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1、1长春市年产长春市年产 200200 台系列化原位力学测试仪项目台系列化原位力学测试仪项目1 1 项目简介项目简介1.1 项目背景项目背景1.1.1 产品简介产品简介本项目产品是吉林大学与长春邦大精密技术有限公司合作研发的多加载模式、多物理场耦合系列化微纳米级原位材料力学材料性能测试仪。该产品具有结构轻巧、测试精度高、响应快、便于携带等特点，可独立用于测试各类固态材料的硬度、弹性模量、应力-应变关系、剪切模量、屈服强度、断裂极限等力学性能参数；同时可在扫描电子显微镜、Raman 光谱仪、X 射线衍射仪、光学显微镜等装备动态监测下进行原位力学测试，研究各类固态材料的变形损伤、性能衰变、机-电-热
2、-磁等多物理场耦合机制及其与外界载荷作用和材料性能间的相关性规律，是具有高技术附加值的高科技产品。1.1.2 市场前景市场前景由于这项技术目前在全球范围内属于前沿技术，对于国内而言属原创。无论国内和国际市场容量都非常大。据查阅文献知，仅 2006 年，我国电子、信息通讯、冶金、制造业等高技术领域需要材料服役性能测试装置约为 15-20 万台，其中 3/2 左右可以通过硬度计、拉伸仪等测试完成；但还有相当一部分只能通过精密仪器完成测试。美国国家标准局（NIST）和贝特立哥伦布国家实验室（Batelle Columbus Laboratories）就材料失效问题给美国造成的经济损失进行了调查，主要
3、结论是：因断裂和为防止断裂而付出的代价为每年 1190 亿美元，约为美国国民生产总值的 4%；通过采用适当的工艺和技术，每年可减少损失 560 亿美元；如果没有技术研究上的突破，其中有 350 亿美元的损失则无法减少。20 世纪末，欧洲结构完整性协会对欧洲 12 个国家因材料失效而造成的经济损失进行调查后指出，每年投入 2 亿美元用于研究和发展，潜在的经济效益为每年 800 亿美元。此外，如果对材料试件的疲劳、断裂等损伤机制进行深入分析研究后，还可能避免很多恶性事故的发生，经典的例子如美国哥伦比亚号航天飞机的失事就是由隔热瓦的初始裂纹造成的。因此解决这类问题已成为迫在眉睫的事情。2在我国，近年
4、来在微电子、微机电系统行业中，由于精密光机电元件缺陷造成的各类损失不胜枚举。而我国现有的硬度计、拉伸仪不论在性能稳定性、可靠性和功能完备性，还是精度指标上还与国外产品存在较大差距，据根据海关统计，进口仪器数量 1999-2005年年均增长率达 12.18%。而出于军事国防考虑国外的高端技术仍对我国封销和禁运，这使得本公司产品可以充分占领国内市场。而国外仅有 Hysitron 公司生产同类产品，产品价格达 80 万元/台以上，本公司产品具有相同或更加优越的性能，而价位更低，具有打入国际市场的优越条件。以原位拉伸仪的需求为例，拉伸试验机作为国内几乎所有的制造业厂商都必须采购的装备，主要适用于橡胶、
5、塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜、电线电缆、防水卷材、金属丝等材料的各种物理机械性能测试，其使用行业范围遍布：科研院所、商检仲裁机构、大专院校以及橡胶、轮胎、塑料、电线电缆、制鞋、皮革、纺织、包装、建材、石化、航空等行业，物性试验、教学研究、质量控制、进料检验、为材料开发，生产线的随机检验等不可缺少的检测设备。采用本项目研发的原位拉伸/压缩力学测试系统，可帮助上述行业提升产品质量、大幅降低选材和生产成本、降低废品率，尤其是数以千计的大专院校和科研院所，有大量的从事力学测试和试验机研制的研究人员，这些都是公司产品的潜在用户。国内市场：涵盖钢铁冶金、有色金属、半导体、信息通讯、建筑材料、生物医用材
6、料、制造业、航空航天、材料物理等各类固态材料研发、生产、性能表征的高等院校、科研院所、企业以及各类检验检测机构。海外市场：亚洲地区、澳洲、欧洲、美洲地区等从事钢铁冶金、有色金属、半导体、信息通讯、建筑材料、生物医用材料、制造业、航空航天、材料物理等各类固态材料研发、生产、性能表征的高等院校、科研院所、企业以及各类检验检测机构。销售量构成：经销商代理占总产量的 55%左右；军品配套占总产量的 15%；自销占总产量的 18%；出口占总产量的 12%。1.1.3 技术分析技术分析（1）技术来源本项目采用自有专利技术，该技术属于国内首创。专利持有人：长春邦大精密技术有限公司、赵宏伟；研发项目承担单位：
7、吉林大学、长春邦大精密技术有限公司，吉林大学承担基础性研发，长春邦大公司承担产业化推广，有关专利和知识产权问题划分明确，不3存在任何知识产权纷争。（2）技术描述在诸多纳米力学测试的范畴中，弹性模量、硬度、断裂极限等参数是微构件力学特性测试中的最主要的测试对象，针对这些力学量产生了多种测试方法，如拉伸（压缩）法，扭转法、弯曲法、纳米压痕法和鼓膜法等，其中以原位拉伸（压缩）测试方法能较全面的反应构件的强度特性，并能最直观的测量材料弹性模量、屈服极限和断裂强度等重要力学参数。在原为微纳米载荷测试技术应用之前，拉伸试验一般是在材料试验机上的离位测试，即试验机依规定的速率均匀地拉伸试样，由试验机绘出载荷
8、-伸长曲线，进而得到载荷作用下应力应变曲线图。随着微电子、微机电系统、精密光学等技术以及纳米复合材料、薄膜材料和生物工程材料的发展，在产品的设计、制造、性能测试与可靠性评价中，构件的微尺度力学测试方法和测试装备成为制约力学测试技术研究的焦点。国内外对于材料拉伸/压缩的原位力学测试方法的研究还处于开发探索阶段，它涉及了机械、材料、电子等诸多学科，目前实验测试装置还没有统一的标准，而且大部分测试装置结构都比较复杂，所需仪器都很昂贵，测试数据分散性很大。本系列产品着重以可与商业化扫描电镜兼容的跨尺度原位拉伸/压缩力学性能测试平台控制技术为题开展研发，可以对各种材料的宏观制品进行电镜下的原位力学测试，
9、以揭示材料在纳米尺度下的力学行为和损伤机制。项目产品具有结构紧凑、驱动定位精度高、可靠性好、性价比高等优点，并可通过对电镜的简单改造即可于绝大多数商业化电镜兼容使用，同时适用于原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、X 射线衍射仪及光学显微镜等成像设备。研究具有原位拉伸/压缩力学测试功能的测试系统和测试技术，已初步实行了商品化生产，填补了我国这一领域的空白。1.1.4 项目建设的有利条件项目建设的有利条件（1）政策条件为了在激烈的国际竞争中赢得主动，依靠科技创新提升国家的综合国力和核心竞争力，我国把推进自主创新、建设创新型国家作为落实科学发展观的一项重大战略决策。在这个战略决策指导下国家中长
10、期发展规划纲要和中国机械工业未来 20 年发展规划之中已明确了本类产品的研发与产业化方向，目前本公司已率先研究开发并实现了商品化生产和销售，完全符合国家的产业政策和建设创新型国家的要求。4在建设创新型国家的过程中，自主知识产权是“自主创新”的核心支撑和重要前提条件，是产品和产业自主的基础和关键，也是创新自主和技术标准自主的基础和关键。胡锦涛在全国科学技术大会的讲话中强调： 要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的首位，在若干重要领域掌握一批核心技术，拥有一批自主知识产权，造就一批具有国际竞争力的企业，大幅度提高国家竞争力。本系列产品具有完全自主的知识产权，在国家政策的鼓励下，本产品富有探索性和开
11、创性，它们的研发成功为打破国外的技术壁垒，显著提高中国国内有关领域的技术进步和科研水平。另外作为高科技产品，承办单位积极申报创新型企业，国家将在税收政策上给予支持。（2）技术支撑本项目以吉林大学为技术平台，技术负责人为国内相关领域的顶尖专家，拥有一批高素质的博士硕士组成的研发团队，拥有完全自主知识产权的核心专利 70 余项，另外还有国外专家的智力支持，使得项目产品技术上有深度，应用面上有广度，战略层次上有高度。项目团队拥有相关专利 60 余项，初步构成涵盖系列化仪器装备的专利池。吉林大学作为基础性研究单位、邦大公司作为产业化推广基地，知识产权归属清晰、目标明确。联合研发团队相关研发工作先后得到
12、科技部国际合作项目、国家自然科学基金、国家中小企业创新基金、吉林省科技发展计划重点项目、青年基金、长春市高端人才创新创业计划项目等国家级、省部级项目的连续资助，已先后成功研发涵盖机-电-热-磁多物理场耦合加载、原位微纳米压痕/刻划、原位拉伸/压缩、原位扭转、原位三点弯曲、原位四点弯曲、原位低周疲劳、原位复合载荷加载等系列化高品质原位力学测试仪器装备，大部分原型样机属国内首台套，成果先后获吉林省自然科学学术成果一等奖，挑战杯全国一等奖、二等奖等各类奖励 5 项。目前已形成商业化产品，在北京大学、浙江大学、北京工业大学等多家单位得到推广应用。（3）政府支持和资源优势长春邦大精密技术有限公司成立四年
13、来，一直致力于相关产品的研发，在研发过程中得到了与政府有关部门的大力支持，先后得到了国家创新基金委员会的创新基金支持、吉林省科学技术厅的省级创新基金支持、长春市外专局的引智资金补助、长春市高新区科技局的创新基金支持、长春市人事局归国留学人员创业项目补助以及长春市科技局的高端人才创新创业计划项目支持与资助，政府部门的支持与资助使得项目研发方向性得到了明确，先进性得到了认可，并且顺利的促进了项目的产业化实施。在公司以后的发展过程中，政5府部门将根据公司的发展状况扩大资助范围，加强资助力度和提升服务水平与质量。这些均为企业顺利发展的优势条件。在外部资源上，长春邦大精密技术有限公司与日本 BN 公司，
14、蔡司（中国）材料及电子显微镜以及中国教学仪器装备总公司建立了良好合作关系，平台共建，资源共享，能迅速为产品打开市场。（4）现有设施可为本项目建设服务，节省投资公司现在厂房 850 平米，现在资产总额 1500 万元。核心专利均为公司所拥有，其他由技术负责人所持的专利公司均有使用权。另外公司拥有德国蔡司扫描电镜等先进的检验检测设备均可为项目建设节省投资。1.2 项目建设内容及规模项目建设内容及规模1.2.1 产品方案及规模产品方案及规模年生产系列化原位力学测试仪 200 台（套） 。实际生产时，可根据生产需求随时调整产品方案，具体产品如下：（1）微纳米级原位拉伸/压缩材料力学性能测试仪系列：扫描
15、电镜、X 射线衍射仪、Raman 光谱仪等配套使用的系列产品；（2）微纳米级原位低周拉伸/压缩材料力学性能测试仪系列：扫描电镜、X 射线衍射仪、Raman 光谱仪等配套使用的系列产品；（3）微纳米级原位弯曲材料力学性能测试仪系列：原位三点弯曲、四点弯曲，扫描电镜配套使用；（4）微纳米级原位纳米压痕与刻划测试仪：扫描电镜配套使用系列产品；（5）微纳米级原位扭转材料力学性能测试仪系列：扫描电镜配套使用系列产品；（6）教学仪器系列：原位拉伸、弯曲、高频拉伸（光学显微镜配套使用）另外，随着项目的实施，公司还将进行原位摩擦疲劳测试仪、复合载荷加载模式原位 力学测试仪、机电热磁耦合加载模式原位力学测试仪的
16、研发与生产。1.2.2 建设内容建设内容（1）新建及改建建筑总面积为 3000m，新购设备 50 台（套） ；（2）利用现有建筑面积 800m的厂房，利用现有设备 25 台（套）1.3 经济效益及社会效益预测经济效益及社会效益预测1.3.1 主要经济效益预测指标主要经济效益预测指标（详见表 1）6表表 1： 主要经济效益预测指标一览表主要经济效益预测指标一览表序号名称单位指标备注1营业收入万元/a5000正常年2利润总额万元/a2000正常年3各种税金万元/a800正常年4全部投资财务内部收益率%22.65%所得税前5财务净现值（Ic=10%）万元13516.8所得税前6全部投资回收期a3.86包括建设期 2 年(税前)7投资利润率%23.53所得税前说明：表中“万元”均为人民币本项目效益偏好的主要原因是厂内现有部分设施作为沉没成本未计入项目内所至。1.3.2 社会效益分析社会效益分析科学仪器是科技创新和经济发展的基石与保障，国家中长期科技发展规划将仪器自主创新摆在突出位置。公司成功研制多种样机，通过了省级质量检测结论合格，在多家用户进行了试用
