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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(lái)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(guó)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(gè)數(shù)字，讓網(wǎng)上很多人聯(lián)想到百年以前的辛丑條約，當(dāng)年中國(guó)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(duì)遵守商業(yè)規(guī)則的討論之外，更多的是對(duì)芯片被卡脖子扼腕。其實(shí)，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(yán)重依賴進(jìn)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(guò)機(jī)械的人們都熟悉，支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。在一些特殊領(lǐng)域，機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)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(zhì)是決定性因素之一。

然而，高端軸承用鋼幾乎全部依賴進(jìn)口。目前，世界軸承巨頭美國(guó)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(guó)內(nèi)民航業(yè)發(fā)生了四川航空緊急迫降事件，在英雄機(jī)組成員的應(yīng)對(duì)之下危機(jī)得到解決。除了機(jī)長(zhǎng)精湛的技術(shù)之外，接受科技日?qǐng)?bào)采訪的中國(guó)民航大學(xué)一位學(xué)者這樣說(shuō)道，“川航客機(jī)玻璃脫落迫降，落地時(shí)由于超重滑行，輪胎都癟了，但依然實(shí)現(xiàn)了安全著陸，這得益于好的起落架，如果沒(méi)有好的高強(qiáng)度鋼，這種迫降是致命的。”

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

目前，由美國(guó)國(guó)際鎳公司研發(fā)的300M鋼是落架最常用的鋼材，其強(qiáng)度在1900MPa—2100MPa。美國(guó)9成飛機(jī)使用的是300M鋼。從目前來(lái)看，300M鋼制作的起落架世界第一位置還無(wú)法撼動(dòng)。

2009年，寶鋼特鋼集團(tuán)開(kāi)始了300M超高強(qiáng)度鋼的研制攻關(guān)，并于2017年成功通過(guò)了供應(yīng)商認(rèn)證，意味著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的后續(xù)機(jī)型有望在起落架用鋼實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

重型燃?xì)廨啓C(jī)葉片

在材料人之前的文章里曾介紹過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片為何那么難做，其實(shí)重型燃?xì)廨啓C(jī)葉片難度也可與之匹敵。重型燃?xì)廨啓C(jī)葉片的工作溫度也在1400℃—1600℃。除了高溫，葉片同時(shí)還在以極高速旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致渦輪葉片必須承擔(dān)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(xué)性能還要好。為了達(dá)到要求，輪機(jī)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)都不能有絲毫偏差。

美國(guó)GE、日本三菱、德國(guó)西門子、意大利安薩爾多4家壟斷了重型燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)。當(dāng)前，我國(guó)尚缺乏大量基礎(chǔ)研究支撐和長(zhǎng)期試驗(yàn)驗(yàn)證及經(jīng)驗(yàn)積累，難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

光刻膠

前段時(shí)間，中國(guó)芯片加工企業(yè)中芯國(guó)際向全球最大的芯片設(shè)備制造商—荷蘭ASML訂購(gòu)了一臺(tái)最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)，這臺(tái)機(jī)器的價(jià)格高達(dá)1.2億美元。據(jù)業(yè)內(nèi)介紹，ASML一年只能生產(chǎn)十來(lái)臺(tái)光刻機(jī)，有錢也不一定買得到。之所以這么貴，是因?yàn)楣饪碳夹g(shù)決定了集成電路的集成度。不過(guò)，受制于人當(dāng)然不只是光刻機(jī)，還有光刻膠。

光刻膠是整個(gè)光刻工藝的重要部分，也是國(guó)際上技術(shù)門檻最高的微電子化學(xué)品之一，主要應(yīng)用在集成電路和平板顯示兩大產(chǎn)業(yè)。因其復(fù)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(shù)脂、色漿、單體、感光引發(fā)劑、溶劑以及添加劑，開(kāi)發(fā)所涉及的技術(shù)難題眾多，需從低聚物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xì)度控制和穩(wěn)定、產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)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(jìn)行調(diào)整。

目前，光刻膠全球市場(chǎng)基本被日本合成橡膠（JSR）、東京應(yīng)化（TOK）、住友化學(xué)、美國(guó)杜邦、臺(tái)灣長(zhǎng)興等壟斷。

當(dāng)前，我國(guó)仍然存在上游關(guān)鍵原材料短缺，未掌握先進(jìn)工藝，同時(shí)也缺乏經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)人才等問(wèn)題。

ITO靶材

ITO（氧化銦錫）薄膜具有很好的導(dǎo)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(yáng)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)薄膜）沉積下來(lái)。ITO靶材的制備需要將氧化銦和氧化錫粉末按嚴(yán)格的比例混合后，經(jīng)過(guò)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(gè)特制的爐子里，經(jīng)過(guò)1700攝氏度高溫氣氛燒結(jié)，形成黑灰色的陶瓷半導(dǎo)體。通常靶材尺寸越大，濺射到平板上的拼縫就越少，價(jià)值也越高。

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

當(dāng)前，我國(guó)在大尺寸燒結(jié)爐等設(shè)備、高溫?zé)Y(jié)技術(shù)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(guò)去十年，很多材料領(lǐng)域從無(wú)到有，從低端到中端，國(guó)內(nèi)逐步推出了具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，讓國(guó)外企業(yè)退縮到高端領(lǐng)域。未來(lái)十年，拭目以待。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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