XX省超硬材料产业现状对产教融合和校企合作的分析

一、引言

超硬材料属于极端材料，性能极为特殊，尤其在高硬度方面是目前其他任何材料所不能代替的。立方氮化硼（CBN）和金刚石同属于超硬材料。人们最先认知的超硬材料都是在天然矿石中发现的；后来开发了人工合成超硬材料技术；到今天，作为超硬材料的一种，培育钻石已经在很大程度上替代了天然钻石。工业生产应用的超硬材料主要是金刚石和立方氮化硼。多年来，立方氮化硼的应用领域有限，其产量远低于金刚石。人造立方氮化硼的出现也晚于人造金刚石。

以金刚石和立方氮化硼为主的超硬材料在河南省是有历史基础的，是既有明显优势又具特色的产业。河南省超硬材料产业在国内甚至全球范围都具有明显的影响力和竞争力，尤其是在六面顶压机合成装备和超硬材料高压高温合成技术方面居于国际领先水平，目前正引领全球的发展和技术进步。近20年来，河南省工业（人造）金刚石的产量总体上稳定在世界总产量的75%左右，立方氮化硼的产量占世界总产量的90%；目前，河南省超硬材料工业的年产值约为400亿元，现有规模以上企业约300家（其中年销售收入1亿元以上的企业为30家），已经基本具备了全球产业中心和创新中心的雏形。近年来，河南省以金刚石和立方氮化硼为原料制备的超硬材料制品（工具）的产量和规模效益稳定增长，但是在超硬材料产教融合和校企合作方面还有许多创新性工作要做。本文将从河南省超硬材料产业的发展概况和特色分析着手，提出加强河南省超硬材料产教融合和校企合作的建议。

二、河南省超硬材料产业的发展概况

20世纪30年代，美国科学家布里奇曼（Bridgiman）发明了高压装置。1953年，美国通用电气（GE）公司的工程师邦迪（Bundy）和霍尔（Hall）等利用该高压装置研制出了年轮式两面顶压机。美国GE公司于1954年率先以石墨为原料，以金属Ni为触媒，用这种两面顶压机合成了金刚石，1957年又成功合成了立方氮化硼，并很快实现了工业化生产。长期以来，国外公司就是用这种类型的两面顶压机来合成超硬材料的。

我国在1963年成功研制出第一颗人造金刚石，1966年又成功合成了立方氮化硼。这两种超硬材料的第一次合成都是在位于河南省郑州市华山路121号的郑州磨料磨具磨削研究所实现的。今天，华山路121号已经成了名为“磨街”的商业街。

经过60年的发展，我国超硬材料已形成了完整的工业体系。从2000年开始，我国金刚石和立方氮化硼两种超硬材料的产量即均居世界第一，成为全球最大的人造金刚石和立方氮化硼生产国。我国的金刚石产量在2010年已突破100亿克拉；2022年增加到了162.95亿克拉，占全球总产量的90%以上。近年来，世界大颗粒金刚石（培育钻石）发展迅速，我国的培育钻石产业几乎垄断了全部的静态触媒高压高温生产技术。其主要的生产企业有黄河旋风、中兵红箭、力量钻石和郑州华晶等公司。这些企业都建在河南。目前，人造金刚石和立方氮化硼的供应趋于集聚状态，全球生产主要集中于河南省；我国已经是超硬材料制造大国，正快速成为超硬材料的制造强国。

三、河南省超硬材料产业的优势和特色

（一）国家和地方持续支持超硬材料的产业发展

河南省拥有全国唯一的国家级超硬材料产业基地——国家火炬计划河南超硬材料产业基地，以及国家发展改革委批准建设的“超硬材料区域特色国家高技术产业链”基地。《国务院关于支持河南加快建设中原经济区的指导意见》中曾明确提出，要加快发展与超硬材料有关的新材料产业基地。河南省人民政府于2009年即规划提出:在装备制造工业领域，在重大装备和基础部件研发的基础上，扶持精密高档磨料磨具、精密复杂刀具及其他加工辅具的开发，进行高精度超硬材料组合切割砂轮及大直径切割砂轮的研究，大力开发“聚晶立方氮化硼、高精密立方氮化硼陶瓷磨具、树脂磨具，高精密珩磨、抛光材料，大颗粒单晶金刚石、纳米金刚石等关键技术”。前不久，河南省再出重拳，做实做细“链长制”，省委书记楼阳生同志亲自担任链长，谋划打造超硬材料千亿级支柱产业链，进一步补链延链强链；积极推进国家级超硬材料制造业创新中心的创建工作，提升定价权和话语权，以有力推动超硬材料产业由大变强，向高精尖的发展。

为了引进省外优质资源和创新要素，郑州市大力引进域外重点高校和研究院（所），支持建立新型研发机构。例如，郑州市人民政府、中国地质大学（北京）和郑州高新技术产业开发区管理委员会三方合作，共建中国地质大学（北京）郑州研究院，推行“一院+一平台公司+一园区+多项目子公司（1+1+1+N）”的市场化运作新机制，围绕金刚石智能抛光和监测、高压物理、珠宝钻石等相关领域进行研发；郑州市和哈尔滨工业大学共建哈工大郑州研究院，通过创新机制推动超硬材料产业从材料到功能器件的转型升级，形成了产业新生态。

目前，河南省的郑州、许昌、商丘、南阳、焦作等地市都建立了超硬材料产业园（科技园区）或产业集聚区。近年来，洛阳、三门峡、信阳等地市也大力推动超硬材料产业发展，积极招商引资，给予了优厚的产业发展扶持政策。各级政府积极给予政策性支持和辅助，进一步促进了超硬材料产业的发展，为河南省超硬材料产业的特色化、规模化、多元化、集聚化发展提供了有力支撑。

（二）超硬材料产业的企业数量众多且目前仍在不断扩员、壮大

河南省汇集了国内超硬材料产业不同所有制的企业，有大型央企、国企、股份公司和民营企业等多种类别。其中，已上市的公司有中兵红箭（中南钻石）、黄河旋风、国机精工、四方达、河南惠丰、力量钻石、恒星科技、郑州华晶等，正在筹备上市的公司有富耐克，上市培育企业有郑州博特公司等。河南省超硬材料产业除了约300家规模以上企业，现有与超硬材料相关的企业还多达几万家，受产业政策特殊支持的“专精特新”企业50多家。

一些原本与超硬材料相关度不大的企业，近年来也先后进入了超硬材料制造相关领域；有的企业目前正计划在河南省投资建厂。河南平煤集团此前已在河南省信阳市光山县注册河南平煤神马超硬材料股份有限公司，将投巨资新建金刚石、培育钻石和聚晶复合片生产企业。河南恒星科技股份有限公司原本是以电力电缆线材生产为主的企业，新增光伏用金刚石线的生产给企业带来了丰厚的回报。基于培育钻石良好的发展前景以及中国作为全球培育钻石最大的潜在市场，中国黄金集团目前正在河南省三门峡市建设培育钻石生产企业。

（三）超硬材料产业具有良好的创新基础且创新要素较为齐全

河南是我国超硬材料产业的主要发源地和行业中心，是技术和人才的辐射源，是我国超硬材料的重要生产研发基地。超硬材料产业的创新要素在河南具有先天的优势，郑州磨料磨具磨削研究所（简称三磨所）、第二砂轮厂、河南工业大学均成立较早，在国内具有重要的行业引领作用。河南省在超硬材料及其装备制造技术、行业管理和人才培养等领域，经60多年的发展和积淀，目前具有了超硬材料磨具国家重点实验室、国家磨料磨具质量监督检验中心等国家级平台。全国磨料磨具标准化技术委员会、中国机床工具工业协会超硬材料分会（行业内多称其为“超协”）等全国性学术团体的注册地为河南。近年来，郑州大学、河南理工大学、中原工学院、郑州职业技术学院、河南机电职业学院等高校，先后加入了超硬材料相关专业的科学研究和人才培养行列。这些创新要素相互作用与融合发展，使河南省内相关企业能集中进行超硬材料的生产技术研发、装备和控制设备的制造、原辅材料的完善配套，促进了高校对超硬材料相关专业人才的培养，推动了对相关技术及其应用的基础研究。2023年12月，天鉴碳材料有限公司凭一家之力，通过会议汇聚了世界各地的相关资源，在郑州市成功召开了第一届国际金刚石半导体大会，借助金刚石半导体的热点，看好金刚石功能应用的新市场，扩大了对企业自身及金刚石材料的宣传和推介。会议组织者用心策划、精心安排，使会议内容丰富、形式新颖，取得了良好的效果。这是“政产学研用”协同创新发展的一个新的闪光点，也是一个值得在探索中推广的新模式。

四、河南省超硬材料产业发展中的主要问题

（一）超硬材料产业链的上下游发展不平衡

虽然河南省超硬材料产业的人才、技术、产能与设备在全国甚至全球都具有独特的优势，但核心的优势却仅仅在于金刚石和立方氮化硼超硬材料的制造方面。高附加值产品的深加工技术虽经多年发展，目前却仍比较薄弱，如超硬材料高端工业制品、工具的制造技术。超硬材料产业的产能充足，但是超硬材料与制品（工具）的比例严重失调，即所谓的“一条腿短、一条腿长”。目前，在高端超硬材料工具制造方面，河南还落后于北京、河北、广东、福建、江西、江苏等地，“一条腿长、一条腿短”的基本态势并没有明显的改变。未来，河南省应重点发展超硬材料高端工具，实现超硬材料高端工具在整个产业链中收入比重的提升。传统上认为超硬材料是一个小行业。这显然没有认识到将超硬材料制成工具的产值放大效应。因此，从提高产业规模来看，发展超硬材料高端工具是正确的方向。随着超硬材料应用领域的逐步扩大，河南省的超硬材料工具将面临新的发展方向。

河南省在超硬材料制品领域有一些优势企业和独具特色的产品。例如，三磨所的精密和超薄砂轮，河南四方达、郑州新亚和河南晶锐新材料股份有限公司的聚晶金刚石复合片，富耐克和郑州博特的聚晶立方氮化硼刀片，禹州七方超硬材料制品有限公司的钎焊工具，等等。其中超薄砂轮和聚晶金刚石复合片的生产规模较大，而其他超硬材料制品的市场容量有限，相应的企业规模也难以扩大。

（二）超硬材料的产学研合作虚化不实，协同创新能力不足

在市场经济环境下，校企产学研合作面临诸多困难，虽有不同形式、不同层次、不同主体之间的校企合作，但在一定程度上存在虚化不实问题，产教融合的深度不够，形式大于实质，甚至有为了某种需要而仅签署表面协议的现象。校企产学研合作的供求不对应，学校教学内容的理论性偏强而缺乏对实际生产经验的总结，无法向企业输送理论与实际相结合的人才；高校和科研院所研发项目偏重于理论，企业很难获得立竿见影的实际应用效果；政府、高校、科研院所与企业无法构建合理完善的战略型创新平台，供需关系不紧密，内部协调机制不健全，发展不平衡，协同创新能力不足。但事实上，无论是企业还是高校，都对校企合作有需求，因此产教融合、校企合作，不管是目前还是将来都是一种重要的协同创新形式，必须引起有关方面的足够重视。

五、加强河南省超硬材料产教融合与校企合作的建议

（一）汲取产教融合、校企合作的经验

超硬材料产教融合、校企合作是我国的一种传统做法，且成效突出。在特定的计划经济历史背景下，从金刚石在我国诞生开始，到20世纪80年代，高校、研究所与企业之间的合作一直是深入和广泛的，企业通常会“敞开大门”，接收实习的高校师生和来自其他企业的学习人员，除一些秘密项目外，相互的信息交流是充分的，很少对来访者有所保留，凡是能看的都会尽可能地让同行看到。

吉林大学、四川大学、燕山大学、山东大学、河南工业大学、华侨大学、南京航空航天大学、北京科技大学、浙江工业大学、西安交通大学和中南大学等多所高校，多年来围绕超硬材料的制造和应用开展了一系列的科学研究和人才培养工作，通过校企合作服务行业产业，从理论上研究相关原理机制，从技术上创新提高，为超硬材料产业的技术发展和进步发挥了重要作用。在高校、科研院所与企业产学研合作研究中，涌现出一批学者、大家和杰出人物。他们不仅在超硬材料合成理论和产业技术开发中发挥了重要的推动作用，还为高校和企业培养了大量的各种人才。正是这些人才不断工作和持续性地创新改进，使我国超硬材料的行业发展走到了世界前列，有些方向和细分领域处于世界领先水平。这里，不准备对所有在超硬材料产学研合作中做出突出贡献的个人和团队进行穷尽枚举，仅列举了本文作者比较熟悉的几