中国亟待突破的五款顶尖技术一旦掌握我们将不再惧怕任何国家
随着近些年来中国科学技术实力的日益强大,美国的科技霸主地位也开始逐渐动摇。不论是5G通讯还是航空航天,中国在国际上的关注度慢慢的升高。然而我们自身的短板问题却也慢慢变得明显,由于美国联合一众国家对中国实施科技禁运,中国科技领域已经处在了一个风雨飘摇的时刻。对此,我国该怎样破局呢?其实这五款顶尖技术,我国一旦突破,将会彻底摆脱如今被卡脖子的局面,从此不再惧怕任何国家。
高端机床属于精密仪器的一种,被大范围的应用于科研、国防、工业制造等诸多领域。高端机床的品质,往往能够衡量一个国家高新技术的发展水平。对于现阶段的中国来说,高端机床是我国实现制造大国向制造强国转变的必要基础。然而,中国的高端机床却仍在依赖海外进口。2019年,中国高端机床市场规模高达1313.6亿元,但国产高端机床仅占其中的10%左右,这样的一种情况非常不利于中国制造业的发展。那么中国机床主要差在哪里呢?其实,主体问题都集中在机床产业链的上游——核心零部件的加工制造。
由于我国在这一环节的薄弱,所以国产机床的品质比国外企业要逊色不少,而国产核心零部件品质不高,就会导致国产机床连自己国内的市场都拿不下来。比如中国高端机床的主轴和导轨,使用的就是英国和德国的产品,还有最重要的数控系统,我们也还在依赖日本发那科提供的产品。可见,中国的高端机床在产业链上游就已经被卡住了脖子,那么中游的机床制造和下游的汽车、手机电脑等电子科技类产品也都会受到很大程度的限制。那么中国是否有机会破局呢?答案是肯定的,虽然中国在高端机床领域比发达国家起步要晚,但近些年来,国家有关部门已经发布了一系列政策举措,用来支持机床行业转变发展方式与经济转型。而有了政府的领导,各家企业就能减少在低端领域的利益缠斗,转而把注意力集中在高端领域。届时,凭借中国庞大的体量,我们很快就能打破国外在高端机床领域的垄断。
这是一项重要程度不亚于高端机床的技术,高端医疗设施的国产化率代表着一个国家的医疗水平。与我们一衣带水的日本,就是凭借着强大的医疗水平,才能拥有全球最高的平均寿命,这一点连美国都自愧不如。尤其是在癌症治疗方面,日本拥有5套全球最先进的重离子治癌放疗设备,而这种设备,全球目前只有6套。而除了重离子治癌放疗设备之外,日本高端的医疗设施还有很多。而我国在这方面确实不如日本。虽然近年来,中国科技快速的提升,医疗设施也驶进了快车道。但出口到国外的大多都是中低端医疗设施,比如常年高居我们国家医疗设备出口榜首的保健按摩产品,就算不上是高新技术。而且我国出口的前十类医疗设施中,也都没有高端设备的身影。
根据此前,国务院发展研究中心发布的报告显示,中国高端医疗设施发展多年,仍然处于跟跑状态,全球前十大医疗器械企业中有5家总部位于美国,2家总部位于德国,1家总部位于荷兰,1家总部位于爱尔兰,而中国一个都没有。那么我国还有机会冲破这种尴尬局面吗?其实,机会就是现在,如今中国人口老龄化速度越来越快,对于医疗健康的需求也就日益增加,如果我国相关企业能够及时调整策略,把高端医疗设施的关键技术突破,那么中国的高端医疗设备将很快就会拥有市场。届时,在市场的推动下,中国高端医疗设施走向世界将不再是什么难事。
这项技术相信我不说,大家也都知道,它是中国一直以来的心病。因为航空发动机是飞机的心脏,而中国航空的心脏却一直强壮不起来。虽然在航空发动机的研发速度上,我国是史无前例最快的,但由于我国起步比发达国家晚至少50年,所以即便我国航空发动机发展速度再快,也还是和发达国家有着非常大的差距。这其中有两项差距是我国亟需突破的,首先是材料方面,航空发动机的使用条件苛刻,不仅要能扛得住氧化和腐蚀,还要能承受住高温和高压,尤其是高温。要知道,航空发动机的工作时候的温度每提升100℃,推力就增加10%,现代航空发动机的燃烧室温度最高可达到2000℃以上,但目前中国研究的材料还未能完全适应这种严苛的条件。
例如,现在美国使用的发动机叶片材料是碳纤维,中国用的还是铝合金。碳纤维材料要比铝合金更好。那中国为啥不用碳纤维呢?因为我们还没有制造高端碳纤维的工艺。所以在材料方面,中国和发达国家还是有着差距的。其次是设计方面的差距,这个差距可以说是最主要的差距,航空发动机最大的难题在于,如何避免共振对发动机造成的伤害。很多时候,发动机之所以不耐用,除了材料有问题,就是共振对发动机造成了损害。而这两点恰恰是中国最欠缺的,如果中国能够解决这两个棘手的难题,未来C919就有能力和美国的波音一较高下了。
这款技术的重要程度同样不亚于高端机床,它是中国迈入工业4.0甚至是5.0的必备技术,因为工业机器人的应用场景十分广泛,比如码垛、焊接、装配甚至精确检测都能做到。目前,中国正在顺应时代潮流,生产了不少工业机器人,并且我国已经连续5年变成全球第一大机器人应用市场。然而大部分中国企业只是这部分市场的中低端玩家,高端玩家主要还是日本发那科、安川电机、瑞士ABB和德国库卡这四大家族。那么中国企业和高端玩家之间有哪些差距呢?主要有三个方面,其中最主要的差距是核心算法。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能够摆脱人类操作,自己执行任务。想要做到这一点的前提就是让机器人有一个自己的大脑。
目前,四大家族的机器人是世界上最“聪明”的,能够自主完成很多复杂动作,而我国由于核心算法不精,所以工业机器人对比四大家族要笨拙许多。而除了核心算法外,我国还在另外两项关键技术上受制于人,也就是减速器和伺服电机。目前,应用于机器人领域的减速器主要有两种,一种是RV减速器,另一种是谐波减速器。谐波减速器的制造难度相对不高,我国企业在这方面已经有了长足进步,而我们主要欠缺的是RV减速器技术。目前在这一领域占绝对统治地位的是日本的纳博特斯克和哈默那科两家公司,它们垄断了全球75%的精密减速机市场。同样的,在伺服电机领域,日系产品也占据着全球50%的最大份额。而中国企业在这方面表现的并不是非常出色,只占据中国市场10%的份额,可以说,这是继航空发动机之后,中国工业的又一块“心病”。
这里的电子技术主要指的是芯片制造,按理说,中国在芯片领域起步并不算太晚,不应该被卡脖子卡得这么严重。但当时中国的发展主题是经济,我国几乎所有企业都觉得“造不如买,买不如租”,所以把国内的芯片研发搁置了很长一段时间,并和发达国家逐渐拉开了差距。但是,中国的芯片其实并非完全落后,我国超级计算机的芯片,经过多年发展,绝对是领先世界的。
我们欠缺的,只是具有商业用途的芯片。其中,生产芯片最重要的设备——光刻机,我国一直久攻不下。这里说的光刻机并不是普通的光刻机,而是能够生产25nm制程的深紫外线nm以下制程的极紫外线光刻机,也就是EUV光刻机,而目前这种光刻机只有荷兰的阿斯麦尔能够生产出来。
那么,高端光刻机的制造到底有多难呢?我们就拿荷兰阿斯麦尔的EUV光刻机来说,其内部包含10万个零部件,来自于全球几十个国家的供应商,可以说是集合了人类最顶尖的科技成果。而西方国家在这一领域长期对我们技术封锁,我国想要单独研发高端光刻机,至少要突破光源、光学投影物镜、激光矫正器、掩模版、曝光台等众多核心部件,这样的难度堪比登天。但是即便如此,我国的科研工作者也没放弃,并且已经有了突破。
据报道,长春光机所已经成功突破了光刻机核心部件“光学投影物镜”制造关键技术,实现了中国超精密光学技术的跨越式发展。不仅如此,我们已在多个芯片制造设备领域实现进步,就拿蚀刻机来说,早在2020年就已完成了国产蚀刻机的0的突破,而且还实现了5nm蚀刻机的量产!同样,在离子注入机领域,中国电科集团已成功实现离子注入机全谱系产品国产化,可为全球芯片制造公司可以提供离子注入机一站式解决方案。这一个又一个的突破,让我们有信心在未来的十年内,实现高端芯片的量产。
以上这五项,我国亟需解决的关键技术,每一项都是“压制”中国科学技术进步的阻碍。而在整体上看,这些技术的突破并不会一蹴而就,都需要科研人员深耕钻研,所以,我们要给科研人员足够的时间和空间。相信在未来,我们大家可以突破一切“卡脖子”技术。
全社会都尊重科研人才,追逐科研明星、争做技术人员的时候,中国由制造大国成为制造强国就指日可待了。
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