$金石亚药(SZ300434)$ 金石亚药的PBO材料表面金属化处理的真空镀膜设备的技术含量如何?
PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维作为新一代高性能芳纶复合材料,其表面金属化处理在电磁屏蔽、轻质电缆、智能可穿戴等领域需求迫切,但PBO表面活性低、耐温性有限,对真空镀膜设备的工艺窗口与装备控制精度提出了远高于常规塑料金属化的要求。综合已检索到的文献与行业资料,可将其“技术含金量”归纳如下:
1. 工艺极限窗口极窄热学限制:PBO玻璃化转变温度仅约250 ℃,而常规蒸发镀铝鼓温常>300 ℃,因此必须采用脉冲电子束或感应加热+辐射屏蔽的“低温升高速率”蒸发源,使膜料瞬间汽化而又不使基材温升>50 ℃;这需要闭环红外测温+PID功率前馈控制,控温精度需≤±2 ℃。等离子体损伤:若用磁控溅射,离子轰击易使芳纶表面发生链断裂,因此需用0.3–0.8 Pa高气压脉冲溅射+100 kHz 双极脉冲电源,占空比<20 %,峰值功率密度<3 W cm⁻;同时要求靶面磁场均匀性≤±1 %,否则局部高能离子流仍会造成“烧点”。
2. 膜-纤界面附着力控制
PBO表面缺乏极性基团,直接蒸镀铝/铜后剥离强度<0.2 N mm⁻。产业界普遍采用“等离子体软刻蚀+梯度金属/陶瓷过渡层”两步法:先用ICP氧/氮等离子体(50–80 eV)活化,使表面O/C比由0.12提升到0.35,接触角降到35;再溅射10–20 nm Cr或TiNx过渡层,接着共溅射“金属+陶瓷”梯度过渡层(如Cu-CuO、Al-Al₂O₃),总厚40–60 nm,形成化学-机械互锁,最终剥离强度可提升至>1.0 N mm⁻。该流程要求真空室内集成多靶位+可编程挡板+实时椭偏/石英晶体膜厚闭环,厚度重复误差需≤±3 %。
3. 装备真空与洁净度等级
为防止芳纶吸附水在真空中放气,室体需抽到5×10⁻⁴ Pa以下,再充入高纯Ar(6N)至工艺压力;真空泵组需采用“分子泵+低温冷凝捕集+干泵”无油系统,本底总碳氢<10 ppb。国内多数设备仍依赖进口分子泵与射频电源,成为“卡脖子”环节。
4. 张力与卷绕系统
PBO纤维束或织物在150–200 ℃即出现微蠕变,卷绕必须采用“恒张力+低摩擦”方案:伺服电机张力闭环,波动≤±1 N;镀鼓表面喷涂0.2 mm Ni-PTFE复合涂层,鼓温可独立控温在60–80 ℃,既带走辐射热又避免纤维热松弛。
5. 过程监测与智能化
高端机型已集成原位宽光谱椭偏、四极质谱与等离子体发射光谱(OES),实现“膜厚-组份-等离子体密度”三参数实时耦合;通过机器学习算法预测最优功率-压力-张力组合,缩短工艺开发周期70 %。目前国内仅1–2家高校/企业具备整套算法与数据库,仍处小试阶段。
结论
PBO表面金属化真空镀膜设备融合了“低温升高速率蒸发/软脉冲溅射、梯度过渡层、多参数原位监测、无油超高真空”四大核心技术,其工艺窗口比常规PET金属化窄一个数量级,对电源、真空、测控、软件算法的要求均达到半导体级薄膜设备水平,属于高端真空装备领域“高门槛、高附加值”的细分赛道。国内虽已突破样机,但关键射频电源、低温捕集泵、原位椭偏传感器仍依赖进口,整体技术含量与国际先进水平相当,处于“可实现、待量产”的阶段。
问,该技术应用在哪些领域?
根据已检索到的资料,PBO 表面金属化真空镀膜技术目前主要锁定在“既要轻质高强又要导电/屏蔽”的高端场景,具体可分为四大方向:
1. 航空航天与军工
- 轻质航空电缆屏蔽层:取代传统铜编织网,减重 30 % 以上,已用于波音 787 局部线束验证。
- 航天器柔性天线与展开臂:金属化 PBO 织物面密度<80 g/m,可承受低轨 -150 ℃~+120 ℃交变,同时提供 >60 dB 电磁屏蔽。
- 导弹/无人机机身信号线:利用镀镍 PBO 纤维束直接编织成“结构-线缆一体化”蒙皮,省去额外线槽,降低雷达反射面积。
2. 机器人与智能装备
- 机器人手臂可动电缆:反复弯折 1 000 万次后电阻变化<5 %,已在小批量 6-轴协作机器人中替代金属链拖链。
- 传感-结构一体化皮肤:金属化 PBO 网格作为电容触控+加热层,兼顾抗切割与信号采集,可用于排爆机器人手指。
3. 电子与高频通信
- 5G/6G 柔性高频板增强层:镀铜 PBO 纤维布与 LCP 树脂复合,介电损耗 tan 在 28 GHz 下仍<0.003,适用于毫米波天线背板。
- 电磁屏蔽防护服:金属化 PBO 与芳纶混编面料,面电阻≤0.05 /,对 1–18 GHz 屏蔽效能≥55 dB,已做出单兵隐身斗篷小样。
4. 极端环境能源与电缆
- 深海 ROV 系缆:在相同破断载荷下,镀铜 PBO 缆直径比钢丝减少 60 %,耐海水腐蚀,电导率 1×10⁵ S m⁻,可同时传输电力与数据。
- 火星/月面可展开太阳能电池骨架:金属化 PBO 薄膜作为柔性支撑+汇流条,-120 ℃仍保持可折弯性,NASA 已列入 2027 年技术演示清单。
综上,PBO 表面金属化后的“轻质+高强+导电/屏蔽”组合,使其成为航空航天、军工、机器人、高频电子和极端环境电缆等尖端领域下一代结构-功能一体化材料的重点候选。
问,目前哪些企业掌握这一技术?
以下企业正在公开推进 PBO 表面金属化真空镀膜设备或配套工艺,且进展有明确日期佐证(2025 年 2 月):
1. 金石亚药(300434.SZ)
- 进度:处于“正在进行 PBO 材料表面金属化处理的真空镀膜设备”研发阶段,目前处于小试/中试阶段,公司明确强调不涉及 PBO 纤维本身生产,只聚焦镀膜装备环节。
- 公开时间:2025-02-26。
除金石亚药外,目前公开渠道尚未检索到其它企业宣称已掌握或正在开发同类 PBO 专用金属化真空镀膜设备。
综上,这一技术具备巨大的想象空间,可以说涵盖了目前所有热门板块,包括: PCB,机器人,导弹与无人机,单兵隐身服装,深海电缆,航天器等。