科普
KEPU
黄金薄膜
发布时间:2025-06-14
打印
{{ isAudioPlay ? '暂停播放' : '播放声音' }}
放大 缩小
未来,高速列车永磁牵引电机可能采用新一代碳化硅功率芯片控制,这要求薄膜具有更高的耐温性和耐电晕寿命。为此,我们正在开发下一代薄膜产品。
  高性能聚酰亚胺(PI)薄膜。薄膜通体金黄、薄如蝉翼,虽看起来“其貌不扬”,却是战略性新材料“金字塔尖”的材料。电子信息、轨道交通、航空航天和国防军工等高端领域,都离不它。我国曾持续对其制造工艺进行攻关,然而50余年未有成果。
  “以前,别人卖给我们多少材料,我们才能造出多少辆列车。而当我们制造出这种薄膜后,想造多少辆列车,就都能自己做主!
  5月24日,时代华鑫的一间千级洁净厂房中,幅宽2100毫米的高性能PI薄膜智能产线满负荷运行。计量好的原材料被自动“投喂”到产线机器中,伴随着辊轴以每分钟近30米的速度高速旋转,在催化剂和脱水剂作用下,经低温聚合反应,制成的薄膜从钢带上缓缓剥离。
  2024年12月发布的CR450动车组样车,其永磁牵引电机上就用了我们的高性能PI薄膜。这种薄膜既耐高温又耐电晕,保障了电机运行的可靠性。
  看似不起眼的薄膜,一度扼住了我国列车制造和铁路发展的“咽喉”。
  时间回到2010年前后,我国铁路建设迎来高峰期。铁路线开通后需要大量列车投入运营,但能造多少辆列车,不是中国说了算。因为列车的‘心脏’——牵引电机,需要用高性能PI薄膜作绝缘材料,而当时这种材料只能依靠进口。换句话说,我国列车生产数量取决于国外供应商愿意卖给我们多少材料。”
  20世纪60至80年代,我国先后组织专家对其进行科研攻关,但一直未能取得突破。2004年,团队开始寻找它的国产替代产品,但在市场上难觅踪迹。2010年,作为买家的他们,被逼走上自主研发之路。
  制造高性能PI薄膜主要有两条技术路线——热亚胺法和化学亚胺法。2013年,我们建成了一条热亚胺法制膜生产线,但实践证明这条路行不通。
  美国杜邦公司对其自主研发的耐电晕PI薄膜“三层结构”启动了全方位专利保护,这一“封锁”使得我国只能尝试制造单层结构的高性能PI薄膜。和国内其他制膜厂家一样,中国科学家应用热亚胺法制造出的单层结构高性能PI薄膜,虽然外观上与国外产品相差不大,但在应用可靠性方面却相差甚远。
  其后,中国科学家果断开启化学亚胺法的探索。2015年,他们搭建起化学亚胺法制膜中试平台。这一次,他们获得了成功,形成了完全自主知识产权的高可靠性耐电晕PI薄膜制备技术路线。
  2017年,我国第一条幅宽1542毫米的化学法高性能PI薄膜生产线建成,并于次年正式投产。在这一制约中国高技术产业发展的关键高分子材料制造领域,我们不再技不如人,也不再受制于人!
如今,他们制造出的国产高性能PI薄膜,正逐步在我国航天航空和舰船动力等领域实施国产化替代。