美国制造业向技术领先发力

刘 慧制图

北卡州立大学亨特图书馆内的200万册图书由机器人自动分拣。图为图书馆一角。 本报记者 吴成良摄

为推动先进制造业发展，美国奥巴马政府先后成立了四家制造业创新中心。由北卡罗来纳州立大学领导的“下一代电力电子制造业创新中心”是其成立的第二家。

记者近日赴该大学采访了解到，制造业创新中心其实就是搭建一个由政府、企业和科研机构组成的联合体，以加速相关技术从实验室到市场的转化，其战略目标是培育一批高科技制造业，并将相关工作岗位留在美国。

政府希望大学与产业界密切合作关系

北卡州立大学领衔的这家制造业创新中心，瞄准的是宽带隙（简称WBG）电力电子产业，其使命是加快推进以氮化镓和碳化硅为基础的电力电子器件（也就是宽带隙半导体）的商业化，将其制造成本降下来，以取代目前广泛使用的硅基半导体。

据介绍，宽带隙半导体能够在更高的温度、更高电压以及更极端的环境下运行，具有极大提升电力电子产品能源使用效率和可靠性的潜力，在工业马达中的变频驱动器、消费电子产品和数据中心，以及可再生能源发电中从直流电到交流电的变电系统等方面，有非常广泛的应用前景。美国能源部估计，到2030年，美国电力的80%将被用于电力电子产品，可见其应用潜力之大。

目前，相关技术和新材料，最成熟和主要的用途是制造发光二极管（LED）灯泡。1987年，由北卡州立大学材料与工程学的博士生创立的科锐公司，目前已经发展为制造LED灯泡的一家大型企业。

美国总统奥巴马今年1月15日到访北卡州，宣布北卡州立大学被选中领导这家专注于电力电子的先进制造业创新中心。

谈及为什么能被选中时，北卡州立大学校长伍德森对本报记者表示，第一，因为北卡州立大学在相关技术和工程领域有长期的研究。第二，北卡州立大学和私营部门有非常好的合作伙伴关系，这是奥巴马政府所看中的，他们希望看到大学和产业界合作。

负责管理制造业创新中心的北卡州立大学副校长特妮·洛马克斯告诉本报记者，该校是通过竞标争取到这个中心的。北卡州立大学领导的一个团队，和纽约一所大学领导的另一个团队竞争。最终北卡州立大学提出的方案被选中。她介绍说，新一代半导体不仅在消费电子产品中具有光明的应用前景，同时也可在更大型的系统中广泛应用，例如工业马达系统，以及输电和变电系统。比如，太阳能、风能发电，在并网前要从直流电转换为交流电，目前这种转换会损失很多电力。新的材料和技术可以大大减少电力损耗。又如，目前的电动汽车，需要两个冷却系统来为电池冷却。如果用新材料，只需要一个冷却系统，这就不需要花那么多能源用于冷却，同时，汽车也会变轻。