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中國粉體網(wǎng)：大家好！我是中國粉體網(wǎng)的編輯記者安振華。“2019全國石英大會”在徐州隆重召開期間，我們邀請了多位來自科研院所、高等院校的專家學(xué)者做客我們的對話欄目，并就石英的深度提純技術(shù)、高純石英行業(yè)如何做強(qiáng)、粉體技術(shù)工藝的重要性以及產(chǎn)學(xué)研協(xié)作等一系列議題發(fā)表他們的看法和建議，同時也介紹他們的一些科研成果�，F(xiàn)在坐在我身邊的這位是來自南京航空航天大學(xué)的傅仁利教授。傅教授，您好。

南京航空航天大學(xué)傅仁利教授

傅仁利教授（以下簡稱“傅教授”）：大家好。我叫傅仁利，來自南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，目前我們所從事的研究方向主要是針對微電子封裝用的新型材料和第三代半導(dǎo)體、功率半導(dǎo)體用的高性能基本材料。

中國粉體網(wǎng)：在5G通信等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，硅基材料有哪些應(yīng)用？應(yīng)用于電子、能源等高端領(lǐng)域的硅基材料，對于礦物原料及其加工企業(yè)有什么要求？

傅教授：剛剛聽汪靈老師的報(bào)告，我很有感觸。材料本身沒有貴賤、好壞之分，關(guān)鍵是你怎樣去用它。剛才報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了要把材料學(xué)的、地質(zhì)學(xué)的、加工技術(shù)的知識等等都糅合在一塊兒，比如說汪靈老師講的提純，提出一個問題，原礦的品位高并不代表后續(xù)一定能夠提純得更高，這個跟它的礦物類型、賦存狀態(tài)有很大關(guān)系，這個恰恰是我們企業(yè)目前所欠缺的。

據(jù)我初步的了解，大部分企業(yè)以加工型為主，他們發(fā)現(xiàn)了礦山，但是對于地質(zhì)不了解，也不了解成礦原因，石英的類型非常多，晶體形狀又有很多，而我們的企業(yè)往往沒有這方面的知識，只是根據(jù)原礦的品位進(jìn)行提純，但是對于材料不了解，對于成礦類型不了解，單純從加工角度是實(shí)現(xiàn)不了高純石英的。

另外，他們對下游的應(yīng)用也缺乏了解，材料做出來之后是給下游用的，比如硅微粉是給做封裝的企業(yè)和一些電子元器件企業(yè)用的，像汪教授講的壓裂劑，對于球形度是有一定要求的，像硅微粉也是有球形度要求的，而我們企業(yè)往往不了解這些。

我很認(rèn)同汪教授的觀點(diǎn)，現(xiàn)在應(yīng)該以找礦為主，把材料分門別類，什么材料適合做什么，發(fā)揮它們各自的價(jià)值，高端的材料做高端產(chǎn)品，低端的材料做低端的產(chǎn)品，把成本的問題處理好，低端材料產(chǎn)品也一樣賺錢，企業(yè)也一樣生存得很好。

對于國家現(xiàn)在布局的5G、第三代半導(dǎo)體來講，硅材料是不可或缺的，就像 5G上用的電子元器件，例如電容、電感等都離不了硅基材料，現(xiàn)在都是片式化、多層化，做得很薄，用的基礎(chǔ)材料就是以含硅為主的，比如氮化硅、氧化硅、碳化硅，都是不同轉(zhuǎn)化形式的硅，其中碳化硅是第三代半導(dǎo)體主力用的晶體材料，要考慮如何把它做成大尺寸、低缺陷的，高純度的。

現(xiàn)有的處理方式還是簡單的礦物加工，這種方式加工的材料與達(dá)到電子級的是不一樣的。電子級材料的加工手段、加工方法，甚至對成礦材料的特性都有要求，無論是第三代半導(dǎo)體還是5G對于頻率都有要求。簡單而言，第一代半導(dǎo)體材料是硅、鍺，低頻、低功率；第二代是砷化鎵，高頻、低功率；第三代是碳化硅和氮化鎵，高頻、大功率。

包括對材料的認(rèn)識、加工和應(yīng)用，企業(yè)都需要從觀念上有所轉(zhuǎn)變，原礦實(shí)際上是下游的原料，原料要根據(jù)成礦條件、品位、結(jié)構(gòu)、微觀和宏觀的性能去分門別類。如果按照我做材料的角度來講，每一種材料都是有價(jià)值的，只是它體現(xiàn)價(jià)值的地方不一樣。換句話說，生產(chǎn)型企業(yè)應(yīng)該把自己的思路拓寬一些。

汪老師的報(bào)告給我的啟發(fā)很大，一個不適合做高純石英的礦，如果硬要做，一個是成本非常高，另外也可能對環(huán)境造成很大的影響，也就是它的加工工藝沒有根據(jù)礦的特性去選擇，也沒有針對它的應(yīng)用場景。比如說做硅微粉的只是針對傳統(tǒng)的低頻下的PCB板，那肯定適應(yīng)不了5G對高頻的要求，這是它所面臨的危機(jī)。如果適應(yīng)了，那就成為硅基材料的一個機(jī)遇。

中國粉體網(wǎng)：粉體的性質(zhì)以及加工技術(shù)對于高技術(shù)硅材料的制備有什么影響？

傅教授：這個需要打通來講，首先要從礦物本身形成的條件來看，我們國家是最早做出普通陶瓷的，有明顯的地域特色，比如說有景德鎮(zhèn)、唐山、淄博、宜興、佛山等等，跟它的礦物材料有關(guān)系，比如做陶的有它的要求，做瓷的有它的要求，現(xiàn)在還有一些合成的。

我們首先需要關(guān)注它的粉體的化學(xué)組成、組織結(jié)構(gòu)，包括微觀組織結(jié)構(gòu)，比如天然的礦物的結(jié)構(gòu)，有的是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有的是層狀結(jié)構(gòu)，做成粉之后，單從外觀上不好區(qū)分，比如白色的可以是石英粉、鈦白粉、碳酸鈣等，但是當(dāng)你應(yīng)用時，它的物理特性、比表面的形態(tài)、吸附特性等，包括在成型過程中的物理特性，甚至加工完成之后的化學(xué)特性、燒制過程中的一些變化等等都會對產(chǎn)品有影響。

做原料的、做成品的、做應(yīng)用的，是密切相關(guān)的，肖所長報(bào)告中也提到國家在做這方面的工作，從應(yīng)用來牽頭，他講到現(xiàn)在存在“有材不好用”或者“有材不敢用”這樣的問題，“有材不好用”可能就是沒有根據(jù)下游應(yīng)用的需求去做，而“好材不敢用”就是對自己的材料的特性不了解，所以這跟工藝、材料、應(yīng)用密切相關(guān)，它們需要互相配合。像今天我們這個石英會議應(yīng)該就是起到這樣一個橋梁的作用。

中國粉體網(wǎng)：您怎樣看我國產(chǎn)學(xué)研協(xié)作的現(xiàn)狀？

傅教授：因?yàn)樽罱鼛啄暝诤推髽I(yè)做一些產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的工作，我有些體會，產(chǎn)業(yè)界不是很積極，比如一些加工制造企業(yè)，由于他們的產(chǎn)品處于低端，利潤率偏低，導(dǎo)致企業(yè)處于一個維持的狀態(tài)，很難再有投入做這方面的工作，如果有投入，基本都是圍繞生產(chǎn)過程當(dāng)中的技術(shù)問題去做，而不會去做前沿的東西，比如為了適應(yīng)5G的要求去開發(fā)粉體5年、10年之后的應(yīng)用，他們基本不會去做這個，但是個別大企業(yè)比如華為、中興等有在做這些前瞻的布局。

我們目前所做的產(chǎn)業(yè)合作都屬于工藝問題，企業(yè)遇到一些工藝上的問題，想在一兩個月或者最長半年時間之內(nèi)解決這個問題。真正布局兩三年以后的前沿研發(fā)的企業(yè)比較少，但是這也取決于地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科技投入的情況，有幾個地方在產(chǎn)學(xué)研協(xié)作方面做得比較好，其中有政府參與決策，比如：江蘇、廣東、浙江以及后來跟上來的山東等，政府引導(dǎo)、鼓勵企業(yè)和高校聯(lián)合申報(bào)政府的項(xiàng)目，效果比較好，企業(yè)也愿意投入做一些前沿工作。據(jù)我的觀察，最近幾年最好最新的技術(shù)不是從高校出來的，而是在企業(yè)中做出來的，企業(yè)目前已經(jīng)成為高新技術(shù)的主陣地了。

但是，經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)在這方面確實(shí)存在問題。同時，企業(yè)家的認(rèn)識也可能存在一定的問題，比如他賺錢的目的可能不是加大技術(shù)研發(fā)的投入，而是為了自身的消費(fèi)和享受，當(dāng)他的產(chǎn)品利潤空間足夠大的時候，他的動力就不足了，對于產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展也可能不再關(guān)心了。但是一些有“情懷”的企業(yè)家還是比較愿意適量做些投入的，比如南京航空航天大學(xué)每年會有不少與企業(yè)合作的項(xiàng)目，整個江蘇還有廣東的產(chǎn)學(xué)研合作還是非�；钴S的。有經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)才可能去這些事情，沒有錢的情況再做其它事情也是不現(xiàn)實(shí)的。

中國粉體網(wǎng)：請介紹一下您近期的科研成果？以及和企業(yè)合作的情況？

傅教授：我們目前主要是針對第三代半導(dǎo)體IGBT功率電子器件封裝用的基本材料，像IGBT功率器件都是通大電流的，而且是耐高壓的，所用的基板材料不是普通的PCB板，而是氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氮化鋁這些基板，這些基板的突出特點(diǎn)是高絕緣、耐高壓，另外還有高導(dǎo)熱，比如氮化鋁、氮化硅都屬于高導(dǎo)熱的，但是它本身要通大電流，上面就需要有一層導(dǎo)電材料，一般用的是銅，銅和陶瓷不能直接連接上，需要做一些連接的工藝，也稱之為厚膜工藝或者金屬化工藝，其中有幾種類型，最簡單的就叫厚膜工藝，用電子漿料的形式，還有一種叫直接覆銅，把銅跟陶瓷板覆接上去，然后再進(jìn)行刻蝕電路。

我們大致做這些工作，它最大的應(yīng)用場景就是電力機(jī)車，還有現(xiàn)在的新能源汽車，再有就是機(jī)器人。因?yàn)檫@塊兒的投入比較大，我們現(xiàn)在跟一些企業(yè)洽談，有的有意向，但是受制于我們目前技術(shù)的成熟度，還需要深入做中試、良率、成本考核等方面的工作，所以企業(yè)還是比較慎重的。

（本文由中國粉體網(wǎng)記者依據(jù)采訪視頻整理而成，經(jīng)傅教授審閱。）

附：傅仁利教授簡介

傅仁利，南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，長期從事材料科學(xué)與工程的教學(xué)與研究工作，在氧化鋁陶瓷基板，白光LED新型熒光材料及光譜調(diào)控、氮化鋁陶瓷粉末自蔓延燃燒合成、功率電子器件用基板材料和散熱技術(shù)以及電子封裝用高性能復(fù)合模塑料等方面進(jìn)行了比較深入的研究工作，獲得省部級科技進(jìn)步獎兩項(xiàng)，授權(quán)國家發(fā)明專利8項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇。擔(dān)任《復(fù)合材料學(xué)報(bào)》和《Materials and Design》通訊編委。