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【上海先进陶瓷前沿与产业发展论坛】报告与演讲嘉宾介绍——崔巍博士

日期: 2020-07-21
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【上海先进陶瓷前沿与产业发展论坛】报告与演讲嘉宾介绍——崔巍博士


演讲嘉宾

【上海先进陶瓷前沿与产业发展论坛】报告与演讲嘉宾介绍——崔巍博士

崔巍

清华大学材料学院工学博士、博士后


演讲题目

《氮化硅粉体制备以及在陶瓷基板和结构件中的应用》


演讲提纲

氮化硅陶瓷是国际材料界公认的综合力学性能最优的先进结构陶瓷材料之一,具有低密度、高硬度、良好的热稳定性和化学稳定性、耐腐蚀、耐磨损等多种优异性能,常常应用于轴承球、机械密封环、升液管等结构件领域。近些年来,氮化硅的高导热性能越来越引起关注,特别是特斯拉Model3在电控系统中采用碳化硅基MOSFET以来,与芯片连接的氮化硅基板在新能源汽车中的用量获得了极大提升。然而,目前高质量氮化硅粉体几乎全部来自进口,而且大部分面向高端轴承球所开发,由于不同氮化硅制品对于粉体的指标要求不尽相同,高性能基板专用粉极为稀缺,高导热氮化硅粉体开发尤为迫切。


目前该领域仍有多项关键技术亟需突破。第一个卡脖子问题是特种陶瓷用细粉的纯度,特别是氧含量和铝含量等影响基板热导率的杂质元素偏高。针对这一核心需求,我们采用镁热还原耦合燃烧合成的核心技术,既降低了氮化硅粉体氧含量,同时合成的MgSiN2是高导热氮化硅基板优异的非氧化物烧结助剂,凭借低氧镁系氮化硅粉体对提升氮化硅基板导热性能起到一箭双雕的效果。第二个卡脖子问题是满足氮化硅制品普遍要求高强度所需要的高a相氮化硅粉体。我们采用控温活化燃烧合成技术,成功开发了a相含量90~97%的氮化硅粉体。第三个卡脖子问题是稳定量产和成本。利用硅粉和氮气的放热反应来实现燃烧合成,不仅能耗低还可以将反应时间从72小时缩短至4小时,但是小反应釜稳定性难以控制。我们自主研发了全球最大的3000升单体合成设备并稳定量产,已建成4条年产百吨级氮化硅粉体生产线。氮化硅这么多年来应用规模无法快速扩大主要受制于高昂的粉体原料价格,这一关键技术的突破为氮化硅制品将要出现的指数式增长奠定了基础。


基于以上的应用研究,现已实现稳定量产基板用高导热、结构件用高α相氮化硅粉体,成本远低于国际知名同类产品,制备的氮化硅基板热导率,强度等关键指标均达到国际领先水平,得到了行业领军客户的高度认可。采用独特的粉体筛选机制,将最优选的粉体用于氮化硅基板等高端用途,其余粉体用于结构件等领域,大幅降低了结构件的成本,使得氮化硅陶瓷可以获得更广泛用途,助推整体氮化硅市场的增长。


嘉宾简介

崔巍,武汉理工大学材料学院理学学士,清华大学材料学院工学博士、博士后,青岛瓷兴新材料有限公司联合创始人。


近十年来一直从事于氮化硅等高导热多形态硅基陶瓷粉体的制备及其产业化,现开展5G通讯用高性能陶瓷复合材料的研究。实现自主研发科技成果转化,已建成国际上最大的控温活化燃烧合成氮化硅粉体生产线,解决了高导热氮化硅粉体产业领域多年存在的卡脖子问题。


主持中国博士后面上基金1项、国家自然科学基金青年基金1项;发表SCI论文10余篇;授权国家发明专利10余项;获得2019年中国博士后创新创业成果大赛金奖、2020年清华大学优秀博士后、2020年第五届清华校友创意创新创业大赛(山东赛点)一等奖等荣誉。

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