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不只是芯片那些被卡脖子的高端材料

2018-06-13 13:20:19 作者：本網(wǎng)整理來源：材料人分享至：

十億美金罰款，外加四億美金的保證金，以此換回美國十年緩刑，引發(fā)全網(wǎng)大討論的中興被制裁事件算是告一段落。十四億這個數(shù)字，讓網(wǎng)上很多人聯(lián)想到百年以前的辛丑條約，當年中國人是四億五，賠款剛好是四億五，一人一兩。

中興一家之事，除了引發(fā)對遵守商業(yè)規(guī)則的討論之外，更多的是對芯片被卡脖子扼腕。其實，芯片只是被卡脖子的產(chǎn)品中最典型、最熟知的一種，還有很多產(chǎn)品因自主化不夠而仰人鼻息。下面我們列舉一些嚴重依賴進口的重要行業(yè)用材料：

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高端軸承鋼

軸承，相比接觸過機械的人們都熟悉，支撐機械旋轉體，降低其摩擦系數(shù)，并保證其回轉精度。在一些特殊領域，機械的運轉對軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求。那么，要使軸承得到這些要求，其材質是決定性因素之一。

然而，高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。目前，世界軸承巨頭美國鐵姆肯、瑞典SKF幾乎壟斷了全球高端軸承用鋼的研發(fā)、制造與銷售。

起落架用鋼

近日，國內(nèi)民航業(yè)發(fā)生了四川航空緊急迫降事件，在英雄機組成員的應對之下危機得到解決。除了機長精湛的技術之外，接受科技日報采訪的中國民航大學一位學者這樣說道，“川航客機玻璃脫落迫降，落地時由于超重滑行，輪胎都癟了，但依然實現(xiàn)了安全著陸，這得益于好的起落架，如果沒有好的高強度鋼，這種迫降是致命的。”

飛機降落時，起落架不僅需要承載飛機的自重，還有飛機垂直方向的巨大沖力載荷，這就對起落架用鋼提出了嚴格的要求。不僅如此，起落架的壽命與機體同壽，一般需要達到到30000-60000次。一架起飛總重量超過100噸的大飛機，起落架用特種高強度鋼就需要大約15噸。

目前，由美國國際鎳公司研發(fā)的300M鋼是落架最常用的鋼材，其強度在1900MPa—2100MPa。美國9成飛機使用的是300M鋼。從目前來看，300M鋼制作的起落架世界第一位置還無法撼動。

2009年，寶鋼特鋼集團開始了300M超高強度鋼的研制攻關，并于2017年成功通過了供應商認證，意味著國產(chǎn)大飛機C919的后續(xù)機型有望在起落架用鋼實現(xiàn)國產(chǎn)化。

重型燃氣輪機葉片

在材料人之前的文章里曾介紹過航空發(fā)動機葉片為何那么難做，其實重型燃氣輪機葉片難度也可與之匹敵。重型燃氣輪機葉片的工作溫度也在1400℃—1600℃。除了高溫，葉片同時還在以極高速旋轉。高速旋轉導致渦輪葉片必須承擔極高的離心力。所以，葉片既要耐極高溫，又要低蠕變，耐疲勞、力學性能還要好。為了達到要求，輪機葉片多用單晶，葉片做成中空，表面還要覆蓋陶瓷涂層、冷卻氣膜。而且，葉片的制作任何一項技術參數(shù)都不能有絲毫偏差。

美國GE、日本三菱、德國西門子、意大利安薩爾多4家壟斷了重型燃氣輪機市場。當前，我國尚缺乏大量基礎研究支撐和長期試驗驗證及經(jīng)驗積累，難以在短時間內(nèi)實現(xiàn)國產(chǎn)化。

光刻膠

前段時間，中國芯片加工企業(yè)中芯國際向全球最大的芯片設備制造商—荷蘭ASML訂購了一臺最先進的EUV光刻機，這臺機器的價格高達1.2億美元。據(jù)業(yè)內(nèi)介紹，ASML一年只能生產(chǎn)十來臺光刻機，有錢也不一定買得到。之所以這么貴，是因為光刻技術決定了集成電路的集成度。不過，受制于人當然不只是光刻機，還有光刻膠。

光刻膠是整個光刻工藝的重要部分，也是國際上技術門檻最高的微電子化學品之一，主要應用在集成電路和平板顯示兩大產(chǎn)業(yè)。因其復雜的成分和工藝，光刻膠研發(fā)難以突破。光刻膠主要成分有高分子樹脂、色漿、單體、感光引發(fā)劑、溶劑以及添加劑，開發(fā)所涉及的技術難題眾多，需從低聚物結構設計和篩選、合成工藝的確定和優(yōu)化、活性單體的篩選和控制、色漿細度控制和穩(wěn)定、產(chǎn)品配方設計和優(yōu)化、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝優(yōu)化和穩(wěn)定、最終使用條件匹配和寬容度調(diào)整等方面進行調(diào)整。

目前，光刻膠全球市場基本被日本合成橡膠（JSR）、東京應化（TOK）、住友化學、美國杜邦、臺灣長興等壟斷。

當前，我國仍然存在上游關鍵原材料短缺，未掌握先進工藝，同時也缺乏經(jīng)驗和專業(yè)人才等問題。

ITO靶材

ITO（氧化銦錫）薄膜具有很好的導電性和透明性，是晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、電致發(fā)光顯示器（EL/OLED）、觸摸屏（TouchPanel）、太陽能電池以及其他電子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。

要將ITO成功鍍到平板玻璃上，首先需要將其制成標準尺寸的固體靶材，然后用電子轟擊靶材上，使其濺射到基底上（玻璃基板或柔性有機薄膜）沉積下來。ITO靶材的制備需要將氧化銦和氧化錫粉末按嚴格的比例混合后，經(jīng)過一系列生產(chǎn)工藝加工成地板磚的形狀，再層層摞疊到一個特制的爐子里，經(jīng)過1700攝氏度高溫氣氛燒結，形成黑灰色的陶瓷半導體。通常靶材尺寸越大，濺射到平板上的拼縫就越少，價值也越高。

目前，大尺寸ITO靶材市場由日本三井、東曹、日立、住友、VMC和韓國三星、康寧等公司壟斷。

當前，我國在大尺寸燒結爐等設備、高溫燒結技術工藝、生產(chǎn)效率存在不少差距。

以上僅列舉為數(shù)很少的尚未自主化的材料產(chǎn)品。

但是，我們也要看到，過去十年，很多材料領域從無到有，從低端到中端，國內(nèi)逐步推出了具有競爭力的產(chǎn)品，讓國外企業(yè)退縮到高端領域。未來十年，拭目以待。

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責任編輯：殷鵬飛

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