工信部发布:碳纤维、石墨烯、碳纳米管、金刚石等296种重点新材料!
来源:morion日期:2023-11-20 浏览:278次

近日,工业和信息化部网站发布重点新材料首批次应用示范指导目录(2024 年版)(征求意见稿)。


根据征求意见稿,先进化工材料包括特种橡胶及其他高分子材料、工程塑料、膜材料以及其他先进化工材料,共计52种。此外目录还涵盖高性能纤维及复合材料33种,先进半导体材料和新型显示材料45种,新型能源材料10种,生物医用及生物降解材料16种,前沿新材料16种等共计296种重点新材料。


下附指导目录中先进有色金属、先进无机非金属材料、高性能纤维及复合材料、先进半导体材料和新型显示材料、前沿新材料等部分碳相关材料名单及对应性能要求:


先进基础材料


铝基碳化硅复合材料

室温热导率≥200 W/(m·K),抗弯折强度≥500 MPa,热膨胀系数(RT~200℃)≤9 ppm/℃。


陶瓷基复合材料

(1)耐烧蚀C/SiC复合材料:密度为 2.5~3.2 g/cm3,室温拉伸强度≥150 MPa,拉伸模量≥120 GPa,断裂韧性≥10 MPa·m1/2,1600℃拉伸强度≥100 MPa,耐温性能≥1800℃,满足2 MW/m2以上热流环境下1000 s零烧蚀或微烧蚀的要求;

(2)核电用SiC/SiC复合材料:密度为 2.7~2.9 g/cm3,室温拉伸强度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,断裂韧性≥10 MPa·m1/2,1200℃拉伸强度≥200 MPa,导热系数≥20 W/(m·K),热膨胀系数(25℃~1300℃)3~5×10-6/℃;

(3)航空用 SiC/SiC 复合材料:密度为 2.5~2.9 g/cm3,室温拉伸强度≥250 MPa,拉伸模量≥150 GPa,断裂韧性≥10 MPa·m1/2,1300℃拉伸强度≥200 MPa,拉伸模量≥100 GPa,断裂韧性≥10 MPa·m1/2,强度保持率≥80%(1300℃、120 MPa 应力下氧气环境热处理500小时)。


高导热人工石墨膜

水平方向导热系数≥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

抗压强度≥140 MPa,抗折强度≥60 MPa,肖氏硬度 75~95 Hs,石墨化度≥85%,摩擦系数≤0.15,开口气孔率≤2%,热失重≤5%(650℃,50 h),颗粒度≤10 μm,导热系数≥60 W/(m·K)(400℃),泊松比 0.23~0.25,热膨胀系数≤5×10-6/℃,体积密度≥1.95 g/cm3


多晶硅用超大尺寸环形细结构石墨

成品尺寸:Φ 1360/890 mm×1100 mm;体积密度≥1.75 g/cm3;抗折强度≥35 MPa;CTE≤5.3×10-6/K。


切削刀具用超硬材料制品

(1)聚晶金刚石复合片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,抗冲击韧性≥25 J,抗弯强度≥500 MPa。


超精密加工用超硬材料制品

(1)减薄砂轮:硬度偏差≤8%;动平衡精度≤0.2 g;晶圆加工精度:TTV≤3 μm;

(2)倒边轮:多槽到基准面距离公差均≤0.05 mm,槽开口夹角≤1°;槽底圆弧≤0.02 mm;工件崩口≤30 μm;

(3)研磨液/抛光液:抛光效率≥0.8 μm/h;表面粗糙度≤0.2 nm;

(4)陶瓷吸盘/载盘:平行度≤50 μm,平面度≤50 μm;

(5)半导体封装用超薄切割砂轮:外径 D(25~125)±0.05 mm、厚度 T(0.048~2.0)±0.008 mm、内孔(6~40 mm)H7,平面度≤0.07 mm、同轴度≤0.01 mm、平行度≤0.01 mm。


超细金刚石线锯

(1)碳钢丝线锯:碳钢丝线锯直径小于48微米,断线率≤8%,外径误差≤5 μm,抗拉强度≥5200 MPa,自由圈经≥50 mm;

(2)钨丝线锯:钨丝线锯直径小于45微米,断线率≤8%,抗拉强度≥6000 Mpa,外径误差≤5 μm,自由圈经≥50 mm。


关键战略材料


高性能碳纤维

(1)高强型:拉伸强度≥4500 MPa,CV≤5%,拉伸模量230~250 GPa,CV≤2%;

(2)高强中模型:拉伸强度≥5500 MPa,CV≤5%,拉伸模量285~305 GPa,CV≤2%;

(3)高模型:拉伸强度≥4200MPa,CV≤5%,拉伸模量400GPa,CV≤2%。


船舶用碳纤维经编织物

纤维:T700-12K,乙烯基型上浆剂;经编织物:单、双、三轴向碳纤维织物,面密度范围 200~900 g/m2,公差±5%;增强乙烯基树脂复合材料力学性能:单轴向层间剪切强度≥50 Mpa,双轴向层间剪切强度≥35 Mpa。


航空内饰用碳纤维复合材料

0°拉伸强度>1700 MPa,0°拉伸模量>100 GPa,弯曲强度>1200 MPa,密度≤1.6 g/cm3,阻燃:按照CCAR25.853标准热释放≤65 kW/m2,烟密度≤2004 Dm。


碳纤维/环氧树脂复合材料

层间剪切强度>70 MPa,弯曲强度>1200 MPa,拉伸强度>1800 MPa。


储氢气瓶用碳纤维复合材料

(1)车船用燃料电池氢气瓶:工作压力≥35 MPa,使用寿命10~15年,质量储氢密度4.0%;

(2)无人机用燃料电池氢气瓶:工作压力35 MPa,使用寿命5年,质量储氢密度7.0%。


大丝束碳纤维及其热塑性复合材料

国产化≥48K大丝束碳纤维。线密度≥3300 g/km,拉伸强度≥4000 MPa,CV≤8%;拉伸模量≥235 GPa,CV≤4%。


中间相沥青基碳纤维

(1)高碳系列:拉伸强度≥1400 MPa,弹性模量 200±20 GPa,断裂延伸率≥0.3%,石墨化后热导率200~1000 W/(m·K);

(2)高模系列:拉伸强度≥2000 MPa,弹性模量≥600 GPa,热导率200~500 W/(m·K);

(3)高导热系列:拉伸强度≥2200 MPa,弹性模量≥700 GPa,热导率500~1000 W/(m·K)。


高耐候玻璃纤维/碳纤维复合材料

最高抗拉强度≥600 kN/m,延伸率≤3%,耐温性-100~280℃。


连续碳化硅纤维

(1)掺杂型二代连续碳化硅纤维:单纤维直径8~10 μm,密度 2.4~2.6 g/cm3,单丝拉伸强度≥2.8 GPa,束丝拉伸强度≥2.5 GPa,拉伸弹性模量≥200 GPa,断裂伸长率≥1%,氧化量≤10%,掺金属元素含量≤1%,单丝拉伸强度≥2.5 GPa(1250℃氩气1 h),单丝拉伸强度≥2.3 GPa(1000℃空气1 h);

(2)掺杂型三代连续碳化硅纤维:单纤维直径为8±1.0 μm,密度为 3.10±0.15 g/cm3,单丝拉伸强度≥2.8 GPa,束丝拉伸强度≥2.6 GPa,拉伸弹性模量≥360 GPa,断裂伸长率≥0.8%,SiC 晶粒尺寸≥30 nm,碳硅原子比为1.05~1.2,氧含量≤0.8%,掺杂元素≤3 wt.%,耐温性能(1500℃氩气1 h,强度保留率≥80%),抗氧化性能(1250℃空气1 h,强度保留率≥80%);

(3)吸波型连续碳化硅纤维:拉伸强度≥2.3 GPa,杨氏模量≥200 GPa,电阻率105~10-2 Ω·cm可调。


航空制动用碳/碳复合材料

密度≥1.85 g/cm3;抗压强度≥150 MPa;抗弯强度≥120 MPa;层间剪切强度≥12 MPa;石墨化度≥35%;氧化失重率≤5%;高能刹车(能流密度≥3000 kW/m2,面积能载≥60 MJ/m2);摩擦系数≥0.25。


高性能碳纤维增强陶瓷基摩擦材料

密度≤2.2 g/cm3;使用温度-50~1650℃;抗压强度≥160 MP;抗弯强度≥120 MP;摩擦系数0.25~0.45;摩擦力矩峰值比≤2;摩擦系数热衰退≤15%;摩擦力矩湿态衰退≤5%。


碳化硅单晶衬底及同质外延片

(1)碳化硅单晶衬底:6英寸及以上,微管密度≤0.2/cm2,TTV<10 µm,-15 µm2;半绝缘碳化硅衬底电阻率≥1010 Ω·cm。

(2)碳化硅同质外延片:大于6英寸,外延片内浓度不均匀性:≤10%;外延片内厚度不均匀性:≤5%;外延表面缺陷密度:≤1 cm-2;外延表面粗糙度:≤0.3 nm。


半导体装备用精密陶瓷部件

(1)刻蚀装备用碳化硅电极:弹性模量≥350 GPa,抗弯强度≥350 MPa,纯度>6 N,导热系数≥180 W/(m·K),热膨胀系数≤4.5×10-6-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa,电阻率 0.005~80 Ω·cm;

(2)刻蚀装备用碳化硅环:弹性模量≥350 GPa,抗弯强度≥350 MPa,纯度>6 N,导热系数≥180 W/(m·K),热膨胀系数≤4.5×10-6-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa;

(3)刻蚀装备用氮化硅陶瓷部件:密度≥3.15 g/cm3;热导率(RT)≥27 W/(m·K);热膨胀≤3.5×10-6/K;抗弯强度≥550 MPa;平均粒度≤4 μm;韦伯模量≥9;关键尺寸精度±0.02 mm;表面0.3~5 μm,尺寸颗粒≤5000 count/cm2,表面有机物≤0.1 μg/cm2;

(4)6寸及以上高温扩散工序用烧结碳化硅舟:密度≥3.1 g/cm3,导热系数≥160 W/(m·K),纯度≥99.9%,抗弯强度≥370 MPa;

(5)6寸及以上高温扩散工序用CVD碳化硅舟:弹性模量≥350 GPa,抗弯强度≥350 MPa,纯度>6 N,导热系数≥180 W/(m·K),热膨胀系数≤4.5×10-6-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa;

(6)6寸及以上高温扩散工序用烧结碳化硅炉管:纯度≥99.96%,密度≥2.9 g/cm3,抗压强度≥350 MPa;热膨胀系数≤4.5×10-6-1;

(7)6寸及以上高温扩散工序用CVD碳化硅炉管:弹性模量≥350 GPa,抗弯强度≥350 MPa,纯度>6 N,导热系数≥180 W/(m·K),热膨胀系数≤4.5×10-6-1,密度≥3.2 g/cm3,硬度>29 GPa。


8-12英寸硅单晶抛光片和外延片

(1)8英寸轻掺硅单晶抛光片:晶向(100),P型,硼掺杂,电阻率1~200 ohm·cm,氧含量6~15 ppma,≥90 nm的颗粒少于80颗;尺寸要求:外径200 mm±0.2 mm,厚度600~750 μm,厚度允许偏差±15 μm,总厚度变化≤4 μm;总平整度≤3 μm;局部平整度(SBIR25×25)≤0.8 μm;弯曲度≤40 μm;翘曲度≤40 μm;

(2)8英寸重掺硅单晶抛光片:晶向(100)/(111),P 型/N 型,硼/磷/砷/锑掺杂,电阻率 0.0007~0.08O hm·cm,氧含量8~18 ppma,≥120 nm的颗粒少于200颗;尺寸要求:外径200 mm±0.2 mm,厚度600~750 μm,厚度允许偏差±15 μm,总厚度变化≤5 μm;总平整度≤4 μm;局部平整度(SBIR25×25)≤1.2 μm;弯曲度≤60 μm;翘曲度≤60 μm;

(3)12英寸硅单晶抛光片:外径 300 mm±0.2 mm,厚度允许偏差±25 μm,总厚度变化≤3 μm,翘曲度≤50 μm,局部平整度(SFQR25×25)≤0.1 μm。

(4)12 英寸硅单晶外延片:产品类型 N/N,掺杂元素磷;外延电阻率>80O hm·cm;电阻率梯度≤7%;外延层厚度>80 μm;厚度偏差≤3.5%;BOW≤45 μm;Warp≤60 μm。


半导体用超高纯石墨

灰分≤5 ppm;B、Al、Fe 含量≤0.01 ppm;电阻率(μΩ·m):11~15。


前沿新材料


石墨烯散热材料

(1)石墨烯散热材料:xy 轴热传导系数≥1950 W/(m·K),z 轴热传导系数≥22 W/(m·K),幅射系数≥92%,膜厚25~500 μm;

(2)石墨烯散热涂层:附着力0级,热辐射率≥95%,平面热导系数≥100 W/(m·K),耐中性盐雾性能≥5000 h,耐温≥200℃,硬度≥2 H。


涂布法制备石墨烯电热膜

涂布法制备石墨烯电热膜:PET、云母或PI封装,工作电压 110~220 V,功率密度 160~260 W/m2,表面工作温度45~100℃,使用寿命≥30000小时,电热转化效率≥98%,电热辐射转化效率≥70%,可有效发射 4~14 μm 波长远红外线,温度不均匀性<10%。


石墨烯导热复合材料

(1)照明/通讯用石墨烯高导热复合材料:热导率>20 W/(m·K),拉伸强度>29 MPa,弯曲强度>45 MPa,悬臂梁无缺口冲击强度>3.0 Kj/m2,阻燃达到V0级别,密度<1.6 g/cm3,热辐射率≥0.8,耐候,耐腐蚀等。

(2)石墨烯高导热复合管材:密度<200℃,爆破压力>5 MPa,长期使用压力>1 MPa,热辐射率>0.8,耐酸碱等腐蚀介质。


石墨烯改性发泡材料

密度≤0.25 g/cm3,硬度≥42度,拉伸性能≥0.6 MPa,撕裂性能≥1.65 MPa,长效热老化测试700℃,150 h。


石墨烯改性润滑材料

(1)石墨烯齿轮油:采用SH/T0189方法,条件1800 r/min,196 nN,60 min,54℃下测试,磨斑直径≤0.32 mm;PD≥3000 N;FZG台架测试不低于11级;

(2)石墨烯抗磨液压油:FZG台架测试不低于9级;摩擦系数<0.11;氧化安定性≥3000 h。


石墨烯防爆电伴热膜材料

额定功率 10~120 W/m;耐温≥200℃;介质最高维持温度 150℃;外形尺寸:厚度 0.6~5.0 mm;幅宽80~500 mm;单电源最大使用长度 6~300 m;绝缘电阻≤50 MQ。


碳纳米管

(1)单壁碳纳米管导电浆:浆料固含量≥0.8%,浆料体积电阻率:≤12 mΩ·cm;浆料粘度≤6000 mPa·s;

(2)碳纳米管用高性能分散剂: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%。