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  • 投入经费606亿元!“云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专 2022-08-05 | 来源:华体会体育全站ios 作者:华体会手机版登录
  •   1月11日,“云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专项进展新闻发布会在海埂会堂召开,两院院士、云南省科学技术厅有关负责人及相关企业代表,介绍“云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专项的相关情况,并回答记者提问。

      “云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专项于2018年启动实施。省委、省政府高度重视科技创新工作,积极推进科技自立自强,集中力量、持续统筹支持实施“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”),着力构建新材料产业协同创新体系,推动由经验指导实验向理论预测、实验验证的材料研发新模式转变,加快关键技术和重要产品的产业化攻关,延长新材料产业链,支撑稀贵金属新材料产业高质量发展。

      专项采用“政产学研用”全国性协同创新组织模式,按照“总体目标达成、长远规划布局、分步骤实施”的原则进行顶层设计,编制《云南省稀贵金属材料基因工程建设规划(施工图)(2018-2030年)》,进行“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”全链条的创新布局,持续支持项目实施。

      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。一是建设高通量计算、高通量实验和数据库三大公共基础平台,建立贵金属材料、锡材料等5个专业研究机构,组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),依托云南重点企业,系统性建设稀贵金属材料专用数据库,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;二是围绕国家战略及云南省产业发展需要,重点突破一批稀贵金属产业核心关键新技术、新装备及新材料,推动一批新材料的快速产业化;三是整合省内外创新资源,引培一批掌握新材料研发新模式和新方法,且富有创新精神和协同创新能力的高素质人才团队,建立起开放共享的“政产学研用”协同创新体系。

      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。

      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。

      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。其中,针对贵金属、锡、铟、锗、钛、镓等新材料,配套研发了密度泛函工具包、基于机器学习的热力学模型高通量自动优化算法及软件、贵金属合金相图热力学和热物性计算算法、适用于稀贵及有色金属材料的多尺度串行材料模拟方法等计算软件和算法,应用于稀贵金属材料高通量计算设计和人工智能建模研究,加速了相关新材料的开发。

      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。平台研发配置了40余台/套新材料研发所需的高通量、低成本实验设备和方法,包括:效率提升6―25倍、单位样品处理成本降低30%―50%的多通道催化活性评价装置;成膜周期从传统方法的2个月缩减至40小时的传感器件材料并行合成系统;1天可完成三批次共600个(可拓展至1024个)器件同步测试的气敏材料性能高通量测试系统等,支撑了一批特定材料的高效筛选、实验验证、工艺优化及材料数据的快速积累,加速相关新材料的研发和产业化进程。

      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。正在加快建设国际一流、国内第一的贵金属、锡、铟、锗、钛、镓、铜等汇聚计算、实验、生产加工及服役评价数据的系统性稀贵金属材料专用数据库。数据库采用边建、边用、边完善的建设模式,不仅加快了特定稀贵金属新材料的预测、设计、研发及产业化进程,且为材料的迭代升级研发及产业化储备了基础数据,基于数据驱动的稀贵金属新材料研发与工程化示范体系正在加速构建。数据库平台已配套研发了10余种数据挖掘技术及数据挖掘模型,支撑高通量计算、高通量实验数据处理加工,提升了新材料研发效率。其中,研发的66组锡基焊料合金成分与导电率、成分与力学性能之间的机器学习模型,模型准确率达96%以上,支撑锡基焊料合金的快速研发;构建的高分子材料交联反应模型,加速了环氧树脂固化工艺的优化进程。

      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)。

      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。其中,银铜镍系电接触材料技术性能指标已达到国际技术标准,部分产品在航空、航天、船舶、电器等行业推广应用;国六催化剂技术达到国内领先、国际先进水平,解决了汽车催化剂在稀燃工况氮氧化物净化、富燃工况一氧化碳净化的核心问题,建成产能230万颗/年的示范生产线吨/年的系列新型钎焊材料生产线万米/年精密合金丝材和30千克/年精密合金带材生产线吨/年的稀贵金属电接触材料生产线等生产示范线实现提供了有力的支撑。

      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。其中,产品质量达到国际先进、国内领先水平的半导体用高纯铟工程示范线吨/年的高性能锡基阻燃剂应用示范线。通过锡基焊料等低熔点合金高通量设备的搭建及相应高通量制备技术研究,开发出了3种锡铋、锡锌合金的高通量制备技术,填补了低熔点金属领域高通量制备技术的空白,综合研发效率提升5倍以上;研究锡锌系合金组合材料芯片的表征方法,独创抗氧化性能高通量表征技术;开发出性能优良的锡锌焊料合金,开辟了锡合金强化熔炼新途径;锡银铜系合金微波高通量熔炼装备在年处理2000吨以上微波连续熔炼生产线上实现示范应用,降低能耗1/3、熔炼时间仅为传统的33%、渣率降低至1%。

      在铝基、铜基等有色金属新材料产品开发方面,通过数值模拟仿线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。

      “十四五”期间,专项将根据专项实施规划(施工图)的总体目标和计划,在“十三五”工作基础上,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。采用“军令状”等组织模式,运用材料基因工程方法,限时攻克一批“卡脖子”战略核心关键新材料产品并实现产业化,增强云南省新材料先进制备技术、装备研发等知识和技术储备,提升我省应对高性能新材料需求的快速响应能力,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。

      云南省历来重视新材料产业的科技创新发展,强化科技攻关、集群发展、龙头带动、项目招引和数字赋能等,在人才团队、研发平台、技术突破、产业升级等方面给予持续重大支持,已形成了具有较强自主创新能力、富有特色和竞争力的新材料产业创新体系。

      一是强化顶层设计,产业政策引领。云南省深入强化战略导向,自上而下组织对新材料产业发展进行系统性的长远战略规划和布局,先后制定和出台了系列政策文件,综合引领方向转变,为新材料产业提供了强有力的产业发展环境。如《云南省“十四五”科技创新规划》、《云南省人民政府关于保持经济平稳健康发展22条措施的意见》、《云南省推广第三批支持创新相关改革举措任务清单》等文件都对云南省新材料产业创新发展提出了重要举措和指引。

      二是自上而下主动布局、组织实施新材料重大科技专项,推进新材料产业高质量创新发展。云南省紧密围绕千亿级新材料产业培育打造等重要决策部署配置科技资源,进一步聚焦重点支柱产业和战略性新兴产业,围绕贵金属、锡铟、锗、钛、铝、铜、半导体材料等新材料产业,自上而下主动组织策划实施了一大批新材料重大科技专项、重点研发项目,以重大专项为牵引,通过重大项目、重点工程、重要平台实施,辐射、带动各类创新资源向新材料产业快速聚集。

      其中,省财政每年支持科技经费1亿元,持续支持“云南省稀贵金属材料基因工程”重大科技专项,用于研发平台构建,并实施一揽子核心关键技术、新材料攻关及产业化;省财政每年投入科技经费1亿元,企业1:3配套,建设云南贵金属实验室,推进研发实验装备、孵化平台配套等建设和人才引进培养,突破贵金属新材料“卡脖子”技术封锁;组织策划实施绿色铝材、绿色硅材等一批重大科技专项,全面支撑引领云南新材料产业高质量创新发展。

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