7月27日，2024-2025年度湖南省科学技术奖正式揭晓，其中，由株洲时代华鑫新材料技术股份有限公司（以下简称“时代华鑫”）张步峰团队研发的“超大幅宽高性能化学流延法聚酰亚胺薄膜创制的关键技术及应用”项目，斩获省技术发明奖一等奖。
这张薄如蝉翼的“黄金薄膜”，不仅上天能助力航空飞行，下地能护航高铁飞驰，更打破了国外长达50年的技术垄断，让国产高性能聚酰亚胺（PI）薄膜从“跟跑”迈向“领跑”。
时间倒回10多年前，中国轨道交通产业正迎来爆发期，“和谐号”“复兴号”相继问世，多项自主创新成果跻身世界前列。但鲜为人知的是，中国能造出时速数百公里的高铁列车，却造不出电机里那张关键的“黄金薄膜”。
“黄金薄膜”学名高性能聚酰亚胺薄膜，厚度仅15-20微米，相当于一根头发丝的直径，却在极端温度下，保持着稳定优异的物理、化学、电学和力学性能，是轨道交通、航空航天、5G通信等领域的核心绝缘材料。
“可以毫不夸张地说，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’。”时代华鑫总经理兼首席专家张步峰回忆道。
彼时，高性能PI膜市场被美国杜邦公司一家垄断，“一膜贵求、一膜难求”是行业常态。国内企业进口该材料，不仅要支付高昂溢价，还需提前6个月报备采购计划、全额预付货款，即便如此，仍无法保证按时供货。更严峻的是，当我国提出与杜邦合资建厂的请求时，直接遭到拒绝。“真正的核心技术靠‘化缘’要不来、花大价钱也买不到。”张步峰深知，唯有自主创新，才能撕掉“卡脖子”的标签。
2010年，刚刚博士毕业的张步峰，毅然投身高性能聚酰亚胺薄膜项目攻关，一场持续十余年的“破冰之战”就此打响。
一条闯出来的路径
PI膜的主要合成工艺分为热亚胺法和化学亚胺法两类。当时国内企业普遍采用热亚胺法，张步峰团队最初也沿用了这一技术路线。2013年，首条热亚胺法生产线建成，但测试结果令人沮丧：产品品质不稳定、性能偏低，无法满足高铁电机的严苛要求。
“前方已经没有路了，我们必须闯出一条路来。”张步峰果断调整方向，转向技术难度更高的化学亚胺法研究。这条路上，横亘着两座“大山”：一是美国杜邦公司的严密专利“围剿”，二是国内相关技术完全空白，从材料设计、制备工艺到装备集成，所有环节都要从零摸索。
2016年至2017年，项目进入装备系统集成调试的关键期。设备的每一个参数都需要反复测算，每一个故障都要连夜排查。张步峰办公室的灯光常常亮到深夜。“我们就是摸着石头过河，一点一点试，一点一点改，没有任何经验可以借鉴。”他回忆道。
功夫不负有心人。2017年底，国内首条化学亚胺法PI薄膜生产线在时代华鑫正式投产，一举攻克配方技术、制膜工艺、生产线装备等系列难题，破解了困扰国内高分子化工行业50余年的“卡脖子”困境。随后，团队进一步聚焦耐热性、耐电晕寿命和热通量提升三大国际难题，成功开发出高耐热PI薄膜、高耐电晕PI薄膜和高热通PI薄膜系列新产品。
经检测，该产品的性能指标达到美国、日本同类产品水平，部分参数甚至实现反超，彻底终结了我国高性能PI膜依赖进口的历史。
一场国际“争锋”的胜利
高性能PI膜的应用边界远不止轨道交通。随着5G通信、超大规模集成电路、新能源汽车等产业的崛起，这种兼具耐高温、高绝缘、轻量化特性的材料，成为智能手机、航空航天设备等高端制造的“刚需”。
就在时代华鑫一号生产线投产前，韩国三星电子相关负责人找上门来——这家全球手机巨头同样饱受杜邦“卡脖子”之苦，正在全球范围内寻找高性能PI膜供应商。“当时三星同时接触了我们和韩国SKC公司，比的就是谁先实现量产。”张步峰说。最终，时代华鑫凭借稳定的产品性能和更高的性价比，成为三星旗舰手机Galaxy S10系列的PI膜独家供应商，消息一出，在国际新材料领域引发轰动。
这次合作不仅为国产PI膜打开了电子终端市场的大门，更让“中国薄膜”的品牌声名鹊起，华为、荣耀、OPPO、VIVO、小米等国内手机厂商纷纷跟进采购。
而声名在外后，带来的是订单的激增，这对时代华鑫的产线能力提出了更高要求。张步峰介绍，在第一条化学亚胺法制膜产线建设时，曾购置了国外厂家的核心制膜装备。然而，在调试过程中，他们发现，出现问题的并非他们“做好心理准备”的国产设备，而是进口的核心制膜装备。
2018年， 2100毫米超大宽幅薄膜生产线启建。当时，国外同行相同幅宽的产线年产能仅为600吨。凭借对制膜工艺和装备技术的全面掌握，团队大胆进行设计创新，使单线年产能在全球首次突破800吨。
两次产线搭建的经历，让团队深刻认识到，装备国产化是保障高端战略原材料供应链安全的唯一路径。“我们要彻底解决潜在风险！”张步峰说，现在，全球首条年产1000吨级超大幅宽高性能PI薄膜自主可控全自动化生产线已经投产，公司新产线大幅缩短了从核心设备制造到投产的时间，生产效率得到极大提升。
一张轻若蝉翼的薄膜，却承载着中国高端制造的重量；一次科技奖项的肯定，背后是张步峰团队十余年的坚守。从轨道交通的“心脏”到智能手机的“内核”，从打破垄断到领跑全球，时代华鑫“黄金薄膜”的故事，还在继续书写。