中科院上硅所10年耕耘实现碳化硅陶瓷热交换管的产业化

    日前，记者从中科院上海硅酸盐研究所获悉，该所历经10年，将有“梦想型”热交换材料之称的碳化硅陶瓷热交换管推向了产业化，到2016年产能可达300吨以上。或许，这将给冶金、化工、制药等离不开“热交换”的行业带来一场设备革命。
    艰苦研发，填补国内空白
    一根根其貌不扬的黑色细管组合而成的碳化硅热交换设备，看起来实在不够起眼。可这些碳化硅陶瓷管却是热交换领域的“梦想型”材料：具有非常优秀的导热性能，可以承受1400℃的超高温，可以耐氟化氢腐蚀，还具有非常高的力学强度。在恶劣的工作条件下，其换热效率和使用寿命分别是现有热交换材料的270倍和3-10倍，这在热交换材料中绝无仅有。
    2004年，上硅所黄政仁研究员带团队完成了国家一项关于碳化硅的重大研发项目后，就开始思考如何将这一材料真正在工业领域中派上用场——当时世界上只有一家美国公司开始少量生产碳化硅热交换管，且只能成套设备购买，价格十分高昂。
    把碳化硅原材料制成热交换器中的圆形细管，听上去似乎并不复杂，但圆管每“长高”、“长薄”一些，其制作难度就成几何级数增加。2006年，碳化硅热交换管项目得到了国家“863计划”的资金支持，步入发展快车道。2009年，上硅所成功制出1米长的碳化硅管，但热交换器大都采用3米的材料。为了攻克这道2米的“鸿沟”，黄政仁团队不断调试原材料配方，优化生产工艺，设计、改装、研制了适合工业自动化连续生产的成型、烧结和检测等装备几十台(套)，项目总计投入近亿元，终于在今年3月研制成功，填补了国内这一领域的空白。
    两年之约，合作需有战略眼光
    要将实验室内的成果搬上生产线，市场资本的注入是不可或缺、却又是容易让好产品“胎死腹中”的一环。中科院上海硅酸盐所在碳化硅陶瓷热交换管这一项目的运作，或许值得借鉴。
    由于项目良好的市场前景和技术优势的垄断性，前几年来找上硅所商谈投资合作的企业络绎不绝，但黄政仁团队始终坚持合作者“一定要有战略眼光”。2011年，黄政仁与从平顶山远道而来的平煤(集团)易成新材料有限公司一拍即合，双方定下了“两年之约”：如果项目研发顺利，2年后合作成立公司将产品推向市场。2013年，中科易成成立，中科院上海硅酸盐所以知识产权入股拥有44%的股权，平煤(集团)易成新材料有限公司拥有股权46%，双方的高管和技术人员各现金入股5%，共同承担风险与收益。此外，作为国内最大的碳化硅原材料生产商，产品的原材料也由乙方提供。值得一提的是，合作双方先确立了公司的各项章程，再正式成立公司，确保公司成立后的规范发展。
    “到2020年，国内高端热交换材料的市场需求将超过300亿元，我们的目标是获得5到8年的垄断利润。”黄政仁透露，到2016年，中科易成的碳化硅管产能将达到300吨，并以每年200吨的速度递增。
    送货上门，主动走进国内企业
    中科易成工厂今年4月投产，已有不少客户纷至沓来，其中绝大部分都是外国企业。让黄政仁团队感到自豪却又有些惋惜的是，产品大规模进入国际市场的速度，可能比进入国内市场还要快一些。
    与外国企业的产品相比，硅酸盐所研制出的碳化硅管致密度更高、外形更直更圆，让不少外国参观者十分惊讶，在价格上也有不小的优势。由于不少国外热交换设备企业早已采用碳化硅管，所以面对更“价廉物美”的产品，国际市场很快就接受了。
    但对于革新意识较为薄弱的国内企业，想要他们接受碳化硅陶瓷热交换管这一新兴事物，还需要一个从试用到批量使用的过程。面对这一情况，中科易成选择主动送货上门，将碳化硅产品提供给国内的热交换设备生产企业和最终用户免费试用，以此获得企业对新产品的信任。
    目前，国内已有几家大型的制药、化工厂商开始试用由碳化硅陶瓷制作的热交换设备。黄政仁担忧的是：假如国内中高端热交换设备生产企业不抓紧机会转型使用碳化硅热交换材料，恐怕我国未来的中高端热交换设备又将被进口产品占据，碳化硅热交换管又将面临出口转内销的尴尬局面。为此，团队已经建立了碳化硅热交换管的企业标准、行业标准，正在申报国家标准。