近日,工業和信息化部網站發布重點新材料首批次應用示范指導目錄(2024 年版)(征求意見稿)。
根據征求意見稿,先進化工材料包括特種橡膠及其他高分子材料、工程塑料、膜材料以及其他先進化工材料,共計52種。此外目錄還涵蓋高性能纖維及復合材料33種,先進半導體材料和新型顯示材料45種,新型能源材料10種,生物醫用及生物降解材料16種,前沿新材料16種等共計296種重點新材料。
下附指導目錄中先進有色金屬、先進無機非金屬材料、高性能纖維及復合材料、先進半導體材料和新型顯示材料、前沿新材料等部分碳相關材料名單及對應性能要求(如需原文,請后臺私信獲取):
先進基礎材料
鋁基碳化硅復合材料
室溫熱導率≥200 W/(m·K),抗彎折強度≥500 MPa,熱膨脹系數(RT~200℃)≤9 ppm/℃。
陶瓷基復合材料
(1)耐燒蝕C/SiC復合材料:密度為 2.5~3.2 g/cm3,室溫拉伸強度≥150 MPa,拉伸模量≥120 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1600℃拉伸強度≥100 MPa,耐溫性能≥1800℃,滿足2 MW/m2以上熱流環境下1000 s零燒蝕或微燒蝕的要求;
(2)核電用SiC/SiC復合材料:密度為 2.7~2.9 g/cm3,室溫拉伸強度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1200℃拉伸強度≥200 MPa,導熱系數≥20 W/(m·K),熱膨脹系數(25℃~1300℃)3~5×10-6/℃;
(3)航空用 SiC/SiC 復合材料:密度為 2.5~2.9 g/cm3,室溫拉伸強度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,1300℃拉伸強度≥200 MPa,拉伸模量≥100 GPa,斷裂韌性≥10 MPa·m1/2,強度保持率≥80%(1300℃、120 MPa 應力下氧氣環境熱處理500小時)。
高導熱人工石墨膜
水平方向導熱系數≥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
抗壓強度≥140 MPa,抗折強度≥60 MPa,肖氏硬度 75~95 Hs,石墨化度≥85%,摩擦系數≤0.15,開口氣孔率≤2%,熱失重≤5%(650℃,50 h),顆粒度≤10 μm,導熱系數≥60 W/(m·K)(400℃),泊松比 0.23~0.25,熱膨脹系數≤5×10-6/℃,體積密度≥1.95 g/cm3。
多晶硅用超大尺寸環形細結構石墨
成品尺寸:Φ 1360/890 mm×1100 mm;體積密度≥1.75 g/cm3;抗折強度≥35 MPa;CTE≤5.3×10-6/K。
(1)聚晶金剛石復合片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:多槽到基準面距離公差均≤0.05 mm,槽開口夾角≤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/載盤:平行度≤50 μm,平面度≤50 μm;
(5)半導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、內孔(6~40 mm)H7,平面度≤0.07 mm、同軸度≤0.01 mm、平行度≤0.01 mm。
超細金剛石線鋸
(1)碳鋼絲線鋸:碳鋼絲線鋸直徑小于48微米,斷線率≤8%,外徑誤差≤5 μm,抗拉強度≥5200 MPa,自由圈經≥50 mm;
(2)鎢絲線鋸:鎢絲線鋸直徑小于45微米,斷線率≤8%,抗拉強度≥6000 Mpa,外徑誤差≤5 μm,自由圈經≥50 mm。
關鍵戰略材料
高性能碳纖維
(1)高強型:拉伸強度≥4500 MPa,CV≤5%,拉伸模量230~250 GPa,CV≤2%;
(2)高強中模型:拉伸強度≥5500 MPa,CV≤5%,拉伸模量285~305 GPa,CV≤2%;
(3)高模型:拉伸強度≥4200MPa,CV≤5%,拉伸模量400GPa,CV≤2%。
船舶用碳纖維經編織物
纖維:T700-12K,乙烯基型上漿劑;經編織物:單、雙、三軸向碳纖維織物,面密度范圍 200~900 g/m2,公差±5%;增強乙烯基樹脂復合材料力學性能:單軸向層間剪切強度≥50 Mpa,雙軸向層間剪切強度≥35 Mpa。
航空內飾用碳纖維復合材料
0°拉伸強度>1700 MPa,0°拉伸模量>100 GPa,彎曲強度>1200 MPa,密度≤1.6 g/cm3,阻燃:按照CCAR25.853標準熱釋放≤65 kW/m2,煙密度≤2004 Dm。
碳纖維/環氧樹脂復合材料
層間剪切強度>70 MPa,彎曲強度>1200 MPa,拉伸強度>1800 MPa。
儲氫氣瓶用碳纖維復合材料
(1)車船用燃料電池氫氣瓶:工作壓力≥35 MPa,使用壽命10~15年,質量儲氫密度4.0%;
(2)無人機用燃料電池氫氣瓶:工作壓力35 MPa,使用壽命5年,質量儲氫密度7.0%。
大絲束碳纖維及其熱塑性復合材料
國產化≥48K大絲束碳纖維。線密度≥3300 g/km,拉伸強度≥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:拉伸強度≥1400 MPa,彈性模量 200±20 GPa,斷裂延伸率≥0.3%,石墨化后熱導率200~1000 W/(m·K);
(2)高模系列:拉伸強度≥2000 MPa,彈性模量≥600 GPa,熱導率200~500 W/(m·K);
(3)高導熱系列:拉伸強度≥2200 MPa,彈性模量≥700 GPa,熱導率500~1000 W/(m·K)。
高耐候玻璃纖維/碳纖維復合材料
最高抗拉強度≥600 kN/m,延伸率≤3%,耐溫性-100~280℃。
連續碳化硅纖維
(1)摻雜型二代連續碳化硅纖維:單纖維直徑8~10 μm,密度 2.4~2.6 g/cm3,單絲拉伸強度≥2.8 GPa,束絲拉伸強度≥2.5 GPa,拉伸彈性模量≥200 GPa,斷裂伸長率≥1%,氧化量≤10%,摻金屬元素含量≤1%,單絲拉伸強度≥2.5 GPa(1250℃氬氣1 h),單絲拉伸強度≥2.3 GPa(1000℃空氣1 h);
(2)摻雜型三代連續碳化硅纖維:單纖維直徑為8±1.0 μm,密度為 3.10±0.15 g/cm3,單絲拉伸強度≥2.8 GPa,束絲拉伸強度≥2.6 GPa,拉伸彈性模量≥360 GPa,斷裂伸長率≥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,強度保留率≥80%),抗氧化性能(1250℃空氣1 h,強度保留率≥80%);
(3)吸波型連續碳化硅纖維:拉伸強度≥2.3 GPa,楊氏模量≥200 GPa,電阻率105~10-2 Ω·cm可調。
航空制動用碳/碳復合材料
密度≥1.85 g/cm3;抗壓強度≥150 MPa;抗彎強度≥120 MPa;層間剪切強度≥12 MPa;石墨化度≥35%;氧化失重率≤5%;高能剎車(能流密度≥3000 kW/m2,面積能載≥60 MJ/m2);摩擦系數≥0.25。
高性能碳纖維增強陶瓷基摩擦材料
密度≤2.2 g/cm3;使用溫度-50~1650℃;抗壓強度≥160 MP;抗彎強度≥120 MP;摩擦系數0.25~0.45;摩擦力矩峰值比≤2;摩擦系數熱衰退≤15%;摩擦力矩濕態衰退≤5%。
碳化硅單晶襯底及同質外延片
(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 μm (2)碳化硅同質外延片:大于6英寸,外延片內濃度不均勻性:≤10%;外延片內厚度不均勻性:≤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,抗彎強度≥350 MPa,純度>6 N,導熱系數≥180 W/(m·K),熱膨脹系數≤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:彈性模量≥350 GPa,抗彎強度≥350 MPa,純度>6 N,導熱系數≥180 W/(m·K),熱膨脹系數≤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;熱導率(RT)≥27 W/(m·K);熱膨脹≤3.5×10-6/K;抗彎強度≥550 MPa;平均粒度≤4 μm;韋伯模量≥9;關鍵尺寸精度±0.02 mm;表面0.3~5 μm,尺寸顆?!?000 count/cm2,表面有機物≤0.1 μg/cm2; (4)6寸及以上高溫擴散工序用燒結碳化硅舟:密度≥3.1 g/cm3,導熱系數≥160 W/(m·K),純度≥99.9%,抗彎強度≥370 MPa; (5)6寸及以上高溫擴散工序用CVD碳化硅舟:彈性模量≥350 GPa,抗彎強度≥350 MPa,純度>6 N,導熱系數≥180 W/(m·K),熱膨脹系數≤4.5×10-6℃-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa; (6)6寸及以上高溫擴散工序用燒結碳化硅爐管:純度≥99.96%,密度≥2.9 g/cm3,抗壓強度≥350 MPa;熱膨脹系數≤4.5×10-6℃-1; (7)6寸及以上高溫擴散工序用CVD碳化硅爐管:彈性模量≥350 GPa,抗彎強度≥350 MPa,純度>6 N,導熱系數≥180 W/(m·K),熱膨脹系數≤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英寸重摻硅單晶拋光片:晶向(100)/(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:產品類型 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。 前沿新材料 石墨烯散熱材料 (1)石墨烯散熱材料:xy 軸熱傳導系數≥1950 W/(m·K),z 軸熱傳導系數≥22 W/(m·K),幅射系數≥92%,膜厚25~500 μm; (2)石墨烯散熱涂層:附著力0級,熱輻射率≥95%,平面熱導系數≥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,電熱轉化效率≥98%,電熱輻射轉化效率≥70%,可有效發射 4~14 μm 波長遠紅外線,溫度不均勻性<10%。 石墨烯導熱復合材料 (1)照明/通訊用石墨烯高導熱復合材料:熱導率>20 W/(m·K),拉伸強度>29 MPa,彎曲強度>45 MPa,懸臂梁無缺口沖擊強度>3.0 Kj/m2,阻燃達到V0級別,密度<1.6 g/cm3,熱輻射率≥0.8,耐候,耐腐蝕等。 (2)石墨烯高導熱復合管材:密度<200℃,爆破壓力>5 MPa,長期使用壓力>1 MPa,熱輻射率>0.8,耐酸堿等腐蝕介質。 石墨烯改性發泡材料 密度≤0.25 g/cm3,硬度≥42度,拉伸性能≥0.6 MPa,撕裂性能≥1.65 MPa,長效熱老化測試700℃,150 h。 石墨烯改性潤滑材料 (1)石墨烯齒輪油:采用SH/T0189方法,條件1800 r/min,196 nN,60 min,54℃下測試,磨斑直徑≤0.32 mm;PD≥3000 N;FZG臺架測試不低于11級; (2)石墨烯抗磨液壓油:FZG臺架測試不低于9級;摩擦系數<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;單電源最大使用長度 6~300 m;絕緣電阻≤50 MQ。 碳納米管 (1)單壁碳納米管導電漿: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%。