中國晶體新材料控股有限公司

1.產業之發展
  合成雲母乃是類比天然雲母的成分和結構,利用化工原料人工合成的雲母。在天然雲母呈現逐漸枯竭的同時,可不斷再生的合成雲母逐漸成為天然雲母的替代品。除再生性的優勢外,合成雲母在純淨度、成分穩定性、絕緣性、耐高溫性、耐腐蝕性均優於天然雲母。由於純淨度與成份穩定性較優,合成雲母所作之珠光顏料色澤與亮度均優於天然雲母。由於絕緣性、耐高溫性、耐腐蝕性均遠優於天然雲母,使其更適合製作滿足市場需求的絕緣材料與耐火材料。從性能上來看,合成雲母對天然雲母的替代能力甚高。下表為合成雲母與天然雲母比較。

 

純淨度

成份穩定性

絕緣性

耐高溫性

耐腐蝕性

天然雲母

重金屬含量高,其天然礦脈生長過程中雜質含量也較高

天然礦脈生長的不規則現象導致了天然雲母礦內的品質和組分都不一致

由於其結構中含結晶水,導致電阻率比合成雲母低

最高使用溫度在550-800℃之間

 

在高溫高壓水的長期沖刷下,會與水發生化反應

 

合成雲母

重金屬含量低,尤其是鐵元素含量低,因此其白度高,純淨度也高

生產所需原料的配方比例一致,生產原料可控,使其品質都保持穩定

介電強度大,介電常數均勻,電阻率高

 

最高使用溫度在1,100-1,500℃之間

與普通酸堿溶液不起反應,與水亦不發生反應,不容易變質。

 

   生產人工合成雲母的研究至今已有數十年的歷史,自20世紀30年代以來,德國、美國和日本等發達國家進行了大量以工業生產為目標的研究工作,但都未能成功生產出具有工業價值的大面積晶體。中國約從50年代末、60年代初開始合成雲母的研製,當時由於電視、電器工業的發展,中國迫切需要具有特殊性能的晶體材料,雖中國雲母資源豐富,但透明無斑點的優質白雲母礦藏量不高,且大部份地點均在西部邊遠地帶,交通不便,開採極為困難,另因中國於當時國際情勢的變化,進口天然非金屬材料相對困難,不僅貨源短缺且取得價格極高,凡此種種,均為使中國積極進行研究開發人工晶體發展之主要原因。
   1963年2月,中國建築工程部根據了1963~1972年科學技術十年發展規劃成立了非金屬礦研究所,成為了中國第一個綜合性人工晶體研究基地,在此基礎上包含合成雲母的各項人工晶體研製工作開始展開。其中,王國方帶領的合成雲母研製小組在經過不斷實驗測試後,終於在1964年6月以電熔鎂砂、氧化鋁、氟矽酸鉀、石英砂、碳酸鉀五種原料,在1400攝氏度以上的高溫中熔化,經冷卻、結晶,制出數10平方釐米透明的雲母片。1965年11月9日至19日,中國國家科委召開了人工晶體專業會議(簡稱“一一·九”會議)。會議根據十年規劃中對晶體材料的要求,落實了1966年至1970年人造金剛石、合成雲母、人工壓電晶體、光學晶體、閃爍晶體和電光晶體的發展計畫,並確定了人造金剛石、合成雲母、人工壓電晶體、光學晶體四大專案,其中明確指出,雲母為機械、電器、電子、儀器以及國防工業需用的重要材料,且屬有限之自然資源,由於進口數量受制與其他國家,為重要之戰略物資。因此,除了不斷尋找並合理利用天然資源外,必須迅速發展人工合成晶體。
   1968年,人工晶體研究所(即前述之非金屬礦研究所改名而成)開始了合成雲母製品的研究。利用合成雲母的碎渣製成的各種產品,在工業上有廣泛用途。但由於當時合成雲母技術仍有較多應用的局限性,例如人工合成雲母晶體面積較小、產出率較低、含氟量較高等,因此並未迅速工業化。
   至90年代,中國天然雲母逐漸枯竭之狀況,愈趨於明顯,合成雲母晶體工業化生產日益受到重視。遼寧中科、平江富達、山東滋博等公司開始以嘗試以前段所述之方式,大量生產合成雲母片,惟仍存在高氟、出成率低、品質不穩定(雜質成份高)等問題,儘管如此,下游應用之加工產業開始逐漸發展,各合成雲母廠商均致力於改善高氟、出成率低及品質等問題。友佳珠光雲母有限公司自2003年開始營運,與學術界共同進行合作研究,於2009年6月,成功量產低氟及雜質含量低的大片合成雲母晶體,亦使得合成雲母片生產成本得以大幅下降,並且達到下游產業的應用對氟含量之使用標準。