洗发水、电池、芯片……在我们的生活中，硅元素随处可见。但高纯度的单质硅却因热敏性、光电特性、掺杂特性等特征符合光伏、半导体等产业对元器件的独特要求，日益成为一种国家战略级别的先进基础材料，其生产技术不但决定着行业发展的前景，更是国家科学技术实力的重要体现。

  根据行业有关标准，光伏产业对单质硅的纯度要求在99.9999%以上；而在半导体行业，这个数据达到了令人惊讶的99.999999999%。

  这意味着5000吨多晶硅中，总杂质含量仅为一枚1元硬币的重量。

  热力学第二定律（熵增原理）告诉我们，对于一个孤立的系统，系统总是朝着最大混乱度的方向（高熵状态）发展。

  因此，越高纯度的物质，往往也需要更复杂的技术与更高的能耗来进行除杂。

  而半导体级的硅和碳化硅，常常要利用单晶硅拉制炉和碳化硅单晶生长炉等特定仪器在高温环境下制备得到，对于制备环境也有更为严格的要求。例如制备温度的维持，以及外部杂质干扰的降低。为此，一种由高纯碳纤维织就的保温毡应运而生，并凭借其易于成型、不易破碎、保温性能强、杂质含量低等优势，成为了半导体诞生前名副其实的“保暖衣”。

  近年来，湖南东映特碳沥青材料有限公司专门从事高纯碳纤维隔热材料的研发及产业化，取得了不俗的成效。该公司位于平江高新技术产业园区，成立于2017年8月，是湖南东映碳材料科技股份有限公司的全资子公司。总经理边坤介绍，公司目前已建成千吨级隔热材料生产线吨/年高纯隔热材料生产线，基本的产品为隔热软毡、硬毡等，大范围的应用于光伏、粉末冶金和第三代半导体领域，具有广阔的未来市场发展的潜力。“我们所生产的隔热毡在性能上已达到国际一流水准，总公司也在2022年荣获工信部授予的专精特新‘小巨人’企业称号。”谈及公司产品认可度，边坤充满自信。走进湖南东映特碳沥青材料有限公司的生产车间，便能看到已经被打包好的一卷卷软毡，颜色是朴素的灰黑色，但各类设备正常运行的轰鸣声却仿佛在告诉参观者——它们并不普通。小小保温毡看似貌不惊人，实际却起着至关重要的作用。该公司研发部负责人李彪和记者说，作为一种需要定期更换的重要耗材，这种保温毡除了需要具备基本的耐用性和保持温度的功能，其中的杂质含量更是影响碳化硅单晶制备良品率的主要的因素。为此，公司近年来从研发方面出发，实现了技术、工艺、人才队伍等方面的创新。“保温毡一方面维持着制备过程中的高温环境，另一方面也因其中存在的杂质，作为制备流程外的一个变量直接影响着产品的产率。”李彪说，为了从技术上解决杂质的问题，公司联合湖南大学成立了产学研基地，引进百余人规模的高校技术人才，不仅在技术上为产品提供科技支撑，还帮助改进了生产流程与环节，实现了工艺上的创新。

  “目前能从别的企业采购到的碳纤维材料杂质含量通常在400—500ppm（ppm指百万分比浓度），而半导体级别的碳化硅单晶制备过程中，对保温毡的杂质含量要求在20ppm以下。”李彪介绍，“我们研发部会通过个人独特的一套工艺进行首轮除杂，让杂质含量达到100ppm以下，然后通过纯化炉工艺将杂质含量降至10—20ppm。”实际上，由于预处理过程过于复杂，在同类企业的车间内，通常没有预先除杂的工艺。这也导致了许多企业所收购的材料在进入纯化步骤后，将消耗更多的能量，同时降低除杂的效率与精度。而据边坤介绍，湖南东映特碳目前所能实现的除杂精度，已经能够比肩国际市场对同种类型的产品的需求。其中“高纯黏胶基碳纤维毡TYT-CHPCF-HB/HC”作为明星产品，能够在大于2200摄氏度的环境下使用，在兼顾保温隔热能力的同时，内部灰分含量还可稳定控制在20ppm以下，目前年产量可达100吨。“其实，作为整个产业链的上游企业，从源头避免杂质的提前引入是我们必做的一项功课。”边坤表示，“科技发展的道路没有尽头。未来，我们还将开发更多软毡产品，同时加快研发可以更加好贴合半导体长晶炉热场的硬毡产品，适应更多不同企业的需求，为我国半导体行业发展新质生产力作出自己的贡献。”【打印】【收藏】【关闭】