科技之花结出产业化硕果

清华大学材料科学与工程系教授  李龙土

 

    1996年4月首都北京春意盎然，京西宾馆会议大厅热气腾腾，国家863计划实施十周年大会在这里隆重召开，国家高技术发展计划“八·五”期间八项重大成果转化项目之一“高性能低温烧结多层陶瓷电容器（MLCC）”项目负责人李龙土教授和广东肇庆风华高新科技集团有限公司梁力平总裁作为先进集体代表携手登台，分别介绍了这项863重大成果及其成功转化的典型经验，受到了各级领导和专家代表的高度评价与重视，在国内外产生了广泛的影响。

 

    清华大学负责研制的高性能低烧弛豫铁电陶瓷材料是这一重大项目的关键核心技术。该成果在肇庆风华公司、成都715厂和泉州无线电元件厂推广应用，相继取得成功。1996年风华公司应用这一成果批量化生产高性能低烧MLCC占全国当年总产量80%以上。

 

    成果转化使风华公司等企业在严峻的市场竞争形势下，取得了主动权，不仅摆脱主要材料依赖进口的被动局面，而且产品以高性能低成本的双重优势进入国际市场，实现我国电子陶瓷产业的历史性突破。企业的生产规模迅速扩大，经营效益大幅度增长，风华公司总裁认为清华大学的这项“863”成果是该公司成立以来产品化速度最快、效率最高，效益最好的项目。他在大会的发言中满怀激情地说“该成果标志着我国高性能低烧MLCC的科研和技术水平走在世界前列，这不仅是大学院所与风华公司的光彩，更是863计划振兴民族工业，使中国民族高新技术工业走向世界的光彩”。这项成果为“发展高科技，实现产业化”和“科教兴国”的战略目标作出了重要贡献，取得了巨大的社会和经济效益，获国家教委科技进步一等奖，相关部分成果获国家技术发明二等奖。在“863”计划十周年之际，课题组被国家科委和国防科工委表彰为先进集体。重大项目负责人李龙土教授被表彰为国家高技术发展计划“八·五”先进工作者一等奖。让我们回顾一下这鲜艳的科技之花结出产业化硕果的历程。

 

 

    高性能低烧MLCC成果转化从一开始就面临剧烈的竞争和巨大压力。由于当时市场的迫切需求，风华公司在准备采用这项成果的同时，已高价进口部分外国的瓷料，两种材料同进比较。能否在较短时间内取代进口，而且变进口为出口，课题组面临严峻挑战。面对我国不少MLCC引进线，由于主要材料及技术长期受制于人，产量长期徘徊不前，效益普遍不佳，技术水平与国外差距日益拉大，长期难以形成产业规模。课题组师生怀着改变这一局面的历史责任感与风华集团公司密切合作，迎接挑战、知难而进。由于有了较长期的工作积累，结合“863”计划研制任务已取得了高水平成果，厂、校紧密配合，联合攻关，终于成功地解决了国内外长期存在的MLCC材料高性能与低烧难以兼顾的技术难题。研制成的高性能与低烧兼优的弛豫铁电陶瓷材料具有明显的综合优势，不仅烧成温度低，而且性能明显改善，介电常数比企业原有材料提高30%以上，相应使其MLCC产品的材料成本大幅度降低，从而为制备高性能低成本MLCC提供了技术保证，增强了企业在国际市场的竞争力，成果转化迅速形成产业化规模，高性能低烧MLCC瓷料以优异性能出口美国，推动了我国具有自主知识产权的MLCC产业化的发展，为我国最大的MLCC生产基地风华公司建立国家级高技术电子元件联合研究开发中心创造了条件，同时提高了企业进行二次再开发和扩大再生产的能力。为风华公司的大发展奠定了坚实基础。

 

 

    铁电陶瓷材料的烧成温度大都在1300℃左右，降低烧成温度对节约能耗，减少多层器件内电极贵金属含量，从而降低成本具有重要意义，但研制高性能与低烧兼优的陶瓷材料却一直是国内外长期存在的技术难题，不少研究者通过掺入大量低熔物来降低烧结温度，但普遍存在的问题是低烧材料的性能也随之下降。课题组尤其是桂治轮教授通过多年不懈地探索和艰辛努力，放弃了许多寒暑假，日夜奋战在实验室，坚持在科研第一线，经过长期反复试验，在掌握大量试验数据的基础上，发现并总结了实现高性能与低烧兼优的技术途径与规律。课题组首次提出并成功地实施铁电压电陶瓷过渡液相烧结的技术思想和路线，通过精选与调控材料和添加物组成使之相互兼容与匹配，采用低共熔复相技术，实现助烧与改性双重效应，达到高性能与低烧的兼优与统一，使陶瓷材料及其MLCC的烧成温度降低200℃~300℃，介电性能不仅不降低，而且还有显著提高，研制成功的高性能低烧弛豫铁电陶瓷独具低烧、高介、低损耗和偏压特性好等优点，性能居国际领先水平，美国陶瓷学会公报（Am. Ceram . Soc . Bull . Vol. 72，NO. 3， March, 1993）介绍和高度评价了这一重要成果。桂治轮教授作为“高性能低烧多层陶瓷电容器（MLCC）材料组成、结构与性能”研制任务的具体承担者，她最早而且多次到广东肇庆风华公司进行实地调研与联系，为成果转化基地的选点提供重要的依据与信息。她带领课题组孙红飞工程师等人深入到工厂车间第一线，与风华公司的总工、厂长、技术员以及工人们密切配合，进行小试、扩试、项目负责人李龙土教授多次带领陈万平、曾智强和王雨等博士生到风华公司，帮助分析与解决成果转化过程中出现的各种技术问题。课题组年轻学术骨干周济教授在片式化MLCC三层镀技术研究中也发挥了重要作用。

 

    863计划成果转化关键在于人，成果转化是一项艰巨的系统工程，必须拥有一支具有很强的敬业意识，并且具有爱国主义精神，实事求是精神，团结协作精神，创新精神和奉献精神的高素质群体。十几名研究生和数十名本科生结合重大项目的科研工作与成果转化，日夜奋战，在实践中经受锻炼，增长才干，不仅出成果，而且完成了一批高水平的学位论文。风华公司梁力平总裁在国家863计划实施十周年大会上的发言中动情地说：“我们要特别感谢清华大学的教授专家们，他们不仅提供了高水平的研究成果，而且深入实际，学风严谨，勇于创新，高度负责，不计较得失，精诚合作的精神，使风华员工深受感染。”

 

    1996年3月，在肇庆风华公司召开的863计划重大项目验收会主义期间，广东省卢钟鹤副省长对桂治轮教授说：“广东省人民永远感谢您们，永远有效”。

 

 

    科研成果向工程化、产业化转化的过程，必然伴随研究工作的不断深化和继续。这一方面是因为实验室成果毕竟侧重于材料的结构与性能研究，制备技术也只限于小批量水平，对规模化的工艺条件研究较少，而且由于原材料和其他条件的变化，大生产过程中将必然出现一些新的技术问题，因此成果转化过程中所出现的关键技术，往往难度更大，综合性更强；另一方面由于科技发展和市场竞争是无止境的，尤其是像MLCC这类电子元件创新周期缩短，更新换代频繁，技术水平发展迅速，“物竞天择，优胜劣汰”，只有不断提高研究水平，及时扩展研究内容，继续攻占新的技术制高点，才能始终保持特色和优势，使MLCC高技术产业充满勃勃生机的发展潜力和竞争力。重大项目负责人在成果转化的工作中，十分注意从企业的生产过程中及时吸取反馈信息和市场需求动向，不断为科研工作提出新的课题，注入新的动力和活力。例如所研制的瓷料虽然具有高介电常数与低烧结温度，但在产业化过程中遇到不能很好适应片式元件三层镀工艺的技术问题，而国际市场又迫切需要无引线片式元件。因此，在成果转化后期，在国家863计划新材料领域专家委员会的支持下，及时启动了新的课题“高性能低烧MLCC三层镀技术”。“九五”它又作为重要课题得以延续和首先立项研制。实际上，“八·五”期间这一863计划项目成果在转化的成功只是“九·五”新的重大项目更加艰巨任务的开始。随着产业化规模的扩大，研究工作的广度和深度不断得到扩展和加强。在国家“863”计划的支持下，科研工作与成果转化紧密结合，相互推动。通过对MLCC三层镀失效机理的深入研究，厂、校合作，经过瓷料改性和优化工艺，成功地解决了高介低烧弛豫铁电陶瓷MLCC三层镀的技术难关，规模化生产了片式高性能低烧MLCC，这一重要的突破使高性能低烧MLCC生产技术及产品上了一个新的台阶，应用领域进一步提升与扩大。风华公司这一新型产品继续独占国际市场，继续处于世界领先地位。

 

 

    “高性能低烧MLCC”重大成果在风华公司的成功转化，其意义和经验是多方面和深远的，当时的国家科委常务副主任朱丽兰同志在参加验收会期间高度评价了“清华”与“风华”的结合，她说“企业家要有科技意识，科技体制要改革，科技与企业要很好地结合，这次MLCC项目的成功说明清华与风华结合得很好，我们要对他们的经验进行认真的总结，既要讲成果，又要讲过程，要将他们的经验在全国推广”。

 

    风华公司正是以这一项科研成果转化为契机，公司主要领导人依靠科技，依靠公司全体员工的聪明才智，不失时机地拓宽产学研三结合，加快企业的发展速度，成果转化规模空前扩大。公司主要领导人在江泽民总书记召开的广东等6省国企改革座谈会上作了典型发言。风华公司依靠科技，加速产业化的成功经验受到了中央和省领导的重视和赞扬。不久前，中央电视台新闻联播中，播出了记者对风华公司的现场采访，公司领导人在谈到今天的发展速度和规模时，特别回顾了清华大学所承担的国家863计划项目高性能低烧MLCC成果到风华公司的成功转化，厂、校共同努力使MLCC的成本大幅度降低，显著提高了市场竞争力，他们认为这对公司后来的大发展是带有“里程碑”意义的，这的确是历史和客观的真实表述。

 

    高性能低烧MLCC的成果转化及产业化的成功，雄辩地说明了高等学校可以在承担国家主战场重大科研任务中发挥重要作用，高水平科研成果应体现经济效益与技术水平并重，成果只有转化和产业化，才能体现科学技术是第一生产力，产、学、研结合是实现和加速成果转化的有效途径。

 

    只有坚持应用基础研究、技术创新、成果转化与市场开发相互衔接和紧密结合，才能为“发展高科技，实现产业化”和“科教兴国”的伟大战略任务不断作出新贡献，更多的科技之花必将结出更加丰硕的果实，这是历史和现实给予我们的启示。