12月18日,工業(yè)和信息化部網(wǎng)站發(fā)布重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2024 年版)。
根據(jù)征求意見(jiàn)稿,先進(jìn)化工材料包括鋁基碳化硅復(fù)合材料、高導(dǎo)熱人工石墨膜等共計(jì)55種,還涵蓋高性能纖維及復(fù)合材料33種,先進(jìn)半導(dǎo)體材料和新型顯示材料45種,新型能源材料10種,前沿新材料16種等共計(jì)299種重點(diǎn)新材料。
附件:下附指導(dǎo)目錄中先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料等部分碳相關(guān)材料名單及對(duì)應(yīng)性能要求
先進(jìn)基礎(chǔ)材料
鋁基碳化硅復(fù)合材料
室溫?zé)釋?dǎo)率≥200 W/(m·K),抗彎折強(qiáng)度≥500 MPa,熱膨脹系數(shù)(RT~200℃)≤9 ppm/℃。
陶瓷基復(fù)合材料
(1)耐燒蝕C/SiC復(fù)合材料:密度為 2.5~3.2 g/cm3,室溫拉伸強(qiáng)度≥150 MPa,拉伸模量≥120 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1600℃拉伸強(qiáng)度≥100 MPa,耐溫性能≥1800℃,滿(mǎn)足2 MW/m2以上熱流環(huán)境下1000 s零燒蝕或微燒蝕的要求;
(2)核電用SiC/SiC復(fù)合材料:密度為 2.7~2.9 g/cm3,室溫拉伸強(qiáng)度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1200℃拉伸強(qiáng)度≥200 MPa,導(dǎo)熱系數(shù)≥20 W/(m·K),熱膨脹系數(shù)(25℃~1300℃)3~5×10-6/℃;
(3)航空用 SiC/SiC 復(fù)合材料:密度為 2.5~2.9 g/cm3,室溫拉伸強(qiáng)度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1300℃拉伸強(qiáng)度≥200 MPa,拉伸模量≥100 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,強(qiáng)度保持率≥80%(1300℃、120 MPa 應(yīng)力下氧氣環(huán)境熱處理500小時(shí))。
高導(dǎo)熱人工石墨膜
水平方向?qū)嵯禂?shù)≥1500 W/(m·K),膜厚 12 μm~500 μm。
高性能航空航天石墨密封材料及制品
抗壓強(qiáng)度≥140 MPa,抗折強(qiáng)度≥60 MPa,肖氏硬度 75~95 Hs,石墨化度≥85%,摩擦系數(shù)≤0.15,開(kāi)口氣孔率≤2%,熱失重≤5%(650℃,50 h),顆粒度≤10 μm,導(dǎo)熱系數(shù)≥60 W/(m·K)(400℃),泊松比 0.23~0.25,熱膨脹系數(shù)≤5×10-6/℃,體積密度≥1.95 g/cm3。
多晶硅用超大尺寸環(huán)形細(xì)結(jié)構(gòu)石墨
成品尺寸:Φ 1360/890 mm×1100 mm;體積密度≥1.75 g/cm3;抗折強(qiáng)度≥35 MPa;CTE≤5.3×10-6/K。
(1)聚晶金剛石復(fù)合片PCD:硬度≥HV4000,拱形度≤0.1 mm,厚度公差≤±0.1 mm;
(2)聚晶PCBN刀片:硬度≥3200 HV,抗沖擊韌性≥25 J,抗彎強(qiáng)度≥500 MPa。
超精密加工用超硬材料制品
(1)減薄砂輪:硬度偏差≤8%;動(dòng)平衡精度≤0.2 g;晶圓加工精度:TTV≤3 μm;
(2)倒邊輪:多槽到基準(zhǔn)面距離公差均≤0.05 mm,槽開(kāi)口夾角≤1°;槽底圓弧≤0.02 mm;工件崩口≤30 μm;
(3)研磨液/拋光液:拋光效率≥0.8 μm/h;表面粗糙度≤0.2 nm;
(4)陶瓷吸盤(pán)/載盤(pán):平行度≤50 μm,平面度≤50 μm;
(5)半導(dǎo)體封裝用超薄切割砂輪:外徑 D(25~125)±0.05 mm、厚度 T(0.048~2.0)±0.008 mm、內(nèi)孔(6~40 mm)H7,平面度≤0.07 mm、同軸度≤0.01 mm、平行度≤0.01 mm。
(6)超精密加工用超硬材料制品:實(shí)現(xiàn)(70/80~20/30)目粒度范圍的金剛石,按照在金屬胎體材料中空間點(diǎn)陣預(yù)定位設(shè)計(jì),精準(zhǔn)布入率達(dá)95%以上;金剛石濃度達(dá)到60%;制備的金剛石刀頭(工作齒)焊接抗彎強(qiáng)度≥700MPa,胎體洛氏硬度達(dá)到HRB90及以上。
超細(xì)金剛石線(xiàn)鋸
(1)碳鋼絲線(xiàn)鋸:碳鋼絲線(xiàn)鋸直徑小于48微米,斷線(xiàn)率≤8%,外徑誤差≤5 μm,抗拉強(qiáng)度≥5200 MPa,自由圈經(jīng)≥50 mm;
(2)鎢絲線(xiàn)鋸:鎢絲線(xiàn)鋸直徑小于45微米,斷線(xiàn)率≤8%,抗拉強(qiáng)度≥6000 Mpa,外徑誤差≤5 μm,自由圈經(jīng)≥50 mm。
關(guān)鍵戰(zhàn)略材料
高性能碳纖維
(1)高強(qiáng)型:拉伸強(qiáng)度≥4500 MPa,CV≤5%,拉伸模量230~250 GPa,CV≤2%;
(2)高強(qiáng)中模型:拉伸強(qiáng)度≥5500 MPa,CV≤5%,拉伸模量285~305 GPa,CV≤2%;
(3)高模型:拉伸強(qiáng)度≥4200MPa,CV≤5%,拉伸模量400GPa,CV≤2%。
船舶用碳纖維經(jīng)編織物
纖維:T700-12K,乙烯基型上漿劑;經(jīng)編織物:?jiǎn)?、雙、三軸向碳纖維織物,面密度范圍 200~900 g/m2,公差±5%;增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂復(fù)合材料力學(xué)性能:?jiǎn)屋S向?qū)娱g剪切強(qiáng)度≥50 Mpa,雙軸向?qū)娱g剪切強(qiáng)度≥35 Mpa。
航空內(nèi)飾用碳纖維復(fù)合材料
0°拉伸強(qiáng)度>1700 MPa,0°拉伸模量>100 GPa,彎曲強(qiáng)度>1200 MPa,密度≤1.6 g/cm3,阻燃:按照CCAR25.853標(biāo)準(zhǔn)熱釋放≤65 kW/m2,煙密度≤2004 Dm。
碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料
層間剪切強(qiáng)度>70 MPa,彎曲強(qiáng)度>1200 MPa,拉伸強(qiáng)度>1800 MPa。
儲(chǔ)氫氣瓶用碳纖維復(fù)合材料
(1)車(chē)船用燃料電池氫氣瓶:工作壓力≥35 MPa,使用壽命10~15年,質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度4.0%;
(2)無(wú)人機(jī)用燃料電池氫氣瓶:工作壓力35 MPa,使用壽命5年,質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度7.0%。
大絲束碳纖維及其熱塑性復(fù)合材料
≥48K大絲束碳纖維。線(xiàn)密度≥3300 g/km,拉伸強(qiáng)度≥4000 MPa,CV≤8%;拉伸模量≥235 GPa,CV≤4%。
中間相瀝青基碳纖維
(1)高碳系列:拉伸強(qiáng)度≥1400 MPa,彈性模量 200±20 GPa,斷裂延伸率≥0.3%,石墨化后熱導(dǎo)率200~1000 W/(m·K);
(2)高模系列:拉伸強(qiáng)度≥2000 MPa,彈性模量≥600 GPa,熱導(dǎo)率200~500 W/(m·K);
(3)高導(dǎo)熱系列:拉伸強(qiáng)度≥2200 MPa,彈性模量≥700 GPa,熱導(dǎo)率500~1000 W/(m·K)。
高耐候玻璃纖維/碳纖維復(fù)合材料
最高抗拉強(qiáng)度≥600 kN/m,延伸率≤3%,耐溫性-100~280℃。
連續(xù)碳化硅纖維
(1)摻雜型二代連續(xù)碳化硅纖維:?jiǎn)卫w維直徑8~10 μm,密度 2.4~2.6 g/cm3,單絲拉伸強(qiáng)度≥2.8 GPa,束絲拉伸強(qiáng)度≥2.5 GPa,拉伸彈性模量≥200 GPa,斷裂伸長(zhǎng)率≥1%,氧化量≤10%,摻金屬元素含量≤1%,單絲拉伸強(qiáng)度≥2.5 GPa(1250℃氬氣1 h),單絲拉伸強(qiáng)度≥2.3 GPa(1000℃空氣1 h);
(2)摻雜型三代連續(xù)碳化硅纖維:?jiǎn)卫w維直徑為8±1.0 μm,密度為 3.10±0.15 g/cm3,單絲拉伸強(qiáng)度≥2.8 GPa,束絲拉伸強(qiáng)度≥2.6 GPa,拉伸彈性模量≥360 GPa,斷裂伸長(zhǎng)率≥0.8%,SiC 晶粒尺寸≥30 nm,碳硅原子比為1.05~1.2,氧含量≤0.8%,摻雜元素≤3 wt.%,耐溫性能(1500℃氬氣1 h,強(qiáng)度保留率≥80%),抗氧化性能(1250℃空氣1 h,強(qiáng)度保留率≥80%);
(3)吸波型連續(xù)碳化硅纖維:拉伸強(qiáng)度≥2.3 GPa,楊氏模量≥200 GPa,電阻率105~10-2 Ω·cm可調(diào)。
航空制動(dòng)用碳/碳復(fù)合材料
密度≥1.85 g/cm3;抗壓強(qiáng)度≥150 MPa;抗彎強(qiáng)度≥120 MPa;層間剪切強(qiáng)度≥12 MPa;石墨化度≥35%;氧化失重率≤5%;高能剎車(chē)(能流密度≥3000 kW/m2,面積能載≥60 MJ/m2);摩擦系數(shù)≥0.25。
高性能碳纖維增強(qiáng)陶瓷基摩擦材料
密度≤2.2 g/cm3;使用溫度-50~1650℃;抗壓強(qiáng)度≥160 MP;抗彎強(qiáng)度≥120 MP;摩擦系數(shù)0.25~0.45;摩擦力矩峰值比≤2;摩擦系數(shù)熱衰退≤15%;摩擦力矩濕態(tài)衰退≤5%。
碳化硅單晶襯底及同質(zhì)外延片
(1)碳化硅單晶襯底:6英寸及以上,微管密度≤0.2/cm2,TTV<10 μm,-15 μm2;半絕緣碳化硅襯底電阻率≥1010 Ω·cm。
(2)碳化硅同質(zhì)外延片:大于6英寸,外延片內(nèi)濃度不均勻性:≤10%;外延片內(nèi)厚度不均勻性:≤5%;外延表面缺陷密度:≤1 cm-2;外延表面粗糙度:≤0.3 nm。
半導(dǎo)體裝備用精密陶瓷部件
(1)刻蝕裝備用碳化硅電極:彈性模量≥350 GPa,抗彎強(qiáng)度≥350 MPa,純度>6 N,導(dǎo)熱系數(shù)≥180 W/(m·K),熱膨脹系數(shù)≤4.5×10-6℃-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa,電阻率 0.005~80 Ω·cm;
(2)刻蝕裝備用碳化硅環(huán):彈性模量≥350 GPa,抗彎強(qiáng)度≥350 MPa,純度>6 N,導(dǎo)熱系數(shù)≥180 W/(m·K),熱膨脹系數(shù)≤4.5×10-6℃-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa;
(3)刻蝕裝備用氮化硅陶瓷部件:密度≥3.15 g/cm3;熱導(dǎo)率(RT)≥27 W/(m·K);熱膨脹≤3.5×10-6/K;抗彎強(qiáng)度≥550 MPa;平均粒度≤4 μm;韋伯模量≥9;關(guān)鍵尺寸精度±0.02 mm;表面0.3~5 μm,尺寸顆粒≤5000 count/cm2,表面有機(jī)物≤0.1 μg/cm2;
(4)6寸及以上高溫?cái)U(kuò)散工序用燒結(jié)碳化硅舟:密度≥3.1 g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)≥160 W/(m·K),純度≥99.9%,抗彎強(qiáng)度≥370 MPa;
(5)6寸及以上高溫?cái)U(kuò)散工序用CVD碳化硅舟:彈性模量≥350 GPa,抗彎強(qiáng)度≥350 MPa,純度>6 N,導(dǎo)熱系數(shù)≥180 W/(m·K),熱膨脹系數(shù)≤4.5×10-6℃-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa;
(6)6寸及以上高溫?cái)U(kuò)散工序用燒結(jié)碳化硅爐管:純度≥99.96%,密度≥2.9 g/cm3,抗壓強(qiáng)度≥350 MPa;熱膨脹系數(shù)≤4.5×10-6℃-1;
(7)6寸及以上高溫?cái)U(kuò)散工序用CVD碳化硅爐管:彈性模量≥350 GPa,抗彎強(qiáng)度≥350 MPa,純度>6 N,導(dǎo)熱系數(shù)≥180 W/(m·K),熱膨脹系數(shù)≤4.5×10-6℃-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa。
8-12英寸硅單晶拋光片和外延片
(1)8英寸輕摻硅單晶拋光片:晶向(100),P型,硼摻雜,電阻率1~200 ohm·cm,氧含量6~15 ppma,≥90 nm的顆粒少于80顆;尺寸要求:外徑200 mm±0.2 mm,厚度600~750 μm,厚度允許偏差±15 μm,總厚度變化≤4 μm;總平整度≤3 μm;局部平整度(SBIR25×25)≤0.8 μm;彎曲度≤40 μm;翹曲度≤40 μm;
(2)8英寸重?fù)焦鑶尉伖馄壕颍?00)/(111),P 型/N 型,硼/磷/砷/銻摻雜,電阻率 0.0007~0.08O hm·cm,氧含量8~18 ppma,≥120 nm的顆粒少于200顆;尺寸要求:外徑200 mm±0.2 mm,厚度600~750 μm,厚度允許偏差±15 μm,總厚度變化≤5 μm;總平整度≤4 μm;局部平整度(SBIR25×25)≤1.2 μm;彎曲度≤60 μm;翹曲度≤60 μm;
(3)12英寸硅單晶拋光片:外徑 300 mm±0.2 mm,厚度允許偏差±25 μm,總厚度變化≤3 μm,翹曲度≤50 μm,局部平整度(SFQR25×25)≤0.1 μm。
(4)12 英寸硅單晶外延片:產(chǎn)品類(lèi)型 N/N,摻雜元素磷;外延電阻率>80O hm·cm;電阻率梯度≤7%;外延層厚度>80 μm;厚度偏差≤3.5%;BOW≤45 μm;Warp≤60 μm。
半導(dǎo)體用超高純石墨
灰分≤5 ppm;B、Al、Fe 含量≤0.01 ppm;電阻率(μΩ·m):11~15。
氫能源燃料電池用柔性石墨雙極板
密度≥1.9 g/cm3,電導(dǎo)率≥100 S/m,抗壓強(qiáng)度≥100 MPa,腐蝕電流≤0.016 mA/cm2,熱傳導(dǎo)系數(shù)≥10W/(m·K),抗彎強(qiáng)度≥50 MPa,透氣率≤2×10-6cm3/scm2。
前沿材料
石墨烯散熱材料
(1)石墨烯散熱材料:xy 軸熱傳導(dǎo)系數(shù)≥1950 W/(m·K),z 軸熱傳導(dǎo)系數(shù)≥22 W/(m·K),幅射系數(shù)≥92%,膜厚25~500 μm;
(2)石墨烯散熱涂層:附著力0級(jí),熱輻射率≥95%,平面熱導(dǎo)系數(shù)≥100 W/(m·K),耐中性鹽霧性能≥5000 h,耐溫≥200℃,硬度≥2 H。
涂布法制備石墨烯電熱膜
涂布法制備石墨烯電熱膜:PET、云母或PI封裝,工作電壓 110~220 V,功率密度 160~260 W/m2,表面工作溫度45~100℃,使用壽命≥30000小時(shí),電熱轉(zhuǎn)化效率≥98%,電熱輻射轉(zhuǎn)化效率≥70%,可有效發(fā)射 4~14 μm 波長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外線(xiàn),溫度不均勻性<10%。
石墨烯導(dǎo)熱復(fù)合材料
(1)照明/通訊用石墨烯高導(dǎo)熱復(fù)合材料:熱導(dǎo)率>20 W/(m·K),拉伸強(qiáng)度>29 MPa,彎曲強(qiáng)度>45 MPa,懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度>3.0 Kj/m2,阻燃達(dá)到V0級(jí)別,密度<1.6 g/cm3,熱輻射率≥0.8,耐候,耐腐蝕等。
(2)石墨烯高導(dǎo)熱復(fù)合管材:密度<200℃,爆破壓力>5 MPa,長(zhǎng)期使用壓力>1 MPa,熱輻射率>0.8,耐酸堿等腐蝕介質(zhì)。
石墨烯改性發(fā)泡材料
密度≤0.25 g/cm3,硬度≥42度,拉伸性能≥0.6 MPa,撕裂性能≥1.65 MPa,長(zhǎng)效熱老化測(cè)試700℃,150 h。
石墨烯改性潤(rùn)滑材料
(1)石墨烯齒輪油:采用SH/T0189方法,條件1800 r/min,196 nN,60 min,54℃下測(cè)試,磨斑直徑≤0.32 mm;PD≥3000 N;FZG臺(tái)架測(cè)試不低于11級(jí);
(2)石墨烯抗磨液壓油:FZG臺(tái)架測(cè)試不低于9級(jí);摩擦系數(shù)<0.11;氧化安定性≥3000 h。
石墨烯防爆電伴熱膜材料
額定功率 10~120 W/m;耐溫≥200℃;介質(zhì)最高維持溫度 150℃;外形尺寸:厚度 0.6~5.0 mm;幅寬80~500 mm;單電源最大使用長(zhǎng)度 6~300 m;絕緣電阻≤50 MQ。
碳納米管
(1)單壁碳納米管導(dǎo)電漿:漿料固含量≥0.8%,漿料體積電阻率:≤12 mΩ·cm;漿料粘度≤6000 mPa·s;
(2)碳納米管用高性能分散劑:水分≤0.2%,Al≤10 mg/kg、Ca≤20 mg/kg、Co≤10 mg/kg、Cu≤20 mg/kg、Cr≤10 mg/kg、Mg≤10 mg/kg、Mn≤10 mg/kg、Na≤40 mg/kg、Ni≤10 mg/kg、Zn≤20 mg/kg、Fe≤50 mg/kg;不含APEO,VOC≤2%,添加量小于30%。
柔性納米導(dǎo)電薄膜
表面電阻≤10Ω;透光率≥90%;霧度≤0.2%。