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三峡重型装备创新实验室

湖北三峡实验室全景。

化工是湖北省重点发展的万亿产业之一,也是宜昌的支柱产业。

全省现有化工企业超过1000家,化工园区达50余个。在宜昌、荆州、荆门、恩施区域,仅磷化工产业集群规模就超过3000亿元,被纳入湖北省重点成长型产业集群,也是全国重要的磷化工生产基地。

然而,磷石膏的综合利用和无害化处置又是一道世界难题。

宜昌市科技局党组书记、局长危爱民介绍,2021年,为推动科技强省建设,我省组建了9家湖北实验室,位于宜昌的三峡实验室是其中之一。它的使命,是通过自主创新,寻求一条解决磷石膏综合利用的科技路径,突破微电子关键化学品和新能源关键材料的技术瓶颈,开发磷系阻燃剂等磷基高端化学品等等。

去年12月21日,由兴发集团牵头,联合中科院过程所、武汉工程大学、三峡大学等11家单位,三峡实验室正式揭牌,创新出征。它也将成为宜昌建设区域科技创新中心的硬核牵引。

三峡实验室电子化学品产品在芯片制造中的应用。

19位院士专家坐镇领衔

在湖北三峡实验室研发中心的一楼墙壁上,镌刻着这样几行醒目的大字:“创新是引领发展的第一动力,科技是战胜困难的有力武器。”

这个诞生刚刚半年的前沿实验室,目前已汇聚了42个化工领域省部级以上科研平台,其中14个为国家级平台。实验室聘请了11位行业专家担任实验室的首席科学家,并组建了由张锁江院士任组长的19位专家学术委员会。

湖北三峡实验室主任池汝安介绍,实验室主要聚焦六大研究方向,摆在首位的就是磷石膏综合利用,这也是当前磷化工产业最迫切的难题。研发人员将在磷石膏源头减量、过程净化、综合利用、资源循环利用及无害化处置等重大关键技术研究上,展开科技攻关,助力磷化工产业实现可持续发展。

其次是微电子关键化学品,将开展超高纯湿电子化学品、电子特气等微电子关键化学品攻关,助力湖北建设国内一流的湿电子化学品生产基地。

三是磷基高端化学品。三峡实验室正在开展黑磷、磷系阻燃剂等高端磷基化学品关键技术研发及产业化,以支撑宜昌打造世界精细磷化中心。

四是硅系基础化学品。实验室将投入硅系产品的功能化和精细化关键技术研究,助力兴发集团建成国内最大的百万吨级硅基新材料生产基地。

五是新能源关键材料。科研人员已着手开展磷酸铁锂等新能源材料制备新工艺研发,壮大湖北新能源材料产业。

六是化工高效装备与智能控制。实验室将开展化工高效装备与智能控制关键技术研究,推动现代化工产业安全与高质量发展。

宜昌市科技局相关负责人表示,三峡实验室实行独立事业法人,企业化管理,市场化运行。目前已制定《湖北三峡实验室三年行动计划(2022-2024年)》,对实验室未来3年研发人员数量、开展研发项目情况、申请高价值发明专利、行业和企业标准编制、转让技术成果、服务化工产业新增产值等方面,均制定了细化目标。

宜昌市夷陵区宜美特科技公司现代化的无尘车间内,工人正在加工生产激光全息包装材料。(刘曙松 摄)

科技创新引领产业发展

湖北三峡实验室在物理空间上,依托兴发集团的新材料产业园研发大楼而建。

兴发集团是全国最大的精细磷化工企业,先后创造了6项全球第一,连续7年入围中国企业500强,2021年总资产达485亿元,员工超过1.3万人。

兴发集团党委副书记、总经理袁兵介绍,化工是宜昌的支柱产业,在很长一段时间里,我们端的都是化工碗、吃的是化工饭。但是未来的化工要干什么、怎么干,是我们必须深层思考的问题,它必须是绿色的、位于产业链和价值链高端的、可持续的。

“三峡实验室的一个重要课题就是研发超高纯湿电子化学品,包括电子级磷酸、电子级硫酸、电子级氢氟酸等。它们主要是在大规模集成电路、薄膜液晶显示器、半导体等微电子工业中,用于芯片制造的清洗和蚀刻。”他说,在一个指甲盖大小的芯片上,含有数亿个电子元件,芯片制造有数百道工序,需要重复进行光刻、显影、蚀刻、薄膜等工艺。每一道工序结束后,在进行下一道工序之前,都会用到大量的湿电子化学品。在过去,像超高纯电子级磷酸、电子级蚀刻液等关键材料,几乎完全依赖进口。

为了攀向电子级化学品产业链的最高端,兴发从追跑到与日韩巨头并跑,已经奋斗了10余年。2019年,兴发集团与武汉工程大学、中科院过程所联合申报的《芯片用超高纯电子级磷酸及高选择性蚀刻液生产关键技术》项目,荣获国家科技进步二等奖。

这项成果后来在兴发集团实现了产业转化,让磷酸纯度从“6个9”提升到“9个9”。目前,兴发集团电子磷酸产品年产能已达3万吨。“我们终于能够生产出媲美国外的超高纯度电子磷酸试剂。”

依托三峡实验室,兴发还投入了前沿新材料黑磷的研发。这个昂贵的黑色晶体,价值超过黄金。袁兵说,兴发是一家精细磷化工企业,许多前沿创新技术都是围绕磷展开的。“一小瓶黑磷晶体,价值就超过40万元。过去我们的产品按吨卖,不久的将来将会按克卖。”

未来,黑磷有望替代硅等传统材料,成为新一代半导体工业的核心材料,用于制造晶体管和各种光电器件。

宜昌湖北奥马电子科技有限公司无尘生产车间内,技术人员正在调试5G通讯用高频高速电子基材生产设备。(刘曙松 摄)

区域科技创新中心崛起

打造宜昌区域科技创新中心,是湖北从科技大省迈向科技强省、形成全域创新体系的重要一环。

宜昌市科技局相关负责人介绍,目前,“宜荆科创走廊”“环三峡大学科创生态圈”“科教城”等规划已编制完成,谋划项目100余个,总投资达283亿元。

来自宜昌市科技局的数据显示,今年1至4月,该市实施科技创新重点项目360个,总投资286.52亿元,其中研发类重点项目221个。同时,谋划科技重大基础设施项目28个,总投资额达566亿元。

这些科技创新重点项目和重大科技基础设施,像一颗颗创新的火种,等待星火燎原。

宜昌的创新发展速度,从几个关键数据中可见一斑:

2021年,宜昌申报高新技术企业397家,通过382家,申报通过率达96.2%,位居全省第一。其中净增217家,同比增长82.4%,全市高企总数达到857家。

高新技术企业是指以高新技术为基础,从事相关产品研究、开发、生产和技术服务的企业。这类企业拥有的关键技术开发难度较大,一旦开发成功,将具有高于一般的经济效益和社会效益。这块国家授予的“金字招牌”,让高新技术企业成为衡量各地创新的硬实力。

与此对应的,是宜昌去年实现高新技术产业增加值874.1亿元,同比增长32.7%,占GDP比重达17.4%,同比上升了1.5个百分点。

湖北三峡实验室展厅。

这一年,宜昌全社会研发经费投入达到 111.68亿元,占GDP比重提高到2.62%,规模在全省同类市州中位列第一,领先优势不断扩大。

这表明,过去一年在阔步转型中,经济总量迈上5000亿元台阶的宜昌,除了经济的含金量和含绿量外,折射经济高质量发展的含“新”量,也在大幅提升。

截至2021年底,宜昌共建有市级以上各类科技研发平台670家,仅次于武汉。全市规上工业企业研发平台覆盖率达到44.03%,位居全省第一,重点产业链龙头企业已实现研发平台全覆盖。

2022年一季度,宜昌高企申报意向企业同比增长14.3%。初步统计,今年宜昌全市研发投入将再创新高,69家销售过10亿元的企业,研发费用预算达到71.14亿元,占主营业务收入的3.1%。研发投入强度最大的,主要为生物医药、绿色化工等产业链龙头企业。

2021年,宜昌位居国家创新型城市第45位、全国城市创新百强城市第55位,科技创新综合考评连续4年位居全省优秀等次第一。

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