Vrhunski materijali postali su teško oružje zemlje, preuzimajući vodstvo u tri smjera

Uz podršku nacionalnih politika za nove materijale i njihove daljnje proizvode u zrakoplovstvu, vojsci, potrošačkoj elektronici, automobilskoj elektronici, fotonaponskoj elektronici, biomedicinskim poljima, potražnja tržišta nastavlja se širiti, a zahtjevi za performansama proizvoda nastavljaju se poboljšavati. Uz brzu ekspanziju, zahtjevi za istraživačkim i razvojnim sposobnostima poduzeća i znanstvenih istraživača stalno se povećavaju.

Nizvodne industrije potrošačke elektronike, nove energije, poluvodiča, ugljičnih vlakana i druge industrije ubrzavaju svoj prijenos u Kinu, a postoji hitna potreba za lokalizacijom novih materijala. Zamjena uvoza nastavit će promicati budući razvoj ulaganja u novu industriju materijala moje zemlje.

Jedan od novih smjerova materijala: lagani materijali

1. Ugljična vlakna

Materijali od ugljičnih vlakana se svojim izvrsnim svojstvima koriste u zrakoplovstvu, vjetroelektranama, sportu i slobodno vrijeme, automobilima i drugim područjima. Oni su najšire korišteni i tržišno orijentirani materijali u području novih materijala, a poznati su kao "kralj novih materijala". Globalna potražnja na tržištu karbonskih vlakana brzo je rasla posljednjih godina, a moja je zemlja također iskoristila priliku da se razvije u drugog najvećeg proizvođača ugljičnih vlakana na svijetu.

Međutim, u usporedbi sa stranim zemljama, industrija ugljičnih vlakana u mojoj zemlji još uvijek ima probleme niske iskorištenosti kapaciteta, malo vrhunskih proizvoda i teške primjene i razvoja. Nizvodna industrija još uvijek se uvelike oslanja na uvezene proizvode od ugljičnih vlakana. U trenutnom međunarodnom okruženju, ostvarenje dvojne autonomije proizvodnje i razvoja primjene ugljičnih vlakana ključ je za jačanje nacionalne obrambene i proizvodne snage moje zemlje te za osiguranje stabilnosti opskrbnog lanca.

Ugljična vlakna (ugljična vlakna) su anorgansko vlakno strukture ugljične okosnice s udjelom ugljika većim od 90 posto koje nastaje pirolizom i karbonizacijom organskih vlakana kao što je poliakrilonitril (PAN) (ili smola, viskoza) u okruženju visoke temperature, kao -izvedbeni materijal. Proizvedeno 1960-ih godina.

Ugljična vlakna imaju izvrsna mehanička svojstva i kemijsku stabilnost: budući da je vlakno s najvećom specifičnom čvrstoćom (specifična gustoća čvrstoće) i najvećom specifičnom krutošću (modul specifična gustoća) među vlaknima visokih performansi koja se trenutno masovno proizvode, ugljična vlakna su važan dio zrakoplovstva, vjetroelektrane Idealni materijali za lopatice, vozila s novom energijom i druga područja s zahtjevima za laganom težinom. Karakteristike otpornosti na koroziju, otpornost na visoke temperature i mali koeficijent ekspanzije čine ga zamjenom za metalne materijale u teškim okruženjima; osim toga, svojstva električne i toplinske vodljivosti proširuju njegovu primjenu u području komunikacijske elektronike.

Prema broju niti u svakom snopu karbonskih vlakana, karbonska vlakna općenito se dijele u dvije kategorije: mala vuča i velika vuča. Mala vuča ima bolje performanse, ali višu cijenu, i općenito se koristi u visokotehnološkim područjima kao što su zrakoplovna i vojna industrija, kao i vrhunska sportska oprema; velika vuča ima nižu cijenu i često se koristi u osnovnim industrijama, uključujući građevinsku, transportnu i energetsku opremu, itd. .

2. Panel karoserije automobila od aluminijske legure

Aluminijska legura je najraširenija legura u industriji, a naširoko se koristi u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, automobilskoj industriji, proizvodnji strojeva, brodogradnji i kemijskoj industriji. Pod vodstvom nacionalne politike očuvanja energije i smanjenja emisija, automobilskoj industriji je teško ispuniti sve strože nacionalne standarde emisije goriva samo optimiziranjem potrošnje energije automobila dizajnom. Stoga je osvjetljavanje automobila smjer razvoja koji određuje industrija.

Aluminijska legura glavni je lagani materijal u automobilskoj industriji. Među njima, ploča karoserije od aluminijske legure (ABS) koristi se u najtežoj karoseriji automobila i ključni je materijal za postizanje cilja lagane težine. Trenutno je moja zemlja postupno otvorila domaće tržište aluminijskih legura za automobile, pa su čak i neke tvrtke počele izvoziti, uključujući domaće i strane tvrtke koje proizvode u domaćim tvornicama. Lokalizacija karoserije od aluminijske legure ključ je za poboljšanje konkurentnosti autoindustrije moje zemlje i pomoć zemlji u postizanju cilja očuvanja energije i smanjenja emisija.

Drugi smjer novih materijala: zrakoplovni materijali

1. Poliimid

Poliimidni (PI) materijali imaju veliku primjenu u mnogim najsuvremenijim područjima kao što su zrakoplovstvo, vrhunske elektroničke komponente i poluvodiči, te igraju važnu ulogu u obnavljanju materijala i iteraciji. Trenutno, potražnja na globalnom tržištu poliimida nastavlja rasti, ali masovnu proizvodnju mnogih vrhunskih PI proizvoda i posebnih funkcionalnih PI proizvoda još uvijek monopolizira nekoliko razvijenih zemalja, a relevantne proizvodne tehnologije su strogo zaštićene.

Trenutačno je moja zemlja postigla proizvodnju velikih razmjera u području jeftinih PI filmova i PI vlakana te je postigla globalnu konkurentnost u području električnih PI filmova. Međutim, vrhunski PI filmovi i drugi vrhunski PI proizvodi i dalje se suočavaju s problemom "zaglavljenog vrata" ili nedovoljnog proizvodnog kapaciteta, što rezultira očitom strukturnom neravnotežom između ponude i potražnje. Probijanje kroz masovnu proizvodnju visokokvalitetnih poliimidnih proizvoda od velikog je značaja za unapređenje proizvodne industrije moje zemlje, nadogradnju naoružanja i neovisnu kontrolu.

Poliimid (PI) je organski polimerni materijal s izvanrednim sveobuhvatnim svojstvima i poznat je kao "jedna od najperspektivnijih inženjerskih plastika u 21. stoljeću". Materijal se može koristiti u širokom temperaturnom rasponu, može dugo raditi u okruženju od -200 do 300 stupnjeva i kratko vrijeme može izdržati visoke temperature iznad 400 stupnjeva.

Poliimid nema očitu točku taljenja i najotporniji je na visoke temperature polimerni materijal koji se trenutno može praktički koristiti. U isto vrijeme, materijal također ima karakteristike visoke dielektrične čvrstoće, otpornosti na otapala, otpornosti na zračenje, toplinske izolacije, netoksičnosti, apsorpcije zvuka i smanjenja buke, te jednostavne instalacije i održavanja.

Trenutno se poliimid naširoko koristi u zrakoplovstvu, brodogradnji, poluvodičkoj, elektroničkoj industriji, nanomaterijalima, fleksibilnim zaslonima, laserima i drugim poljima. Prema specifičnom obliku proizvoda, poliimid se može podijeliti na PI pjenu, PI film, PI vlakna, PI matrični kompozit, PSPI i druge proizvode.

2. Silicij karbidna vlakna

Silicij karbidna vlakna (SiC vlakna) je još jedna nova vrsta vlakana visokih performansi razvijena nakon ugljičnih vlakana, i to je nacionalni strateški materijal u nastajanju. Trenutno je vrlo značajna primjena keramičkih matričnih kompozita od silicij karbidnih vlakana u području zrakoplovnih motora. Zapadne razvijene zemlje uspješno su primijenile takve proizvode za poboljšanje mnogih dijelova avio-motora i poboljšanje učinkovitosti zrakoplovnih motora. Uz daljnje poboljšanje performansi vlakana od silicij karbida i postupnu optimizaciju proizvodnog procesa, očekuje se da će se materijal u budućnosti primjenjivati ​​u više komponenti zrakoplovnih motora, a očekuje se i proširenje na druga visokovrijedna civilna područja , sa širokim potencijalnim tržišnim prostorom.

Treći smjer novih materijala: poluvodički materijali

1. Silikonska pločica

Silikonske pločice se nalaze u uzvodnom dijelu lanca poluvodičke industrije i glavna su sirovina za poluvodičke uređaje i solarne ćelije. Uglavnom se koriste u fotonaponskim i poluvodičkim poljima. Potražnja u nizvodnoj struji posljednjih godina raste. Što se tiče različitih područja, većina proizvodnih kapaciteta fotonaponskih silicijevih pločica koncentrirana je u mojoj zemlji. Vodeće tvrtke kao što su Zhonghuan i LONGi imaju snažnu snagu i vodeću razinu proizvodne tehnologije u svijetu. U usporedbi s fotonaponskim silicijevim pločicama, poluvodičke silicijeve pločice imaju složenije proizvodne procese i scenarije primjene. Međutim, industrija poluvodičkih silikonskih pločica u mojoj zemlji počela je kasno i njezina je razina razvoja relativno zaostala. Svjetsko tržište monopoliziraju japanski proizvođači. Uobičajene 12-inčne silikonske pločice na tržištu još nisu dosegle veliku proizvodnju u mojoj zemlji i uvelike ovise o uvozu. , Domaća poduzeća predstavljena šangajskom industrijom silicija nastoje razbiti tehničke barijere, a postoji širok prostor za lokalizaciju i zamjenu.

Silicij je dobar poluvodički materijal s dobrom otpornošću na visoke temperature i otpornošću na zračenje, a posebno je prikladan za izradu uređaja velike snage. Koristeći silicij kao sirovinu, silikonska šipka se izrađuje povlačenjem jednog kristala, a zatim rezanjem kako bi se formirala silikonska pločica. Silikonske pločice se uglavnom koriste u dva glavna područja poluvodiča i fotonapona. Poluvodičke pločice imaju veće zahtjeve od fotonaponskih pločica u pogledu kristala, oblika, veličine i čistoće. Čistoća fotonaponskih silicijevih pločica zahtijeva sadržaj silicija između 4N-6N. (99,99 posto -99.9999 posto), silikonske pločice za poluvodiče su oko 9N-11N (99,9999999 posto -99,999999999 posto), proizvodni proces je kompliciraniji, a daljnje primjene također su opsežnije. Silikonske pločice za poluvodiče nalaze se na najvišoj strani industrijskog lanca, uglavnom se koriste u integriranim krugovima, diskretnim uređajima i senzorima. Oni su ključni materijali za proizvodnju čipova i utječu na razvoj daljnjih industrija kao što su automobili i računala. Oni su kamen temeljac lanca industrije poluvodiča.

Fotonaponska industrija jedna je od nacionalnih strateških industrija u nastajanju. Fotonaponske silikonske pločice nalaze se uzvodno od lanca fotonaponske industrije, a njihova potražnja posljednjih godina raste. Prema prognozi CPIA-e, godišnji instalirani kapacitet globalnog fotonaponskog tržišta dostići će 150 GW u 2021. Tržište i izgledi za razvoj. moja je zemlja najveći svjetski proizvođač monokristalnih silicijevih pločica za fotonaponske uređaje. Prema statističkim podacima ogranka kineske industrije obojenih metala, do kraja 2019. kapacitet proizvodnje monokristalnog silicija u mojoj zemlji bio je 115 GW, što čini 97,6 posto ukupnog svjetskog. Vodeće tvrtke LONGi i Zhonghuan zauzimaju više od 50 posto domaćeg tržišnog udjela monokristalnih silicijevih vafla, a u procesu kontinuiranog širenja proizvodnih kapaciteta, nove energetske tvrtke CNC i Beijing Express također ubrzavaju širenje proizvodnje.

Korist od tehnološkog napretka poluvodičkih proizvoda i povećanja kategorije elektroničkih proizvoda široke potrošnje koji se odnose na daljnju distribuciju, potražnja za poluvodičkim silicijskim pločicama iz godine u godinu se povećavala, a opseg je nastavio rasti. U 2020. globalna isporuka poluvodičkih pločica dosegnut će 1,241 milijardu četvornih inča. Veličina globalnog tržišta silikonskih pločica dosegla je oko 11 milijardi američkih dolara, a tržišna perspektiva poluvodičkih silicijevih pločica je široka.

Zbog visokih tehničkih barijera u industriji poluvodičkih pločica, današnja globalna industrija poluvodičkih pločica monopolizirana je od strane divova, s visokim stupnjem koncentracije, a broj proizvođača u kontinentalnoj Kini je mali. U 2020., pet najboljih svjetskih dobavljača silikonskih pločica su Shin-Etsu, Japan, SUMCO, Tajvan, Kina, GlobalWafers, njemački Silitronic i južnokorejski SKSiltron. Ukupni tržišni udio prelazi 80 posto, a tržišni udio šangajske industrije silicija, lokalnog proizvođača u kopnu moje zemlje, iznosi oko 2,2 posto, a obujam je relativno mali.

Što je veća veličina oblatne, to je veća učinkovitost proizvodnje po pločici. Od 70-ih godina prošlog stoljeća silikonske pločice se razvijaju u smjeru velikih dimenzija. Danas je najveća masovno proizvedena silikonska pločica na svijetu 300 mm, što je 12-inčna silikonska pločica.

Potražnja za 12-inčnim oblatama posljednjih godina raste. Prema prognozi japanske tvrtke Shengco, CAGR oblata 12-inča u 2020-2024 može doseći 5,1 posto. Globalni kapacitet proizvodnje poluvodičkih pločica uglavnom je koncentriran u industrijskim divovima. poluvodičke pločice moje zemlje počele su kasno i razvile se relativno unatrag. Samo nekoliko tvrtki ima produktivnost od 200 mm (8-inča) pločica. 12-inčne oblatne u mojoj zemlji nisu bile dostupne prije 2017. Sve se oslanjaju na uvoz.

Proizvodnja velikih silikonskih pločica ima visoke zahtjeve za čistoćom silicija, a također ima vrlo visoke zahtjeve za tehnologiju obrade skošenja i preciznog brušenja. tehnološka razina moje zemlje je zaostala, a proizvodnja velikih razmjera 12-inčnih silikonskih pločica još nije postignuta. Industrija silicija u Šangaju ostvarila je veliku prodaju 12-inčnih silikonskih pločica u 2018, čime je prekinuta situacija da je stopa domaće proizvodnje velikih silikonskih pločica bila 0.

12-inčne silikonske pločice i dalje su glavna struja današnjeg tržišta silikonskih vafla, domaći proizvođači imaju priliku sustići zaostatak, a još uvijek postoji veliki prostor za domaću zamjenu silikonskih pločica velikih dimenzija. Kako bi promicala proces lokalizacije poluvodičkih silikonskih pločica, važnog materijala, kineska je vlada također izdala niz politika za potporu industrijskog razvoja, promicanja istraživanja i razvoja i proizvodnje velikih silikonskih pločica te promicanja razvoja poluvodiča industrija.

2. Silicij karbid (SiC)

Silicij karbid je poluvodički materijal treće generacije s vrlo vrhunskim performansama i važna je sirovina za energetske uređaje. Posljednjih godina zemlje su uložile mnogo radne snage i materijalnih resursa u razvoj srodnih industrija. Prag za industriju silicij karbida je relativno visok, a razina proizvodne tehnologije u mojoj zemlji je relativno zaostala. Sadašnju industrijsku strukturu karakterizira dominacija Sjedinjenih Država. Samo Cree čini 62 posto globalnog udjela vodljivih pločica od silicij karbida. Tržište silicij karbida ima široke izglede za razvoj. Posljednjih godina kontinuirano je prodirao u područja električnih vozila, fotonapona, željezničkog tranzita i pametnih mreža. Ima snažnu potražnju na nižoj razini i tržišna ljestvica se nastavlja širiti. moja zemlja također postavlja cijeli industrijski lanac silicij karbida. Broj povezanih patenata nastavio je rasti ove godine. Tržišni udio proizvođača čipova koje predstavlja Tianke Heda također raste iz godine u godinu. Prostor za budući razvoj industrije silicij karbida u mojoj zemlji je relativno velik. velik.

Silicij karbid je najzreliji širokopojasni poluvodički materijal i reprezentativan materijal treće generacije poluvodičkih materijala. Materijal od silicij karbida ima mnoge prednosti: stabilna kemijska svojstva, visoku toplinsku vodljivost, mali koeficijent toplinskog širenja, otpornost na habanje i otpornost na visoki tlak. U usporedbi s proizvodima s istim električnim parametrima, proizvodi koji koriste materijale od silicij karbida mogu se smanjiti za 50 posto u volumenu i 80 posto u gubitku energije. Zbog ovih karakteristika zemlje diljem svijeta pridaju veliku važnost silicij karbidnim materijalima, te su uložile mnogo energije u promicanje razvoja srodnih industrija. Glavni poluvodički divovi u Kini također su mnogo uložili u razvoj uređaja od silicij karbida. Sa zrelošću tehničkih procesa i padom troškova proizvodnje primjenjuje se na različite energetske uređaje. Posljednjih godina stopa penetracije uređaja za napajanje od silicij karbida u području novih energetskih vozila nastavila je rasti, a to je budućnost SiC i GaN uređaja u području nove energije i 5G komunikacija. važne sirovine.

Prema Yoleu, očekuje se da će globalni tržišni prostor za automobilske SiC uređaje za napajanje doseći 1,93 milijarde USD do 2024., što odgovara stopi rasta od 29 posto od 2018. do 2024. Prema prospektu Tianke Heda, udio silicij karbida energetski uređaji u fotonaponskim inverterima doseći će 50 posto 2025. godine, a postupno će se povećavati i udio uređaja od silicij karbida u željezničkom tranzitu.

Potaknuto potražnjom za električnim vozilima i fotonaponskim inverterima, prema Omdiinoj prognozi, očekuje se da će novo tržište energetskih poluvodiča od silicij karbida i galij nitrida premašiti milijardu američkih dolara u 2021.; prema podacima IHS Markita, veličina tržišta uređaja za napajanje od silicij karbida u 2018. godini oko 390 milijuna USD, zahvaljujući rastu potražnje za novim energetskim vozilima i razvoju fotonaponske industrije.

Očekuje se da će veličina tržišta uređaja za napajanje od silicij karbida premašiti 10 milijardi američkih dolara do 2027. godine, a dovoljan je zamah rasta industrije silicij karbida.