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中国激光产业走出“纸上谈兵”

2021-01-09

  研究领域的论文处于世界领先水平,而产业领域却要花钱进口设备,这种尴尬的局面长期困挠着中国激光业。近年来,只要学术会议一碰到“激光”话题,都会听到专家学者异口同声的疾呼:中国激光产业正处于逆水行舟的关键时刻,只有积极推进产业化,参与国际竞争与合作才能快速发展,稍有迟缓即会重蹈微电子产业受制于人的覆辙。而随着近年来喷粉装置技术、光学镜片加工技术等一系列重大难题的突破,中国激光加工产业正开始从众多国际竞争对手的冲击中全面“突围”,逐步走出“纸上谈兵”的困局。
  尴尬的历史:论文多 产业小
  1960年,世界上第一台红宝石激光器诞生于美国贝尔实验室。仅仅1年后,我国第一台激光器在长春问世。此后40多年,我国激光技术的基础研究始终紧跟国际顶尖水平,差距并不大。在美国出版的权威学术刊物《国际光学工程学会会报》上,几乎每期都有四分之一的论文作者是中国人。
  然而提起中国激光的产业化应用,就没有那么风光了。到2003年底,我国激光加工总产值才12亿余元,占全球销售总额的不到5%;国内高档激光器、激光成套设备市场长期被国外产品占领。我国现有的600余台激光切割设备中,绝大部分是进口货。
  那么,制约“瓶颈”在哪里呢?科技部一份调查报告一针见血地指出:我国激光加工产业与国外相比存在较大差距,关键在于科研与生产结合不紧密,许多具有市场前景的成果仍停留在样机阶段。科研人员发表两篇论文、出一项成果就算完了,而激光器在工业上究竟怎么用,却很少有人关心和钻研。由此带来的后果是:我们在实验室还有点发言权,但在实际应用中,特别是尖端领域则被别人牵着鼻子走。也就是说,真正带来效益的部分被我们不经意地放弃了。久而久之,基础研究陷于“纸上谈兵”,底气也不足了。最典型的案例就是我国研制的YAG激光治疗机,原来只是一根裸光纤,而国外研制出侧向输出的光纤与之相配后,就成为治疗前列腺肥大的专用机,再加上尿道镜和电视显示系统,每台卖到37万美元,赚取了大量利润。
  师夷长技:突围产业应用困局
  在全球,激光已被广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事及文化教育等领域,并形成了激光音像、激光通讯、激光加工、激光医疗、激光检测等新兴产业,近年来激光对传统工业尤其是装备制造业的改造发挥着越来越重要的作用。
  但由于激光加工设备制造技术长期滞后,目前国内100%的光纤制造设备、80%的石油化工装备都被进口产品挤占,每年要花费6000多亿元从国外进口设备。中国工程院院士孙家广指出,装备制造业是各个工业化或后工业化国家的主导产业,但它在中国制造业中的比重还不到30%,远低于美国的41.9%、日本的43.6%、德国的46.4%,这导致了我国工业结构升级趋缓。因此,国家提出要振兴老工业基地的战略,关键就是看装备制造业如何借助激光加工技术提升整体水平。
  随着国际经济一体化进程加快,特别是我国逐步成为全球的制造业大国,提升我国制造业技术水平迫在眉睫。但是,我国制造业对尖端激光加工设备的应用仍处于初级阶段。仅以激光切割机为例,美国投入使用的已有25000台,而我国不过600余台。正是基于这一判断,自2001年以来,国际知名的激光切割机制造厂商纷纷登陆中国,设立组装厂,把生产、销售和服务贴近中国用户。
  对此,“中国光学之父”王大珩院士曾分析说,我国的技术发展往往采取跟踪战略,是一种“引进、落后、再引进、再落后”的不良循环,以致于步步落后,而理想的引进模式则应是“引进、消化、吸收”,努力使国外的技术为我所用,否则总是被动挨打。
  不久前,第一批“中国造”的高性能激光切割机成功推出,业内专家认为,这是中国激光加工产业开始从众多国际竞争对手的冲击中全面“突围”的重要标志。
  与此同时,这一重大产业突破也为国内制造业提升了核心竞争力:买同等质量水平的机器,以往进口得花400多万元人民币,而国产产品如今只要260万元人民币。有关专家认为,这实际上是对“师夷长技以制夷”的最好阐释,好比把运动员送到国外培养,最终在世界级较量中为祖国拿了一块份量极重的金牌。
  激光应用:将走入寻常百姓家
  激光加工尖端设备实现“中国造”,不仅使中国激光加工产业拥有了与世界顶尖对手平等对话的信心,而且将使激光这个似乎遥不可及的高新技术提速走进平常百姓家。
  有了金刚钻,就敢揽瓷器活,中国激光加工产业在沉默了数十年后终于厚积薄发:利用激光对出土文物进行清洗与保护,利用水柱导光实现硅片的精密切割,利用激光检测水果甜度和果肉软硬程度,实现非金属材料焊接,以及激光美容技术深受越来越多女性的青睐等,都反映出激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围的不断扩大。
  激光正在若干领域内急速改变着传统工艺的面貌,同时使自身获得了更广阔的发展空间。此类案例在我国制造业领域比比皆是,例如南昌齿轮厂采用激光焊接齿轮生产线,满足依维柯中巴变速箱六档齿轮需求;武汉钢铁公司采用激光焊接设备,攻克了自上世纪70年代以来该厂硅钢薄板钢卷“带废”出厂的产品质量难关。据最新统计分析,使用激光表面改性技术,全国冶金行业每年就可降低成本20亿元以上。

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