材料工業是國民經濟的基礎產業,尤其新興材料,將會給工業帶來革命性變革。新材料是材料工業發展的先導,是重要的戰略性新興產業。21世紀的今天,科技革命迅猛發展,新材料產業升級、材料更新換代步伐加快。
未來最具潛力的10大新材料特種膜有哪些? 他們現在的研發和應用市場又如何?本文帶領您了解膜市場。
首先,我們要介紹光學膜。光學膜由薄的分層介質構成,是通過界面傳播光束的一類光學介質材料。光學薄膜的應用始於20世紀30年代。現代,光學薄膜已廣泛用於光學和光電子技術領域,製造各種光學儀器。光學膜是在光學基膜基礎上加工完成的,光學基膜主要以聚酯切片為主要原材料,因需滿足高透光率、低霧度、高亮度等性能要求,所以光學基膜為聚酯薄膜行業技術壁壘較高的領域。
在光學膜生產供應方面,全球高度壟斷,主要由日本的東麗、三菱樹脂、東洋紡,韓國的 SKC,美國的3M等生產供應,日韓企業對光學級PET薄膜的壟斷,形成了在光學功能膜市場的領導地位。
柔性PI膜是耐高溫可達400攝氏度以上的有機高分子材料之一,長期使用溫度在200~300攝氏度之間,無明顯熔點,具備高絕緣性能,在隔膜材料中性能極佳。它具有優良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、耐輻射性等特殊屬性,因此可取代傳統的ITO玻璃,大量應用在可摺疊手機裡的基板、蓋板和觸控材料。其中黃色PI在柔性OLED裡主要應用於基板材料和輔材,CPI(透明PI)主要應用蓋板材料和觸控材料。
PI產業鏈包括上遊PI樹脂和基膜的製成,以及精密塗布和後道加工程序,其中樹脂和基膜的製成是壁壘最高的環節,目前全球比較領先的公司有日本宇部、韓國科隆等國際大企業。目前中國大約有50家PI薄膜製造廠商,隨著柔性屏手機的爆發和其他消費電子產品的大量應用功能,PI有望成為新材料中的「新貴」。
偏光片PVA膜是電子顯示行業的上遊關鍵材料之一,其本質為一種複合膜,主要由PVA膜、TAC膜、壓敏膠、離型膜和保護膜等複合而成。其中PVA膜是偏光片實現偏光功能的核心材料,決定了偏光片的偏光性能、透過率、色調等關鍵光學指標。國家發改委發布的《增強制造業核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》對偏光片及配套膜材料提出了明確的發展目標,主要包括TFT-LCD用偏光片和配套醋酸纖維素(TAC)膜、聚乙烯醇(PVA)膜等。文件指出,偏振度可根據用戶需求在95~100%定製調整,綜合性能達到高世代(6代以上)TFT液晶顯示器配套需求;偏光片用光學聚酯基膜透光率大於88%,霧度小於1%,綜合性能滿足偏光片配套需求;單套裝置規模達到1000萬平方米/年。2020年國內偏光片市場規模有望達到53億美元,佔全球市場份額的40%左右。
高性能水汽阻隔膜是近年來全球各大材料公司爭先研發和布局的前沿核心材料,沒有高等級的水汽阻隔膜產品,柔性顯示、柔性電子、柔性照明、柔性光伏、柔性傳感等下遊柔性產業將難以啟動。在即將到來的物聯網時代,傳感器將無處不在,水汽阻隔膜將引領傳感器走向柔性化、輕量化和可穿戴化,以柔性印刷電子為基礎的柔性傳感應用前景廣闊,包括紅外傳感、機器人傳感,智能穿戴傳感,生物醫療傳感等,印刷電子一旦爆發,對水汽阻隔膜的需求同樣十分巨大。目前,國內由康得新自主研發的全球首條卷繞式大寬幅高性能封裝阻隔膜生產線成功投產,水汽阻隔WVTR值可達到10-6克/平方米/天,這是當今業內性能等級最高的封裝阻隔膜。在康得新成功實現量產之前,高等級水汽阻隔膜僅有美、日個別廠商可以少量供貨,但產品結構複雜、良率及產能較低,價格昂貴,成為制約國內上述柔性市場發展的主要瓶頸。康得新高性能水汽阻隔膜的成功投產,徹底解決了國內柔性產業發展所面臨的核心材料瓶頸,將帶動我國柔性產業實現全面崛起。
異方性導電膠膜(anisotropicconductivefilm;acf)是一種基材a與基材b之間塗布貼合,限定電流只能由垂直軸z方向流通於基材a、b之間的一種特殊塗布物質,兼具單向導電及膠合固定的功能,可以解決一些以往連接器無法處理的細微導線連接問題。
如今電子產品正朝著可攜式、小型化的方向發展,這對電路組裝技術提出了更高的要求,而傳統的錫焊封裝材料和技術已無法滿足行業的發展需要。異方性導電膜的出現徹底打破了傳統封裝材料和工藝的局限性,完全滿足了現代大規模集成電路微電子的封裝要求。
ACF屬於高技術功能性材料,目前全球85%以上的ACF市場份額被日本佔據。ACF產業化的技術難度高,各個國家一直對相關技術進行嚴密封鎖,中國蘇州微邦材料科技有限公司卻研發出適用於手機及其他電子產品的導電膠膜,並獲得了國家專利技術。就目前全球ACF市場來看,蘇州微邦研製生產的ACF產品已經與Sony、Hitachi等國外ACF品牌形成行業鼎立之勢,並廣泛使用於攝錄放影機,筆記型計算機,移動終端或個人數字處理器等電子設備生產當中。
特種光學聚酯膜:為改變光學零件表面光學特性而鍍在光學零件表面上的一層或多層膜就是光學PET薄膜。光學PET薄膜按應用分為反射膜、增透膜、濾光膜、光學保護膜、偏振膜、分光膜和位相膜。常用的是前4種。光學級聚酯薄膜具有低霧度和高透光率、表面光潔度高、厚度公差小等出色的光學性能,主要用於高端液晶顯示器材中的擴散膜、增亮膜、反射膜、抗靜電保護膜、觸控螢幕中的保護膜以及軟性顯示器用膜等領域。液晶面板上遊原材料中,光學膜在背光模組、偏光片、液晶材料中均有使用。液晶顯示是目前主流的平板顯示技術,廣泛應用於液晶電視、筆記本電腦、顯示器和手機等領域。而在整個TFT-LCD生產過程中,光學薄膜的需求總面積大約是面板的15-20倍,成本約佔液晶面板的15~20%。中國正在成為世界上最大的平板顯示器材生產大國,與此同時,國內觸控螢幕行業爆發式增長,促使光學薄膜的需求量迅猛提高,光學薄膜已成為光電產業鏈前端最為重要的戰略原材料之一。
高導熱石墨膜是近年利用石墨的優異導熱性能開發的新型散熱材料。該產品是在特殊燒結條件下對基於碳材料的高分子薄膜反覆進行熱處理加工,而製成的導熱率極高的片狀材料。石墨膜具有獨特的晶粒取向,沿兩個方向均勻導熱,片層狀結構可很好地適應任何表面,屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。廣泛應用於:筆記本電腦、智慧型手機、LED燈和可穿戴設備等。
未來智慧型手機市場將仍保持超過10%的增長率,對高導熱石墨膜需求極高。同時,在Win10、超大屏等新趨勢下,平板電腦的出貨量也進一步提升。可穿戴設備也蓬勃發展。目前該行業主要參與者為日本松下,美國Graftech、日本Kaneka和碳元科技,行業集中度較高。
質子交換膜(Proton Exchange Membrane,PEM)是質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的核心部件,對電池性能起著關鍵作用。它不僅具有阻隔作用,還具有傳導質子的作用。全質子交換膜主要用氟磺酸型質子交換膜;nafion重鑄膜;非氟聚合物質子交換膜;新型複合質子交換膜等。迄今最常用的質子交換膜(PEMFC)仍然是美國杜邦公司的Nafion®膜,具有質子電導率高和化學穩定性好的優點,目前PEMFC大多採用Nafion®等全氟磺酸膜,國內裝配PEMFC所用的PEM主要依靠進口。
鋁塑膜所要求的指標很多,其中最重要的指標也是與普通複合膜不同的地方是①極高的阻隔性;②良好的冷衝壓成型性;③耐穿刺性;④耐電解液穩定性;⑤電性能(包括絕緣性)。
與軟包需求急速升溫相左的是,國產鋁塑膜在動力電池領域實現進口替代依舊緩慢。捷威動力電芯開發室經理馬華博士表示,國產鋁塑膜在可靠性方面和進口產品仍然有些差距,且成本也不是很低,捷威動力也在做驗證和持續關注中。業內人士一致認為,從3C到動力,鋁塑膜的國產化替代趨勢將與隔膜相似,隨著2019年補貼進一步退坡,國產鋁塑膜需求或逐漸起量,並且有望在專用車領域率先釋放。
反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術的核心構件。反滲透技術原理是在高於溶液滲透壓的作用下,依據其他物質不能透過半透膜 而將這些物質和水分離開來。反滲透膜的膜孔徑非常小,因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等。系統具有水質好、耗能低、無汙染、工藝簡單、操作簡便等優點。反滲透膜廣泛用於電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫藥、食品飲料、市政及環保等領域,在海水及苦鹹水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水製備,飲用純淨水生產,廢水處理及特種分離過程中發揮著重要作用。(文:德利)
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