两项陶瓷材料研发技术入选泉州2024年“揭榜挂帅”重大技术榜单

中国粉体网讯  2024年，泉州市首次扩大“揭榜挂帅”重大专项计划立项数和资金量，新增成果转化类，从创新需求征集开始，首次开通全流程网上征集，将征集的需求（项目）将列入市科技计划“揭榜挂帅”项目选题调研范围，从中遴选凝练技术难题列入年度“揭榜挂帅”重大需求榜单。此次榜单研发投入预测达7380万元，以市场为导向，以需求为牵引，建立健全“企业出题、能者答题”的科研项目立项和实施方式。

高陶瓷产率液态聚碳硅烷制备关键技术与产业化

制备碳化硅陶瓷基复合材料的方法是前驱体浸渍裂解法（PIP）。PIP工艺中小分子的逸出和体积收缩导致的气孔是影响陶瓷基复合材料性能的关键因素，降低孔隙率的方法是反复浸渍–裂解提升其致密度，弥补孔洞缺陷。但由此造成生产周期长，生产成本偏高。而随着陶瓷产率的提高，挥发性小分子物会随之减少，材料的气孔和收缩率明显降低，可以较大地缩短致密化周期，降低生产成本。目前，液态聚碳硅烷的陶瓷产率为55%，陶瓷产率由55%提高至70%以上，浸渍裂解周期将由12～14次降低至8～10次。因此，高陶瓷产率液态聚碳硅烷在PIP工艺中具有浸渍效率高、缩短生产周期、降低成本、提高陶瓷基复合材料的性能等优势。

高陶瓷产率液态聚碳硅烷采用格式偶联聚合法制备，主要技术突破方向：原料的选择、分子结构设计、合成工艺研究及产品本征性能的测试和验证。目前，国内各大研究所及高校进行相应制备技术的研究，是行业共性“卡脖子”问题。

高陶瓷产率液态聚碳硅烷主要应用方向是作为陶瓷前驱体采用PIP法制备碳化硅陶瓷基复合材料，主要应用在高端科技与国防军事领域，如空间遥感成像光学系统轻量化支撑结构件、航空航天发动机热端部件、可重复使用的航天运载器热防护材料、高超音速推进系统等。

半导体功率器件用氮化硅陶瓷基板的关键技术研发与产业化

由于Si₃N₄陶瓷基板入门的门槛非常高，并且美国和日本等国家还对Si₃N₄基板技术及其原料进行了封锁。因此，目前我国的高导热Si₃N₄陶瓷基板发展与国外还是存在较大差距且产品性能较为单一。存在的主要技术难点如下：

（1）与国产Si₃N₄粉体原料匹配的高性能基板制备技术是Si₃N4陶瓷基板开发的难点之一：Si₃N₄粉体作为制备Si₃N₄陶瓷基板的主要原料，其性质对于产品的性能有直接影响。目前，相比于进口原料，国产粉体存在稳定性差、烧结活性低及杂质含量高的问题。因此，如何利用国产Si₃N₄粉体制备综合性能优异的Si₃N₄陶瓷基板是国产化进程的研究难点。

（2）国产Si₃N₄基板性能有待进一步提高：由于半导体功率器件的快速发展，对散热能力和力学可靠性提出了更高要求。然而目前大部分高导热Si₃N₄基板存在强度、导热等综合性能不佳的问题，限制了其在优势的发挥。需要通过对Si₃N₄基板材料烧结机理及微观结构的深入研究，探索导热系数提升与综合性能优化的途径。

（3）流延成型及烧结工艺是Si₃N₄基板制造的关键工艺环节，是实现产业化的技术难点：氮化硅基板的流延成型工艺在国内尚不成熟，其特殊原因为：氮化硅粉末粒径小、表面能高，粉体颗粒容易团聚，使浆料稳定性、流延均匀性难以控制。对此问题，需进行流延浆料分散剂、粘合剂的选型与配方研究，针对进口与国产粉体制定匹配的工艺。氮化硅基板烧结受到温度、气氛、气压、温度及气氛均匀性等的综合影响，过程极其复杂，极易出现外观均匀性、尺寸均匀性变差、成品率降低等问题。需要系统开展烧结工艺研究，针对国产原料及相应配方制定与之匹配的烧结工艺。

（中国粉体网编辑整理/空青）

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