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        【原創(chuàng)】結(jié)構(gòu)和功能一體化是陶瓷材料今后的發(fā)展趨勢——訪中材高新材料股份有限公司總裁張偉儒


        來源:中國粉體網(wǎng)   山川

        [導(dǎo)讀]  第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會期間,我們邀請到中材高新材料股份有限公司總裁張偉儒做客“ 對話”欄目。

        中國粉體網(wǎng)訊  2022年7月13日,由中國粉體網(wǎng)主辦的“第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會”于山東濟(jì)南隆重舉行。期間,我們邀請到多位與會專家學(xué)者做客“ 對話”欄目,本期為您分享的人物專訪是來自中材高新材料股份有限公司總裁張偉儒。



        中材高新由山東工陶院和中材人工晶體院兩家國家級轉(zhuǎn)制院所重組而成,是我國先進(jìn)陶瓷和人工晶體材料領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)、國家創(chuàng)新型企業(yè)、國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)。多年來,公司先后承擔(dān)了百余項(xiàng)國家“863”計(jì)劃、國家科技攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金和國防科技攻關(guān)項(xiàng)目,先后研究開發(fā)的數(shù)十種新材料、上百種新產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、新能源、節(jié)能環(huán)保、信息以及航空航天等領(lǐng)域,為我國“載人航天”“嫦娥”“國家點(diǎn)火工程”“天和”等國家重大工程以及國防高新技術(shù)武器提供了關(guān)鍵配套材料,為我國先進(jìn)陶瓷和人工晶體行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)。公司最近十多年來,積極推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化,先后培育了氮化硅陶瓷、超特高壓電瓷、氧化鋁陶瓷、陶瓷平板膜等幾個主導(dǎo)產(chǎn)品,在行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)市場競爭力。


        粉體網(wǎng):張總您好!先進(jìn)陶瓷作為新材料的重要組成部分目前深受各行各業(yè)的重視。請問張總,相比其他材料,先進(jìn)陶瓷的普遍特征有哪些?


        張總:目前先進(jìn)陶瓷已經(jīng)成為一種極為重要的新材料,它主要是由離子鍵和共價鍵結(jié)合而成,所以,它與金屬及高分子材料有很多不同的性能。比如說它的高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕等優(yōu)異的物理化學(xué)性能,以及出色的高溫性能,相比其他材料有很大的應(yīng)用優(yōu)勢。正是因?yàn)檫@些獨(dú)特之處,先進(jìn)陶瓷成為了近年來發(fā)展特別快的新材料。


        粉體網(wǎng):先進(jìn)陶瓷是個龐大的體系,它是如何分類的?


        張總:先進(jìn)陶瓷有很多分類方法,比如可以按照材料種類進(jìn)行分類,也可以按照其用途進(jìn)行分類。整體來講,按其特性和用途,先進(jìn)陶瓷可分為2大類 :結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。但目前來看這兩類陶瓷的區(qū)分已經(jīng)沒有明顯的界限了,我們既要利用它的結(jié)構(gòu)性能,又要發(fā)揮它的功能性,所以說結(jié)構(gòu)和功能一體化的陶瓷材料是今后的發(fā)展趨勢。


        先進(jìn)陶瓷應(yīng)用性能分類



        粉體網(wǎng):請問張總,目前較為前沿的先進(jìn)陶瓷成型技術(shù)有哪些?


        張總:成型技術(shù)對先進(jìn)陶瓷的制備尤其關(guān)鍵。由于陶瓷燒結(jié)后硬度很高,導(dǎo)致其加工難度和成本極高,所以我們期望采用先進(jìn)的成型方式以達(dá)到近凈尺寸成型的目的,例如3D打印成型。再比如注塑成型技術(shù),過去我們多采用高壓注塑成型,考慮到該方法的設(shè)備、模具成本較高,我們近幾年和瑞典合作開發(fā)了中壓注塑成型,這種方法可以大幅度的降低設(shè)備、模具方面的成本,同時能達(dá)到高壓注塑成型的致密度及均勻性水平。所以我認(rèn)為,3D打印、中壓注塑成型等等將是未來先進(jìn)的成型方法。



        高性能陶瓷產(chǎn)品,圖片來源:中材高新


        粉體網(wǎng):在全球范圍內(nèi)哪些國家和地區(qū)的研究與應(yīng)用走在世界前列?他們的研究重點(diǎn)分別是什么?


        張總:由于研究歷史較為悠久,目前美國、日本、歐洲國家在先進(jìn)陶瓷的研制與應(yīng)用方面居于領(lǐng)先地位,而且他們極為重視技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化,所以他們的發(fā)展速度是非?斓摹=┠觌S著國家和各科研院所以及產(chǎn)業(yè)界的高度重視,我國的先進(jìn)陶瓷研究發(fā)展速度是最快的,也是最有發(fā)展?jié)摿Φ,市場空間巨大。綜合來講,美國在航天、核電等領(lǐng)域的研究應(yīng)用較為領(lǐng)先。日本在民用陶瓷材料方面則掌握很大的話語權(quán),比如他們的陶瓷粉體制備技術(shù)在世界上是最為先進(jìn)的。歐洲國家的優(yōu)勢體現(xiàn)在細(xì)分市場方面,比如德國在生物陶瓷等領(lǐng)域的研究較為領(lǐng)先,俄羅斯在航天領(lǐng)域及陶瓷基復(fù)合材料方面走在世界前列。此外,在裝備方面,德國、瑞典等歐洲國家處于全球領(lǐng)先的水平。目前我們國家的先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)基本上已經(jīng)涵蓋了所有種類,制備方法也掌握的較為全面,研發(fā)水平基本與國際同步。不足之處在于我們國家在產(chǎn)業(yè)化方面尤其是在高端產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方面與國外還有很大的差距。在高端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化方面,我們需要在制備技術(shù)、裝備以及我們的管理水平等方面全面提高,只有這樣我們才能達(dá)到或超過國外的水平。



        氮化硅陶瓷球,來源:中材高新


        粉體網(wǎng):目前國內(nèi)的先進(jìn)陶瓷總體水平與國外的差距體現(xiàn)在哪些地方?


        張總:正如我上面所說,在研發(fā)層面,我們國家在先進(jìn)陶瓷產(chǎn)品的全面性和陶瓷材料的性能指標(biāo)方面已基本與國際同步。主要差距還是體現(xiàn)在高端產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方面,比如,盡管我們的HIP氮化硅軸承球以及陶瓷膜等個別產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平,但大部分的高端產(chǎn)品與國外還是有很大差距。不過我們的發(fā)展進(jìn)步速度是非?斓模(jīng)過5-10年,我認(rèn)為我們是有能力達(dá)到國外先進(jìn)水平的。


        粉體網(wǎng):據(jù)粉體網(wǎng)了解,中材高新在氮化硅陶瓷領(lǐng)域的研究走在全國前列,請您介紹一下中材高新在氮化硅陶瓷方面的研究成果與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。



        高導(dǎo)熱氮化硅基板,來源:中材高新


        張總:在氮化硅陶瓷方面,我們從山東工陶院到北京人工晶體院歷經(jīng)四十多年,幾代人的努力,經(jīng)過了大量的技術(shù)積累,近幾年在山東淄博成立了中材高新氮化物陶瓷有限公司,致力于氮化硅陶瓷的產(chǎn)業(yè)化,目前我們已經(jīng)完成從中試生產(chǎn)到年產(chǎn)50噸高端氮化硅陶瓷生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)化。我們現(xiàn)在的主要產(chǎn)品有兩個,一個是HIP氮化硅陶瓷球,另一個是高導(dǎo)熱氮化硅基板。目前我們積極提升生產(chǎn)規(guī)模,正在建設(shè)200噸氮化硅材料生產(chǎn)項(xiàng)目,該項(xiàng)目包括建設(shè)180噸HIP氮化硅陶瓷球和20噸約70萬片高導(dǎo)熱氮化硅基板生產(chǎn)線,這些項(xiàng)目將在明年上半年就會投產(chǎn),屆時我們至少在規(guī)模方面與日本東芝、美國CoorsTek等國外公司處于同一水平,但在技術(shù)、質(zhì)量控制、管理等方面仍需要做很多工作。隨著電動汽車對高導(dǎo)熱基板、氮化硅軸承球需求量的提高,我們?nèi)谝?guī)劃將做到400噸的生產(chǎn)規(guī)模。


        粉體網(wǎng):好的,感謝張總接受我們的采訪,謝謝!


        (中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川)

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        作者:山川

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