青年科學家張步峰及團隊：國產「黃金薄膜」打破壟斷比肩國際

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張步峰，博士，正高級工程師，全國絕緣材料標準化委員會委員，中國電工技術學會高級委員，湖南省聚酰亞胺薄膜工程技術研究中心主任。曾獲得「中國中車首屆核心技術專家」「中國中車勞動獎章」「湖南省創新領軍人才」等榮譽，主持了十余項國家省部級科技攻關項目和多項國防科技攻關項目，率領團隊歷時10余年攻克了高性能聚酰亞胺薄膜的材料設計、製備工藝和裝備系統集成設計等一系列基礎科學問題和工程關鍵技術，獲得授權發明專利30余項，其中核心專利獲得中國發明專利獎銀獎，打破了西方長期壟斷，擺脫了我國高端工業和國防戰略裝備關鍵聚酰亞胺材料受制於人的局面。

5月18日，從湖南省石油化學工業協會傳來喜訊，在湖南省株洲市淥口區南洲鎮的丘陵山間，有一家打破打破國外壟斷的科技企業，它便是株洲華鑫新材料有限公司（以下簡稱株洲華鑫）。

株洲華鑫的產品是一張薄薄的「膜」，可別小看這一張薄薄「膜」，卻是當前世界上性能最好的有機高分子絕緣薄膜材料之一，上天能助力航空飛行，下地能護航高鐵飛馳。它就是高性能聚酰亞胺薄膜（簡稱PI膜），也被稱為「黃金薄膜」。

實現「黃金薄膜」國產化的領軍者便是株洲華鑫張步峰。他和他的團隊，數年如一日，不畏艱難，不僅建成國內首條化學亞胺法PI薄膜生產線，實現高性能PI薄膜的國產化，更讓「中國薄膜」走出國門，有實力與國外PI企業掰一掰手腕。

「黃金薄膜」 曾經一膜貴求、一膜難求

在株洲時代華鑫新材料技術有限公司生產車間，總經理兼首席專家張步峰指着生產線上正在生產的一種金色、透明、極薄的膜，語帶驕傲地説，「這就是我們研發出來的打破美國壟斷的國產化‘黃金薄膜’。」

説起「黃金薄膜」，不得不提一段「卡脖子」歷史。

時間倒退到10多年前，那時的中國軌道交通產業正進入快速發展階段，中國高鐵技術發展速度國內外矚目，「和諧號」「復興號」相繼出爐，薈萃諸多自主創新成果，很多「絕技」屬於世界首創。

但中國造得出大高鐵，卻要進口小玩意。如高鐵列車電機里的「黃金薄膜」，便要從美國杜邦公司進口。

「黃金薄膜」薄如蟬翼，僅有15—20微米，一根頭發絲大小，在零下269℃-400℃的溫度範圍內，具有穩定而優異的物理、化學、電學和力學性能，是一種很關鍵的絕緣材料。

過去50年里，高性能PI膜一直被美國杜邦公司壟斷，「一膜貴求、一膜難求」的局面嚴重阻礙了我國軌道交通產業的發展。

「可以毫不誇張地説，2010年以前，中國製造多少高鐵列車，取決於美國杜邦公司給多少‘黃金薄膜’。」張步峰説，我們從杜邦購買高性能PI膜，不僅要出高價，還要提前6個月報計劃，並付完全款，甚至6個月后不能保證拿到貨。

  伴隨着中國軌道交通產業對「黃金薄膜」的需求量日益增加，突破美國的技術壟斷，已經刻不容緩。   

「我們跟杜邦公司談判過，希望能在中國合資建廠，但被杜邦公司拒絕。」張步峰説，真正的核心技術靠「化緣」要不來、花大價錢也買不到，只有堅持自主創新，才能實現關鍵技術的國產化，才能不受制於人。

於是，2010年，剛剛博士畢業的張步峰，決心打破美國的技術壟斷，帶領團隊投入到高性能聚酰亞胺薄膜項目攻關之路。

破解困擾化工行業50余年的難題

高性能聚酰亞胺薄膜項目攻關之路荊棘重重。

「我們一開始就走了彎路。」張步峰介紹，PI膜的主要合成工藝有兩種：一種是熱亞胺法，另一種是化學亞胺法。國內製造PI膜都是採用熱亞胺法，張步峰的團隊最初選擇的技術路線也是熱亞胺法，等到2013年建成生產線后，發現熱亞胺法生產的PI膜，品質並不穩定，產品性能也偏低，與高鐵列車所需的高性能PI膜，存在一定差距。

於是，張步峰帶領團隊立即轉變研究方向，投入到PI膜化學亞胺法生產工藝的研究當中。

PI膜化學亞胺法生產工藝的突破談何容易。一要面對美國杜邦公司的專利「圍剿」，二要從零開始，研發具有自主知識產權的工藝。

「前方已經沒有路了，我們必須闖出一條路來。」張步峰如是説，也如是做，哪怕前方困難重重，他和他的團隊只顧一路兼程。

從材料設計，到製備工藝，到裝備系統集成設計，再到裝備系統調試......張步峰和他的團隊都是摸着石頭過河，一點一點去試，一點一點去改進，沒有經驗可以借鑑。

尤其是2016年、2017年兩年，高性能聚酰亞胺薄膜項目攻關到了關鍵時刻，即裝備系統集成設計和調試。設備的每一個環節，只能靠估靠算，以及沒日沒夜的發現問題和解決問題。那時候，張步峰每天要面對海量的數據，工作到凌晨4點是常態，甚至有三四個月，每天只能睡不到兩個小時，他的頭發也在那時斑白了三分之一。   

功夫不負有心人。經過8年多的努力，張步峰和他的團隊，攻克了配方技術、制膜工藝和生產線裝備等一系列難題，於2017年底，建成了國內首條化學亞胺法PI薄膜生產線，成功實現了高性能PI膜實現了「中國製造」，破解了困擾國內高分子化工行業50余年的難題。

「中國薄膜」走出國門

進入PI膜領域，張步峰發現，該膜除了用於軌道交通產業，憑藉其耐高温、電絕緣等諸多特性，也廣泛用於5G、電子信息、航空航天、新能源汽車等高科技領域，尤其是近年來越來越智能化的手機終端，高性能PI膜是必不可少的材料。

     張步峰和他的團隊在開發出高性能PI膜生產一號線之前，韓國三星相關負責人找到了他所在公司，原來三星手機也飽受美國杜邦「卡脖子」之痛，全世界尋找高性能PI膜生產方。

「當時，三星不僅找了我們，也找到了韓國SKC公司，看誰能率先突破高性能PI膜製造工藝。」張步峰説，最終，我們率先實現高性能PI膜的量產，經過批量試用，產品品質達到了美國、日本同類產品水平，憑藉其性能優良、性價比高，贏得了韓國三星的青睞，成為三星旗艦手機Galaxy S10系列的PI膜獨家供應商，在國外引起很大的轟動。

「與三星的合作，給我們打開了一扇大門。」張步峰説，這不僅標誌着我們生產的PI薄膜成為國內薄膜行業五十年來第一個獲得國內外主流終端認可的PI品牌，也為公司架起了一座與電子終端直接聯繫的橋樑。此后，華為、榮耀、OPPO、VIVO、小米等手機終端廠商紛紛找上門來。

伴隨着高性能PI膜需求的提升，此后數年，株洲華鑫新材料技術有限公司的出現，以及第二條高性能PI膜生產線的出爐，讓株洲華鑫的高性能PI膜年生產能力達到1000噸，產品品質達到了美國、日本同類產品水平，成功替代進口產品，應用於華為、VIVO等手機品牌。憑藉一種低吸水性聚酰亞胺薄膜的製備方法，時代華鑫還摘得了第二十四屆中國專利銀獎、2022年度湖南省專利獎一等獎。其市場份額也不斷攀升，成功取代國外同類產品的同時，更讓「中國薄膜」走出國門，有實力與外國同行掰一掰手腕。

伴隨着5G技術、超大規模集成電路製造與封裝等高新技術的發展，國內外對高性能PI膜的需求日益增加，市場潛力巨大。 爲了滿足市場需要，株洲時代華鑫未來將繼續擴大產能，將PI薄膜的年產能提升到3000噸，實現規模效應的同時，積極向下遊滲透，以滿足國內外高尖端技術產業PI薄膜需求。

説起株洲，張步峰不僅自豪，而且感恩。他説是株洲這片科技熱土，讓他有了施展才華的天地，才能十年磨一劍，打破國外高性能PI膜的壟斷，建成了國內首條化學亞胺法PI薄膜生產線，讓他能夠站立在科技前沿，用科學之火點燃株洲「製造名城」之光。