复合超硬材料产业发展行动建议

复合超硬材料产业发展行动建议

到2020年，战略性新兴产业发展要实现以下目标：产业规模持续壮大，成为经济社会发展的新动力。战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到15%，形成新一代信息技术、高端制造、生物、绿色低碳、数字创意等5个产值规模10万亿元级的新支柱，并在更广领域形成大批跨界融合的新增长点，平均每年带动新增就业100万人以上。创新能力和竞争力明显提高，形成全球产业发展新高地。攻克一批关键核心技术，发明专利拥有量年均增速达到15%以上，建成一批重大产业技术创新平台，产业创新能力跻身世界前列，在若干重要领域形成先发优势，产品质量明显提升。节能环保、新能源、生物等领域新产品和新服务的可及性大幅提升。知识产权保护更加严格，激励创新的政策法规更加健全。产业结构进一步优化，形成产业新体系。发展一批原创能力强、具有国际影响力和品牌美誉度的行业排头兵企业，活力强劲、勇于开拓的中小企业持续涌现。中高端制造业、知识密集型服务业比重大幅提升，支撑产业迈向中高端水平。形成若干具有全球影响力的战略性新兴产业发展策源地和技术创新中心，打造百余个特色鲜明、创新能力强的新兴产业集群。鼓励运用信息网络技术推动生产、管理和营销模式变革，重塑产业链、供应链、价值链，加快形成新的生产和流通交换模式。以体制机制创新推动分享经济发展，建立适应分享经济发展的监管方式，促进交通、旅游、养老、人力资源、日用品消费等领域共享平台企业规范发展，营造分享经济文化氛围。加快壮大战略性新兴产业，打造经济社会发展新引擎十二五期间，我国节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等战略性新兴产业快速发展。2015年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到8%左右，产业创新能力和盈利能力明显提升。新一代信息技术、生物、新能源等领域一批企业的竞争力进入国际市场第一方阵，高铁、通信、航天装备、核电设备等国际化发展实现突破，一批产值规模千亿元以上的新兴产业集群有力支撑了区域经济转型升级。大众创业、万众创新蓬勃兴起，战略性新兴产业广泛融合，加快推动了传统产业转型升级，涌现了大批新技术、新产品、新业态、新模式，创造了大量就业岗位，成为稳增长、促改革、调结构、惠民生的有力支撑。未来5到10年，是全球新一轮科技革命和产业变革从蓄势待发到群体迸发的关键时期。信息革命进程持续快速演进，物联网、云计算、大数据、人工智能等技术广泛渗透于经济社会各个领域，信息经济繁荣程度成为国家实力的重要标志。增材制造（3D打印）、机器人与智能制造、超材料与纳米材料等领域技术不断取得重大突破，推动传统工业体系分化变革，将重塑制造业国际分工格局。基因组学及其关联技术迅猛发展，精准医学、生物合成、工业化育种等新模式加快演进推广，生物新经济有望引领人类生产生活迈入新天地。应对全球气候变化助推绿色低碳发展大潮，清洁生产技术应用规模持续拓展，新能源革命正在改变现有国际资源能源版图。数字技术与文化创意、设计服务深度融合，数字创意产业逐渐成为促进优质产品和服务有效供给的智力密集型产业，创意经济作为一种新的发展模式正在兴起。创新驱动的新兴产业逐渐成为推动全球经济复苏和增长的主要动力，引发国际分工和国际贸易格局重构，全球创新经济发展进入新时代。十三五时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段，也是战略性新兴产业大有可为的战略机遇期。我国创新驱动所需的体制机制环境更加完善，人才、技术、资本等要素配置持续优化，新兴消费升级加快，新兴产业投资需求旺盛，部分领域国际化拓展加速，产业体系渐趋完备，市场空间日益广阔。但也要看到，我国战略性新兴产业整体创新水平还不高，一些领域核心技术受制于人的情况仍然存在，一些改革举措和政策措施落实不到位，新兴产业监管方式创新和法规体系建设相对滞后，还不适应经济发展新旧动能加快转换、产业结构加速升级的要求，迫切需要加强统筹规划和政策扶持，全面营造有利于新兴产业蓬勃发展的生态环境，创新发展思路，提升发展质量，加快发展壮大一批新兴支柱产业，推动战略性新兴产业成为促进经济社会发展的强大动力。丰富数字文化创意内容和形式通过全民创意、创作联动等新方式，挖掘优秀文化资源，激发文化创意，适应互联网传播特点，创作优质、多样、个性化的数字创意内容产品。（一）促进优秀文化资源创造性转化鼓励对艺术品、文物、非物质文化遗产等文化资源进行数字化转化和开发。依托地方特色文化，创造具有鲜明区域特点和民族特色的数字创意内容产品。加强现代设计与传统工艺对接，促进融合创新。提高图书馆、美术馆、文化馆、体验馆数字化、智能化水平，加强智慧博物馆和智慧文化遗产地建设，创新交互体验应用。（二）鼓励创作当代数字创意内容精品强化高新技术支撑文化产品创作的力度，提高数字创意内容产品原创水平，加快出版发行、影视制作、演艺娱乐、艺术品、文化会展等行业数字化进程，提高动漫游戏、数字音乐、网络文学、网络视频、在线演出等文化品位和市场价值。鼓励多业态联动的创意开发模式，提高不同内容形式之间的融合程度和转换效率，努力形成具有世界影响力的数字创意品牌，支持中华文化走出去。复合超硬材料行业壁垒（一）复合超硬材料行业人才和技术壁垒复合超硬材料具有较高的技术含量，属于技术密集型行业，融合了材料学、金属学、物理学、高分子材料学、界面力学、摩擦学等多学科知识，需要多个领域的人才协作配合，而相关人才在这些领域形成默契的配合需要较长时间的积累和沉淀。聚晶金刚石复合片主要用于油气勘探和开发，在所有地质条件中使用最为复杂和恶劣，因此其对PDC的各项性能指标和质量要求也比较高，准入标准较高。为了使PDC产品符合油气钻探所需，生产厂家需要结合以上技术、协调人才，经过不断的研发和生产试验，才能在原材料选用、配方调配、工艺生产等方面满足高品质PDC的要求。同时随着下游运用领域的发展，下游客户的产品也在不断升级和改进，从而对与之配套的复合超硬材料也不断提出新的要求，生产厂家需要快速协调人力跟进技术研发，调整配方，改善生产工艺，从而满足客户的新需求。复合超硬材料制品主要应用于加工领域。随着加工对象的差异，加工机床的差异，加工参数的差异，导致对于复合超硬材料制品的差异化要求就非常高，这就要求复合超硬材料制品厂家具有丰富的现场经验积累和产品配方技术积累。随着下游产业生产效率的不断提高，产业集中度的不断提升，客户对于复合超硬材料制品供应商的产品稳定性，产品性能，生产能力，快速反应能力和综合服务能力的要求越来越高。而这些能力的取得需要复合超硬材料制品供应商具有较强的产品配方技术、结合剂配方技术和生产工艺技术等方面的能力，同时还需要复合超硬材料制品供应商培养并拥有一支涵盖产品设计与开发、产品工艺技术设计与开发、生产工艺过程控制、售后技术服务、市场开发技术服务等方面的综合人才队伍。综上所述，新进入者很难在短时间内完成人才及技术方面的积累，从而对其形成一定的壁垒。（二）复合超硬材料行业客户和品牌壁垒聚晶金刚石复合片主要用于油气钻探，该领域具有投资大，风险高的特征，对于钻井材料的可靠性、适用性和安全性有严格的要求，油服企业在钻井过程中承担着较高的风险和责任，在施工过程中如果发生油气钻头的非正常崩裂将使得其损失大量的人力物力以及时间成本，因此其对钻头主要材料聚晶金刚石复合片的质量和可靠性要求也极高，要求在钻井过程中非正常破损率降低到零。由于聚晶金刚石复合片的质量直接关系到钻头的性能和钻探效果，因此其对钻井作业的效率和成本具有重要影响。因此，油服企业在选择聚晶金刚石复合片供应商时会对其产品的质量进行严格的测试和考核，并对其管理能力、研发能力、技术水平、生产能力进行全方位的考察，一般是先进行较长时期的小批量供货测试，测试合格后，方能将其列为合格供应商，一般国外钻头厂商前期的测试到正式供货需要两到三年的时间。正是由于钻井作业的高投资、高风险，钻头厂商一旦选定了聚晶金刚石复合片的合作厂商，就会形成稳定的合作关系，不会轻易更换。对于新进入者来说，具有较高的客户壁垒。复合超硬材料制品主要作为硬脆材料的加工工具，其加工过程具有不可逆性，复合超硬材料制品的稳定性和可靠性对客户非常重要，因此客户在选择供应商时非常注重其过往产品的使用情况和市场反应，通常会选择在业内具有良好口碑的生产企业作为其供应商。良好品牌口碑的形成，需要供应商具有较强的技术研发实力、良好的生产工艺和管理能力以及快速的市场响应能力和售后服务能力，这些能力的建立需要较长时间的积累，从而对新进入者构成较高的客户壁垒。（三）复合超硬材料行业规模壁垒复合超硬材料需要不断的研发投入方能适应市场的快速发展和变化，研发费用支出较大，未达到规模效应的生产企业很难不断的进行研发投入，进而导致其产品质量和竞争力不能满足不断变化的市场需求，从而只能在低端领域通过低价进行竞争。聚晶金刚石复合片主要用于油气勘探领域，该领域的下游市场集中度很高，绝大部分市场份额被国际几大油气装备制造厂商所垄断，这些国际客户在选择供应商时往往要求合作伙伴具有一定的生产规模以保证供货能力；另外，这些国际客户通常采用低库存战略，对交货的及时性要求很高，也要求供应商有一定的备货能力；第三，油气钻探地质复杂，情况多变，对材料技术的要求很高而且要不断适应变化的地质条件，从而使得聚晶金刚石复合片生产企业要不断的研发投入，改进工艺，进行相关设备的更换升级。随着加工技术的发展，加工效率的提高，加工质量要求的提高，对复合超硬材料制品的技术更新升级的要求也越来越高。对于没有一定生产及销售规模的企业难以进行持续的技术研发投入，以满足客户对产品越来越高的要求。同时客户也要求复合超硬材料制品的供应商能够及时的进行产品改进升级以配合其加工技术的进步。另一方面，大的客户一般都会进行供应商考核及现场考察供应商的生产和技术开发实力。这不仅要求企业要投入较大的资金进行技术研发设备的引进，同时还要具有一定的人才队伍进行不断的技术开发与生产工艺升级。因此，复合超硬材料行业对新进入者而言，如果不能保证较大的规模化生产能力和持续不断的研发投入，则其在市场竞争方面会存在较大的困难。提升生物医学工程发展水平深化生物医学工程技术与信息技术融合发展，加快行业规制改革，积极开发新型医疗器械，构建移动医疗、远程医疗等诊疗新模式，促进智慧医疗产业发展，推广应用高性能医疗器械，推进适应生命科学新技术发展的新仪器和试剂研发，提升我国生物医学工程产业整体竞争力。（一）发展智能化移动化新型医疗设备开发智能医疗设备及其软件和配套试剂、全方位远程医疗服务平台和终端设备，发展移动医疗服务，制定相关数据标准，促进互联互通，初步建立信息技术与生物技术深度融合的现代智能医疗服务体系。（二）开发高性能医疗设备与核心部件发展高品质医学影像设备、先进放射治疗设备、高通量低成本基因测序仪、基因编辑设备、康复类医疗器械等医学装备，大幅提升医疗设备稳定性、可靠性。利用增材制造等新技术，加快组织器官修复和替代材料及植介入医疗器械产品创新和产业化。加速发展体外诊断仪器、设备、试剂等新产品，推动高特异性分子诊断、生物芯片等新技术发展，支撑肿瘤、遗传疾病及罕见病等体外快速准确诊断筛查。战略性新兴产业总体部署壮大引领为核心，紧密结合中国制造2025战略实施，坚持走创新驱动发展道路，促进一批新兴领域发展壮大并成为支柱产业，持续引领产业中高端发展和经济社会高质量发展。立足发展需要和产业基础，大幅提升产业科技含量，加快发展壮大网络经济、高端制造、生物经济、绿色低碳和数字创意等五大领域，实现向创新经济的跨越。着眼全球新一轮科技革命和产业变革的新趋势、新方向，超前布局空天海洋、信息网络、生物技术和核技术领域一批战略性产业，打造未来发展新优势。遵循战略性新兴产业发展的基本规律，突出优势和特色，打造一批战略性新兴产业发展策源地、集聚区和特色产业集群，形成区域增长新格局。把握推进一带一路建设战略契机，以更开放的视野高效利用全球创新资源，提升战略性新兴产业国际化水平。加快推进重点领域和关键环节改革，持续完善有利于汇聚技术、资金、人才的政策措施，创造公平竞争的市场环境，全面营造适应新技术、新业态蓬勃涌现的生态环境，加快形成经济社会发展新动能。复合超硬材料行业发展概况和趋势（一）复合超硬材料及其制品的行业发展概况复合超硬材料主要是以金刚石和立方氮化硼等单晶超硬材料为主要原料，添加粘结剂（如：金属、树脂等）通过在特定温度和压力下压制而成的复合材料，广泛使用于石油、天然气、石材、建筑、家电、矿山、汽车等传统领域，以及电子信息、航天航空、国防等高新技术领域。其中PCBN（聚晶立方氮化硼）具有高硬度、高耐磨性且高温下稳定，主要用于制造各类刀具；金刚石可分为单晶金刚石、聚晶金刚石（PCD）和CVD金刚石，单晶金刚石应用于砂轮、锯片等，PCD应用于刀具、石油钻头，CVD金刚石应用于拉丝模、刀具等，高端CVD金刚石应用于电子器件、航天等领域。超硬材料也可以分类为单晶超硬材料和聚晶超硬材料（也称复合超硬材料），单晶超硬材料包含单晶金刚石、单晶立方氮化硼等，特点是硬度高但尺寸小；聚晶金刚石/立方氮化硼是用单晶金刚石/立方氮化硼为主要原料，添加金属和非金属粘接剂在高温高压环境下制成的复合材料，复合超硬材料虽然硬度和耐热度稍差，但其切割面积较大、耐磨性更好。金刚石复合片在硬度、加工精度、摩擦系数及使用寿命方面与传统材料相比，具有显著的优势。超硬材料超硬的独特物理特性，使其可以加工几乎所有已知的材料，不但解决了传统硬质合金工具由于硬度不够，部分硬脆材料无法工业化加工的难题，而且大幅度提升了工业加工效率，降低了能源耗费。随着技术的不断发展，在日常生活和工业应用过程中，逐渐出现了强度和硬度更高的产品，也需要有更硬、更强的材料对这些产品进行加工，未来复合超硬材料行业也将面临更加广阔的市场空间和机遇。复合超硬材料主要用于石油天然气、煤田矿山的开采及汽车的制造等。石油天然气用聚晶金刚石是由小金刚石颗粒和粘接剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成，该材料具有很高的强度、硬度和耐磨性，将该材料镶嵌于石油、天然气钻头上，是钻头上起到切削和掘进的核心部件，在钻头掘进的过程中，金刚石复合片逐渐消耗。在煤田矿山开采过程中，金刚石复合片起到同样的作用。PCD刀具的耐用度较硬质合金刀具寿命高几十倍，主要加工对象为有色金属、非金属材料等。由于汽车发动机活塞的群部、销孔和化油器等部件含硅量一般在10%以上，硬度较大，且大多采用流水线批量生产，这使得合金刀具的性价比较低，金刚石刀具适用性良好。（二）复合超硬材料及其制品的发展趋势近年来，精磨超硬磨具发展十分快速，正朝着精磨、高速与数控方向发展，大大缩短了与国外高效精磨加工领域的差距。其中，高速、超高速磨具方面，CBN砂轮实际使用速度可达到150～250ｍ/s；高精度方面，超薄切割砂轮的厚度精度达到0．01μｍ，平行度≤３μｍ，磨具的尺寸、形位精度越来越高；超薄方面，用于集成电路的划片砂轮厚度已经达到0．01ｍｍ，还在朝着更薄的方向发展；超细磨料磨具方面，硅片背面减薄砂轮已经投入使用，还会有更细粒度的超硬磨具出现，满足高精度的加工需求。金刚石/立方氮化硼复合超硬材料制品相对于普通磨料磨具具有结合强度高、成型好、使用寿命长等显著特性。随着中高速磨削、高速磨削、超精密切割技术的快速发展，普通磨料工具已不能满足生产需要。随着国内机械加工产业的升级，国家智能制造，工业4．0等政策的实