制備工藝與產品應用的案例
全面解讀碳纖維預浸料制備工藝與產品應用
碳纖維預浸料制備工藝：
溶劑型工藝：
只適用于制備織物預浸料
兩步法熱熔型預浸料工藝路線
a. 樹脂膜制備
b.含浸
一步法熱熔型預浸料制備工藝
熱熔法工藝是生產碳纖維預浸料的主流工藝，對于一步法和二步法生產工藝而言，其比較如下：
國內90%流行兩步法。
碳纖維預浸料的應用
真空袋-高溫固化工藝
應用：
航空航天
風電領域
船舶工業
汽車工業
軌道交通內飾件
熱壓罐工藝
應用：
高品質復合材料制品
結構部件
預浸料模壓工藝 (PCM工藝)
預浸料帶卷管工藝/預浸絲纏繞工藝
應用：
釣魚竿
高爾夫球桿
滑雪桿
管道
壓力容器
工藝選擇
在制造工藝的選擇上基于產品類別及客戶對品質、成本的要求這三點因素。
（來源：碳纖維那些事）
展開 全面解讀碳纖維預浸料制備工藝與產品應用
碳纖維預浸料制備工藝：
溶劑型工藝：
只適用于制備織物預浸料
兩步法熱熔型預浸料工藝路線
a. 樹脂膜制備
b.含浸
一步法熱熔型預浸料制備工藝
熱熔法工藝是生產碳纖維預浸料的主流工藝，對于一步法和二步法生產工藝而言，其比較如下：
國內90%流行兩步法。
碳纖維預浸料的應用
真空袋-高溫固化工藝
應用：
航空航天
風電領域
船舶工業
汽車工業
軌道交通內飾件
熱壓罐工藝
應用：
高品質復合材料制品
結構部件
預浸料模壓工藝 (PCM工藝)
預浸料帶卷管工藝/預浸絲纏繞工藝
應用：
釣魚竿
高爾夫球桿
滑雪桿
管道
壓力容器
工藝選擇
在制造工藝的選擇上基于產品類別及客戶對品質、成本的要求這三點因素。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2862
展開 FD-SOI制造工藝和產品應用現狀梳理
一、 制造工藝現狀
目前全球有三家公司具備FD-SOI代工能力，分別是STM、三星和Globalfoundries（GF）。近年來，GF是FD-SOI制造技術的推動者和引領者，其于2016年推出的12nm FD-SOI工藝技術12FDX是目前市面上最先進的FD-SOI制造工藝。因此，GF是FD-SOI制造技術發展的風向標。2018年9月5日，GF宣布無限期中斷7納米投資計劃的舉動釋放出兩個信號：（1）GF將加大對現有FD-SOI技術的投入；（2）GF也將放慢開發12nm節點以下FD-SOI先進制程的腳步。IBS預測，近10年內，FD-SOI代工工藝仍將集中在28nm、22nm、12nm節點。未來幾年，業界將會把主要精力放在完善FD-SOI產業鏈、提高FD-SOI的產能以及擴張FD-SOI的市場規模上。
與此同時，研發FD-SOI先進工藝的重任則主要由Leti承擔。目前，Leti已經積累了豐富的10nm節點以下FD-SOI制造工藝技術。除此之外，Leti基于FD-SOI技術開發出了先進的3D集成技術-CoolCUBE。Leti認為，隨著工藝的成熟，CoolCUBE將為未來芯片3D集成提供一條絕佳的解決方案。
圖：Leti 的CoolCUBE 3D集成技術（Leti）
二、 產品應用現狀
由于產業發展的歷史原因，FD-SOI到目前為止仍缺乏殺手級的產品，導致其遠無法和FinFET抗衡。因此，FD-SOI必須能夠提供差異化的產品，以縮短產品進入市場周期。結合FD-SOI自身的優勢和未來半導體發展的趨勢，業界普遍認為FD-SOI在汽車電子、物聯網（IoT）等應用領域具有一定的前景。下面梳理各公司在這些應用領域的最近進展。
（1）汽車電子領域
汽車電子是未來FD-SOI應用的最大市場之一。
展開 不同工藝制備的氟化鎂材料
不同工藝制備的氟化鎂材料對真空鍍膜的影響
MgF2是應用最早的、最常用的、性能優良的光學鍍膜材料。然而，由于其制備工藝過程不同所造成的材料內部組織結構上的差異，最終對真空鍍膜工藝和薄膜光學性能(如折射率)會產生很大的影響
MgF2壓片材料結構較為松散,內部組織中存在大量的氣孔和未脫除的結晶水，冷壓時排出了部分氣孔，但由于沒能從根本上消除氣孔，并有少量結晶水存在，鍍膜過程仍有放氣、噴濺及成膜后折射率偏離現象。
晶體MgF2材料，從材料處理工藝上采用了真空低溫預處理、高溫脫氣等過程，最大限度地排除了產生放氣、噴濺和發生化學反應，從而具備了組織均勻的良好內部特征，是真空鍍膜的優良首選材料。
1995年，愛特斯光學開始氟化鎂真空鍍膜材料的生產，主要生產氟化鎂晶體和氟化鎂壓片，產品質量穩定，熱銷于國內外市場。
展開 
己二腈制備工藝取得新突破
一方面，英威達在上海投建40萬噸/年己二腈生產工廠；另一方面，天辰齊翔、華峰、神馬等國內企業紛紛投建己二腈項目，雖然工藝不同，卻是各顯神通。而在最近，長期制約我國尼龍66產業發展的“卡脖子”技術——己二腈制備工藝又取得新突破。
4月30日，鉑尊投資集團全資子公司北京道思克礦山裝備技術有限公司開發的以甲醇及丁二烯為原料兩步法制己二腈工藝通過了由中國工程院院士、北京化工大學副校長張立群，中國工程院院士、清華大學熱能工程系教授岳光溪等評價專家組的評審，他們認為，新工藝創新點突出，關鍵技術達到國際領先水平，建議加快工業應用。
“我們研發的兩步法制己二腈新工藝以國內產能巨大的甲醇或電石尾氣為原料，依次通過甲酰胺制備單元、氫氰酸制備單元得到氫氰酸，氫氰酸再和丁二烯經一次氰化、二次氰化，產物中80%~90%是己二腈，同時副產10%~15%的2-甲基戊二腈(MGN)。對于2-甲基戊二腈的利用我們也有很好的工藝路線，可將其加氫生成2-甲基戊二胺，再經環合、脫氫反應得到高附加值的3-甲基吡啶，用于生產維生素、醫藥中間體。"鉑尊投資集團總工程師應國海介紹了新工藝的技術路線以及取得的研究成果。
專家組在聽取匯報后認為，新工藝在全套工藝技術及關鍵裝備上取得了三大創新：
一是開發了基于甲醇制備甲酸甲酯、氨化制備甲酰胺、高溫熱解制備氫氰酸的工藝技術，包括獨特的微換熱器技術、MnO/SiO?非貴金屬催化劑以及低能耗的分離精制技術。氫氰酸選擇性達到94%以上，純度達到99.95%。該氫氰酸制備單元為國內首套。
二是自主研發了高活性、高選擇性的配體催化劑體系，配體濃度達到95%，突破了國外專利封鎖。
展開 電子封裝用陶瓷基板材料及其制備工藝
DPC基板制備工藝流程
DPC技術具有如下優點：低溫工藝（300℃以下），完全避免了高溫對材料或線路結構的不利影響，也降低了制造工藝成本；采用薄膜與光刻顯影技術，使基板上的金屬線路更加精細，因此DPC基板非常適合對準精度要求較高的電子器件封裝。但DPC基板也存在一些不足：電鍍沉積銅層厚度有，且電鍍廢液污染大；金屬層與陶瓷間的結合強度較低，產品應用時可靠性較低。
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【材料課堂】3D打印用球形金屬粉末制備工藝
圖4 旋轉電極工藝原理圖
圖5 氣霧化制粉工藝和旋轉電極工藝制備的球形鈦粉
圖5是采用氣霧化工藝和旋轉電極工藝制備的球形鈦粉。與氣霧化工藝相比, 旋轉電極法制備的球形粉體沒有氣霧化球形粉末中常見的伴生相, 且球形度和光潔較高, 粒度分布范圍較窄, 無團聚現象, 流動性好, 在金屬3D打印過程中鋪粉均勻性好, 打印產品致密度高、表面光潔度高。此外整個工藝過程, 一般采用惰性氣體保護, 且不需要坩堝熔煉, 避免了金屬或合金與造渣和與耐火材料接觸, 減少金屬粉末污染源, 可生產高純度金屬粉末。
1.3 球化法
球化法主要是是對對破碎法和理化法生產的不規則粉體進行球化處理, 被認為是獲得高致密球形粉末的最有效工藝, 其原理是利用溫度高、能源密度大的熱源 (等離子) , 將粉末顆粒迅速加熱熔化, 并在其表面張力作用下縮聚成球形液滴, 進入冷卻室后快速冷卻而得到球形粉末。目前, 球化法制備工藝主要分為射頻離子球化法和激光球化法兩種。由于初始粉體會產生一定的團聚現象, 在球化過程中會使其整體熔融, 導致制備的球形金屬粉末粒度增大。
圖6 氫化鈦粉經頻等離子球化前后微觀組織
目前加拿大的泰克納 (TEKNA) 公司開發的射頻等離子體粉體處理系統, 在世界范圍內處于領先地位, 可以實現Ti、Ti-6Al-4V、W、Mo、Ta、Ni等金屬及其合金粉末的生產。
展開 3D打印/FDM工藝制備導熱MWCNT/PLA納米復合材料
02
成果掠影
近期，美國特拉華大學材料科學與工程系的倪超英教授在通過3D打印的方法驗證了該工藝對聚合物導熱性能的影響。該團隊利用3D打印方法制備了MWCNTt填充的聚乳酸(PLA)納米復合材料。在打印過程中，由于MWCNT/PLA復合長絲與噴嘴壁面之間的剪切力，MWCNTs沿打印方向自發形成對齊結構。XRD結果證實了MWCNTs的對準性。對齊的高填料加載不僅顯著促進傳熱，而且有助于保持加熱時結構的完整性。垂直排列的20 wt % MWCNT/PLA納米復合材料在35℃時的面內導熱系數為0.575 W/(mK)，約為水平排列結構(~ 0.218 W/(mK))的2.64倍，在相同溫度下約為純PLA (0.098 W/(mK))的5.87倍。在散熱器上進行的紅外熱成像驗證了納米復合材料與基體聚合物相比的優越性能。在這項研究中，我們實現了MWCNT/PLA的增材制造，同時具有高填充率和顯著的導熱性改善。這項工作為開發用于熱管理相關應用(如散熱器或熱輻射器)的3D打印碳填料增強聚合物復合材料提出了新思路。研究成果以“Thermally Conductive 3D-Printed Carbon-Nanotube-Filled Polymer Nanocomposites for Scalable Thermal Management ”為題發表于《ACS Applied Nano Materials》。
03
圖文導讀
圖1.MWCNT/PLA納米復合材料FDM工藝制備流程圖。
展開 大面積、大規模制備單晶金屬箔片工藝的重大突破
單晶薄金屬膜也可以通過沉積在單晶無機襯底的頂部制備而成。但是，這些方法生產的單晶金屬面積小且價格昂貴。在退火過程中進行晶粒生長，也是消除多晶中晶界的一種常用策略。晶粒生長產生單晶合金金屬板，但僅用于Cu-Al-Mn合金。
【成果簡介】
今日，在韓國基礎科學研究所Rodney S. Ruoff教授和Hyung-Joon Shin教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與蔚山國立科技研究所和成均館大學合作，報道了一種無接觸退火（CFA）策略，實現了通過商業多晶箔片普適性制備大面積單晶金屬箔片。研究人員通過使用多晶金屬箔片為原料，在H2氛圍下，以接近金屬熔點的溫度進行加熱處理，產生大面積的單晶金屬箔片。通過最小化接觸應力實現了32cm2的晶粒生長，從而產生面內和面外優先晶體取向，這一過程受驅于晶格旋轉過程中表面能最小化以及相鄰晶粒互相消耗。這一發現，可以實現大規模的單晶金屬箔片工業化生產。這些單晶金屬箔片在表面科學、基礎催化研究和各種其他應用領域中具有許多用途。相關成果以題為“Colossal grain growth yields single-crystal metal foils by contact-free annealing”發表在了Science上。
展開 金屬所《Acta Materialia》：新型熱處理工藝！制備高強韌低溫工程用鋼
為解決該實際工程問題，中科院金屬所先進鋼鐵材料研究部孫明月、李殿中團隊突破了傳統馬氏體時效鋼“高溫固溶+峰時效”常規熱處理工藝局限，提出了一種“兩次低溫固溶+中溫過時效”新型熱處理工藝（圖1），制備出了具有超細晶雙相組織的馬氏體時效鋼。相比于常規工藝，新型實驗鋼的-196℃超低溫沖擊功提升10倍以上（AKV：~140 J），同時屈服強度無顯著衰減（圖2）。
該團隊進一步與香港大學機械工程系黃明欣團隊合作，發現盡管過時效后鋼中形成50%體積分數的奧氏體（圖3），但高密度Ni3(Ti,Al) 納米增強顆粒在“馬氏體+奧氏體”雙相結構中共析出特征保證了高強度（圖4~圖6）；優異的低溫韌性來源于：超細晶特征結構，高含量無韌脆轉變特性FCC奧氏體相及其在沖擊過程中發生的相變誘導塑性（TRIP）韌化效應，如圖7所示。
相關論文以題為“Ultrafine-graineddual-phase maraging steel with high strength and excellent cryogenic toughness”發表在Acta Materialia。本文第一作者為中科院金屬所博士生張洪林，通訊作者為中科院金屬所孫明月研究員和香港大學黃明欣教授，合作者還包括中科院金屬所徐斌項目研究員、李殿中研究員和李依依院士，中國空氣動力研究與發展中心馬東平高級工程師，香港大學博士生劉宇軒。本工作得到國家重點研發計劃，國家自然科學基金，中科院重點部署項目和創新交叉團隊等項目支持。
展開 納米碳化硼的制備及應用
它在19世紀作為金屬硼化物研究的副產品被發現，直到1930年代才被科學地研究。碳化硼(VK-BC100)可由電爐中用碳還原三氧化二硼制得。由于制備手段的因素，碳化硼容易形成碳缺陷，導致硼碳比在很大的范圍內變化而不影響其晶體結構，這往往導致其理化性能的降低。這種缺陷往往難以通過粉末衍射分辨，常常需要化學滴定以及能量損失譜確定。需要說明的是，除了B4C之外，碳化硼(VK-BC100)材料可能具有不同化學計量比，目前已知的B∶C化學計量比為4~10.5。
因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。
二，納米碳化硼(VK-BC100)的幾種制備方法：
1. 碳熱還原法
因具有密度低、強度大、高溫穩定性以及化學穩定性好的特點。在耐磨材料、陶瓷增強相，尤其在輕質裝甲，反應堆中子吸收劑等方面使用。此外，和金剛石和立方氮化硼相比，碳化硼制造容易、成本低廉，因而使用更加廣泛，在某些地方可以取代價格昂貴的金剛石、常見在磨削、研磨、鉆孔等方面的應用。
2.自蔓延高溫合成法
自蔓延高溫合成法，又常被稱為SHS技術。這一方法是前蘇聯物理化學研究所的Merzhahov等發明的。該方法具有反應溫度較低（1000℃～1200℃）、節約能源（利用外部能源點火后，僅靠反應放出的熱量即可使燃燒波進行下去）、反應迅速等優點，所以合成出的碳化硼粉純度較高且原始粉末粒度較細（0.1～4μm），一般不需要再破碎處理。另外，SHS過程中升溫和冷卻速度極快，易于形成高濃度缺陷和非平衡結構，粉末的晶形呈不規則，可以使產物具有高的活性，從而提高其燒結性能。
展開 
納米氧化亞銅的制備方法和應用
納米材料已在物理，化學，醫學，生物學，航空航天等諸多領域表現出良好的應用前景。在傳統無極納米材料領域，納米Fe3o4，納米TiO2，等多種納米材料已得到了廣泛應用。未來，納米材料的研究必將極大促進科學領域的發展。
納米氧化亞銅的特性及多種制備方法
納米氧化亞銅，化學式為Cu2O，為一價銅的氧化物，紅色或暗紅色八面立方晶系結晶性粉末，幾乎不溶于水，在酸性溶液中歧化為二價銅和銅單質，在濕空氣中逐漸氧化成黑色的氧化銅。
納米氧化亞銅作為新型的少數可被可見光激發的ρ型氧化物半導體材料，具有活性的電子空穴對系統，表現出良好的催化活性，此外還具有極強的吸附性能，低溫順磁性等特性。在有機合成，光電轉換，新能源，水的光解，染料漂白，殺菌，超導等領域均具有應用潛能。其合成方法多樣，切納米微晶形貌因制備方法和條件不同而異。目前主要的合成方法有液相合成法，低溫固相法，氣相沉積法，納米氧化銅法，電解法，γ射線干預法，微波干預法等。已知的晶體形態有金字塔形，花樣型，十二面體型，立方晶相，線型，空心球型等。
展開 納米氧化鎢的認識，制備及應用
主要應用：
1.黃色氧化鎢一部分用于生產化工產品，如油漆和涂料、石油工業催化劑等；但氧化物是一種中間產品，一部分被用于生產金屬鎢粉和碳化鎢粉，進而用于金屬鎢制品的生產，并大量應用與生產鎢的合金制品，如鎢銅、鎢鎳，鎢鎳鐵、鎢銀，鎢錸、鎢釷等。
2.黃色氧化鎢被用于日常生活中的多種用途。如工業X射線屏幕熒光粉生產的防火面料和氣體傳感器，鎢酸鹽。
3.由于其豐富的黃色，氧化鎢也被用來作為陶瓷和油漆中的顏料。
4.當前，納米黃色氧化鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）被更多應用于鋰電電池負極材料，并用于新能源汽車上。
鋰電池負極用納米氧化鎢黃鎢（VK-WO3 50nm，萬景供應）
在儲能研究領域中，氧化鎢因其化學穩定性好、化學活性高、理論比容量大、導電能力強等優點，成為近年來的研究重點。氧化鎢是一種缺陷態物質，表面的氧空穴可以成為導帶的電子授體，從而使該材料成為n型半導體。因此，在實際應用中，通過增加納米氧化鎢材料的比表面積和表面缺陷，可以顯著提高其吸附能力。
目前，研究者制備出許多種晶體結構的納米氧化鎢，如納米空心球、海膽狀納米顆粒、納米線、介孔納米材料等，它們都具有較大的比表面積或表面缺陷，能提升鋰電池負極材料物理化學吸附性能。
二、納米氧化鎢--紫鎢（VK-WO27 , 80-100nm 萬景供應）
紫鎢是其相成分為WO2.72(或W18O49),因其獨特的晶體結構故用于制取細鎢粉和細碳化鎢粉時具有優越性能,很快就在生產中得到應用。
紫鎢是氧化鎢的一種不同形態，具有與其它氧化鎢（藍鎢）獨特的晶體結構，其性能也大不相同。藍鎢大顆粒均具有鮮明的棱角,由一個個小立方體聚集而成,表面均有不同程度的破碎,并且布滿了裂紋;紫鎢的形貌則與其他三者有明顯的不同,每個大顆粒均為針狀或棒狀晶粒組成的疏松顆粒團。所有的氧化鎢團粒。
展開 這篇文章把A/O工藝、A2/O工藝、改良 A2/O工藝、曝氣生物濾池和SPR除磷工藝的工藝流程丶工藝特點和應用范圍都說透了...
一、A/O工藝簡介
由于我國小城鎮居住點分散，污水源分布點多量少，城鎮級污水廠的規模多低于10000噸/日。目前國內大中型城市污水處理廠經常采用的處理技術有傳統活性污泥法、A2/O、SBR、氧化溝等，如果以這些技術建設小城鎮污水處理廠會造成由于居高不下的運行費用，無法正常運行。必須針對小城鎮的特點采用投資省，運行費用低，技術穩定可靠，操作與管理相對簡單的工藝。
工藝流程：
工藝特點：
①采用SNP特種懸浮型生物填料，系統污泥濃度高，停留時間短。
②厭氧生物濾池：能耗低，為活性污泥法的十分之一，產泥量很少。
③好氧生物濾池：停留時間短，保證出水達標。
④所有設備可以采用利浦罐或拼裝鋼結構，具有施工周期短，投資低，占地節約，外觀美觀的特點。
⑤處理效果好，運行穩定，占地較小，操作管理簡單，運行靈活性強。
⑥低投資，低運行費，尤其適合于規模低于2000～10000噸/日以下的小城鎮污水處理廠。
⑦ 維修檢修工作量低，需要運行操作人員的要求相對也較低。
應用范圍：2000～10000噸/日以下的小城鎮污水處理廠
二、A2/O工藝
亦稱A-A-O工藝，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱（生物脫氮除磷）。按實質意義來說，本工藝稱為厭氧-缺氧-好氧法，生物脫氮除磷工藝的簡稱。
A2/O工藝是流程最簡單，應用最廣泛的脫氮除磷工藝。污水首先進入厭氧池，兼性厭氧菌將污水中的易降解有機物轉化成VFAs。回流污泥帶入的聚磷菌將體內的聚磷分解，此為釋磷，所釋放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厭氧環境下維持生存，另一部分供聚磷菌主動吸收VFAs，并在體內儲存PHB。
展開 .: 二維發光材料：制備、性能和應用
二維OMCs的應用
圖35. 二維金屬有機配合物的制備
圖36. 二維金屬有機配合物的性質
圖37. 二維金屬有機配合物的應用
【總結】
在這篇綜述中，作者首先回顧了二維無機發光材料的發展歷史。這類材料可以通過諸如機械剝離、液相剝離、化學/電化學插層和剝離、固態氣相沉積和濕化學合成等方法制備。相比于無機發光塊材，二維無機發光材料的發光性能可以更有效的通過改變厚度、元素摻雜、應力作用等方法來調節。此外，二維無機材料組成的異質節結構展示出獨特的可通過堆疊角度和應力等因素調節的層間激子發光性能。目前，二維無機發光材料已經被成功應用于發光二極管，激光發射器等器件的制備中。然而，二維無機發光材料在可控合成、二維異質節的大面積液相制備等方面仍然存在很多問題，有待于更加高效的制備方法的提出和拓展。然后，作者對二維有機發光材料(例如有機小分子、聚合物、超分子等)和有機-無機發光材料(如鈣鈦礦、有機金屬配合物等)的制備方法、性質及應用進行了論述。在發光二極管，太陽能電池，光電檢測器等應用中，相比于二維無機發光材料，二維有機/有機-無機發光材料的性能還有一定差距，其穩定性及耐用性也有待提高，并且其產量與質量還未達到商業化的標準。
展開 