本報記者 趙萍
6月26日，備受業界關注的第三屆非晶合金材料在電力電子產業發展中的機遇與挑戰研討會在上海召開，來自全國高校、科研院所及包括跨國公司在內的相關企業等單位代表圍繞非晶合金產業發展熱點話題展開研討，聚智聚力、共謀發展。
非晶合金材料在電力電子產業領域有哪些最新研究？又有哪些新發現的應用領域？非晶合金產業最新發展情況如何？帶著這些問題，6月28日，《中國冶金報》記者專訪了中國電器工業協會非晶合金材料應用分會（下稱中電協非晶分會）秘書長張華。他告訴《中國冶金報》記者，此次研討會有三大亮點。
非晶合金變壓器產量大增
“根據我們的調研結果，非晶合金變壓器今年發展形勢大好。據不完全統計，今年上半年，非晶合金變壓器產量平均同比增長35%，最高有企業增長超過55%。”張華告訴《中國冶金報》記者，非晶合金變壓器取得如此好成績主要有三方面因素。
一是國家相關政策支持。近幾年來，國家出臺《變壓器能效提升計劃（2021—2023年）》《2024—2025年節能降碳行動方案》等相關政策文件，加大對高效節能變壓器的推廣力度，尤其是自去年工信部鼓勵使用一級能效變壓器以來，非晶立體卷變壓器得到重點推廣，需求量穩定上升。同時，隨著近年來非晶合金產業下游應用領域，如新能源產業等在國家相關政策支持下加速發展，今年4月份印發的電力變壓器新國標GB20052-2024《電力變壓器能效限定值及能效等級》增加了新能源發電（光伏、風電、儲能）領域用6千伏油浸式變壓器、6千伏干式變壓器等7個產品類型，將對新能源變壓器領域（光伏、風電、儲能）帶來十分重大的、深遠的影響，也在一定程度上拉動了非晶合金變壓器的需求量，加速了非晶材料的高質量發展。
二是海外市場的拉動，特別是歐美國家對高效節能變壓器需求猛增。張華介紹，在全球新能源裝機增長和電網改造升級的背景下，歐美國家、東南亞國家等的需求拉動了國內非晶合金變壓器產量。比如，美國目前正大力發展人工智能，對算力要求很高。有研究數據表明，預計2030年美國算力用電量占總用電量的9%。再加上美國大量陳舊的基礎設備更新換代，均拉動了非晶合金變壓器的需求量，如美國能源部（DOE）于2023年為三類配電變壓器提出新的能效標準，幾乎所有按照新標準生產的變壓器都需采用非晶鋼芯，因為與傳統的晶粒取向電工鋼相比，非晶鋼制造的變壓器能效更高。
三是當前我國各地正積極推動大規模設備更新，帶來新需求。今年，國務院推出大規模設備更新計劃，大力推動生產設備、用能設備、發輸配電設備等的更新和技術改造。電力設備板塊的設備更新及改造將以節能減排等為重點，具有高效、節能、低損耗等優勢的非晶合金變壓器需求量增加，也將迎來新的發展機遇。
新研究成果
不斷拓展新應用領域
張華介紹，在此次研討會上，與會代表介紹，非晶合金將在更多新應用領域發揮重要作用。
一是空調制冷劑。空調不僅污染室內空氣，也會對環境產生污染，尤其是空調使用的制冷劑對大氣層會產生溫室效應，并會破壞臭氧層，形成臭氧層空洞。此外，空調在使用過程中還會產生噪聲、冷凝水等，均會對環境造成影響。非晶材料的最新研究進展表明，國內科學家在非晶材料磁滯方面的研發取得重大突破，該研究成果發現非晶材料在磁制冷方面比鐵氧體等材料效率更高，也有望解決空調制冷劑污染環境問題。此外，在磁滯方面的研究成果也幫助非晶材料拓展了新應用領域，如用于液化氣罐船，通過磁滯原理降低液化氣罐船制造成本并實現安全可控；用于凈化地下室空氣，通過磁滯收縮產生的負離子發揮作用等。更可喜的是，該項研究成果在國內已接近產業化水平，正在加快產業化進程。
二是加熱帶。由于非晶帶材具有節能、電阻高、熱傳導效果好、價格便宜、安裝便利、使用壽命長（最長達70年）等優點，目前在歐美國家、日本等用于制造家裝用加熱帶，可在地板、水泥地下鋪設，也可放在瓷磚里面，還可以直接放在地毯下面。有關研究數據表示，在100平方米的房子中，非晶加熱帶較傳統用電取暖和用燃氣取暖可降低56%的能耗。且非晶加熱帶不產生電磁輻射，其產生的紅外輻射正好和人體所需太陽光的紅外輻射高度吻合，又被稱為“室內太陽”。在室外應用中，非晶加熱帶還可用于道路地下鋪設，有助于避免車輪在雨雪天氣打滑出現事故等。此外，非晶加熱帶還可以用于農業大棚，日本、荷蘭等國家將其用于種植草莓、西紅柿、郁金香等。
“在這一方面，國內也有企業進行了積極嘗試，但在成分設計、安全可靠性等方面還有待提升。”對此，張華對非晶加熱帶在國內的發展提出3點建議。一是國內企業要分析比較出什么樣的成分更合適做地暖，非晶合金、不銹鋼、石墨烯等都可以用于做地暖，但材料各有優劣，要擇優攻關。二是要加大力度解決非晶加熱帶通電氧化碎裂等安全性問題。以色列等國家目前已解決該問題。多年前，日立金屬和國內相關企業也做過相關嘗試，但沒有取得理想效果，最后放棄了進一步產業化工作。當前，針對這個新應用領域，國內企業須加快研發和論證進度，同時警惕在未弄清工藝和成分優化基礎上做簡單模仿，避免產生安全隱患。三是要注重非晶加熱帶的應用研究，側重基礎原理和應用實際相結合，努力解決非晶帶材在加熱過程中可能出現的問題，且要做好相關知識產權保護。
三是在大功率無線充電器研究方面有新發現。張華介紹，此次研討會上，有專家介紹其研究發現：無線充電器用納米晶材料效果特別好，尤其是把納米晶剪裁成特定形狀后，在發射端應用效果極佳，相關原理正在探索中。該專家認為，在將來無線充電器實現更遠距離、更高效安全充電上，納米晶將發揮重大作用，助力無線充電器研究實現重大突破。張華透露，下一步，中電協非晶分會將與該專家研究團隊合作研發用于無線充電器的由非晶粉末制備成的薄膜，助力大功率遠距離無線充電器快速發展。
國內非晶合金產業
仍需加大科技創新力度
6月19日，證監會發布《關于深化科創板改革 服務科技創新和新質生產力發展的八條措施》，提出優先支持新產業新業態新技術領域突破關鍵核心技術的“硬科技”企業在科創板上市。此次研討會上，中電協非晶分會特別設置了指導非晶企業在科創板新政下上市的相關演講報告。
張華介紹，非晶合金產業的發展備受業內外關注，2023年有8～9家風投公司投資非晶合金產業，總投資額超6億元。但是，目前國內非晶合金產業發展呈現出中低端產品價格低廉且競爭激烈、高端產品穩定性和一致性等有待提升的特點。如國內非晶粉末價格在70元/公斤～100元/公斤，而日本非晶粉末價格在200多元/公斤；國內非晶帶材價格在46元/公斤，國外高端非晶帶材價格在200元/公斤～300元/公斤，且很難買到。
“我國是非晶納米晶生產大國，產量最多，但質量提升空間也很大。”張華表示，我國非晶合金產業發展一定要放眼全球，了解、分析國外先進技術、產品，尋找自身比較優勢，如納米晶材料的優點是高磁導率，德國VAC公司卻研發出了低磁導率的納米晶材料，性能優良且全球聞名。他特別指出，要想突破當前非晶合金產業發展瓶頸，國內非晶企業一定要加大科技創新力度，致力于提高高端化、定制化產品的質量，真正提高企業核心競爭力，為國家高質量發展貢獻非晶力量。中電協非晶分會今年已開始嘗試做國內企業和海外市場、科研單位的鏈接工作，一是組織企業到發達國家開展研學交流活動，二是在海外設立辦事處（觀察員），把海外需求和國內企業做好對接，引導企業做出特色產品，敢于出海拓展。
《中國冶金報》（2024年07月03日 03版三版）
