陶瓷材料研发：藏在硬材料里的破局路
很多人对陶瓷的印象，还停留在餐桌上的碗碟，建材市场的瓷砖。
说白了就是低附加值的传统行业，对吧？
真不是。现在高端陶瓷材料，是整个高端制造领域最隐形的卡脖子赛道，也是最近十年国内研发投入涨得最快的方向之一。
功率器件用氮化铝陶瓷基板微观形貌图
普通民用陶瓷的粉体粒径差个几微米都没事，高端功能陶瓷，差个100纳米的粒径分布，烧出来的热导率就能差一倍，绝缘性直接不合格。
说实话，我之前跑了这么多行业，第一次见对杂质要求这么苛刻的领域。氧化锆粉体里氧化铪的含量差0.1%，做出来的种植牙瓷块强度就达不到医用标准，只能作废。
你说这难不难？
陶瓷和金属、高分子不一样，金属可以通过锻压、热处理调整性能，高分子可以通过改性调柔性，陶瓷呢？成型烧结之后，基本就定死了，一点瑕疵就是整块报废。之前我接触一个做碳化硅陶瓷的团队，做了大半年，烧了上百炉才出第一块合格的大尺寸样品，开炉那天整个实验室都在欢呼，那种喜悦，没做过陶瓷研发的人真体会不到。
大尺寸碳化硅陶瓷烧结开裂样品实拍
有个做航空热防护陶瓷的老专家跟我吐槽，他年轻那会儿，为了烧一块符合要求的陶瓷防热板，在烧结炉旁边守了三天三夜，就怕温度飘了，结果出炉还是裂了，蹲在炉子旁边抽了半包烟，一句话没说。
这种故事，行业里一抓一大把。
不过话说回来，原来很多坑其实是没人愿意投钱挖。咱们国家做陶瓷的历史几千年，但是高端陶瓷材料研发真正起来，也就最近十几年的事。之前大家都喜欢赚快钱，做终端组装，买进口零部件组装一下就能卖钱，谁愿意沉下心花几个亿建粉体厂，熬好几年出产品？
直到这几年贸易摩擦，上游断供，大家才回过神来，原来最核心的东西卡别人手里，再大的工厂说停就停。
还有个坑就是人才。做陶瓷研发太苦了，天天守炉子，沾一身灰，出成果慢，之前好多年轻人不愿意来，整个行业人才断档快十年，这两年待遇上来了，才有更多985的博士愿意进这个领域。
最近两年的新突破，真的让人想不到
别光说难，最近两年国内陶瓷材料研发的进展，真的超出很多人的预期。
就说刚才说的氮化铝陶瓷基板，三年前国内产能90%靠进口，现在国内已经有三四家企业能量产合格的高导热氮化铝基板，价格降到了原来的一半，好多新能源车企已经开始转用国产货了。
还有固态电池用的 氧化物陶瓷固态电解质，之前大家都觉得氧化物电解质室温电导率不够，很难实用化，现在国内中科院几个所和企业联手，通过掺杂调整晶界结构，把室温电导率提上去了，还解决了和正极界面的兼容性问题，现在已经做了几十安时的固态电池包试跑，性能很不错。
更有意思的是柔性陶瓷。原来大家对陶瓷的印象就是硬、脆，摔一下就碎，现在国内团队做出来了几微米厚的柔性压电陶瓷膜，能随便卷，随便折，扯都扯不断，用来做可穿戴心电传感器，贴在皮肤上比聚合物传感器舒服多了，灵敏度还高，已经在做量产准备了。
还有生物医疗领域，3D打印的 仿生磷酸钙陶瓷骨，现在已经进入三期临床了。这种陶瓷骨的孔径和原生骨一模一样，植入之后人体自身的骨细胞会慢慢长进去，陶瓷逐渐降解，最后就变成自己的骨头，不用二次手术，比原来用的钛金属好太多，原来全靠进口，现在国产出来之后，价格直接砍了三分之二，普通老百姓都用得起。
说实话，每次去陶瓷研发的实验室跑，都能碰到新东西，原来陶瓷真的能做这么多事，从天上的卫星，到嘴里的种植牙，再到车里的固态电池，哪里都离不开它。
现在资本也愿意投了，年轻人也进来了，很多原来想都不敢想的事，慢慢都做成了。接下来十年，陶瓷材料研发肯定会跑出更多隐形冠军，把剩下的卡脖子问题一个个解决掉。毕竟，这么多研发人员蹲在炉子旁边守出来的成果，迟早会改变整个高端制造的格局。
为什么说陶瓷材料研发才是真正的硬骨头
去年去珠三角调研先进制造业，在一家做新能源汽车功率模块的工厂待了一天，厂长指着生产线进口的氮化铝陶瓷基板跟我说，一块指甲盖大小的基板，进口价要八十多块，国内做不出合格的，只能乖乖掏钱。 为啥做不出？不是我们不会配方，是陶瓷材料研发，拼的从不是配方那几个数字，是从原料粉体到烧结成型每一步的精度控制。功率器件用氮化铝陶瓷基板微观形貌图
普通民用陶瓷的粉体粒径差个几微米都没事，高端功能陶瓷，差个100纳米的粒径分布，烧出来的热导率就能差一倍，绝缘性直接不合格。
说实话，我之前跑了这么多行业，第一次见对杂质要求这么苛刻的领域。氧化锆粉体里氧化铪的含量差0.1%，做出来的种植牙瓷块强度就达不到医用标准，只能作废。
你说这难不难？
陶瓷和金属、高分子不一样，金属可以通过锻压、热处理调整性能，高分子可以通过改性调柔性，陶瓷呢？成型烧结之后，基本就定死了，一点瑕疵就是整块报废。之前我接触一个做碳化硅陶瓷的团队，做了大半年，烧了上百炉才出第一块合格的大尺寸样品，开炉那天整个实验室都在欢呼，那种喜悦，没做过陶瓷研发的人真体会不到。
陶瓷研发踩过的那些坑，都是行业没人说的秘密
做陶瓷研发最头疼的，从来不是实验室做不出小样品，是放大生产。 实验室烧一块10厘米见方的样品，控温均匀，啥问题都没有，放大到1米长的构件，炉子里温度差个5度，冷却之后裂得像旱地的泥巴，直接报废。大尺寸碳化硅陶瓷烧结开裂样品实拍
有个做航空热防护陶瓷的老专家跟我吐槽，他年轻那会儿，为了烧一块符合要求的陶瓷防热板，在烧结炉旁边守了三天三夜，就怕温度飘了，结果出炉还是裂了，蹲在炉子旁边抽了半包烟，一句话没说。
这种故事，行业里一抓一大把。
不过话说回来，原来很多坑其实是没人愿意投钱挖。咱们国家做陶瓷的历史几千年，但是高端陶瓷材料研发真正起来，也就最近十几年的事。之前大家都喜欢赚快钱，做终端组装，买进口零部件组装一下就能卖钱，谁愿意沉下心花几个亿建粉体厂，熬好几年出产品？
直到这几年贸易摩擦，上游断供，大家才回过神来，原来最核心的东西卡别人手里，再大的工厂说停就停。
还有个坑就是人才。做陶瓷研发太苦了，天天守炉子，沾一身灰，出成果慢，之前好多年轻人不愿意来，整个行业人才断档快十年，这两年待遇上来了，才有更多985的博士愿意进这个领域。
最近两年的新突破，真的让人想不到
最近两年的新突破，真的让人想不到
别光说难，最近两年国内陶瓷材料研发的进展，真的超出很多人的预期。
就说刚才说的氮化铝陶瓷基板，三年前国内产能90%靠进口，现在国内已经有三四家企业能量产合格的高导热氮化铝基板，价格降到了原来的一半，好多新能源车企已经开始转用国产货了。
还有固态电池用的 氧化物陶瓷固态电解质，之前大家都觉得氧化物电解质室温电导率不够，很难实用化，现在国内中科院几个所和企业联手，通过掺杂调整晶界结构，把室温电导率提上去了，还解决了和正极界面的兼容性问题，现在已经做了几十安时的固态电池包试跑，性能很不错。
更有意思的是柔性陶瓷。原来大家对陶瓷的印象就是硬、脆，摔一下就碎，现在国内团队做出来了几微米厚的柔性压电陶瓷膜，能随便卷，随便折，扯都扯不断，用来做可穿戴心电传感器，贴在皮肤上比聚合物传感器舒服多了，灵敏度还高，已经在做量产准备了。
还有生物医疗领域，3D打印的 仿生磷酸钙陶瓷骨，现在已经进入三期临床了。这种陶瓷骨的孔径和原生骨一模一样，植入之后人体自身的骨细胞会慢慢长进去，陶瓷逐渐降解，最后就变成自己的骨头，不用二次手术，比原来用的钛金属好太多，原来全靠进口，现在国产出来之后，价格直接砍了三分之二，普通老百姓都用得起。
说实话，每次去陶瓷研发的实验室跑，都能碰到新东西，原来陶瓷真的能做这么多事，从天上的卫星，到嘴里的种植牙，再到车里的固态电池，哪里都离不开它。
现在资本也愿意投了，年轻人也进来了，很多原来想都不敢想的事，慢慢都做成了。接下来十年，陶瓷材料研发肯定会跑出更多隐形冠军，把剩下的卡脖子问题一个个解决掉。毕竟，这么多研发人员蹲在炉子旁边守出来的成果，迟早会改变整个高端制造的格局。