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发布日期:   发布人:孙悦   浏览量:100

奋进的五年丨新材料所:创新发展,奋进有为

省科学院新材料研究所紧紧围绕省科学院的发展定位和目标,以建设国内一流研究机构为抓手,深入实施创新发展战略,强化人才建设、促进成果转化、提升创新能力,不断增强发展竞争力和创造力,各项工作长足进步,科技事业稳步发展。

一、发展,是建设国内一流研究机构的基础和关键

新材料所围绕国家重大工程需求、广东省战略新兴产业、重点传统产业和高端装备制造业,面向航空航天、海洋工程、先进制造、轨道交通等重点领域,开展并形成了以热喷涂、真空镀膜、激光制造、冷喷涂和表面分析检测为特色的五大研究专长和技术优势,在国内外有相当的影响力,是国内表面工程技术研究开发、成果转化和人才培养的重要基地。

科技创新能力显著提升。围绕国家重大工程和广东省产业发展需求,积极组织申报国家、省、市各级科技项目,获批立项109项,其中国家级15项、省级71,项目经费14145.8万元。国家重大专项“航空发动机和燃气轮机专项”、国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国航发创新发展基金等多项国家级重大、重点项目获批立项,取得重大突破,标志着新材料所在相关领域的学术地位和研究成果获得同行的高度认可,研究水平跻身国家队行列,科研水平和科研实力显著提升。2019年,“高端装备先进涂层创新团队”获得全省唯一支持的材料领域特支本土团队(一般团队)。

科技创新产出显著增强。论文与专利产出快速增长:发表论文408篇,在国际学术刊物上发表的高水平论文数量大幅度增加,SCIEI收录论文200篇,占比达49%。申请专利183件,其中发明专利149件,占比81%;授权专利45件,其中发明专利26件,占比57%。一批优秀成果发表在《Corrosion Science》等工程材料领域顶尖和权威期刊,引发高度关注。

其中,周克崧院士团队在国际上率先提出的发表于《Ceramic International》的科研成果“一种碳化硅复合材料镀铝表面改性方法”,可显著提高材料的抗高温氧化性能,有望在下一代航空发动机功能涂层材料中获得应用,受到国际著名工程学媒体“Advances in Engineering”的专题报道。

科技成果获奖成绩表现突出。13项科技成果获得省部级评选的各类奖励,其中,省部级一等奖2项,二等奖7项,三等奖4项。

其中,“高效高精高强度机械加工涂层刀具开发与产业化”成果,针对高效高速高精加工领域,牵头联合广东省刀具制造上下游企业和研发机构的力量,开发了多种硬质耐磨涂层,设计并制造出十多款复杂结构的高速高精高速钢、硬质合金和金刚石刀具,性能和寿命达到甚至超过国外同类刀具先进水平,突破技术瓶颈并取代进口,创造了显著的社会经济效益,获2018年中国有色金属工业协会科技进步奖一等奖。

“航空传动系统重要部件防护涂层关键技术及应用”成果,围绕直升机传动系统重要部件在高速、高载、高震动、高腐蚀等苛刻工况下对防护涂层的迫切需求,开发了航空传动系统关键部件用碳化钨涂层和氧化铬涂层,提高相关部件的使用寿命和直升机的可靠性和安全性,并取得良好的经济和社会效益,获2019年中国有色金属工业协会科技进步奖一等奖。

另外,首次将冷喷涂再制造技术用于航空发动机结构件上,研究水平达到国际领先,作为重要技术突破之一,参与提名2020年国家科技进步奖一等奖。

科研平台建设显著推进。“现代材料表面工程技术国家工程实验室”完成预期投资,经费超7500万元。改善基础科研条件,推进科技创新平台体系建设。多渠道争取条件建设和基本建设经费,加强与外部优势资源协同合作,与某发动机维修企业共建“高端动力装备先进涂层制备与验证联合实验室”,掀开航空涂层应用新篇章;与东方电气、武汉材保所和福建阿石创等国内知名机构合作,建立院士工作站,合作推动科技攻关与经济融合发展;与阳江十八子集团、广东仕诚和广州汇专等省内知名企业合作,新增省科学院企业工作站3个;与清远先导成立联合实验室,与株硬集团成立国家重点实验室分研究中心,与北京春立正达医疗器械有限公司签订战略合作协议,建立“春立医疗器械3D打印研发中心”,共助医疗行业健康发展。

服务经济社会发展能力显著加强。坚持产学研用结合,积极开展科技服务,关注产业需求,注重成果应用,成果转化能力持续提高。近五年,累计服务企业超1200家,实现成果转化收入2亿元,年均增长率超50%。提高质量标准,为企业提供有力技术支持和生产保障,保质保量如期完成各项重点任务,获得客户高度评价。2017年,成功向某发动机公司转让超音速火焰喷涂技术;2018年,以冷喷涂技术作价200万元技术入股,成功合资注册成立江苏广研新材料技术有限公司。

二、创新,是建设国内一流研究机构的战略支撑

省材料所围绕国家和广东省重大工程和重点行业的产业共性技术问题,组织攻关,突破了一批核心关键技术,开发了一批新技术,拓展了研发新方向,提拱了发展新动能。

面向国家重大需求,突破了一批关键核心技术。

1.等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)制备YSZ热障涂层,在国内率先引入和全面推动PS-PVD新型热障涂层技术的研发和应用,装配有PS-PVD YSZ热障涂层的叶片在国内首次通过了满状态长时间考核,可有效提高发动机功率、延长寿命,提高工作可靠性和安全性,有助于推动发动机核心部件的质量和关键部件再制造。

2.大气等离子喷涂绝缘陶瓷涂层产品作为ITER专项的首批基础性部件,成功用于全球规模较大、影响深远的国际科研合作项目——法国的国际热核聚变实验堆。该部件主要应用于“人造太阳”的磁体支撑部位,是ITER重要结构安全部件,其质量和进度关系到整个ITER装置的运行稳定性和装配进度。

3.系列涂层突破航空瓶颈,航空发动机部件功能涂层及再制造的工程化应用研究取得关键性突破,涂层成功应用于航空关键部件中,取得了良好经济和社会效益;实现了民用航空从辅助系统部件到主发动机部件的突破;首次将冷喷涂再制造技术用于航空发动机结构件上,研究水平达到国际领先,并参与国家科技进步奖一等奖申报。

面向产业应用需求,提供了一批自主研发技术。

1.面向装备制造业,开发的系列涂层强化部件,赋予关键部件耐磨损、耐腐蚀、耐高温及导电、绝缘、导磁等特殊性能,为广东省装备制造业转型升级提供了技术保障,并彻底取代镀铬工艺,产生直接经济效益5亿元以上,间接经济效益数十亿元以上。

2.面向刀模具行业,开展的高性能金刚石涂层刀具应用研究取得突破,所研制的金刚石涂层刀具性能及寿命达到进口刀具水平,有效填补了国内空白。研制适用于碳纤维复合材料、不锈钢、高强度钢和石墨等难加工材料的硬质/超硬涂层刀具,实现在航空航天、轨道交通、3C智能终端等典型工程中的批量应用。

3.面向生物医疗行业,突破激光3D打印技术在医疗髋关节置换系统的开发应用技术,完成国内首例3D打印钛合金髋关节置换的骨科植入大动物实型验证实验。攻克了激光3D打印随形冷却注塑模具技术,优化了化工微通道技术耐高温耐腐蚀的材料体系及激光3D打印成型技术,建立了可为化工企业提供快速验证的多种系列微通道的快速响应制造平台。

4.冷喷涂增材制造与再制造,多晶硅电极冷喷涂Ag、等离子喷涂Al2O3等涂层开发应用,为我国的高纯多晶硅的稳定生产推供了有力的保障;在航空部件表面强化与再制造方面,钛合金、高温合金取得技术突破和先行应用。航空行业共性难题镁合金、铝合金以及高温合金等航空件的增材制造和修复也取得突破,在中试测试中表现良好,引起行业的高度关注和推广应用需求。

面向未来发展需求,储备了一批前沿新兴技术。

1.新能源和技术:建立和推进清洁能源功能涂层学科方向,拓展功能涂层学科发展,先后从国内外引进了以刘太楷博士为代表的多名优秀人才组建研发团队,以制备高效SOFC电池和电解水制氢为目标,开发高效固体氧化物燃料电池技术(SOFC)和先进碱式电解水制氢技术,满足未来能源需求。

2.光电功能薄膜:在电致变色光电材料领域,组建了光电功能薄膜专业研究团队,搭建了电致变色材料的制备和检测平台,初步组建成具有优良光电性能的电致变色器件,依托该方向获“广东省博士后人才引进计划”海外青年博士后引进项目资助。

三、人才,是建设国内一流研究机构的重要保障

新材料所拥有一流的领军人物——周克崧院士,拥有一流科研平台——现代材料表面技术国家工程实验室,更有一流的创新精神、创新团队和创新人物。

秉持“务实、创新、专业、高效”的精神文化,新材料所凝聚和锻造了一支专业素质高、创新能力强,能吃苦、善协作、重应用的人才队伍。在创建一流科研机构的征程中,涌现出一个个先进典型、树立了一座座模范标杆。

创新团队  科技先锋铸就“共产党员先锋岗”。2018年,省新材料所第一党支部荣获广东省直机关首批十个创新驱动发展战略“共产党员先锋岗”挂牌单位之一。第一党支部在邓春明书记的带领下,立足科研岗位,践行先锋精神,取得了令人欣喜的科研成果,推动先锋精神在科技创新中落地生根。面对国民经济对先进表面工程技术的迫切需求,开发出系列高性能涂层技术和产品;面向石油及民用航空关键部件对可靠性和长寿命的需求,通过不断优化工艺参数,替代传统技术,使其关键部件的使用寿命和性能得到大幅度提高。自创岗以来,充分发挥党支部的战斗堡垒作用,全体党员在关键技术开发和工程化应用中起到了核心和先锋模范带头作用,共发表论文100多篇,申请专利45件,授权22件,获得省部级奖励5项,创造了较好的社会和经济效益。

创新人才  十年磨一剑,剑指“省杰青”。毛杰博士,2020年广东省杰青,是省新材料所培养的首位广东杰青创新人才。毛杰博士专注航空发动机及燃气轮机关键技术的研发,先后承担和参与了国家973、两机重大专项、国家重点研发计划、国家面上基金、省重点领域、市重大创新专项等项目30余项,发表学术论文76篇,其中SCI索引论文26篇,申请国家专利38件,授权专利16件,参编著作1部,获得省部级科技奖3项;潜心钻研、攻坚克难、厚积薄发,以先进热障涂层体系和结构设计、制备技术为核心,结合广东省海洋环境涂层腐蚀机理和涂层海洋环境适用性评价等热点问题,成功获批2018年国家面上基金和2020年广东省自然科学基金杰青项目。

创新典型  冷喷涂加速度——筚路蓝缕中起步、砥砺奋进中前行。黄仁忠博士,是广东省科学院从日本引进的首批高层次领军人才之一。201512月回国后,在省科学院和省新材料所的大力支持下,白手起家创业,组团队、购设备、建厂房,以时不我待、只争朝夕的精神快速启动冷喷涂技术的研发和建设工作。短短四年,黄仁忠团队克服困难、创造条件,优化了世界最先进的高压冷喷涂设备,自主优化设计了包括喷嘴在内的冷喷涂设备的核心部件,成功将冷喷涂金属固态沉积技术应用于钛合金、镍基高温合金等航空零部件再制造,开启了冷喷涂技术在广东省乃至全国工程化应用开发的先河。黄仁忠团队成果丰硕,先后承担省市重点科技攻关项目10余项,申请发明专利10余件,发表SCI论文20余篇;在国内外表面工程领域形成了相当的影响力,为冷喷涂技术在广东省乃至全国的快速发展做出了突出贡献。

结束语

站在广东省科学院组建五周年的新起点,新材料所将不忘初心,牢记使命,以更加饱满的精神,更加昂扬的斗志加快国内一流研究机构的建设步伐为推动广东产业高质量发展而不懈奋斗。