布千萬電線，紋絲不亂，需要極端精準(zhǔn)的照相機(jī)——光刻機(jī)。光刻機(jī)精度，決定了芯片的上限。高精度光刻機(jī)產(chǎn)自ASML、尼康和佳能三家；頂級(jí)光刻機(jī)由ASML壟斷。

“十二五”科技成就展覽上，上海微電子裝備公司（SMEE）生產(chǎn)的中國最好的光刻機(jī)，與中國的大飛機(jī)、登月車并列。它的加工精度是90納米，相當(dāng)于2004年上市的奔騰四CPU的水準(zhǔn)。國外已經(jīng)做到了十幾納米。