“科學技術產品的迅速進步，通常是與其組成材料和部件的快速發展密不可分的，然而這些材料和部件的發展是終端消費者無法以肉眼感知到的。盡管上述材料和部件對現代科技的發展產生了深遠的影響，得到了廣泛的應用，并且能夠協助我們的工作，為我們的家庭提供能源，為汽車提供動力，甚至拯救我們的生命，但有些部件或復合材料不僅不為人們所見，甚至許多部件或復合材料仍為公眾聞所未聞。”

上面是2020年3月，華盛頓郵報采訪東洋炭素董事長兼首席執行官近藤尚孝（NaotakaKondo）發表題為“Unlockingendlessopportunitiesincarbon”（解鎖碳材料中的無盡機遇）報道中的一段文字，道出了大多數默默無聞的材料企業心聲，但同時證明當取得諸如“東洋炭素供應全球30%的各向同性石墨”這樣的成就，世人絕對會開始關注并重視這樣一家企業。石墨作為最常見的碳材料，應用非常廣泛，由市場容量和盈利點所主導，東洋炭素明確當前公司主要部門是半導體和汽車工業，其產品或技術介紹也就以此開始。

一、主力市場

半導體

MOCVD系統中的晶體生長都是在常壓或低壓(10-100Torr)下,用射頻、熱輻射、感應等方式加熱石墨基座(襯底基片在石墨基座上方),襯底溫度為500-1200℃，H2通過溫度可控的液體源鼓泡攜帶金屬有機物到生長區，進行氣相沉積，要求石墨基座具有優良耐熱性、導熱性及耐氨氣腐蝕性。"PERMA-KOTE"石墨基座已經被廣泛的使用在MOVD設備中，"PERMA-KOTE"是指采用東洋炭素專有的化學氣相沉積（CVD)工藝在高度純化的各項同性石墨的表面沉積碳化硅薄膜的產品。

采用獨特技術制造的碳化硅 / 碳化鉭（SiC/TaC）復合材料電芯，推動了碳化硅（SiC）半導體制造的發展。這是一種高純度各向同性石墨基體，上面覆蓋著致密的碳化鉭（TaC）涂層，碳化鉭的熔點約為 4,000℃，具有超高的熱耐久性，而且無裂紋，抗熱震性好。

離子注入是將某種元素電離成離子，并使其在電場中加速，獲得一定能量后注入固體材料表面內一定深度，以改變材料的物理、化學特性的一種技術。在半導體工藝技術中，離子注入具有高精度的劑量均勻性和重復性，可以獲得理想的摻雜濃度和集成度，使電路的集成、速度、成品率和壽命大為提高，成本及功耗降低。在離子的發生、偏轉及接收位置，都需要相應的石墨部件，要求石墨產品具有高純度以避免污染，高硬度、高強度、高密度等以減少自身顆粒的析出。

電子封裝就是安裝集成電路內置芯片外用的管殼，起著安放固定密封，保護集成電路內置芯片，增強環境適應的能力，并且集成電路芯片上的鉚點也就是接點，是焊接到封裝管殼的引腳上的。按功能大致有壓入﹑折彎﹑切斷﹑鉚合﹑熔接﹑測試﹑固定等分類。

汽車工業涉及石墨產品種類和功能龐雜，同時也與其他行業應用交集眾多，掛一漏萬還請讀者包涵指點。

電火花成形（EDM)也稱為“放電加工”，石墨材料由于重量輕、易加工成形；機加工、電加工效率都高于其他材料的特點，在放電加工領域得到廣泛應用。

機械用炭-石墨材料針對汽車，電氣、石油化工及機械行業提供所需炭——石墨零部件，主要應用于干式壓縮機及真空泵旋片、回轉壓縮機、螺桿壓縮機、徑向式通風機等軸密封用密封環和套環、無油活塞式壓縮機用石墨活塞桿密封和活塞導向環、機械密封、球閥用軸向端面密封件、液態介質輸送用石墨軸承、密封圈、組合密封圈、旋片、轉子及襯套等。

工業電機用炭刷，包含了四輪驅動汽車、摩托車、飛機、軌道機車、大型電動機、風力和水力等應用。 而炭刷用于可以用來改變電流的方向，起著換向的作用，從而讓電機運轉起來。工業炭刷要求具有耐高溫、耐磨耗、耐腐蝕、高壽命、高電流通過等特性。炭刷需要金屬系和電化石墨系材料，具備能通過高電流的特性。

刷架是在有刷電機里面盛裝碳刷并保持碳刷位置的機械導槽。刷架一般由刷盒、渦卷彈簧和壓指等主要零件組成，其作用是通過彈簧將壓力加在與換向器或集電環表面滑動接觸的碳刷上，使其在固定體與旋轉體之間穩定地傳導電。流碳刷架主要采用青銅鑄件，鋁鑄件及其它合成材料，一般刷架材料本身要求具有良好的機械強度，加工性能，耐蝕性能，散熱性能等。

石墨轉子具有優良的潤滑性，耐高溫，良好的抗化學腐蝕性，廣泛適用于各類汽車發動機和汽車空調里，吸氣泵，真空泵，吸油泵等，生產各類石墨及石墨密封材料。

發動機汽缸頂部的襯墊或排氣支管墊圈多采用以膨脹石墨制成的石墨密封。汽缸頂部襯墊是燃燒氣體，冷卻水以及潤滑油的密封，排氣支管墊圈是密封排氣體的。不但是汽車，包括摩托車、農業機械、小型船舶等的發動機以及其它的高溫高壓反應容器的墊圈等也采用石墨密封。

機械密封多用于汽車空調的制冷空壓機以及發動機冷卻用的水泵。與普通用泵相比，其負荷且批量生產，多采用樹脂結合質。大型車用高負荷時，有時采用炭石墨質。旋轉機的頂點密封采用炭素材料。旋轉機圓長形的汽缸內呈鼓圓形的三角形轉子在氣化燃料以吸收——壓縮——燃燒——爆發——排氣的程度下，消耗能源進行旋轉，給旋轉軸傳送動力。因在轉子的各項點裝有葉片，被稱為頂點密封。由于受到燃燒爆發引起的高溫高壓，所有要求具有金屬材料同樣的機械強度和潤滑性。因此需采用以高強度炭質為基體的金屬浸漬品。

二、創新材料

東洋炭素于1941年制造碳刷起家，到1974年稱為世界上第一家成功量產大尺寸各向同性石墨的公司，其碳制品和技術也隨著時代的需要不斷發展。不僅在半導體和汽車工業這樣的主力市場，從家電到航空航天、醫療等領域的尖端產品，應有盡有。

比如，東洋炭素開發的熱解碳為基體，導熱性極高的C/C復合材料已經用于小行星探測器的離子引擎網格，并且和同位素石墨材料被用于核聚變反應堆的關鍵等離子體測試設備。

C/C復合材料生產流程

與東洋炭素之前的明星材料各向同性石墨相比，C/C復合材料是一種通過對碳纖維增強塑料進行高溫烘烤和熱處理而制成的碳化塑料復合材料，其不僅高強、高彈、高韌性能更好，可耐2000℃甚至更高溫度，密度低適用于輕量化要求場景，最重要的是，加持化學氣相滲透（CVI）處理和碳纖維結構控制技術，其導熱系數可實現比銅更高！

三、主力材料

名企一定兼顧銳度和厚度，如果說C/C復合材料是東洋炭素的矛，各向同性石墨當然就是它的盾。除了石墨耐高溫、耐化學品、優良的導熱和導電性以及耐摩擦和磨損這些特性外，各向同性石墨還具有各個方向的均勻熱膨脹、由于其細顆粒結構而具有高強度以及材料特性變化非常小的特性。

琢磨工廠（香川縣三豐市）

為應對物聯網、人工智能等技術的發展帶來的半導體需求量的增加，作為半導體器件的基礎的硅晶圓，為了提高生產效率而直徑變大，對大直徑各向同性石墨產品的需求在增長。2020年5月，東洋炭素宣布琢磨工廠（香川縣三豐市）擴產大口徑各向同性石墨產品，但不是單純的增設會提高固定費用的設備，而是在現有工廠中投入新設備，推行自動化。

四、傳統應用（示例）

機械用碳-石墨利用碳的自潤滑性和耐化學性和耐熱性，用于不能使用金屬的高溫環境中的滑動部件，以及浸沒在化學品中和不能使用潤滑部件的領域。

多晶鑄錠需要用到石墨熱場，起到承載、發熱及保溫的作用，要求石墨件的使用環境為最高1600攝氏度、氬氣或真空環境中，石墨材料分別作電阻加熱器、保護圍板等、碳氈用于保溫、CC材料用于連接緊固部件及坩堝蓋板、保溫氈保護板等。

單晶硅則是將多晶硅料經過加熱熔化，通過直拉法(CZ)進行單晶硅棒的生產。

要求氬氣或真空環境中，通過石墨加熱器發熱至1600℃左右，對石墨坩堝內的多晶原料加熱，熔化成液體，通過控制液面溫度，提拉籽晶，最終長成單晶棒。

多孔碳是一種具有特殊結構的新型碳材料，其中含有許多在活性炭等一般碳材料中沒有的介孔，并且作為工業材料難以獲得，由于其具有許多特征性介孔，因此具有高催化活性，可用于燃料電池的電極催化劑等。

結語

以上碳材料產品的開發基于對材料的全民處理能力。東洋炭素擁有包括基礎加工、熱處理、提純、表面處理、浸漬、成型和檢測。比如，東洋炭素通過在鹵素氣體環境中熱處理石墨材料，去除材料中的雜質。使用高純度處理可以將石墨材料中的金屬雜質保持在 5 ppm 或以下；再比如陶瓷、耐火材料和粉末冶金領域被廣泛應用的冷等靜壓成型；還有包括真空處理、氮氣氬氣處理、氫氣處理、鹵素處理等各種熱處理能力；薄壁加工、3D打印、特殊內徑、多孔、截面、葉片、熱縮等高難度加工能力……

2020年1月，新冠疫情還未爆發，東洋炭素中國公司忘年會對2019年業績總結，“下半年經濟狀況急速下行，非常不穩定”。原因很多，有傳統行業向5G、AI、自動駕駛等新興產業的過渡，有貿易保護帶來的關稅壁壘，也有來碳減排方面的挑戰。總之，對于東洋炭素而言，成為其領域的開拓者通常意味著開發新創新的設備尚不存在，實際上，這是另一項挑戰的起點。近藤尚孝先生在另一場和所說可以作為注腳，“遙遙領先意味著我們必然會犯錯誤，但因為我們永不放棄，我們取得了其他人無法做到的事情，我們將成功產品所賺取的大部分利潤用于開發下一代產品。”

粉體圈

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