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超硬材料新“賽道”刮起智造“旋風”，未來發展有四大機遇

文章來源：賢集網更新時間：2024-04-17 16:02:35

“超硬材料到底有多硬核？”

“金剛石目前有多少應用場景？”

超硬材料是國內的戰略性、基礎性產業，被譽為材料之王、工業牙齒、終極半導體。

今年2月我國首口萬米深井突破9900米，在此次勘探過程中，四方達的聚晶金剛石復合片就有應用。四方達正在加速推進功能性金剛石產線建設，預計今年上半年可批量化生產。近年來，河南牢記習近平總書記“奮勇爭先、更加出彩”的殷殷囑托，在中部地區崛起的發展進程中不斷邁出堅實步伐。目前，包括超硬材料在內的河南7大先進制造業集群、28個重點產業鏈正加快構建，新興產業不斷壯大，具有高科技、高效能、高質量特征的行業推動新質生產力加快形成。

以5G為代表的新一代信息通信技術與工業經濟深度融合，為工業乃至產業數字化、網絡化、智能化發展提供了新的方向，也契合了新型工業化的發展趨勢。

超硬材料刮起智造“旋風”

在河南黃河旋風股份有限公司（以下簡稱黃河旋風）智能化車間可以看到，一名工人正在電腦顯示屏前進行“人機對話”。該公司通過5G專網對2000臺高端六面頂壓機進行數字化升級，將柔軟的石墨在1300攝氏度的高溫中變成世界上硬度最高的物質——金剛石。

全球超硬材料看中國，中國超硬材料看河南，黃河旋風便是超硬材料行業的佼佼者。該公司生產的“旋風”牌人造金剛石及制品，被廣泛應用在航空航天、石油鉆探、軍工裝備、儀器儀表、機械加工、精密制造、清潔能源、地質勘探、高速鐵路、建筑建材等領域，遠銷歐洲、美洲、東北亞、東南亞等地。

該公司與河南聯通合作，斥資5億元打造了全國超硬材料行業首個“5G+智慧工廠”項目，采用5G、全自動化數據采集及大數據分析等技術，搭建金剛石質量大數據優等品率提升研發平臺，提高金剛石生產良品率，構建數據采集、實時監控、分析和機器學習系統，全面優化2000余臺空壓機設備，通過智能感知、連接控制和分析決策，降低員工勞動強度，實現了生產數字化、信息數據化。

“金剛石純度高，生產過程不能有瑕疵。我們根據金剛石行業的數字化、網絡化、智能化等需求，開創金剛石行業首個‘質量大數據+AI智能應用’項目，對內形成‘數據+流程’雙模驅動的數字化企業轉型升級抓手，對外形成上下游產業鏈資源優化配置、智慧協同平臺，最終打造形成‘引領行業、帶動上下游產業鏈’的‘產品+服務’一體化協同服務平臺。”黃河旋風“5G+智慧工廠”項目負責人李曉廣告訴記者，依托“5G+智慧工廠”項目，該公司已實現金剛石合格率整體達到99.6%，工藝符合率整體達到87%，原材料損耗同比降低21%，工人人均合格率提升至87%，金剛石單塊產量整體提升12%。這一系列改進實現了黃河旋風人造金剛石合成生產從“量變”到“質變”的跨越。

數字化轉型是搶抓新一輪科技革命和產業變革新機遇的迫切需要，也是加快推動新型工業化、形成新質生產力的戰略選擇。下一步，黃河旋風將搶抓機遇、聚焦主業、練好內功，抓住人工智能“牛鼻子”，加快形成新質生產力，在高科技含量、高附加值的生產領域擴大產能、叫響品牌。

超硬材料在中國的發展可劃分為四個階段

1963年到1984年超硬材料處于從無到有的艱難發展階段，全中國金剛石產量僅為1000萬克拉；1984年到2000年進入快速發展階段，中國金剛石已經成長為世界領軍者。從數量上看，中國金剛石產量已經是世界最大的，但是在質量水平上與國外仍有差別；2000年到2008年處于從弱到強的轉型升級過程，中國金剛石的產量為世界第一，質量水平也完全達到發達國家的標準；2008年至今正處于持續創新引領世界的階段，這是立方氮化硼的發展階段，它在超硬材料中的占比較低。

隨著超硬材料行業的不斷發展，超硬材料的裝備也不斷升級。

六面頂壓機是中國獨有的超硬材料裝備。其壓力從20世紀60年代的6兆牛發展到當前的78兆牛，壓力增長了13倍；其金剛石合成腔體直徑從10毫米發展到現在70毫米，增長了7倍；其產量從每個周期0.8克拉發展到現在600克拉以上，增長了750倍。

實際上，裝備的升級也預示著行業的發展。2013年到2022年，國家規上企業的平均利潤率為6.2%，其中超硬材料行業平均利潤率為15.3%。

那么，未來超硬材料產業發展又有哪些機遇？

未來超硬材料產業發展有四大機遇

一是超硬材料迎來了前所未有的政策紅利，從中央到地方各級政府都在積極支持超硬材料產業發展。

二是全球制造業智能化發展趨勢，為超硬材料行業開拓了更加廣泛的市場。

三是培育鉆石是歷史發展的必然，“鉆石恒久遠，一顆永流傳”正在走入歷史。從材料消耗上看，天然鉆石是培育鉆石的1000萬倍；從碳排放上看，天然鉆石的碳排放是培育鉆石的20萬倍。

四是超硬材料的功能化應用市場更加廣泛，尤其是金剛石的聲光電熱等功能性應用，將再造數個甚至數十個現有規模的超硬材料市場。

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