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嘉宾介绍

于新海任教于东华大学应用化学系。现任东华大学金鹏电子化学品技术中心主任、美国SAMPE协会专业会员、中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专业委员会委员、新材料学会委员上海知识产权法院专家组；上海市科学技术委员会、上海市经济委员会信息委员会新材料专家库成员、浙江省科技厅、江苏省科技厅等。主要从事新材料的研究、开发和应用研究功能聚合物和精细化学品。本期主题：00:48 中国的基础材料真的不好吗？ 04:42 光敏聚酰亚胺：傲立于高分子材料金字塔顶端的材料09:01 碳纤维—— “黑金”材料行业未来的N种可能性15:56 科研人员如何推动“产学研”转型？

难道中国的基础材料真的不好吗？环时（主持人）：欢迎大家关注芯片揭秘。本期节目的嘉宾是东华大学应用化学系于新海教授。请向于教授和参与芯片发布会的朋友们问好。于新海（嘉宾）：大家好，我是来自东华大学应用化学系的于新海。

环石参观东华大学化学与工程学院合影

环石（主持人）：您是我国功能高分子和精细化学品领域的专家，所以我想更多地了解这个领域的进展。请先系统地谈谈您目前从事的方向以及具体开展的科学研究。技术方向有哪些应用？于新海（嘉宾）：我的主要科研方向可以概括为八个字：综合、聚合、塑造、应用，但在实际做科学研究的时候，并不是这个顺序。史焕（主播）：这是我们行业人士的理解。于新海（嘉宾）：是的，我们是自下而上、以应用为导向，根据用户对材料性能的具体需求，设计相应的分子结构和高分子材料。而合成这种高分子材料应该采用什么样的原料呢？我们需要进一步推进，进行有机合成。如果市场上能买到的话，那么我们的第一选择一定是购买。如果买不到，我们就得进行有机合成工作，特别是一些高精度的材料，比如聚酰亚胺，特别是半导体领域使用的光敏聚酰亚胺（PSPI）。石焕（主持人）：这也是我们一直坚持的方向。 于新海（嘉宾）：其实这也是当时日本和韩国重点发展的方向之一，就是含氟感光聚酰亚胺系统。当然，还有氢氟酸等超纯试剂，其中含氟光敏聚酰亚胺系胺是非常重要的关键材料，特别是在层间绝缘、射线屏蔽层、钝化涂层、缓冲层、等，以及芯片制造过程中的平坦化。在液晶显示器和PCB领域也有一些应用。当然，半导体领域的要求是最高的，别人很容易卡壳。现在我们国内很多材料都要依赖进口，所以这也是我们科研人员必须努力攻克的一个难点。

PSPI结构示意图（来源：金瓯新材料研究院）

环时（主持人）：我们业界经常说中国的基础材料研究不好。作为研究这个方向的教授，您如何理解这种说法？我们与国外的差距有多大？于新海（嘉宾）：虽然我们在很多方面可能落后于别人，但我不同意说我们不好。 1998年，我博士毕业后，进入华谊集团工作。 2000年，我被任命为上海化学试剂研究所所长。当时我获得了国家“863计划”，超大规模集成电路的配套材料需要半C12标准。但真正的资金是2002年才来的。所以也不是不可能，但是有时候我们大学和企业之间，或者是研发方面，有些成果的转化是脱节的。正是由于这种脱节，导致一些材料的发展跟不上。现在我们的新材料发展非常迅速，特别是聚酰亚胺材料，其单体种类很多。其实我在化学试剂研究所的时候，我们的很多产品都是出口到日本、美国的电子行业，但是我们国内并没有使用。其中很多出口到国外，然后通过一些公司从国外进口。回来就贴个标签或者换个包装就可以了。总而言之，这种情况是由于一些信息不对称造成的，所以拥有像Chip Reveal这样的平台作为连接媒介，将对我们行业的发展起到很大的作用。环时（主持人）：你说的正是我们想要推动的，因为行业确实存在很多不确定性，包括我们从日本、韩国等国家采购材料。事实上，大多数材料已经与流程相关联。一起。所以我们的终端应用不敢轻易更换材料，这会给行业带来更多的封闭性，所以新的玩家很难打破这种垄断。近两年，随着国家的大力推动，这种情况或许有所改善。我们还是非常愿意去推动这样一个平台，建立一个让大家互相讨论的机制。我看到您主持了国家“863计划”和国防军工等重大项目。在您的这些研究领域中，有哪些方向可以直接为半导体行业赋能？有哪些应用场景？

光敏聚酰亚胺：

于新海（嘉宾），高分子材料金字塔顶端的材料：我们课题组生产的光敏聚酰亚胺可以直接用于半导体领域。我已授权专利约300项，其中光敏聚酰亚胺专利10多项。此外，还有针对该领域的导电胶。我们主要使用环氧胶和硅胶导电胶。这两种类型用于分立器件，例如二极管和晶体管以及谐振器。连接。另外，还有一些钝化涂层，当然这些是由光敏聚酰亚胺制成的，并且含有氟。目前，光敏聚酰亚胺最具代表性的案例已被纳入东华大学教材。我在东华大学有三门课程，一是针对本科生的功能高分子材料，二是针对研究生的电子化学制造与应用，三是针对研究生的专业实验技术。其中研究生专业实验技术完全基于我的发明专利。从合成聚合到成型应用，主要的聚酰亚胺体系和聚酰亚胺单体经过合成聚合，制成聚酰亚胺薄膜，最终形成FCCL（柔性覆铜板）。

PSPI产业链基本结构（来源：金瓯新材料研究院）

在电子化学品的制造和应用中有一个案例。这是我们自己的发明专利。它是一种具有超支化树枝状聚合物系统的光敏聚酰亚胺。这类聚酰亚胺很有特点。它具有所有的光敏性基团都在大分子的外表面，因此在光照后很容易进行光化学反应。此外，它还具有非常高的灵敏度、低链缠结、低粘度和良好的热稳定性。它不仅可以用作光刻胶的工艺材料，其非光刻部分还可以用作其层间绝缘层、钝化层、射线屏蔽层。这样可以节省芯片加工的几个步骤。芯片加工成本主要是工艺成本，占总成本的50~60%。因此，如果能够减少步骤，那么成本就可以大大降低。此外，与普通光刻胶不同，光敏聚酰亚胺不需要剥离和清洗。一旦曝光，光刻部分就会自然形成线条，而非光刻部分则作为绝缘层和平坦层。环石（锚）：清洗工序可以省略。于新海（嘉宾）：是的，非常先进。这也是为什么美国、德国、日本、韩国等国家，包括中国，近年来大力发展光敏聚酰亚胺。环时（主播）：这个材料有没有应用在半导体领域？于新海（嘉宾）：是的，在我的印象中，最先投入使用的应该是美国和日本，用于二极管、晶体管、分立器件等半导体元件。回到现在，市场对感光度、感光度的要求越来越高，所有材料都在升级。环石（主持人）：您刚才提到了树脂和耐高温。这是什么材料？它应用在哪里？于新海（嘉宾）：耐高温的场合太多了，不仅在半导体领域，在集成电路领域也是如此。就芯片而言，随着集成度的提高，线宽越来越窄，工作时产生的热量也越来越剧烈。环时（主持人）：是的，散热是一个大问题。于新海（嘉宾）：工作的时候会很热。因此，所选用的材料必须耐高温，以保证其在高温条件下能够正常工作。否则会造成绝缘击穿，烧毁芯片。另一方面，材料本身的耐热性也必须非常好，这两点都很关键。环时（主播）：所以这是一个基本功能。于新海（嘉宾）：是的，我们还有其他产品，比如新能源汽车、IGBT模块等，还有印刷电路板。随着印刷电路板的层数不断增加，其耐高温性能将得到越来越多的应用。许多。

碳纤维——材质“黑金”（Anchor）未来的N种可能性：这是一种非常基础的材质。另外，我知道大家还接触过耐高温、无溶剂的环氧树脂，其中有碳纤维电缆的应用。方向，碳纤维这个词近年来被频繁提及，甚至还有一些笑话说碳纤维曾经在日本是垄断的，国内一家做鱼竿的公司被我们防卫省的人员发现了把它变成歼20的一个非常重要的供应商，它的真实性需要考虑，但是你正在研究这个方向，我只是想问你，这种碳纤维和你提到的缆芯有什么关系，其在该领域的应用前景如何？于新海（嘉宾）：目前国际上该领域的领先企业是日本东丽公司。当然，我们不应该盲目崇拜它，更不应该贬低自己。中国这几年确实发展得很快。你刚才提到我曾经去过一家叫光威的公司，是用碳纤维做鱼竿的。他们最初的碳纤维是用他们购买来制作钓鱼竿的废料制成的。后来他们开始自己制造碳纤维，后来把它做成预浸料，然后做成钓鱼竿。当然，鱼竿只是其中一部分，还有其他产品。

2017-2023年中国国内碳纤维产量占比（数据来源：互联网）

除了光威之外，上海金山石化也生产碳纤维材料。现在我们应该可以达到T700的水平了。本来我们只能到T300。金山石化有自己的优势。它最初制造聚丙烯腈。长丝，这是用来制造碳纤维的原丝。过去大量制造丙烯腈，因此进一步延伸到碳纤维有其自身的优势。同时，上海拥有技术优势和政府的大力支持。此外，还有吉林石化、丹阳恒神等企业在碳纤维材料方面取得了较大进展。环石（主持人）：掌握碳纤维技术的企业应该不少。于新海（嘉宾）：是的，中国这几年发展非常快。环时（主持人）：那您认为我们与国外的差距在哪里？于新海（嘉宾）：我们在高质量、高性能碳纤维方面还无法与国外竞争，特别是高模量、高强度的特种碳纤维。当然，我相信，凭借国家对科技的重视和投入，以及我们技术人员的努力，我们一定能够在不久的将来赶上他们。环时（主持人）：有没有降低成本的机会？于新海（嘉宾）：只要中国投入生产，成本就会大规模降低。这也是美国和日本最害怕的。环时（主持人）：是的，我记得新能源汽车也考虑过用碳纤维作为车架，但后来好像不再因为成本问题讨论了。您认为在工艺可能性方面还有降低成本的空间吗？于新海（嘉宾）：肯定有。事实上，很多新能源汽车的电池箱已经开始使用碳纤维。它采用碳纤维短纤维制成BMC材料（Bulk Moldingcompound），即模压成型，作为其Housing材料。

2022年国内碳纤维企业原丝及碳纤维产能情况（数据来源：互联网）

焕石（主持人）：这解决了自尊的问题。于新海（嘉宾）：是的。另外，我曾经去德克萨斯州看过全碳纤维自行车锐宝。一辆自行车的价格大概在一万到十万左右。即使轮毂是碳纤维复合材料制成的，因为刹车的瞬间，温度也会升高。发生了变化，所以我们需要使用耐高温的材料。当时我就在想如何在轮毂上使用我们的耐高温环氧树脂。

锐宝Super Sport全碳纤维无线电子变速超轻直把公路自行车（来源：锐宝官网）

焕石（主播）：这样刹车的时候会比较安全。于新海（嘉宾）：是的，可惜供大于求，很多都用在体育竞赛行业。不过，在淄博，有一家OLED显示屏企业，已经在使用我们合作公司提供的无色聚酰亚胺材料。环时（主播）：用这种材料做屏风有什么优势？于新海（嘉宾）：无色透明，耐高温，非常柔韧。也许在不久的将来，电视和手机就会像“一张纸”一样。环时（主播）：缆芯有哪些应用？于新海（嘉宾）：缆芯项目是2012年开始的，我是项目组长，和上海电气、上海电缆研究所一起。该项目是我院三个单位联合申报的上海市科委重大专项行动计划产业化项目。我主要负责特种树脂的配制。它是拉挤成型的。为什么需要制作碳纤维缆芯？事实上，电缆芯最早是由美国CTC公司生产的。主要用于高压输变电中替代钢筋。钢筋的重量很重，密度高达7.8，而碳纤维电缆的电流密度为2.1，两者的比重相差较大。

钢芯铝导体与CFRP芯铝导体截面对比（来源：互联网）

与钢筋相比，碳纤维电缆具有以下优点。首先，它们重量轻、强度高，这意味着可以增加两根杆之间的距离以减少占地面积。电线杆的制造成本非常高。如果减少一根电线杆，输变电的价格就可以大大降低。其次，碳纤维缆不会产生悬垂，而钢筋则容易产生悬垂。这样一来，就非常方便了。可能会直接导致电线之间接触而造成短路，从而引发重大事故。特别是对于电网来说，一旦国家电网停电，损失将是不可估量的；第三，碳纤维电缆不会产生磁场，而普通钢筋则不会。一旦产生磁场，电能就会损失，因此使用碳纤维缆芯也可以节省能源。比强度：比强度是材料的强度（破碎时单位面积的力）除以其表观密度。又称强度重量比，国际单位为（N/m2）/（kg/m3）或N·m/kg。材料的拉伸强度与材料表观密度的比值称为比强度。比强度的法定单位是牛顿/特（N/tex）。按照惯例，比强度有时也称为强度。材料在断裂点的强度（一般为抗拉强度）与其密度的比值，以厘米（m2/s2）表示。综上所述，碳纤维缆芯的优势非常明显。当然，它也有一定的缺点。一般来说，户外使用至少需要20年。因此，对材料的要求非常高。例如，其末端的连接非常重要。如果连接不好，很容易断开。再比如，它对树脂的要求非常高，因为碳纤维缆芯主要由碳纤维和树脂组成，需要耐高温、低温、风吹日晒雨淋、盐雾和紫外线。等等，所以材料的抗老化性能必须非常好。当时我们承担了上海市科委的一个重大项目，抗拉强度可以达到2000兆帕以上。当然，这种抗拉强度的主要贡献者是碳纤维。我们当时用的是T700型号的碳纤维，拉挤成型的加工性也很好。环时（主持人）：现在这种缆芯已经在使用了吗？于新海（嘉宾）：是的，主要用在国家电网。目前只能说是试运行，因为它的老化需要检查。在自然条件下经过20年，如果达到预期，就可以大规模投入使用。史焕（主持人）：所以材料的推广是不容易的。于新海（嘉宾）：是的，在我的印象中，最早的试运营是在福建龙岩。当然，当时是从美国CTC公司进口的，但是国内的也一直在做，而且一直在上升。这也是新材料发展的科学合理的规律。

科研人员如何推动“产学研”转型？环时（主持人）：所以我还是要忍受孤独。那我想请教一下关于转型的问题。您一直走在“产学研”转型的最前沿，也经常拜访相关企业。您对此还有疑问吗？没有必要用我们的平台去吸引外界。我们也非常愿意搭建这样一个平台，让更多的行业人士能够接触到大家。于新海（嘉宾）：好吧，其实我自己对这方面的理解也很深，因为我也当过法人、国企研究所所长、经理。我理解企业特别关注市场的需求，不仅仅是对产品的需求，还有对性能的需求，所以我们也非常关注这方面。史焕（主持人）：所以你是从务实的角度出发的。于新海（嘉宾）：是的，我们的科研工作必须基于这些。我在金华做报告的时候曾经说过，我们习总书记对政府官员的要求是这样的。首先，“询问需要什么”。第二个是“向人民征求意见”，第三是“向人民征求成果”，而作为科研人员，这三个词可以相应地转化为“向企业征求需求”、“向人民征求意见”。企业》、《问企业效益》。当企业认可你的时候，其实就意味着市场也认可你。刚才讲的结果转型，实际上就是说转型好不好，是由企业和市场决定的。不仅要有经济效益，还要有社会效益。两者是相辅相成的。因此，在我们现在的科研理念中，不仅要着眼于市场需求，更要着眼于绿色生产、清洁生产、低能耗、低排放。所以刚才我们讲碳纤维缆芯的时候，我们都是无溶剂体系，也就是零排放，拉挤成型，这也是我们理念的真实体现。与半导体领域相关的是光敏聚酰亚胺体系或光刻胶体系。其实很多人可能对光刻胶不太了解，认为我们的光刻胶粘住了，这是一个很大的问题。大错特错。我们实际上有四种光刻胶类别，从三种减少到了四种。第一类是印制电路板领域，即PCB和FCCL领域，包括阻焊油墨、UV胶等，这一类在光刻胶领域处于最低端。它的技术含量最低，要求也最低。我们的PCB占全球市场份额是85%以上，但是我们的光刻胶应用在这个领域占到65%左右。其中有一些非常值得骄傲的，比如长兴化学，这是一家台资企业，总部位于上海漕泾开发区，生产研发部门在苏州。这是一家非常典型的公司，我公司也将其吸纳进了上海市粘接技术协会（隶属于上海市科学技术协会）担任理事单位。第二级光刻胶用于光伏领域，包括电路制备。再往上一层就是LCD、LED、OLED的显示领域，包括黑胶、彩胶等，国内很多这些光刻胶的厂家也做得很好，国外堵不住我们的脖子。目前真正让我们窒息的光刻胶是在半导体领域，尤其是DUV和EUV光刻胶。到目前为止，我们还没有像EUV光刻胶这样的产品。 DUV光刻胶主要有三种类型，一种是157纳米，一种是248纳米，一种是193纳米。这方面我们也在开发，包括同程、信阳、徐州博康、南大光电等，其中有一些也已经小批量尝试和使用，但还需要完善，还没有达到真正的稳定量产。也就是说，完全替代进口还需要一定的过程。由于EUV光刻机被ASML垄断，所以我们在没有光刻机的情况下研究EUV光刻胶是非常困难的。只有用光刻机才能验证。

光刻胶产业链分布图（数据来源：UIV CHEM 国投证券研究中心）

光刻胶的验证成本非常高，并不是每个公司都能买得起光刻机。因此，我想呼吁通过芯片展示平台建立一个公共验证平台。各公司生产的光刻胶可以在公共平台上进行验证。核实。这样，一方面可以降低成本，另一方面验证结果也会更加真实可靠。另外，第三方测试用户使用起来也会更加方便，大学的一些力量也可以引入到公共平台作为评价体系。这也有利于我国整体光刻胶行业的发展和提高。一旦光刻胶的发展提高了，我们的芯片技术也会提高，因为光刻胶是芯片制造中非常关键的功能化学材料。史焕（主持人）：谢谢于教授为我们的产业发展提出了这么中肯的建议。确实，有些产业为国家服务说起来容易，但可能需要很多年才能实现。于新海（嘉宾）：是的，我深刻地了解到我们国家对超大规模集成电路以及一些配套材料的重视。我之前提到过，我是1998年博士毕业后加入华谊集团的。 2000年，组织安排我担任主任。当时，科技部正在筹划超大规模集成电路研究项目，我正在北京出差。记者从北京化学试剂研究所了解到这一情况。因为华谊集团的前身是化工医药局，我们有硫酸、硝酸、甲醇、异丙醇、醋酸、氨水、氢氟酸、双氧水等，这些都是超滤的原料。 -纯试剂，因此我们有对它们进行高度纯化以创建高质量电子级和微电子级系统的想法。从北京回到上海后，我立即征求时任董事长于德雄先生的意见。他的回答是，只要他有信心拿下，华谊集团就一定支持。得到积极支持后，我前往科技部与相关人员进行洽谈。我说北京可以研究超纯试剂，上海也可以。我把华谊集团的优势一一告诉他们，并提出要进行南北研究。为促进良性竞争，研发经费可由财政部统一。这样的竞争对国家来说是大有裨益的。后来我邀请他们到上海考察了各个公司，其中就包括新傲科技。 SOI材料也进入了该项目。当时的“863计划”有很大一部分与硅片材料有关。 12英寸硅片必须满足半C12标准。当时就提出了最高的要求。当然，我们负责的超纯试剂也是半C12标准品。后来上海市科委立项重大专项，政府对这方面也给予了支持和高度重视。科委甚至邀请台积电的人过来让他们试用我们研发的超纯试剂，并向他们保证造成的损失由上海市政府承担，但最后他们拒绝了，因为如果他们没有很好地使用它，他们将承担责任。所有的生产线都会受到严重影响，所以他们不敢轻易使用。由此可见，像这样的高端产品产业化是多么困难。事实上，当时我们连做包装设备都非常困难。离子含量必须达到ppb（十亿分之一）甚至ppt（万亿分之一）水平，这是非常苛刻的。

“863计划”八个领域（来源：互联网）

环石（主持人）：所以说，行业的发展确实是经过无数代人的努力才取得的。您见证了国内基础化学品在工业应用中的发展。我也很高兴有你们这些懂科研、懂行业应用、愿意做行业整合的教授级人物能够和我们行业进行更多的交流，这也会给我们国家的科研经费和我们行业带来急需的东西。需求更加紧密地结合在一起，这样我们的方向就会更加清晰，我们的投资浪费就会减少。于新海（嘉宾）：我一直秉承一个理念，在这里跟大家分享一下。我们的“产学研”合作也有过失败的经历。产品虽然生产、销售，但是企业投资者会垄断你。这种情况我们已经不止一次遇到过，所以我们在考虑合作时把诚信放在第一位。造成企业与大学脱节的原因有很多，其中有一部分是由于企业家道德缺失造成的。这对科研人员影响很大，对整个行业发展成果的转化影响也很大。科研成果产业化，成为商品。其中蕴藏着无数人的艰辛，所以我始终坚持“4+16”这个词，“4”是“道德繁荣”，“16”是“教书育人、科学研究、服务社会、文化一体化” ”。

于新海教授东华大学专访

作为大学教师，教学、育人、培养人才是我们的首要职责；科研就是产业报国，特别是在一些卡点、热门领域。我们要潜心去做科技研究，包括技术研究和应用。研究；社会服务范围也比较广泛。例如Chip Reveal等节目的运营就是一项社会服务。它解决了企业的技术问题，为大家提供了一个互相交流的平台，促进了整个行业的发展。最后，文化融合也非常重要。这方面一般是被大家忽视的，尤其是在目前的情况下。一些西方国家一直对中国进行打压和围堵。他们认为我们抄袭别人，所以我们必须扭转这个观念。那么谁能做到呢？只有大学老师和科技工作者才有机会、有能力和他们谈论我们原创的东西。有一年，我去德国亚琛工业大学讲学，我告诉他们我发明的一种化合物的专利。我说这是我们原创，2008年之前没有这样的事情。美国化学文摘号第一篇文献来自中国的发明专利，属于我们课题组的。我告诉他们，我只是中国一个很小的科研人员。中国有很多科研人员。你可想而知，中国到底有多少原创发明？史焕（主持人）：可以说，这也是你们在“产学研”转型过程中获得的经验。感谢于教授的精彩分享。期待您以后来参加我们的芯片发布会，与我们分享最新的科研案例。

光敏聚酰亚胺（PSPI）是一类兼具耐热性和光敏性的高分子材料。由于其电绝缘性，它可以保护半导体电路免受物理和化学条件的影响。由于其优异的热稳定性、良好的机械性能、化学性能和光敏性能，在航空航天、微电子、OLED显示等领域具有广阔的应用前景。 PSPI的生产技术和市场主要由美国和日本公司控制和垄断。全球PSPI生产公司主要有HDM公司、东丽Toray、富士胶片等公司。国内PSPI产业起步较晚，由于PSPI生产壁垒较高等因素，行业呈现出“进口依存度高、产业规模小、产品多集中在中低端领域”等特点。 ” 2022年全球光敏聚酰亚胺（PSPI）市场规模将达到4.21亿美元，预计2029年将达到20.32亿美元，复合年增长率（CAGR）为25.16%。从区域来看，中国市场这几年变化很快。 2022年市场规模为7435万美元，约占全球市场的17.63%，预计2029年将达到5.6亿美元。国内PSPI行业企业众多。鼎龙股份、国丰新材等企业在PSPI国产化方面相继取得突破，国产化产品量有望增加。继续关注我们，了解更多前沿技术动态~

关于专栏自2018年起，Chip Reveal连续五年每周与200+科技公司合作，涵盖领域包括：半导体、工业软件、智能汽车、材料与设备、新能源等；在喜马拉雅FM芯片节目中排名第一，跻身科技类节目前30名，全网播放量超过450万次。五年来，《芯片大揭秘》和《名人谈芯片》通过图文视频音频等内容获得了超过千万的浏览量。 Chip Revealed结合多种模式，帮助合作伙伴企业进行立体宣传，实时关注合作伙伴的最新动态，与行业共同成长。与企业携手打造国潮核心生态。