株洲日报全媒体记者/易蓉
【中国视角】
高性能聚酰亚胺薄膜(以下简称PI膜),是当前世界上性能最好的有机高分子绝缘薄膜材料之一。高性能PI膜经过高温碳化石墨化后,可以得到热导率数倍于铜的导热石墨片,这是目前电子产品解决散热问题的最佳方案。
更重要的是,PI薄膜又被称为“黄金薄膜”,上天能助力航空飞行,下地能护航高铁飞驰,是5G、半导体、新能源、轨道交通、航空航天等高科技领域里非常关键的绝缘材料。
用业内一句话形容,如果没有这张膜,以上这些事业都将被卡住脖子。
【株洲故事】
一张PI膜,能占据多大话语权?
“毫不夸张地说,2010年以前,中国制造多少高铁列车,取决于美国杜邦公司给多少‘黄金薄膜’,如果不是突破这项关键卡脖子技术,还会一直受制于人。”至今,拿起这张薄膜,株洲时代华鑫新材料技术有限公司(以下简称“株洲华鑫新材料”)总经理兼首席专家张步峰仍感觉“沉甸甸”。
PI膜薄如蝉翼,厚度仅有15微米至20微米,在零下269℃至400℃的温度范围内,具有稳定而优异的物理、化学、电学和力学性能,是电子、电力电器的关键绝缘材料。
在过去50年里,PI膜一直被国外公司垄断,并对我国限量供货,极大制约了国内相关战略产业发展。“中国从美国杜邦公司购买高性能PI膜,不仅要出高价,还要提前6个月报计划,并付完全款,甚至6个月后不能保证拿到货。”张步峰坦言,这样的局面严重阻碍了我国轨道交通、航空航天等国家高端领域产业的发展。
2010年,不甘“受制于人”的株洲华鑫新材料公司总经理张步峰带领团队走上技术攻关之路。
PI膜的主要合成工艺有两种:一种是热亚胺法,另一种是化学亚胺法。张步峰的团队最初选择热亚胺法。2013年建成生产线后,发现热亚胺法生产的PI膜,品质不稳定,产品性能偏低,与高铁列车所需的高性能PI膜,存在一定差距。
于是,张步峰带领团队转向化学亚胺法生产工艺研究,从零开始,研发具有自主知识产权的工艺。从材料设计、制备工艺,到装备系统集成设计,再到装备系统调试……每个技术环节都是摸着石头过河。攻关关键时刻,即装备系统集成设计和调试,张步峰团队每天要面对海量数据,工作到凌晨是常态。
经过8年多的努力,张步峰团队攻克了配方技术、制膜工艺和生产线装备等一系列难题。2017年底,建成了国内首条化学亚胺法PI薄膜生产线,成功实现了高性能PI膜“中国制造”,破解了困扰国内高分子化工行业50余年的难题。
“中国薄膜”还走出了国门。“当时,韩国三星找到了我们,也找了韩国公司,看谁能率先突破高性能PI膜制造工艺。”张步峰说,最终,株洲华鑫新材料率先实现高性能PI膜的量产,经过批量试用,产品品质达到了美国、日本同类产品水平,凭借其性能优良、性价比高,赢得了韩国三星的青睐,成为三星旗舰手机Galaxy S10系列的PI膜独家供应商。
时至今日,株洲华鑫新材料在市场份额不断攀升、逐步取代国外同类产品同时,还有着更远大的规划——继续扩大产能,将PI薄膜的年产能提升到3000吨,以满足国内外高尖端技术产业PI薄膜需求。