从云南省科学技术厅获悉,“云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专项(以下简称“专项”)自2018年2月实施以来,已累计申请国家发明专利200余项,制定标准20余件,发表高水平论文300余篇,累计实现经济效益超过20亿元,有效保障了稀贵金属新材料产业创新发展的持续技术供给。

基于国家战略发展和云南省新材料产业自身发展需要,依托云南稀贵金属资源禀赋和产业基础,专项主要围绕云南省贵金属、锡、铟、锗、钛、液态金属等优势稀贵金属新材料产业,开展创新体系建设、关键技术与产业化攻关,构建基于数据驱动的稀贵金属新材料研发及工程化应用示范体系,建立起开放共享的“政产学研用”协同创新体系。

通过专项的实施,正在探索一条云南省稀贵金属新材料产业跨越式创新发展的新路子,增强中国在新材料领域的技术储备,提升云南应对高性能新材料需求的快速响应和生产能力,保障国家相关新材料供给安全,支撑国民经济重大工程建设和国防工业持续稳定发展,推动云南新材料产业结构由中低端向中高端迈进,为国家科技自立自强作出云南贡献。

截至目前,专项已投入经费6.06亿元,其中:财政经费3.59亿元,企业自筹经费2.47亿元。

形成了全国性“政产学研用”协同创新组织模式,实现了全链条创新布局;已基本建成支撑稀贵金属新材料快速、低成本研发的3大公共平台和5个专业研发平台,加速了新材料研发新模式的转变,初步构建了材料大数据驱动稀贵金属新材料研发的协同创新体系,突破了一批材料基因工程先进技术,支撑快速研发了一批稀贵金属新材料产品,其中10余种产品实现了产业化或迭代升级;支撑启动了一批“军令状”制重点新材料限时攻关及产业化科技项目的实施,促进了重大科研项目资源配置、组织实施、管理评价等方面的创新。

云南省科学技术厅党组成员、云南省科学技术院院长阮朝奇表示,“十四五”期间,专项将针对国家和云南省新材料产业发展面临的新形势、新任务和产业发展的迫切需求,围绕贵金属、锡、铟、锗、钛、镓、铜、铝等云南优势新材料产业,进一步强化提升新材料产业协同创新体系,开展材料基因工程共性关键技术、前沿新材料及关键技术研发攻关,持续提升云南新材料产业核心竞争力,全面支撑云南省先进有色金属产业集群的培育打造,为保障国家供应链安全作出应有贡献。

构建了全国性稀贵金属新材料协同创新体系

专项在省科技厅、省财政厅等部门的领导和支持下,由云南省科学技术院具体牵头组织,联合贵金属集团、云锡控股公司、云南钛业、昆明冶金研究院、云南大学等行业标杆企业、高校院所,协同清华、上海大学、哈工大、中科院金属所等30余家国内外高水平创新机构及下游用户单位。

融合材料、物理、化学、数学、计算机、软件、信息等总规模400余人的交叉学科研发及管理团队协同攻关,实现“创新平台—人才团队—项目统筹、基础研究—关键技术研发—工程化应用”的全链条创新布局。

探索了一条依托大科学工程快速汇聚省内外人才团队、平台等创新资源,构建多领域、跨学科、大协同的“政产学研用”全国性协同创新体系,形成了“优势互补、互惠互利、长期合作、共同发展”的大格局,开辟了有效支撑云南新材料产业高质量创新发展的新路径。

目前,平台建设初步完成,技术创新能力显著提升。一是建成了全国首个稀贵金属新材料高通量计算平台,平台配置了1.7万核CPU/GPU服务器,已面向省内外合作单位提供自动化、智能化和个性化的高效率、低成本云计算服务,全面提升了新材料模拟设计、筛选和预测的效率与精度,以及材料大数据处理、分析和共享应用的能力,有效提升云南新材料研发效率。二是初步建成高通量制备与表征平台(即实验平台),融合高通量计算、高通量制备与表征、专用数据库等关键技术,支撑新材料高效率、低成本实验与评价等先进技术及装备研发。三是数据库建设稳步推进,建成全国首个涵盖金、银、铂、钯、铑等11类稀贵金属新材料,汇聚稀贵金属中英文文献、专利、标准、科技报告、图书、资讯、产品信息、行业信息等相关数据为一体的基础参数数据库,目前已积累数据近1000万条。四是组建5个专业研究平台,通过整合各主要参加单位的创新资源,建设了云南大学材料基因工程研究中心、昆明理工大学材料基因工程研究院、贵金属材料基因工程研究院、锡材料基因工程研究中心、液态金属材料基因组研究中心等一批材料基因工程专业研发机构,按领域支撑专项相关共性关键技术、重点研发任务的攻关,正在整合资源筹建云南省新材料产业协同创新研究院(即云南省材料基因工程研究院)。

新技术、新材料研发及工程化应用示范成效显著

专项实施以来,已累计申请国家发明专利200余项,制定标准20余件,发表高水平论文300余篇。研发的30多种高通量计算软件/算法、新材料制备工艺、数据分析技术等材料基因工程相关的新技术实现应用,支撑了10多种稀贵金属新材料产品的快速、低成本研发及产业化或迭代升级,新建或升级10余条生产示范线,累计实现经济效益超过20亿元,有效保障了稀贵金属新材料产业创新发展的持续技术供给。

在贵金属新材料研发及工程化应用示范方面,研发了20余种稀贵金属合金材料、钎焊材料、电接触材料、催化材料及复合材料。

在锡铟新材料研发及工程化应用示范方面,构建了基于数据驱动的锡铟新材料研发与工程化示范体系,开发和优化提升的半导体用6N-7N高纯铟、高性能锡基环保阻燃剂等产品,正在建设数字化生产线。

在铝基、铜基等有色金属新材料产品开发方面,通过数值模拟仿真,指导完成了7075系铝合金汽车支撑摆臀件研制,实现力学性能大幅度提升的同时减重35%,并构建了7075系高强度铝合金参数数据库,为后续高性能铝合金开发奠定了数据基础。

正在构建的铜材料专用数据库,支撑350千米/小时以上轨道交通用的高强高导铜合金研发及其数字化生产示范。

在钛合金、锗材料、液态金属等新材料的研发及工程化应用示范方面,采用高强耐蚀钛合金高通量计算方法指导典型合金的设计研发,确定了4种低成本、高强高耐蚀钛铝矾系合金成分。

开发出的具有自主知识产权的高强耐蚀钛合金综合开发成本降低20%以上,已实现产业化;通过锗单晶组织结构及制备工艺的计算模拟,指导优化了锗单晶制备工艺,生产出产品质量世界先进、国内领先的6英寸垂直梯度凝固法太阳能电池用锗单晶。

建成产能500千克/年超高纯锗单晶中试生产线,产品出口德国等;研发出镓基液态金属热界面材料已批量出口日本。