近日，美國開放人工智能研究中心Open AI發(fā)布首個(gè)視頻生成模型“Sora”。該模型通過接收文本指令，即可生成60秒的短視頻。我國公司緊隨其后，最近，國產(chǎn)Sora來了！3月5日，在超訊通信X七火山大會(huì)上，一段高清4K文生視頻，讓觀眾驚嘆不已。
來源：微博視頻截圖
你知道為Sora的服務(wù)器的制造立下汗馬功勞的核心材料之一是誰嗎？它就是雙馬來酰亞胺（BMI）樹脂。
01 何為BMI樹脂？
BMI樹脂屬于聚酰亞胺（PI）樹脂的一種。按合成方式分類，PI樹脂可分為縮聚型和加聚型，BMI樹脂就是廣泛應(yīng)用的加聚型PI樹脂。BMI的苯環(huán)和酰亞胺雜環(huán)含量高，交聯(lián)密度高，這些結(jié)構(gòu)的特殊性使其具有良好的耐熱性——分解溫度大于420℃，長期使用溫度177-232℃，以及較高的強(qiáng)度與模量和對(duì)各種溶劑、酸和水的高耐受性[1]，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，特別是用于人工智能(AI)服務(wù)器制造，起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用。
02 有AI和大數(shù)據(jù)模型的地方，就有BMI樹脂的“身影”
那么這種材料是怎么服務(wù)于信號(hào)高頻計(jì)算的呢？首先Sora的模型訓(xùn)練需要大算力支持，而AI的算法則離不開AI服務(wù)器。
圖1 印刷電路板的產(chǎn)業(yè)鏈圖（作者自制）
如圖所示：印刷電路板是AI服務(wù)器的核心組件之一，它是組裝電子零件用的基板，主要用于連接各種電子零件形成預(yù)定電路，有“電子產(chǎn)品之母”之稱。而印刷電路板是由覆銅板和油墨、蝕刻液等進(jìn)行生產(chǎn)得到的，覆銅板是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料，承擔(dān)著印刷電路板的導(dǎo)電、絕緣、支撐三大功能。
BMI樹脂作為一種高頻高速樹脂，其具有低介電常數(shù)、低介電損耗、低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱系數(shù)，常作為原料與玻璃纖維布、木漿、銅箔共同生產(chǎn)制備高頻高速覆銅板，并且其制備工藝技術(shù)門檻較高。
圖2 手指大小的印刷電路板（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）
所以說，需要用到AI和大數(shù)據(jù)模型的地方，都有BMI樹脂的身影！比如計(jì)算機(jī)、自動(dòng)駕駛、智能機(jī)械、智能醫(yī)療器械和航空航天等領(lǐng)域。這些領(lǐng)域推動(dòng)著印刷電路板的快速發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)著高頻高速樹脂的大量需求。
從成本的角度來看，高頻高速樹脂約占覆銅板生產(chǎn)成本的25-30%[2]，從高頻高速覆銅板需求的快速增長可以看出，高頻高速樹脂所占的成本也將會(huì)得到進(jìn)一步的增長!
03 其他領(lǐng)域應(yīng)用
同時(shí)BMI樹脂還被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域：
1.航空航天材料
圖3 中國首款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的民用飛機(jī)C919（來源：新華網(wǎng)）
BMI樹脂可以與碳纖維形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，這種增強(qiáng)復(fù)合材料在同等強(qiáng)度下，比一般傳統(tǒng)材料重量更輕，同時(shí)適應(yīng)于飛機(jī)飛行時(shí)的表面溫度，還具有更長的疲勞壽命，其中國產(chǎn)的C919客機(jī)是國內(nèi)首個(gè)使用T800級(jí)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的民機(jī)型號(hào)。
2.耐高溫隔熱材料
圖4 穿著消防衣進(jìn)行百米障礙救援競賽的消防員（來源：新華網(wǎng)）
BMI樹脂還可以作為原料用來制作具有耐高溫性能的阻燃防護(hù)服，其阻燃的機(jī)理是當(dāng)防護(hù)服與火焰或者高溫物體接觸時(shí)，能夠減緩火焰蔓延的速度，形成炭化的隔離層，從而保護(hù)人身的安全與健康。并且能夠當(dāng)脫離火焰后很快自行熄滅，從而達(dá)到阻燃目的。由于燃燒的部分會(huì)迅速炭化，并不會(huì)產(chǎn)生熔融、滴落或穿洞，也有利于使用者能快速脫下防護(hù)服，避免造成二次傷害。該阻燃防護(hù)服廣泛應(yīng)用于消防、冶金、石油燃?xì)?/strong>等高溫行業(yè)。
圖5 耐高溫的特種膠粘劑（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）
BMI樹脂由于其耐高溫性能廣泛用于制作特種膠粘劑，該膠粘劑可在260℃下持續(xù)使用，并且還具有良好的耐濕熱性能、耐輻射性能和絕緣性能。在航空、飛機(jī)制造和交通機(jī)械等領(lǐng)域內(nèi)，被廣泛的用作各種合金材料如鈦合金、鋁合金以及陶瓷等無機(jī)非金屬材料連接的結(jié)構(gòu)膠粘劑。我國正在研制的高速飛行器也大量采用的了BMI樹脂基復(fù)合材料，如發(fā)動(dòng)機(jī)艙蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)艙縱梁結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)件的制造需要與之相匹配的耐高溫BMI膠粘劑，需要膠接的部件占比高達(dá)50%~60%（體積分?jǐn)?shù)）[4]。
BMI樹脂作為原料還可以與導(dǎo)電粒子、分散添加劑和助劑等制備導(dǎo)電膠，其中BMI樹脂會(huì)在固化后形成導(dǎo)電膠的分子網(wǎng)絡(luò)骨架，為導(dǎo)電膠提供良好的力學(xué)性能支撐和保障粘結(jié)性能。導(dǎo)電膠可以將多種導(dǎo)電材料連接在一起，在各材料之間形成電的通路[3]。據(jù)此原理可設(shè)計(jì)制備出高效可靠的太陽能電池。
圖6太陽能光伏電板（來源：新華社）
3.絕緣涂料
圖7 不同顏色的涂料（圖庫版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）
BMI樹脂在涂料領(lǐng)域主要是作為絕緣漆的基料成分來使用。絕緣漆是以高分子聚合物為基礎(chǔ)并且能夠在一定條件下固化成絕緣膜等的絕緣材料，它由基料、阻燃劑、固化劑、顏料和溶劑等成分組成[5]。這種絕緣漆能夠在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)固化，具有良好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕和耐機(jī)械沖擊等性能。另外，由BMI樹脂制備的絕緣漆涂覆導(dǎo)體的表面，達(dá)到絕緣的效果，可制備出電磁線。電磁線指的是用來制造線圈或繞組的絕緣電線，可通過電磁感應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)電能與磁能之間的能量轉(zhuǎn)換。一般應(yīng)用于變壓器、各種儀表和電機(jī)等電器設(shè)備。
4.摩擦材料
以BMI樹脂作為原料，向樹脂基體中引入一系列的新材料作為潤滑填料可制備得到BMI樹脂復(fù)合材料，這種復(fù)合材料具備較低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的耐磨性。有的新型石墨烯潤滑填料，與BMI樹脂結(jié)合可制備出具有良好摩擦學(xué)性能的BMI復(fù)合材料，并且能夠在摩擦過程中形成高質(zhì)量的自潤滑轉(zhuǎn)移膜，同時(shí)具有優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度[6]。這種新型的BMI復(fù)合材料在摩擦領(lǐng)域內(nèi)具有一定的潛力，可用于各種汽車和航空航天的零部件。
小結(jié)
如今，人工智能、芯片、5G乃至5.5G基站建設(shè)需求加快，驅(qū)動(dòng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，帶動(dòng)新材料行業(yè)迅速發(fā)展，以BMI樹脂為代表的新材料正以前所未有的速度與AI實(shí)現(xiàn)“跨界”融合創(chuàng)新。相信隨著科技的進(jìn)步，這些新材料在會(huì)AI產(chǎn)業(yè)或深空探測、網(wǎng)絡(luò)安全等前沿行業(yè)更加大展宏圖。
參考文獻(xiàn)：
1.Zhao Q, Li X, Tian Z, et al. Controlling degradation and recycling of carbon fiber reinforced bismaleimide resin composites via selective cleavage of imide bonds. Composites Part B: Engineering 2022; 231: 109595. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109595.
2.王明輝等.電子樹脂行業(yè)報(bào)告二：看好高頻高速樹脂發(fā)展；國金證券股份有限公司
3.李和平.精細(xì)化工工藝學(xué)(第四版).科學(xué)出版社.2023年.
4. 楊海冬,王德志,曲春艷等.航空航天用雙馬來酰亞胺膠粘劑的研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2021,49(10):10-14.DOI:10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2021.10.003.
5.周玉青. 絕緣漆的組成、分類及用途[J]. 梅山科技, 2004(S2):20-24.
6. 沈連根,石磊,韓相鵬等.改性石墨烯納米帶/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能[J/OL].精細(xì)化工:1-13[2024-03-04].https://doi.org/10.13550/j.jxhg.20230299.
作者：高煌 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所材料學(xué)博士生
審核：袁智勤 北京化工大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授
出品：科普中國
監(jiān)制：中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)（北京）數(shù)字傳媒有限公司
2024-03-13
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