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作者: 张静

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2024年2月28日,广东省广州市,在“灯塔工厂”广汽埃安展示的纳米硅复合材料、石墨烯材料、三元正极材料样品

近日,在位于武汉市洪山区的湖北珈硅能源科技有限公司(以下简称“珈硅能源”)中试车间,研发人员正将覆满棕色粉末的铜箔,封装进纽扣大小的电池外壳,再对电池性能进行测试。

“棕色粉末是纳米硅,这是我们研发的一种新型锂电池负极材料。它的能量密度是传统石墨负极材料的10倍,可以使同体积或重量的锂电池储存更多电量,能让新能源汽车的行驶里程再增加50%,且充满电只要10分钟。”正在中试车间进行测试的珈硅能源创始人、武汉大学化学与分子科学学院教授金先波介绍说,目前团队已攻克了超细纳米硅制备核心技术,在实验室里研发出的“未来电池”即将稳步迈向产业化。

3月27日至31日,以“新质生产力与全球科技合作”为主题的2025中关村论坛年会在北京举办。在中关村论坛年会展区,集成钙钛矿光伏储能技术的传音Infinix概念机亮相京东方展台。该技术全球首创地将储能领域的新材料应用于移动设备,为移动设备的能源管理提供了创新解决方案,开启了“光伏+消费电子”的合作新范式。

每台手机都要用非常少量的锡膏,用得少,但必不可少。把锡膏放大100 倍,能看到一颗颗微米级的圆球,唯特偶研发团队正在做的,就是把这颗圆球在保证活性的同时,越做越小。

新兴产业快速发展,对材料提出了更高要求,也加速推动了新材料的创新过程:80米以上海上风电叶片所需碳纤维增强环氧树脂,推动低成本大丝束碳纤维量产技术不断创新;新能源汽车要轻量化,更轻、性能更好的铝合金、镁合金材料是题中应有之义;薄如纸、可弯曲、能贴在衣服或窗户上使用的钙钛矿太阳能电池,助力钙钛矿层材料制作工艺再提升……

用得少,缺不了

2025年初,深圳市唯特偶新材料股份有限公司(以下简称“唯特偶”)发布公告称,已完成泰国、墨西哥和越南三家海外公司的战略布局。

唯特偶是国内微电子焊接材料行业第一家在A股上市的企业。伴随中国消费电子产业的迅猛发展而崛起,唯特偶目前在锡膏市场的产量位列全球第三、国内第一。

走进位于深圳龙岗区的唯特偶工厂,本刊记者看到一只只绿色罐子正在被运往全国各地,罐子里是一种类似水泥的材料——锡膏,作为微电子焊接材料,这是电子信息产业必需的消耗性材料之一,广泛应用于消费电子、智能家电、新能源汽车、5G通信、半导体封装等多个产业环节的电子器件。

唯特偶董事长廖高兵向本刊记者展示了一个手机芯片,每个元器件要焊接在电路板上,焊接材料用的就是唯特偶的锡膏。

电子制造产业兴起在欧美国家,发展在日、韩、新加坡等地,上世纪90年代后产业重心逐步转移到中国。2010年之后,伴随智能手机、笔记本电脑等消费电子产品的不断兴起,中国成为全球规模最大、供应链最完整、工艺制备技术水平先进的电子制造业基地。随着下游应用领域不断扩大、终端电子产品持续升级换代,微电子焊接材料的用量不断增长。

“我在上世纪90年代就和化工结缘,在‘大哥大’时代就开始做锡膏,第一个客户是华硕电子。那时元器件比较大,后来手机越来越小,电视越来越薄,元器件越来越紧密,对我们的焊接材料要求也越来越高。”廖高兵回忆道,“当时国内锡膏市场近一半的销售份额由美国、日本等知名外资企业占据。随着国产化替代的风口来临,唯特偶依托珠三角强大的产业链基础,对标国际最高检测标准,攻克技术难关,通过技术提升和产品系列的多元化,到2013年左右初步奠定了在微电子焊接材料领域的优势地位。”

把锡膏放大100倍,能看到一颗颗微米级的圆球,唯特偶研发团队正在做的,就是把这颗圆球在保证活性的同时,越做越小。“锡和其他金属在不同温度会产生不同的活性作用,这直接决定着焊接效果。每台手机都要用非常少量的锡膏,用得少,但必不可少。”廖高兵说。

随着电子元器件向小型化、轻薄化及低成本化发展,精密焊接应用领域越发广泛。在新能源汽车、高端装备、人工智能等战略性新兴产业上都能看到唯特偶的焊接材料。

近两年,东南亚电子制造业迅猛发展,对电子装联材料和可靠性材料的需求持续攀升,唯特偶布局海外业务,迈出中国新材料出海关键一步。“未来我们将因地制宜,实现各地技术、人才和市场的深度融合。引领微电子焊接材料全球产业布局。”廖高兵说。

“科幻”碳纤维

有一种新型尖端材料,只有人头发丝粗细的1/10,筷子粗细的一小束,就能拉动两架C919大飞机。这种“科幻”十足的材料,就是碳纤维。

碳纤维被誉为新材料之王,其独特的高比强度、高比刚度、各向异性的材料特点,使得其在产品的设计与工艺方面均有极大的壁垒空间。市场方面,随着汽车、航空等行业进入转型升级的关键窗口期,对碳纤维等新材料的需求持续增长,性能要求也在不断提升。

在常熟高新区的江苏亨睿碳纤维科技有限公司(以下简称“江苏亨睿”)厂房内,由碳纤维复合材料制作的汽车零部件产品琳琅满目,涵盖了车身件、底盘件、内外饰件。目前,江苏亨睿在国内汽车碳纤维零部件细分市场持续保持领先地位,竞争优势显著。

江苏亨睿创立于2015年。彼时,碳纤维复合材料的生产和应用技术在欧洲已非常成熟,尤其在高端汽车和航空等领域应用十分广泛。国内碳纤维复合材料的生产则还停留在传统工艺上,快速量产技术领域几乎是空白。江苏亨睿创始人及董事长顾勇涛看中这片“蓝海”,回国创立了这家公司。

耗时两年,通过技术攻关,江苏亨睿的第一款碳纤维产品在2017年问世,这是当时国内首款碳纤维新能源汽车的全车碳纤维覆盖件。

“当时的技术处于初期,市场上缺乏相关参考案例及专业人才积累。我们一边组建团队一边完成项目,在此过程中建立了碳纤维在汽车上应用的技术企业标准,形成了完整的碳纤维汽车产品开发模式与体系,填补了国内碳纤维复合材料零部件量产领域的空白,让国内大部分主机厂项目在碳纤维产品开发上,多了一条国产化路径。”顾勇涛告诉《瞭望东方周刊》。

近十年来,国家大力发展战略新兴产业,如新能源汽车、低空经济、氢能等,相关产业的蓬勃发展,为新材料行业提供了应用契机。

如今,江苏亨睿已成为全球领先的复合材料综合解决方案提供商,并开始向低空经济领域拓展新业务。

与传统航空制造业相比,低空飞行器对碳纤维复合材料的应用更为积极。碳纤维复合材料是直升机、eVTOL、无人机等低空产品的机体主要结构材料,甚至还出现了全复合材料机体的应用。

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2024年7月,江苏亨睿碳纤维科技有限公司碳纤维展厅内,由全碳纤维零部件集成拼装的车身

在技术、‌供应链等方面,低空产业与新能源汽车有着高度的互补性和协同性。与新能源汽车一样,低空产业链也呈现出流程短、节奏快的特点,对成本控制也有很高要求。

“作为较早布局低空赛道的碳纤维复合材料企业之一,我们拥有丰富的汽车、航空领域交叉经验,并已形成了成熟的服务体系,这种优势让我们能够完全适应低空产业的节奏和需求,为客户提供多样的解决方案。”顾勇涛说。

有一种新型尖端材料,只有人头发丝粗细的1/10,筷子粗细的一小束,就能拉动两架C919 大飞机。这种“科幻”十足的材料,就是碳纤维。

日前,江苏亨睿参与设计制造的全球最大无人货运飞机白鲸航线W5000成功总装下线。作为碳纤维零部件及机体设计、制造及总装一级合作伙伴,江苏亨睿已不同程度参与了现有国内低空市场上相当数量的主流机型的开发及制造,客户包括小鹏汇天、翊飞科技、壹通无人机、西飞民机、白鲸航线、览翌航空、倍飞智航等。

百川盈孚数据显示,2024年,国内碳纤维行业新增产能为1.53万吨,同比增长12.73%。产业规模稳居全球前列,产品性能稳步提升,产品在高端领域的应用逐步拓展。中国已经成为全球重要的碳纤维生产国和供应国,基本构建了具有中国特色的碳纤维自主技术体系,实现了产品、技术和产业链配套的多元化发展。未来,随着轨道交通、风力发电、新能源汽车等行业的深入发展,碳纤维复合材料的应用潜力还将不断被挖掘出来。

小粒子托起大产业

绿色发展是高质量发展的底色。2024年我国单位国内生产总值能耗降幅超过3%,绿色制造、绿色能源、绿色建造等各领域的亮眼数字背后,都离不开新材料的巨大贡献。

2010年,全球光伏发电累计装机容量达到了40GW,近5年增长率超过了49%。中国光伏应用已进入加速发展期,国内光伏市场有望在未来10年迎来爆发式增长。

“一颗颗EVA粒子(乙烯-醋酸乙烯共聚物,一种重要的高分子材料)看起来不起眼,实则是中国新材料产业创新的缩影。”联泓新材料科技股份有限公司(以下简称“联泓新科”)董事长郑月明向《瞭望东方周刊》记者展示了这种白色略透明的颗粒。

封装胶膜是太阳能光伏电池片的重要材料之一,此前其原材料EVA光伏胶膜料生产技术长期被国际化工巨头垄断。随着光伏产业的快速发展,EVA光伏胶膜料的需求量也随之快速增长,具有极大的国产化替代空间。

联泓新科定位高端新材料,2015年就前瞻性地布局了EVA光伏胶膜料产品。

据郑月明介绍,在EVA光伏胶膜料开发过程中,遇到的一个难题就是装置高压循环系统换热器结垢严重。

EVA装置高压循环系统换热器内部管线数量庞大,且存在多个弯点。同时,EVA物料黏度高,在换热器中极易结垢,导致换热器堵塞。而清洗过程因为换热器管道细长、管内污垢黏度大等原因难度极大。彼时装置全部为国外进口,需要通过专利商聘请国外的专家和服务商进行清理,整个清洗过程时间长、成本高。

对此,公司研究通过开展技术攻关、和国内服务商合作开发自主除垢清洗设备、定做新换热器等方式,成功实现EVA高压循环系统换热器自主清洗除垢,让受制于外国服务商的换热器清洗除垢操作成为常规操作,清洁效率高、效果好,EVA装置成功突破了光伏料产品生产瓶颈。

联泓新科在国内率先开发出EVA光伏胶膜料,推动进口替代,成为后来中国光伏产业高速崛起“幕后功臣”之一。

近些年,联泓新科坚持自主研发,攻克多个进口依赖度较高、市场较紧缺的新材料产品,已布局新能源光伏及电池材料、生物可降解及生物基材料、电子材料和其他特种材料等领域,在建项目绝大多数采用自主开发技术。在光伏胶膜材料方面,除了EVA外,联泓新科还掌握了全套POE(聚烯烃弹性体)材料生产工艺,正在建设10万吨/年POE项目。

最新数据显示,目前我国化工新材料行业整体自给率达到61%,产业规模超过万亿元。预计到2028年,我国化工新材料产能将达到5000万吨/年,形成一批具有国际竞争力的技术和产品。

“在全球能源结构加速转型、我国‘双碳’战略持续推进的背景下,新能源行业快速发展,让EVA、POE等新能源材料的需求也随之保持较快增长。”郑月明对企业未来充满信心,“另外,人工智能、量子信息、机器人等战略性新兴产业和新材料制造业进行深度融合,还将大幅提升新材料产业安全生产、流程控制、工艺优化、需求预测、智能排产、设备维护、供应链管理等方面的效率。总体来看,新材料产业升级发展空间巨大。”

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