在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)界,“國產(chǎn)替代”、“卡脖子”成為備受關(guān)注的話題,在高端材料領(lǐng)域,以美、日、歐為代表的發(fā)達(dá)國家和地區(qū)憑借技術(shù)研發(fā)、資金、人才等優(yōu)勢,以技術(shù)、專利等作為壁壘,已逐步在大多數(shù)高技術(shù)含量、高附加值的新材料產(chǎn)品中占據(jù)了主導(dǎo)地位、形成壟斷態(tài)勢,我國在關(guān)鍵核心技術(shù)等諸多方面仍受制于人。近年來,由于國外的技術(shù)封鎖和出口限制,我國在一些領(lǐng)域逐漸打破國外壟斷,實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
這些備受關(guān)注的先進(jìn)材料領(lǐng)域涉及輕量化材料、航空航天材料、半導(dǎo)體材料、新型塑料、電子電器電容新材料、光學(xué)和電子化學(xué)品、多用途新材料等,而聚焦于粉體材料這個應(yīng)用類別,則有許多關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域的高端材料有待一一關(guān)注挖掘,以推動我國工業(yè)制造水平的進(jìn)一步提升。
無論是新興領(lǐng)域的高性能新材料,還是一些傳統(tǒng)細(xì)分領(lǐng)域一直被壟斷市場急需尋找國產(chǎn)替代的高端型號材料,均是有待突破”卡脖子“的重要一環(huán),值得產(chǎn)業(yè)界關(guān)注并為之協(xié)同努力。
例如以下一些粉體材料是目前還有待突破產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題的領(lǐng)域。
1.高性能氮化鋁粉體
獲得更高純度、粒度可控、形貌均勻分散的高性能粉體是AlN制備技術(shù)的發(fā)展方向,在導(dǎo)熱陶瓷基板、AlN單晶半導(dǎo)體、高純靶材、導(dǎo)熱填料、半導(dǎo)體陶瓷部件等領(lǐng)域,AlN粉體原料的要求遠(yuǎn)高于常規(guī)粉體,尤其是用于晶圓加工的氮化鋁E-chuck和Heater,目前由屈指可數(shù)的國外企業(yè)壟斷,價格高達(dá)數(shù)十萬美元,國內(nèi)仍是空白。
氮化鋁靜電吸盤
2.高性能氮化硅粉體
目前,應(yīng)用于新能源汽車IGBT芯片封裝的氮化硅陶瓷基板,以及在汽車軸承和風(fēng)電軸承領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛的高性能氮化硅陶瓷軸承球,均是備受關(guān)注的先進(jìn)產(chǎn)業(yè),其氮化硅粉體原料不僅需要純度高,而且還需要滿足低氧、超細(xì)、高α相、一致性高等指標(biāo),目前國內(nèi)粉體質(zhì)量與國外產(chǎn)品有一定的差距,需在制備技術(shù)和裝備方面進(jìn)一步提升。
氮化硅陶瓷基板
3.高容MLCC配方粉
片式多層陶瓷電容器(即MLCC)當(dāng)前占據(jù)了陶瓷電容器中的九成市場,對于5G、新能源汽車產(chǎn)業(yè)以及未來的人工智能發(fā)展不可或缺。MLCC 成本中,陶瓷粉料占比較大,在低容MLCC產(chǎn)品中占比 20%-25%,高容MLCC 成品中占比高達(dá)35%-45%。其所用電子陶瓷粉料的微細(xì)度、均勻度和可靠性直接決定了下游MLCC產(chǎn)品的尺寸、電容量和性能的穩(wěn)定。
隨著MLCC產(chǎn)品不斷向薄介質(zhì)、高層數(shù)、小尺寸、大容量、高可靠性方向發(fā)展,目前國內(nèi)在高端MLCC產(chǎn)品領(lǐng)域仍需打破國外技術(shù)壟斷,決定MLCC產(chǎn)品質(zhì)量的核心因素主要有三項:電介質(zhì)陶瓷粉料的材料技術(shù)、介質(zhì)薄層化技術(shù)、陶瓷粉料和金屬電極的共燒技術(shù),其中每一項都與陶瓷粉料密切相關(guān)。
MLCC產(chǎn)品
4.半導(dǎo)體用CMP拋光粉
在化學(xué)機械拋光過程中,拋光液對CMP性能的影響重大,拋光液需要具備流動性好、無毒和拋光速度快等特點,其磨料的硬度、粒徑、狀及其在拋光液中的質(zhì)量濃度等決定了磨粒的去除行為和能力。在半導(dǎo)體芯片制造拋光過程中,晶圓廠會根據(jù)每一步晶圓芯片平坦度的加工要求,選擇符合去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)等指標(biāo)要求的CMP拋光液,使拋光工藝中的化學(xué)反應(yīng)作用和機械反應(yīng)作用相互促進(jìn),來提高拋光效率和產(chǎn)品良率。這種定制化的高端拋光液制備,需對其核心的拋光粉磨料精益求精,有待進(jìn)一步提升品質(zhì)。
5.其他特殊粉體材料
談到一些細(xì)分領(lǐng)域,雖并非是產(chǎn)值高、市場規(guī)模大的領(lǐng)域,但時至今日,依然有許多粉體材料被國外企業(yè)壟斷。例如用于金屬精密拋光的氧化鋁拋光粉,國內(nèi)在精拋階段仍舊無法替代日本企業(yè)的某些型號,難以做到無劃痕和切削力兼顧,產(chǎn)品價值相差十倍;Sasol公司生產(chǎn)的高純、高分散和針對孔徑、粒度、比表面等定制化的水合氧化鋁,即被命名為“SB粉”的擬薄水鋁石產(chǎn)品,至今在FCC催化等領(lǐng)域難以找到符合性能要求的國產(chǎn)替代產(chǎn)品;又或者例如表現(xiàn)出更好的光學(xué)性能和電子傳輸性能,適用于光電子器件、光催化劑和傳感器等領(lǐng)域的棒狀納米氧化鋅粉;采用氣相法制備,具有銳鈦礦和金紅石兩種結(jié)構(gòu)的混晶型高度分散的氣相二氧化鈦等等,這些分布在各行各業(yè)發(fā)揮著重要作用的特殊粉體材料,均有待我們在制備方法、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制等方面進(jìn)一步實現(xiàn)突破,以達(dá)到全方位的國產(chǎn)替代。
除以上舉例的粉體材料,還有哪些值得我們關(guān)注的仍在被“卡脖子”的粉體材料呢?歡迎各位踴躍發(fā)言,提出來自各行各業(yè)正急需尋找國產(chǎn)替代的粉體材料種類或特殊型號,粉體圈真誠向各位行業(yè)同仁們征集相關(guān)信息,讓我們共同努力,為推動國產(chǎn)材料發(fā)展進(jìn)步,早日脫離被國外壟斷的局面貢獻(xiàn)一份力量!
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作者:粉體圈
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