中國粉體網(wǎng)訊 2025年4月16日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025第二屆高端研磨拋光材料技術(shù)大會”在河南鄭州成功舉辦！大會期間，中國粉體網(wǎng)邀請到多位業(yè)內(nèi)專家學(xué)者做客“對話”欄目，就高端研磨拋光材料與技術(shù)、研磨拋光裝備及應(yīng)用、行業(yè)未來發(fā)展等方面進(jìn)行了訪談交流。本期，我們邀請到的是河南工業(yè)大學(xué)栗正新教授。
中國粉體網(wǎng)：栗教授您好，請問，當(dāng)前國內(nèi)磨料磨具行業(yè)面臨的主要技術(shù)瓶頸有哪些？與國際領(lǐng)先水平相比，差距體現(xiàn)在哪些方面？
栗教授：國內(nèi)磨料磨具產(chǎn)業(yè)發(fā)展四十多年以來，我們?nèi)〉昧司薮蟮倪M(jìn)步，整體技術(shù)水平已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平，個別方面已經(jīng)超越國際先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。但是總體來講，我們?nèi)匀宦浜笥诎l(fā)達(dá)的國家。
我們可以舉一些例子，比如說磨料方面，普通磨料仍然是傳統(tǒng)磨料，國外先進(jìn)企業(yè)早有了一些新興的磨料，領(lǐng)先我們一代，像美國企業(yè)的形狀可控磨料，法國企業(yè)的系列陶瓷磨料，還有像堆積磨料、燒結(jié)磨料等等，我們國內(nèi)現(xiàn)在仍然是在研發(fā)追蹤階段。
磨具方面我們國內(nèi)這幾年的進(jìn)步也非常快，但是在高速度，比如說120m/s線速度以上，還有在高精密，尤其是超精密加工，還有一些特殊應(yīng)用的領(lǐng)域，比如像碳纖維，還有高粘附性的材料加工方面，我們現(xiàn)在還滿足不了加工的需求。大部分的高端產(chǎn)品現(xiàn)在還是需要進(jìn)口，國內(nèi)中低端已經(jīng)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩，出現(xiàn)內(nèi)卷現(xiàn)象。另外，我們和國外差距最大的是從磨料到磨具、磨床和磨削的集成研發(fā)，形成磨削解決方案的能力。國內(nèi)基本上是在孤島創(chuàng)新，國外已經(jīng)著重于用戶的磨削端的需求，已經(jīng)能夠系統(tǒng)化的研究解決方案，可是我們國內(nèi)現(xiàn)在仍然是分離的，做磨料的研究磨料，做磨具的研究磨具，沒有形成一個系統(tǒng)的集成創(chuàng)新。在目前技術(shù)復(fù)雜度越來越高，技術(shù)競爭越來越強(qiáng)的狀態(tài)下，是非常不利的，這也是我們需要向國外學(xué)習(xí)的。
中國粉體網(wǎng)：栗教授，以金剛石、立方氮化硼為代表的超硬磨料近年來有哪些關(guān)鍵進(jìn)展？
栗教授：金剛石和立方氮化硼，因?yàn)樗枪I(yè)材料領(lǐng)域硬度最高的材料，所以我們叫超硬材料，在磨料磨具領(lǐng)域是超硬磨料。超硬磨料它在高速度、高精密、高效率的加工方面替代普通磨料，這也是必然的趨勢。
我們國內(nèi)近十年來在高端的超硬磨料方面的發(fā)展有這樣幾個特點(diǎn)。首先是金剛石和CBN的合成效率越來越高，成本越來越低，在降本增效方面發(fā)展的非�？�，體現(xiàn)在比如說合成超硬磨料的六面頂壓機(jī)的缸徑越來越大，從原來的500毫米的油缸的直徑已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的1米，單次產(chǎn)量更高，成本就會降低，應(yīng)用在磨具方面會更廣泛。其次在制造過程中的智能化也越來越高�，F(xiàn)在都是通過計算機(jī)控制，甚至計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、集群控制等等，質(zhì)量的保證方面也越來越好。這樣，應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多，尤其是半導(dǎo)體材料加工方面，從原來的硅單晶到現(xiàn)在的碳化硅單晶，在第三代半導(dǎo)體襯底的加工方面，金剛石的應(yīng)用越來越多，還有像新能源材料，比如像光伏材料、單晶硅和多晶硅的硅光伏材料，它的切割也用了大量的金剛石，這樣就帶動了更多的金剛石和CBN的磨具不斷研發(fā)，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多；比如還有像新能源汽車，因?yàn)椴牧陷p量化要求，用到很多的鎂鋁合金等這種先進(jìn)材料。先進(jìn)材料的加工，現(xiàn)在大部分都是用精密切削技術(shù)，而不是磨削技術(shù)，這時候就要用到金剛石、CBN的大量的刀具，這個方面發(fā)展的非�？�，它的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣泛。
還有個技術(shù)我們要重視的就是金剛石和CBN磨料的表面的改性。除了傳統(tǒng)的鍍鎳，現(xiàn)在有鍍鈦、鍍鎢、鍍鉬甚至鍍陶瓷材料，比如氧化鋁、氧化硅都可以在超硬磨料的表面實(shí)行鍍覆，對磨料與結(jié)合劑界面的調(diào)控提供了很好的手段，這就大大改善了它的應(yīng)用性能。還有納米尺度的發(fā)展也很重要，超硬材料具備納米尺度的性能后，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓蕉唷?strong>超硬材料功能性方面應(yīng)用將會大發(fā)展已經(jīng)是共識，將開辟一個新的領(lǐng)域，例如熱管理、光學(xué)窗口、電極以及量子材料等方面，是將來超硬材料發(fā)展的重要方向。
中國粉體網(wǎng)：栗教授，在“工業(yè)4.0”背景下，磨料磨具生產(chǎn)的數(shù)字化與智能化有哪些實(shí)踐路徑？
栗教授：超硬材料行業(yè)目前是3.0時代，磨料磨具行業(yè)其實(shí)主要還是2.0或者是2.5時代，我們和4.0還有很大的差距。那么如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0在磨料磨具行業(yè)的落地，確實(shí)有很長的路要走，它的實(shí)現(xiàn)途徑，我想有這樣幾個方面。
第一個是我們一定要瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求推廣工業(yè)4.0。因?yàn)槿绻麤]有能夠產(chǎn)生效益和利潤的技術(shù)，它的發(fā)展?jié)摿筒粫芎�，所以我們一定要圍繞著用戶的需求，圍繞著產(chǎn)生的效益，推廣工業(yè)4.0。工業(yè)4.0的特點(diǎn)是以物聯(lián)網(wǎng)和人工智能為代表的技術(shù)，其實(shí)它的應(yīng)用還有一個和3.0以前不一樣的就是協(xié)同，上游、中游、下游的協(xié)同，從制造到消費(fèi)的協(xié)同，有人說是端到端的協(xié)同，所以在磨料磨具超硬材料行業(yè)要落實(shí)工業(yè)4.0，一定要從最終的用戶角度來出發(fā)，他們有什么樣的需求，比如個性化的定制，工業(yè)4.0一個典型特征就是能最大效率、最低成本地滿足終端用戶的個性化的需求。所以，我們可以從這個角度來落實(shí)工業(yè)4.0。
第二個途徑就是我們在工業(yè)4.0的過程中，一定要圍繞著降本增效。因?yàn)橹挥薪当驹鲂Я�，企業(yè)的利潤才會提升，才能夠持續(xù)不斷的投入工業(yè)4.0的一些基礎(chǔ)設(shè)施、裝備。如果我們用了工業(yè)4.0以后，產(chǎn)品的價格上升了，生產(chǎn)效率下降了，那我覺得它的可持續(xù)性也是不行的。
第三個，我們一定要能夠通過工業(yè)4.0，實(shí)現(xiàn)磨料磨具行業(yè)發(fā)展的最佳路徑，有利于磨料磨具行業(yè)做強(qiáng)的這種目標(biāo)。那就是要能夠助推創(chuàng)新驅(qū)動，能夠加速轉(zhuǎn)型升級，能夠保證我們磨料磨具行業(yè)持續(xù)地高質(zhì)量的發(fā)展。只要工業(yè)4.0落地了，它就具有驅(qū)動力，也有可維持性。
最后一個就是要加強(qiáng)工業(yè)試點(diǎn)技術(shù)在磨料磨具行業(yè)的推廣。其實(shí)，現(xiàn)在在磨料磨具行業(yè)，工業(yè)4.0、人工智能包括像區(qū)塊鏈等等這些顛覆性的前沿技術(shù)方面，還有一個很大的技術(shù)鴻溝，就是很多人他不知道，所以必須要加強(qiáng)這方面的推廣和宣傳。加強(qiáng)工業(yè)4.0技術(shù)的先進(jìn)性、技術(shù)內(nèi)涵以及它能夠給我們帶來的效益方面進(jìn)行宣傳，這樣才能夠吸引企業(yè)在工業(yè)4.0方面進(jìn)行投資，這也是我們要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0的根本保證。
我們要走的路還是很多的，但是希望工業(yè)4.0是我們實(shí)現(xiàn)彎道超車的一個非常好的機(jī)會，希望我們能夠共同推進(jìn)，也希望能夠得到各方面的支持，我們可以打造一些樣板，榜樣的力量是無窮的，這樣就能夠引領(lǐng)整體行業(yè)快速地應(yīng)用工業(yè)4.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級高端化。
中國粉體網(wǎng)：栗教授，低碳環(huán)保政策對磨料磨具行業(yè)提出了哪些新要求？
栗教授：磨料磨具行業(yè)，尤其是我們傳統(tǒng)的磨料，就是剛玉和碳化硅，現(xiàn)在面臨的雙碳壓力是非常大的，國家層面是把它定義為雙高的產(chǎn)品，就是高能耗、高污染，環(huán)保整治的成本也非常大。另外還有一個高能耗的就是CVD法制備的金剛石，這個都屬于在工業(yè)制造中高能耗的技術(shù)，國家都是不鼓勵的，但是我們要想實(shí)現(xiàn)綠色制造，能夠適應(yīng)國家碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)，在綠色制造方面還是要下更多的功夫，要有更大的投入。
從技術(shù)角度來講，我認(rèn)為磨料磨具實(shí)現(xiàn)綠色制造是完全可能的，就是要達(dá)到國家綠色制造的標(biāo)準(zhǔn)，比如說剛玉和碳化硅的冶煉，我們現(xiàn)在在探索用直流冶煉技術(shù)代替現(xiàn)有的交流冶煉技術(shù)，那么它的能耗初步估計會是原來能耗的三分之一，這樣我們就可以擺脫高能耗的標(biāo)簽。還有一項(xiàng)CVD合成金剛石的技術(shù)，現(xiàn)在也在探索快速生長，縮短它的生長周期，單位產(chǎn)品的能耗就會下降。另外，也在探索由傳統(tǒng)的一維生長轉(zhuǎn)變?yōu)槿S生長，這樣它的生長效率會提高，能耗也會下降等等，我覺得通過技術(shù)方面的努力，在磨料制造方面實(shí)現(xiàn)綠色制造，滿足或者說適應(yīng)雙碳政策的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
中國粉體網(wǎng)：栗教授，河南工業(yè)大學(xué)在磨料磨具領(lǐng)域的研究如何與企業(yè)需求結(jié)合？
栗教授：河南工業(yè)大學(xué)作為一個應(yīng)用型的本科，從一九五六年建校以來，有一個傳統(tǒng)就是產(chǎn)學(xué)研合作是緊密型的，我們與行業(yè)協(xié)會、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)以及一些龍頭企業(yè)都是非常緊密的合作，幾乎都簽有合作協(xié)議，一直在保持著良性的互動。我們從產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)能夠得到很多來自生產(chǎn)一線的信息，能夠把它應(yīng)用到我們的科研和教學(xué)過程，這方面河南工大材料學(xué)院在滿足企業(yè)的需求方面，還是成功的，但是我們也存在一些問題，這些問題是什么呢？就是仍然有不少的研究模式和方式局限于實(shí)驗(yàn)室，就是仍然局限于寫論文，當(dāng)然通過基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)科學(xué)問題的突破和創(chuàng)新也是應(yīng)該的，但是如果我們把一些應(yīng)用技術(shù)問題只是寫成論文，我認(rèn)為方向是走偏的，我們應(yīng)該像習(xí)近平總書記說的那樣，應(yīng)用技術(shù)的研究一定要把論文寫在生產(chǎn)、大地上，而不是把應(yīng)用研究的目標(biāo)定義為論文，基礎(chǔ)科學(xué)研究它是要出文獻(xiàn)，要出有新穎性的一些論文，現(xiàn)在還是有一些老師、科研人員在觀念上還沒轉(zhuǎn)變。
還有一個問題就是現(xiàn)在和企業(yè)合作的條件方面，有時候不是太好，比如說一些費(fèi)用問題，一些環(huán)境的營造方面。我們希望將來在產(chǎn)學(xué)研合作方面應(yīng)該不斷地進(jìn)行探索，尤其是我們要向發(fā)達(dá)國家的大學(xué)學(xué)習(xí)，他們有很多的做法值得我們?nèi)ソ梃b，比如大學(xué)和企業(yè)、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)聯(lián)合成立成果轉(zhuǎn)移中心，成果要想轉(zhuǎn)移，從一開始的研發(fā)就得符合產(chǎn)業(yè)的需求，那么企業(yè)要想獲得最先進(jìn)的技術(shù)，應(yīng)該和大學(xué)從項(xiàng)目的立項(xiàng)開始就緊密結(jié)合。
再者，我們要向硅谷這邊學(xué)習(xí)，他就是把風(fēng)險投資和一些帶有風(fēng)險性的高技術(shù)的研發(fā)，還有企業(yè)的需求結(jié)合起來，可能有一些很好的idea，但是技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有風(fēng)險，這時候有資本進(jìn)來，它就可以進(jìn)行研發(fā)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)然也可能會失敗，但是一旦成功了，可能帶來的就是技術(shù)的迭代甚至是顛覆。這方面我們與發(fā)達(dá)國家相比還是有差距，風(fēng)險資本在創(chuàng)新方面的投資，在開拓方面的投資仍然是非常保守，就想把自己的風(fēng)險降到最低，這樣的話對創(chuàng)新的鼓勵，對創(chuàng)新失敗的容忍度不夠�？偠灾�，在產(chǎn)學(xué)研合作方面，河南工大取得了很好的的效果和成績，但是還有很多模式、方法需要探討和實(shí)踐。
中國粉體網(wǎng)：好的，感謝栗教授接受我們的采訪。
