日前,教育部集成電路高純化學(xué)品制備技術(shù)工程研究中心技術(shù)委員會(擴大)專題會在北京化工大學(xué)舉行,薛群基、曹湘洪、舒興田、吳慰祖、譚天偉、陳芬兒、孫麗麗、楊為民、應(yīng)漢杰、張立群、高雄厚、呂劍等12位院士聯(lián)袂出席。是什么話題讓他們共同“打卡”這個僅有數(shù)十人參加的小論壇?教育部集成電路高純化學(xué)品制備技術(shù)工程研究中心(下稱工程中心)主任、北京化工大學(xué)教授李群生揭曉了答案:高純化學(xué)品。
高純化學(xué)品——輸不起的主戰(zhàn)場
高純化學(xué)品是電子信息、航空航天等多個高精尖領(lǐng)域發(fā)展所必需的關(guān)鍵基礎(chǔ)原料,也是日趨激烈的國際貿(mào)易爭端涉及的重要產(chǎn)品,而化學(xué)產(chǎn)品的純度對其性能和用途有重要影響?!斑@是一個我們輸不起的主戰(zhàn)場?!崩钊荷邮苡浾卟稍L時說,“沒有高純化學(xué)品,就沒有高端的集成電路,同時許多高精尖技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展也就沒有基礎(chǔ)?!?/p>
據(jù)悉,許多高端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)品純度要求極高,雜質(zhì)含量僅為普通化學(xué)品的約百萬分之一,提純難度極大。我國在高純化學(xué)品領(lǐng)域曾長期落后于發(fā)達國家,相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到嚴重制約,且常常被發(fā)達國家“割韭菜”?!?008年時,我們不得不以約1萬元/噸的價格出口粗硅,再以約350萬元/噸進口高純硅?!崩钊荷嬖V記者,因為無法實現(xiàn)高純化學(xué)品的工業(yè)化生產(chǎn),我國企業(yè)只能忍受這樣巨大的差價且受制于人。
據(jù)李群生介紹,當(dāng)前,我國對高純化學(xué)品特別是電子化學(xué)品需求量正在以每年超過10%的速度增長,部分高端電子化學(xué)品如高純硅、光刻膠、超凈高純試劑等產(chǎn)品受制于人,進口依存度在90%以上?!澳壳埃覈瘜W(xué)品出口仍以大宗化學(xué)品為主,與進口的高端化學(xué)品相比存在很大價差,對現(xiàn)有化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定的制約?!崩钊荷f,突破高純化學(xué)品研究和應(yīng)用的難題,不僅能滿足國家重大需求,還能夠為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。
對于高純化學(xué)品的重要性,與會院士們一致認可,并于百忙中參會研討,擔(dān)當(dāng)“產(chǎn)業(yè)導(dǎo)師”。來自中國石油蘭州石化公司的高雄厚院士說:相比于石油工業(yè)的以“量”取勝,高純化學(xué)品則以“質(zhì)”取勝,二者形成了鮮明對比。
薛群基院士則用一個案例說明了高純化學(xué)品的重要性。“前幾年,日本在氟化氫及封裝材料用的幾種化學(xué)品方面對韓國禁運以后,韓國一年損失了300多億美元。”他說,雖然這幾種化學(xué)品產(chǎn)值并不高,但是影響很大。
北京化工大學(xué)校長譚天偉院士指出,當(dāng)前,科技競爭已呈現(xiàn)“白熱化”,高端化學(xué)品、高純化學(xué)品是非常重要的一部分,在生產(chǎn)技術(shù)、分離技術(shù)以及應(yīng)用技術(shù)等方面對化學(xué)工業(yè)的發(fā)展也提出了新挑戰(zhàn)。同時,高純化學(xué)品涉及學(xué)科交叉領(lǐng)域,例如人工智能(AI)技術(shù)的發(fā)展對高純化學(xué)品提出了更高的要求。他強調(diào),發(fā)展高純化學(xué)品已成為提高我國核心競爭力的重要方面。
分離與提純技術(shù)——已拿下的制高點
我國目前在高純化學(xué)品工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)方面進展如何?
“目前,在高純化學(xué)品領(lǐng)域,我們只是部分領(lǐng)跑。還沒有達到全面領(lǐng)跑的程度。”薛群基院士說,“在原材料領(lǐng)域我們并不差,希望通過共同的努力,能實現(xiàn)從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越?!?/p>
會上,陳芬兒院士和李群生教授所作的兩個主旨報告?zhèn)涫荜P(guān)注和好評。陳芬兒院士介紹了如何運用流動化學(xué)與化學(xué)生物催化的創(chuàng)新策略實現(xiàn)10步不對稱合成醋酸環(huán)丙孕酮,并展示了一套年產(chǎn)能達5噸卻占地極小的微通道反應(yīng)裝置。李群生教授則介紹了FGVT塔板、BH型填料等精餾關(guān)鍵技術(shù),分享了高純度的乙硅烷、氫氟酸、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等高端電子化學(xué)品制造的工業(yè)實例。對他們的成果,高雄厚院士表示,陳芬兒院士“把工廠搬到了實驗室里”,李群生教授則把論文寫到了祖國大地上。
分離與提純是高純化學(xué)品制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié),國內(nèi)在這一領(lǐng)域長期無法突破。李群生帶領(lǐng)團隊數(shù)十年如一日,開展了大量的科研攻關(guān)工作和產(chǎn)業(yè)化工作,破解了一系列“卡脖子”難題,最終形成了高純化學(xué)品精餾及其他分離耦合關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)多種高純化學(xué)品的制備及產(chǎn)業(yè)化,且在產(chǎn)品質(zhì)量、成本、能耗等方面優(yōu)于同類國際先進技術(shù)。
“如今,我們的技術(shù)已經(jīng)占領(lǐng)了制高點?!崩钊荷淌诟嬖V記者,他們建成了3000噸/年純度達99.99999999%(10N級)的高純硅裝置,打破了國外壟斷;開發(fā)了新一代硅基材料乙硅烷生產(chǎn)技術(shù),產(chǎn)品價格達1500萬元/噸,國內(nèi)市場占有率達55%,結(jié)束了此前價格高達3000萬元/噸且嚴重依賴進口的局面……目前,技術(shù)成果已在22家企業(yè)中成功應(yīng)用。經(jīng)多位院士專家鑒定,該成果“核心技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平”。
“李群生教授從精餾技術(shù)發(fā)展出多種分離純化耦合技術(shù),并開發(fā)了多種不同的裝備解決了技術(shù)應(yīng)用難題,使化學(xué)品純度大幅度提升。這是典型的化工思維理念?!睉?yīng)漢杰院士說,有許多人以化學(xué)思維去做,很少考慮裝備配套,小的體系雖然能夠成功,但放大很難。
應(yīng)漢杰院士強調(diào),裝備技術(shù)的開發(fā)對高純化學(xué)品的制備非常重要。“一些電子化學(xué)品企業(yè)其實擁有很多技術(shù),但始終無法應(yīng)用,就是因為裝備不行?!彼e例說,例如從日本引進的某些涂層技術(shù),裝備跟不上,實現(xiàn)均一的量產(chǎn)就會很困難。
未來發(fā)展路——待成熟的合作圈
針對我國高純化學(xué)品未來發(fā)展之路,與會院士們以工程中心為例各抒己見,提出要從研發(fā)創(chuàng)新到技術(shù)推廣再到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用打造成熟的合作圈。
一是整合研發(fā)力量,推進集約化布局。薛群基院士認為,高端化學(xué)品的研發(fā)力量不宜過于分散,每個單位都在做,分散力量、分散經(jīng)費投入,產(chǎn)出速度和質(zhì)量都會受影響。他建議通過教育部、科技部等部門的,集中力量,形成相對集中的研發(fā)布局。
二是實施協(xié)同創(chuàng)新,推進體系化集成。多位院士認為應(yīng)加強學(xué)科交叉,并建議北京化工大學(xué)將把多個專業(yè)組織到一起,圍繞企業(yè)實際需要提出解決方案,例如化工專業(yè)可與機械專業(yè)合作解決裝備難題。
應(yīng)漢杰院士表示,希望工程中心擴大外延,與裝備領(lǐng)域、防腐蝕領(lǐng)域攜手合作,實現(xiàn)更多電子化學(xué)品的國產(chǎn)化。呂劍院士也認為,要結(jié)合多學(xué)科優(yōu)勢,把科學(xué)技術(shù)和裝備一體化形成技術(shù)體系。
舒興田院士則提出,可將研發(fā)工作向上下游延伸,使分離提純與反應(yīng)深度結(jié)合。例如,李群生教授與陳芬兒院士的工作相結(jié)合,可能產(chǎn)生1+1>2的效果。
三是做好創(chuàng)新示范,推進平臺化推廣。舒興田院士認為,在做好技術(shù)、裝備在高純化學(xué)品領(lǐng)域示范推廣的同時,還可以向大宗化學(xué)品領(lǐng)域推廣?!斑@樣給國家做出的貢獻更大?!彼f,李群生教授開發(fā)高純化學(xué)品的創(chuàng)新思路給其他領(lǐng)域如大宗化學(xué)品領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新帶來了很大啟發(fā)?!拔覀冞@兒只要達到99.9%就是優(yōu)質(zhì)品。”他表示,已與李群生教授在環(huán)氧丙烷的分離方面進行合作。
四是加強企業(yè)合作,推進產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用?!凹訌姾蜕a(chǎn)企業(yè)的合作,著眼全過程開發(fā)解決方案,為企業(yè)生產(chǎn)高純化學(xué)品提供有力的技術(shù)支持”是此次會上院士們著重強調(diào)的一點。
對于工程中心的發(fā)展,多位院士也給予關(guān)注。呂劍院士建議,一要突出特色,聚焦標(biāo)志性成果;二要做好定位,凝練科學(xué)與技術(shù)問題。
“很感動,我們的學(xué)者在這樣一個非國家級平臺上做出了一流的技術(shù)、一流的產(chǎn)品?!备咝酆裨菏空J為,相比于所取得的巨大成果,工程中心這個平臺有待升級,建議爭取從部級上升到國家級。他希望工程中心找準(zhǔn)方向、提高定位,攻克更多核心技術(shù),為我國高純化學(xué)品發(fā)展做出更多貢獻。
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