最近，上硅所王士維研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)與江西中科特瓷新材料有限公司合作，基于具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PIBM自發(fā)凝固成型體系，突破大尺寸陶瓷素坯在干燥和燒結(jié)過程中的變形及開裂等關(guān)鍵瓶頸，成功制備出直徑達(dá)1010mm的超大尺寸高純氧化鋁陶瓷圓盤和外徑為200mm的雙層同心高純氧化鋁圓筒，材料主要性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品水平。

直徑1010mm高純氧化鋁盤

外徑200mm雙層同心高純氧化鋁圓筒

大尺寸/復(fù)雜形狀高純氧化鋁陶瓷部件在集成電路制造、航空航天、深海探測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但其極具挑戰(zhàn)性。王士維研究團(tuán)隊(duì)自2003年起開展新型原位固化成型體系的探索研究，先后開發(fā)了基于親核加成聚合反應(yīng)的水溶性環(huán)氧樹脂-多胺凝膠體系（ZL200610024613.4）和自發(fā)凝固成型體系（ZL201110393876.3）。相比于其它凝膠體系，自發(fā)凝固體系形成的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)有利于水分輸運(yùn)，干燥應(yīng)力更容易釋放，坯體干燥后不變形。同時，該體系有機(jī)物添加量少，坯體在脫粘過程產(chǎn)生的內(nèi)外溫差波動小，坯體燒結(jié)后不開裂。

王士維研究員介紹，自發(fā)凝固成型技術(shù)就像做豆腐，在豆?jié){中點(diǎn)幾滴鹵水，豆腐就凝固了，而傳統(tǒng)的干壓法成型，就像壓制藥丸，將藥粉裝進(jìn)一個模具中，施加壓力以成型。相較于傳統(tǒng)的干壓法，濕法的好處非常明顯，“濕法成型做出來的微觀結(jié)構(gòu)非常均勻，這樣的材料性能才會好，可靠性才會高。” 自發(fā)凝固成型技術(shù)中加入的有機(jī)物，就像制作豆腐中點(diǎn)入的鹵水，在加多少“鹵水”這件事上，團(tuán)隊(duì)探索了很久，“其實(shí)我們做的方法別人也有類似的，但是別人做的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)比較密，比較密的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將會造成水從里向外干燥時，不容易走出來，我們意識到了這種有機(jī)網(wǎng)絡(luò)的疏密程度對其影響，因此我們是比較疏的，有利于水的輸運(yùn)。”

科研團(tuán)隊(duì)（來源：澎湃）

關(guān)于PIBM自發(fā)凝固成型

自發(fā)凝固成型技術(shù)應(yīng)用于大尺寸/復(fù)雜形狀先進(jìn)陶瓷材料的制備，具有顯著的原創(chuàng)性和先進(jìn)性。與傳統(tǒng)冷等靜壓成型相比，自發(fā)凝固成型不需要造粒、模壓和冷等靜壓等三臺重資產(chǎn)設(shè)備，且有機(jī)物添加量少，是一種低能耗低排放低運(yùn)行成本的制造方法，契合雙碳達(dá)標(biāo)的國家戰(zhàn)略。異丁烯和馬來酸酐的共聚物(PIBM)多官能團(tuán)共聚物是這一技術(shù)的核心。

關(guān)于中科特瓷

2017年7月，以PIBM自發(fā)凝固成型為技術(shù)核心，上海硅酸鹽所技術(shù)參股成立了江西中科特瓷新材料有限公司，開展大尺寸高純氧化鋁陶瓷部件的產(chǎn)業(yè)化工作。目前，該公司掌握了自發(fā)凝固成型大尺寸/復(fù)雜形狀氧化鋁陶瓷部件的干燥、脫粘和高溫?zé)Y(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，建立了批量化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了批量化銷售，獲得了國內(nèi)半導(dǎo)體制造領(lǐng)域用戶的好評。

參考來源：上硅所、澎湃

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