从耐高温的婴儿奶嘴,到不沾油的手机屏幕,都离不开这条创新产业链 浙江“氟硅魔法”
让小材料变出大能量 本报记者 季建荣
衢州杭氧特种气体有限公司实验室 受访者供图 |
开化合成相关产品 |
科研人员展示样品 受访者供图 |
清晨,新手妈妈用沸水给婴儿奶嘴消毒时,可能不会想到这款柔软耐高温的硅胶制品用了浙江企业的生物医用级硅胶技术;年轻白领出门前匆匆抓起手机,手机屏幕上的防污涂层正是氟材料疏水疏油的纳米魔法;家庭主妇在烹饪时,手中轻便的硅胶锅铲与炒锅表面的涂层其实同属一类材料——它们都来自浙江氟硅新材料的创新产业链。
在更宏大的应用场景中,这类材料正扮演着大国重器的“守护神”。C919大飞机上近万个防磨圈和穿墙件保障起落平安,深潜器阀门上的氟橡胶圈承受着万米深海的巨大压强,5G基站『芯片』的蚀刻环节依赖高纯度电子级氢氟酸……这些“高精尖”应用的实现,得益于浙江企业在材料纯度、耐温性、稳定性等关键技术上的突破,实现了自主可控。
提纯技术之艰
相当于400万粒大米里蛀米不超1粒
从空调制冷剂到航天器的密封系统,从『智能手机』屏幕的疏油涂层到心脏支架的生物膜……这些改变生活的技术创新背后,都离不开一类特殊的材料——被誉为“工业维生素”的氟材料。在『芯片』制造中,含氟新材料更是不可或缺,且常以气体形态“隐于幕后”。
走进浙江大学衢州研究院的高纯电子化学品先进制造团队实验室,一套连续化吸附分离示范装置格外醒目。副所长陈俐吭介绍,团队不久前借助该装置完成了含氟电子特气——八氟环丁烷的小试。结果再次证明,通过分子辨识分离技术,他们已成功将其纯度稳定在99.9999%(6N)的水平。
“电子特气占『芯片』材料总成本的14%,是仅次于硅片的第二大耗材。其纯度直接决定『芯片』性能,乃至整个产业链的安全。”陈俐吭说,我国作为全球最大『半导体』和显示面板生产基地之一,国内电子特气需求旺盛。但一直以来,高纯度的电子特气主要依赖进口。
在浙江衢州,争“气”的脚步从未停止。
衢州杭氧特种气体有限公司已建成全球最大的氪氙稀有气体精制基地,氙气精制能力达到2000Nm3/年,氪气产量约20000Nm3/年,这些气体广泛应用于『半导体』和集成电路制造领域。公司研发的高纯度氙气已达到宇航级,并成功应用于航天工程。
“国产含氟电子特气大部分都集中在5N(99.999%)或5N5(99.995%)阶段,6N纯度相当于200斤(约400万粒)大米里,蛀米不能超过1粒。”陈俐吭这样形容提纯技术之艰。
陈俐吭自信地表示,年产200吨含氟电子特气的中试规划已经出炉,并将在年底前建成投入运行。这也意味着,距离国产高纯度含氟电子特气走向市场又更近了一步。
行业“黄埔军校”
有机硅人才从“浙”里出发
在中国有机硅发展史上,浙江是不可或缺的一章。
创建于上世纪60年代的浙江开化601厂,曾为“东方红一号”卫星、神舟系列飞船、“嫦娥”探月卫星等提供太阳能硅片。
至上世纪80年代,浙江开化合成材料有限公司(以下简称“开化合成”)的前身开化硅厂建成投产,成为当时全国四大有机硅生产基地之一。
进入21世纪,中国有机硅产业迎来爆发,开化合成的众多技术骨干、人才纷纷走向全国。开化合成总经理助理胡家啟坦言:“从某种意义上说,我们是有机硅领域的‘黄埔军校’,当年出去支援的那些人,现在很多都已成为相关企业的中高层骨干。”
几十年发展下来,中国有机硅已形成完整产业链,产量和消费量位于全球前列。开化合成也从最初单一的有机硅单体生产,转型向特种硅烷和功能性硅烷等领域不断延伸。
从航天密封胶到『化妆品』、从医用导管到婴儿奶嘴,有机硅已融入日常生活,下游产品多达上万种。全球对有机硅单体的需求,至今仍保持约8%的年增速。
在离开化合成厂区直线距离50公里外的浙江中天东方氟硅材料股份有限公司(以下简称“中天东方氟硅”),同样深耕有机硅产业链。
“一辆『新能源』汽车需要200公斤左右的硅橡胶类产品,大到中控台、小到密封条,都能用到我们公司的产品。硅橡胶以其环保、耐用的特性,正逐步替代传统石化衍生材料。”中天东方氟硅总『工程师』王鑫说。
“产学研”深度融合
有机硅液冷领域的全球突围
科技创新是有机硅产业保持国际竞争力的核心。以开化合成、中天东方氟硅等为代表的浙江企业,通过持续的科研投入与“产学研”融合,推动产业向绿色化、高端化、智能化加速跃升。
胡家啟清楚记得,十多年前开化合成的苯基三氯硅烷进军欧美市场时,因多氯联苯、多环芳烃含量没能达到“未检出”标准而受阻。
为此,企业持续投入研发,历经三年攻坚,终将苯基三氯硅烷中的多氯联苯、多环芳烃含量降到小于0.2毫克/千克(未检出标准线),成功打开欧美市场,成为细分行业领域的“单打冠军”。
“我们现在甚至可以将这两个指标降到0.001毫克/千克以下,完全实现了技术自主可控。”胡家啟说,开化合成还与浙江大学衢州研究院等单位开展合作,构建起“产学研”深度融合的创新联合体。
中天东方氟硅与浙江大学衢州研究院也有合作。针对『芯片』和『新能源』汽车日益增长的热管理需求,今年3月,双方合作成功研制出第一代有机硅冷却液,核心指标全球领先。
浙江大学衢州研究院『新能源』材料研究所副所长任勇源介绍,团队自主研发的特种硅油冷却液,成本仅为5万元~8万元/吨,性价比显著。
目前,这款产品已进入市场化试用验证阶段,主要面向AI『服务器』、超算中心等高端散热场景,“随着未来『新能源』汽车‘史上最严电池安全令’的实施,该技术有望迎来爆发机遇。”