【正文】 3）坯體制造生產(chǎn)線分析設(shè)計(jì)圖紙，將處理過的原材料按圖紙要求下料。根據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)加工特點(diǎn)的要求，碳/碳復(fù)合材料生產(chǎn)計(jì)劃安排3個(gè)車間，其中1個(gè)車間為炭化和高溫處理車間，其余車間為化學(xué)氣相沉積車間。它需要完成化學(xué)氣相沉積、炭化、高溫處理等工序。涂層之后的成品進(jìn)入包裝線進(jìn)行人工包裝和裝箱，包裝之后的產(chǎn)品通過叉車倒運(yùn)進(jìn)入成品倉庫，也可以直接出廠。m。m為宜，最好為15181。視材料的使用要求，處理的溫度在1800℃－2300℃，高溫保溫時(shí)間為2小時(shí)至5小時(shí)）；最后將高溫處理后的產(chǎn)品表面進(jìn)行涂層，表面涂層的厚度以5181。碳/碳復(fù)合材料的制造技術(shù)路線如圖3－1。炭纖維是碳/碳復(fù)合材料中最重要的組元，可以說，沒有炭纖維就沒有碳/碳復(fù)合材料的存在。這些與固體炭的結(jié)構(gòu)缺陷和炭相組成等顯微結(jié)構(gòu)影響因素有關(guān)，取決于固體炭的制造方法及工藝條件。 工藝技術(shù)路線碳/碳復(fù)合材料，更準(zhǔn)確地說是炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料，是由人工合成的純碳元素組成。目前，項(xiàng)目已完成實(shí)驗(yàn)、試用、科技成果鑒定、認(rèn)證等一系列研究工作。表31 項(xiàng)目建（構(gòu)）筑物一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位面積備注1生產(chǎn)車間平方米65342倉庫平方米8003綜合樓平方米12004配電間平方米3005水泵房、門衛(wèi)平方米130合 計(jì)平方米8964 工藝技術(shù)路線 工藝流程項(xiàng)目的工藝技術(shù)，是在中南大學(xué)蔣建純教授和湖南南方搏云新材料有限公司研發(fā)人員共同研究，經(jīng)過多年研發(fā)、工業(yè)性考核最終確定。項(xiàng)目總占地面積為40畝，項(xiàng)目規(guī)劃總建筑面積為8964m2。達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計(jì)產(chǎn)出能力為高、中、低密度碳/碳復(fù)合材料約200噸（其中：高密度材料10噸、密度梯度材料20噸、低密度（保溫）材料170噸）。3 項(xiàng)目建設(shè)方案 項(xiàng)目的產(chǎn)能規(guī)模公司現(xiàn)租用長(zhǎng)沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)祥和工業(yè)園場(chǎng)地辦公、生產(chǎn)，2007年產(chǎn)值達(dá)500萬元。5）重點(diǎn)設(shè)計(jì)、制造20〞、22〞、28〞幾種規(guī)格的熱系統(tǒng)。3）開發(fā)硅晶體生長(zhǎng)爐熱系統(tǒng)適用的碳/碳復(fù)合材料，主要是制作保溫內(nèi)忖套、加熱器、坩堝類結(jié)構(gòu)材料和隔熱保溫用的固化炭氈兩大類材料；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝定型，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；向市場(chǎng)提供成套碳/碳復(fù)合材料熱場(chǎng)系統(tǒng)。項(xiàng)目建設(shè)對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的作用主要體現(xiàn)在：1）打破國(guó)內(nèi)無熱場(chǎng)設(shè)計(jì)能力的現(xiàn)狀，探索針對(duì)碳/碳復(fù)合材料的特點(diǎn)設(shè)計(jì)熱場(chǎng)系統(tǒng)的規(guī)律。對(duì)純度要求高的零件，中間還需穿插純化處理。用近、凈成形工藝（少、無切削加工方法），即采用炭纖維制成與零件形狀、尺寸近似的二維、三維或多維坯體；多孔炭纖維坯體經(jīng)過浸漬或化學(xué)氣相沉積（CVD）增密到一定的密度；再采用2000℃以上的高溫處理、表面抗蝕處理等，使之成為適用的熱系統(tǒng)零部件。 重大關(guān)鍵技術(shù)的突破對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用通過研究硅單晶生長(zhǎng)爐對(duì)熱場(chǎng)零部件的使用要求，研究設(shè)計(jì)特定的碳/碳復(fù)合材料，滿足制造熱場(chǎng)零件的機(jī)械物理性能。南方搏云公司已經(jīng)在一定程度上掌握了先進(jìn)的晶體生長(zhǎng)爐熱場(chǎng)系統(tǒng)的技術(shù)要求和各類零部件生產(chǎn)加工工藝技術(shù)。采用獨(dú)特的技術(shù)，很好低解決了1000多度炭化、沉積爐，2000度的高溫爐的電極可靠性問題；4）3相電阻加熱爐產(chǎn)生的高次諧波小于感應(yīng)爐，對(duì)電網(wǎng)污染小，可以無需消諧；5）由于采用碳/碳復(fù)合材料加熱器，使用電壓高，節(jié)能效果顯著。美國(guó)CENTOL公司類似設(shè)備單臺(tái)報(bào)價(jià)348萬美元，南方搏云現(xiàn)有類似設(shè)備5臺(tái)，且比美國(guó)公司的設(shè)備先進(jìn)、適用。公司研發(fā)的設(shè)備集成了多項(xiàng)專利技術(shù)與專有技術(shù)，如三相電阻加熱多功能爐。特別是開發(fā)了直徑達(dá)到1550mm的大型、整體式碳/碳復(fù)合材料加熱器和碳/碳固化保溫件。 Rou 公司平板鍍膜機(jī)上的硅片存儲(chǔ)器等；e、為德國(guó)ALD、PVA等公司生產(chǎn)的氣壓燒結(jié)爐配熱系統(tǒng)等。公司采用梯度材料之后，造價(jià)大大降低，可靠性大幅提高。硅晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)有很多大型部件是既要承受機(jī)械力、又要隔熱保溫，原解決方法是將硬質(zhì)材料石墨設(shè)計(jì)出一個(gè)空腔，將低密度材料做成內(nèi)膽塞在空腔內(nèi)。公司依據(jù)新型材料的性能設(shè)計(jì)了熱場(chǎng)系統(tǒng)24種零部件，特別是改進(jìn)了坩堝設(shè)計(jì)（三瓣式改為整體式）和導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)（組合式改為整體式），經(jīng)過工業(yè)性使用，尤其是與德國(guó)CGS的設(shè)計(jì)、SGL提供的熱場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比拉晶試驗(yàn)，證明南方搏云公司設(shè)計(jì)、制造的熱場(chǎng)系統(tǒng)材料純度高，揮發(fā)、放氣少，煅燒時(shí)間很短；材料強(qiáng)度高，隔熱材料保溫性能好，拉晶過程節(jié)能；成晶條件好，成晶區(qū)域?qū)?，成品率高，堝底殘余料很少。隨著國(guó)家科技部863攻關(guān)項(xiàng)目—《28英寸硅晶體生長(zhǎng)爐的研制開發(fā)項(xiàng)目》的成功，拉制大直徑國(guó)際主流產(chǎn)品12英寸半導(dǎo)體硅棒的設(shè)備將投入工業(yè)生產(chǎn)。公司技術(shù)部門經(jīng)過對(duì)熱場(chǎng)20多種零部件的功能和使用條件進(jìn)行仔細(xì)分析，開發(fā)出低密度保溫隔熱材料、高密度與中密度的結(jié)構(gòu)材料及特殊件需要的密度梯度材料等三大類材料用于制造熱場(chǎng)零部件，應(yīng)用于各類大型半導(dǎo)體硅生長(zhǎng)設(shè)備，取代國(guó)外進(jìn)口的等靜壓石墨和固化氈，效果好。對(duì)各種密度的機(jī)械加工，要采用新型的加工方法、加工刀具、加工工裝、加工工藝等。其技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在：1）采用PAN碳纖維制備高純、高性能固化保溫氈，一整套工藝技術(shù)均屬于原創(chuàng)技術(shù)。國(guó)內(nèi)僅有湖南南方搏云新材料有限公司一家生產(chǎn)的硅晶體生長(zhǎng)爐熱場(chǎng)材料純度及保溫等特性能夠滿足硅晶體生長(zhǎng)爐、硅多晶澆鑄爐及其他高純硅材料生產(chǎn)設(shè)備的使用要求，可完全取代進(jìn)口的等靜壓石墨和石墨炭氈組合以及高純固化保溫材料。公司通過對(duì)碳/碳復(fù)合材料的深入研究，利用碳/碳復(fù)合材料良好的可設(shè)計(jì)性，研發(fā)了碳/碳復(fù)合材料固態(tài)保溫氈并申請(qǐng)了專利?！妗嬖?m31泡沫石棉40~505005262珍珠巖水泥制品350600淘汰3硅石水泥制品160250淘汰4巖棉603005385復(fù)合硅酸鹽涂料10008001,4506高性能固態(tài)保溫氈160惰性氣體保護(hù)3500真空保護(hù)2500320,000從上表可知，硅的熔點(diǎn)在1420℃以上，而大多數(shù)保溫材料的工作溫度在1000℃以下，且常用保溫材料的價(jià)格只有高性能固化保溫氈的數(shù)千分之一。常用保溫材料性能、價(jià)格的對(duì)比情況詳見表22。在高純硅制造晶體生長(zhǎng)和多晶澆鑄等應(yīng)用領(lǐng)域，具有無法替代的地位。 技術(shù)或工藝特點(diǎn)以及與現(xiàn)有技術(shù)或工藝比較所具有的優(yōu)勢(shì) 國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)一般高純固化隔熱保溫氈耐高溫、抗熱震、純度高；有較高的強(qiáng)度和剛性，可以機(jī)械加工；表面規(guī)整，耐沖蝕；抗酸抗堿，尺寸和形狀保持性好。 鑒定年限2008年2月，在湖南省科技信息研究所完成《碳/碳復(fù)合材料制備大型硅晶體生長(zhǎng)爐熱場(chǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件科技查新報(bào)告》。2008年2月，在湖南省科技信息研究所完成《碳/碳復(fù)合材料制備大型硅晶體生長(zhǎng)爐熱場(chǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件科技查新報(bào)告》。2006年12月，公司通過了高新企業(yè)和高新產(chǎn)品的“雙高認(rèn)證”。2006年，西安理工大學(xué)為給其生產(chǎn)的硅晶體生長(zhǎng)爐配置新型碳/碳復(fù)合材料熱系統(tǒng)，與南方搏云聯(lián)合開發(fā)TDR－80爐的18〞熱系統(tǒng)。2006年2月，與北京天能運(yùn)通晶體科技有限公司簽定了《產(chǎn)品試用協(xié)議》。2005年元月份，兩件保溫忖套在國(guó)內(nèi)太陽能硅單晶基地河北寧晉晶龍集團(tuán)港龍電子材料有限公司使用，用戶反饋意見是：與日本產(chǎn)品不相上下。2006年，有爐底護(hù)盤等十幾件產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。爾后，又將12〞碳/碳復(fù)合材料坩堝堝幫(Φ306mm)與碳/碳復(fù)合材料加熱器兩個(gè)熱場(chǎng)核心部件一起裝在TDR－62設(shè)備上使用，加熱器匹配情況好，拉晶順利，使用效果不錯(cuò)。 已完成的研究開發(fā)工作及中試情況和鑒定年限 已完成的研究開發(fā)工作情況及中試情況2003年9月起，公司陸續(xù)有產(chǎn)品在西安驪晶電子技術(shù)有限公司使用、考核。與項(xiàng)目相關(guān)的技術(shù)發(fā)明專利情況如表21。湖南南方搏云新材料有限責(zé)任公司在利用現(xiàn)有專利技術(shù)的同時(shí)，加強(qiáng)力量自行研發(fā)新技術(shù)，不斷推出新產(chǎn)品。因此項(xiàng)目完全符合專項(xiàng)的實(shí)施原則。同時(shí)，本項(xiàng)目是南方搏云公司與國(guó)內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)―中南大學(xué)共同開發(fā)、研制的高技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化工程，項(xiàng)目和公司負(fù)責(zé)人具有中南大學(xué)教授身份，是典型的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目。項(xiàng)目完全符合專項(xiàng)的實(shí)施目標(biāo)。 符合專項(xiàng)的實(shí)施目標(biāo)項(xiàng)目的實(shí)施，能夠促進(jìn)我國(guó)碳/碳復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)和高性能碳/碳復(fù)合材料的先進(jìn)工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。 與國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)總體思路、原則、目標(biāo)等關(guān)聯(lián)情況 符合專項(xiàng)支持的重點(diǎn)領(lǐng)域《國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于請(qǐng)組織申報(bào)高性能纖維復(fù)合材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)的通知》提出：按照“‘加速發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)，滿足國(guó)家重大需求’的原則，專項(xiàng)重點(diǎn)支持碳纖維、芳綸纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維及其高性能復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)及關(guān)鍵裝備的產(chǎn)業(yè)化示范，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及航空航天等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體需求”。項(xiàng)目目前的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)主要是資源風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)不確定性風(fēng)險(xiǎn)、研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)不確定性風(fēng)險(xiǎn)、成本控制風(fēng)險(xiǎn)、競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)等，但這些風(fēng)險(xiǎn)都屬于可控風(fēng)險(xiǎn)，且各風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)系數(shù)均較低。南方搏云通過近一年的碳/碳復(fù)合材料熱場(chǎng)零部件的試制和試用，產(chǎn)品性能優(yōu)良，國(guó)內(nèi)個(gè)別炭纖維生產(chǎn)廠家和石墨件的加工廠家已有意合作生產(chǎn)碳/碳復(fù)合材料熱場(chǎng)產(chǎn)品。另外存在采購成本過高，供貨周期長(zhǎng)的問題。表17 碳/碳材料制品與進(jìn)口的同類CFC產(chǎn)品的供貨周期對(duì)比表對(duì) 比 項(xiàng) 目單價(jià)（元）交 貨 時(shí) 間3C材料制品45天CFC材料制品18個(gè)月表18 3C材料制品及高純石墨制品的對(duì)比分析對(duì)比項(xiàng)目體積強(qiáng)度一次漏硅損失碳/碳材料制品15—10正常操作時(shí)為零高純石墨制品51一次損失10多萬元 市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，除了日本的幾家企業(yè)以外，德國(guó)的SGL和英國(guó)的KalCarbon也開始在中國(guó)設(shè)立代理機(jī)構(gòu)，希望從中國(guó)這個(gè)大市場(chǎng)上分一杯羹。同時(shí)由于企業(yè)在國(guó)內(nèi)，貨物的運(yùn)輸及銷售手續(xù)簡(jiǎn)便，可以及時(shí)滿足客戶的需求。通過對(duì)同類產(chǎn)品的分析與試驗(yàn)，比較各種工藝的優(yōu)劣，采用一系列的專利技術(shù)，使公司產(chǎn)品在性能達(dá)到或超過進(jìn)口同類產(chǎn)品的同時(shí)，采購成本得到有效控制，并獲得較高性價(jià)比。碳/碳產(chǎn)品的優(yōu)良性價(jià)決定碳/碳材料必將成為石墨材料的的最好替代材料。同時(shí)，借助于項(xiàng)目投資方中南大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)設(shè)備，公司的檢測(cè)手段達(dá)到國(guó)際一流水平，公司檢測(cè)設(shè)備詳見表116。通過與客戶的直接溝通，鍛煉了項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，使公司與客戶的聯(lián)系更加緊密，擁有了適應(yīng)市場(chǎng)的后續(xù)研發(fā)能力。項(xiàng)目的設(shè)備開發(fā)、工藝研究階段始于2002年。擁有多項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)和設(shè)備的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其中獲得專利9項(xiàng)，是6項(xiàng)專利技術(shù)的第一發(fā)明人。表14 主要產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)品 名設(shè)備數(shù)量（套、件）單臺(tái)年消耗量（套、件）平均單價(jià)（萬元）潛在市場(chǎng)需求（萬元）硅晶體爐熱場(chǎng)1300人造寶石、炭化硅晶體100硅片CVD托架1604熱壓燒結(jié)模具201氣壓燒結(jié)保溫100其他設(shè)備合 計(jì) ￥ 產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)及公司優(yōu)勢(shì)分析（1）深入系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究公司以碳/碳復(fù)合材料研發(fā)實(shí)力雄厚的中南大學(xué)為依托，有著20年碳/碳復(fù)合材料的科研、試驗(yàn)基礎(chǔ)；本項(xiàng)目為《國(guó)家重點(diǎn)工業(yè)性試驗(yàn)項(xiàng)目（計(jì)高技[1998]1817）》的拓展和延伸；《高性能碳/碳復(fù)合材料飛機(jī)制動(dòng)材料的制備技術(shù)》項(xiàng)目，于2004年獲得國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)。表13 PV與IT硅材料生產(chǎn)配套熱場(chǎng)材料市場(chǎng)需求分析設(shè)備名稱設(shè)備擁有量（臺(tái)）臺(tái)年需求量（kg）合計(jì)需求量（kg）合計(jì)價(jià)值（萬元）備注單晶硅爐25001303,250,00065,000多晶硅澆鑄爐5002701,350,00027,000氫化爐30020060,00012,000合計(jì)5,200,000104,000就公司目前已開發(fā)的產(chǎn)品與市場(chǎng)情況，結(jié)合相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，公司生產(chǎn)的碳/碳復(fù)合材料熱場(chǎng)系統(tǒng)及相關(guān)配套部件以占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的50％計(jì)算。高純硅氫化爐年需求100公斤，價(jià)值20萬元。18寸熱場(chǎng)系統(tǒng)單晶爐單臺(tái)年需求碳/碳復(fù)合材料、復(fù)合固態(tài)保溫氈130公斤，價(jià)值27萬元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)目前在生產(chǎn)和在建多晶硅項(xiàng)目的產(chǎn)能達(dá)67萬噸，由此導(dǎo)致多晶硅澆鑄爐、單晶硅晶體生長(zhǎng)爐的擁有量在不斷增加，同時(shí)未來需求量也將大幅增加。因此，本項(xiàng)目的產(chǎn)品需求和市場(chǎng)前景相當(dāng)好，而且產(chǎn)品的市場(chǎng)供求狀況仍處于供不應(yīng)求狀態(tài)，可以說項(xiàng)目的發(fā)展機(jī)遇非常良好。綜合來看，當(dāng)前國(guó)內(nèi)碳/碳復(fù)合材料熱場(chǎng)系統(tǒng)的市場(chǎng)容量保守估計(jì)可達(dá)10億元左右。北京京儀世紀(jì)、常州華盛天龍各200余臺(tái)；上海漢虹、浙大等各有200多臺(tái)。通過我們對(duì)國(guó)內(nèi)硅單晶爐生產(chǎn)商不完全統(tǒng)計(jì)，目前規(guī)模設(shè)備生產(chǎn)廠家有七家，2005年供貨量達(dá)到1000臺(tái)以上。預(yù)計(jì)近年熱場(chǎng)的需求量年增加30％以上。通過對(duì)國(guó)內(nèi)二十多家單晶硅材料生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有16〞和18〞的單晶硅生長(zhǎng)爐1000臺(tái)，年需要的備件產(chǎn)值在27000萬元以上。硅材料生產(chǎn)設(shè)備中的保溫材料，全部需要高純高性能碳/碳復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合固態(tài)炭氈。高純多晶生產(chǎn)能力10000噸以上，到2010年，產(chǎn)能達(dá)到43500噸以上。另外，設(shè)備大型化步伐很快，目前國(guó)內(nèi)大型硅晶體爐的爐腔直徑1200mm；國(guó)際上大型設(shè)備所用坩堝直徑就達(dá)到了1024mm，爐腔尺寸達(dá)到了1500mm。圖 20062010世界光伏產(chǎn)能及預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來源：PV News [PVN2007]）從單晶硅的生產(chǎn)及硅晶體生長(zhǎng)爐的擁有情況看，高純高性能碳/碳復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合固態(tài)炭氈在近期及未來很長(zhǎng)一段時(shí)期都將是比較緊缺的產(chǎn)品。圖 19902006世界光伏模塊產(chǎn)量（數(shù)據(jù)來源：PV News [PVN2007]