文丨冯嘉(郑州大学科技园发展规划部助理研究员)

2001年,国际钽金属市场价格达到新高峰,供应紧张,美、英数家公司均决定对中国华为技术有限公司停止供货钽电容器(钽电容器可在极端苛刻的条件下工作,长期被广泛用于国防、航空等大型工业电器制造和芯片制造)。

闻得此讯,刚刚收到美国vishay公司增大钽粉供应要求的何季麟决定代表宁夏有色金属冶炼厂将美方公司代表邀请至华为商议,最终以保证对美方的钽粉供应为条件,换取了美方对华为的电容器供货保证。

由此让行业内很多人颇为感慨的是,在1994年与日本的谈判桌上,何季麟所主导生产的钽粉还被绝大多数的电容器企业拒绝评价。

数据显示,从1993年到2003年,宁夏有色金属冶炼厂主导产品钽金属总销售量超过1000吨,其中90%出口美、日、英、韩等国,共完成销售额62亿元,是自1965年建厂到1989年总销售额的10倍。

2003年,何季麟在一篇文章中写道该厂“成功实现了由小到大、由军到民、由内到外、由弱到强的转变”。

为了能够实现这四个转变,何季麟和冶炼厂用了将近40年。

在我国钽铌行业,何季麟被称为“领军人”。他是中国有色金属冶金与材料专家,享受国务院特殊津贴,长期从事有色、稀有金属冶炼与加工的研究工作,研究开发了钽、铌金属冶炼加工多种新技术、新工艺。在钽、铌、铍、特种铜合金、钛及钛合金、镁及镁合金、高纯金属和陶瓷靶材等新材料领域中取得了多项研究成果。先后获得国家技术发明二等奖2项,国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步一、二等奖多项。荣获2021年“全国优秀共产党员”称号与“何梁何利基金科学与技术进步奖”。

2001年,何季麟当选中国工程院院士。

1、深耕钽铌工业四十年 

20世纪60年代中期,国际局势日趋紧张,为稳固战略后方、加强我国国防建设,中共中央提出“三线建设”战略,大批工厂及其随行人员以及优秀的高校毕业生响应国家号召,来到我国广大的中西部地区,开启了新中国建设史上较为罕见的一次大型工业体系建设。在此期间,北京有色金属研究院的部分试验室被迁至宁夏石嘴山市,成立了冶金部905厂和宁夏有色金属冶炼厂。

何季麟出生于河南省开封市,但他已扎根宁夏50年。他与钽铌行业的故事就开篇于1969年的宁夏茫茫戈壁。

1969年,青年何季麟从北京钢铁学院(现北京科技大学)毕业,作为专业人才被分配至宁夏有色金属冶炼厂,进行稀有金属“钽铌”的研究和生产。

“钽铌”实际上是指同族难融稀有金属的金属钽和金属铌,由于二者伴生于自然环境、性质相似,因此通常被合称为“钽铌”。这两种金属熔点高、密度高,属于“优质耐酸和耐液体金属腐蚀的材料”,钽金属60%用于制造高性能钽电解电容器,是制造航天航空发动机、现代武器、高科技电子器件如芯片、超导体和电容器等的原材料。2006年,何季麟在编纂《有色金属进展》中将“钽铌”称为“高科技产业不可或缺的金属材料。”

这两种稀有金属的规模化生产是人类社会进入20世纪20年代以后高新技术发展突飞猛进的产物,但中国准备进入这一赛道时已经晚于世界近30年,并且很快就遭到了西方国家的技术封锁。

今逢坎坷,亦有英姿。初至新领域,没有技术、没有设备的8年间,何季麟跟同事们一起查阅文献,共同研究了4种钽金属材料制备的新工艺方法,并创造出中国第一套搅拌钠还原工艺技术与设备,走进了钽铌产品制备千里之行的垒土阶段,但这也仅是起步。据相关资料显示,20世纪80年代,国外市场上对于钽金属的需求量已经达到了每年千吨以上,但由于制备工艺和产品质量的问题,其供应市场基本被美、英企业垄断,宁夏有色金属冶炼厂在1981年全国有色金属计划定货会上仅拿到250g钽粉的订单。

据何季麟介绍,钽粉和钽丝是钽金属的主要产品,比电容量是衡量其制备技术水平的重要指标之一。只有提升比电容量,才能进入真正的国际赛道。

1984年何季麟担任负责科研和生产的副厂长,1987年提出引进世界先进技术改造我国钽铌工业,遭到美国vishay、vanstill、hcst三家大公司“绝不在世界东方中国培植竞争对手”的直言拒绝并最终失败。

无论是在采访还是在既往文章中,何季麟都没有过多地描述过遭遇美方强势技术封锁时的困境和心情。事实上,宁夏冶炼厂也并不是唯一受困于此的企业。从上个世纪开始,我国高科技领域发展受到国外多重遏制是一种常态。冲出封锁是一条漫长艰辛的路,科研团队需要与世界上成熟的产品赛跑、与国际研究的速度赛跑、与国内工业发展的速度赛跑,而他们能依靠的,只有寥寥的资料、志同道合的同伴和夜以继日的奋发图强。这是一代人的使命,何季麟也是如此。

随后的十年,电子工业飞速发展,我国进入稀有金属制备的快速发展期,冶炼厂决心自力更生,自主研发高电容和耐高压钽粉。在何季麟的带领下,“实现了钽、铌技术的重大突破,先后进行了7项钽铌湿法、火法、钽铌及合金精炼重要技术改造工程,研发了氟钽酸钾、电容级钽粉、细径钽丝、合金熔炼等一系列主导产品,产能分别达到年产1000吨、250吨、100吨和75吨的世界级规模化生产能力”,其所生产的钽粉比容也不断提高,从10000cv/g到100000cv/g,如今宁夏冶炼厂商品级钽粉比电容量达200000cv/g,研究水平达300000cv/g,实现了我国电容级钽粉80年代初与美国差距20年赶超到与世界先进水平并肩的领跑水平。

1994年,冶炼厂的产品第一次进入日本市场时,被绝大多数的厂家拒绝评价。7年后,他们成为国际钽研究中心亚洲唯一的执行委员单位,成功打破国外技术垄断,进入国际市场,并在2000年国际钽金属供应紧张时,保证了对国内外市场的供给。

这条漫长的路从戈壁滩延伸出来,最终来到了世界的前沿。

2、放眼产业化做科研 

当选院士后,何季麟就自己的工作给出的评价是:“能获得学术界最高级别的荣誉,是因为在一个小金属领域,在没有任何外部技术借鉴的情况下,能够取得这样的研究成果,并且将研究成果转化为工程科技成果,而且打入国际市场,占有国际市场份额”。

荣誉是评价过去的尺度,何季麟的研究生涯还在顺着国家需要快速向前走去。

稀有金属领域的发展是时代机遇,也是必然。但因其数量相对较少,往往应用面会被局限于尖端科技领域,一旦该领域受到冲击,就会造成相关金属价格在国内外市场上的快速波动,并不属于稳定的金属材料来源。

以钽为例,钽矿属于战略资源,至2000年我国已发展成为世界钽工业大国强国,宁夏冶炼厂钽粉、钽丝产品占据世界市场25%和60%份额、分别居世界第三、第一位。但钽精矿原料基本依赖进口,主要来源于非洲大湖地区,经常性受到该地区政治、经济因素等的不良影响导致矿源不稳。2000年全球钽精矿高涨至364美元/镑氧化物,至2012年受到国际金融危机影响,钽矿价格一路下滑。可以说,长远来看,稀有金属的研究关乎国家安全,不可放弃,但减少相关产业对其的依赖性也是新材料行业的时代任务之一。

2015年,何季麟院士以学科首席特聘教授的身份受聘于郑州大学。在长期的工作中,他组建了自己的研究团队,从原先的仅有7人,到现在内部已有40多个科研人员。这个团队一方面坚持想办法解决我国钽铌行业发展过程中的问题,另一方面对我国更大范围内的有色金属行业的“卡脖子”问题进行突破。近年来,已在多个方面取得关键性进展,其中一项就是ito靶材。

ito靶材以高纯铟锡金属为原料,主要应用于led芯片、半导体行业和高能激光武器,是芯片制造中不可或缺的材料。在2005年之前,只有少数几家国外公司可以生产超高纯度的溅射靶材。

为了突破这一“卡脖子”问题,何季麟带领团队率先开发了氧化物靶材,“使得中国ito靶材制备实现了从无到有,自主研发,到并跑超越的重要转变,中国ito靶材产业化技术自主创新体系初步形成。”

是否符合国家需要是他及团队选择研究课题的主要因素之一,“科研工作要考虑是否符合国家战略需求,是否对国家建设有用,要放眼推进产业化,做更有意义的科研”,何季麟说。

如他所想,截至目前,虽然国内目前生产的ito靶材仍然只能满足中低端需求,但这个市场的新风口正在逐步形成。

2010年,我国平板显示产业规模化发展格局基本形成,但ito溅射靶材几乎全部依赖从日本、韩国进口,ito靶材价格高达8000元/kg,自2018年以郑州大学、宁夏冶炼厂、福建阿石创联合团队为代表的中国科研力量实现了大尺寸ito靶材制备关键技术突破,技术产业化转化,产品开始进入中国京东方世界最大平板显示生产龙头企业,日本日矿等公司出口中国ito靶材产品立刻大幅降价至2000元/kg,以价格战企图打压中国自主创新的ito靶材产业。突破“卡脖子”关键技术、高端材料领域国际较量凭的是实力,2020年,郑州大学、宁夏冶炼厂、福建阿石创协同研发的ito靶材制备技术成果获国家技术发明二等奖后,更加坚定了何季麟院士团队持续创新研究开发的信心和步伐。

目前,何季麟所带领的技术团队持续性深入研发氧化物靶材的制备技术,推进产业化过程,“2021年初与洛阳晶联光电材料有限责任公司深入合作,项目获得郑州市协同创新专项的支持,项目经费为2000万元。”

3、始终主张开放发展观 

我们在河南省资源与材料研究中心见到何季麟院士时,他刚刚结束上一个会议。何院士的秘书车玉思老师告诉我们,自今年被党中央授予“全国优秀共产党员”后,何院士的日程上继科研和教学活动之后又增加了许多新的内容。

这样被科研填满大多数时间的生活对何季麟而言已经持续了很多年。他今年已经76岁,两鬓斑白,但在院士的队伍里,他的精力和体力仍然充沛。他思维敏捷,常年的一线工作让他对多数来访者的来意了然于心,能够熟练的找出问题的核心并给出鞭辟入里的建议。虽然已经进入高校任教数年,但他始终以一个企业人实干的眼光看待科研工作与学科建设。

“我没有什么故事,我是一个做企业出身的人。从企业的层面上,发展必须要以‘开放’为宗旨,要树立‘开拓创新思维’”,何季麟说。

发展至今,他所带领的研发团队已有多个研究方向,除了钽铌和靶材之外,在高纯金属材料的制备领域如高纯钛、高纯铌等均取得较大进展。

时至今日,何季麟已经成为中国钽铌工业乃至稀有金属冶炼行业的行业科技开拓创新的领军人才之一,在学术上,他仍然乐意迎接一个又一个新的研发起点和难题。永不止步的创新,是他所认为的科研的生命力。

院士头衔是我国科学技术领域的最高学术称号,它通常代表着获得者对国内某个领域做出了开拓性或突破性贡献,甚至深刻影响了一个科研领域或者行业的发展进程,并最终深度参与了新中国从科技大国迈向科技强国的历程。

初打开国门时,无数代表国际水平的尖端技术成果蜂拥而来,但其内部的技术核心往往只留出一条“缝”供人进入。科研工作者的任务也就要将这条“缝”拓宽成一条“路”,让更多的资源流通、让更多的人往前走。

持之以恒的创新让他们成为了一个行业背后的托举者,也成为了一个又一个时代的见证者。何季麟就是其中的一位。

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