A legmodernebb anyagok az ország nehéz fegyverévé váltak, és három irányban átvették a vezetést.
A repüléstechnikai, katonai, fogyasztói elektronikai, autóelektronikai, fotovoltaikus elektronikai, orvosbiológiai területeken az új anyagokra és azok későbbi termékeire vonatkozó nemzeti politikák támogatásával a piaci kereslet tovább bővül, és a termékteljesítményre vonatkozó követelmények folyamatosan javulnak. A rohamos terjeszkedéssel folyamatosan nőnek a vállalkozások és a tudományos kutatók kutatás-fejlesztési képességeivel szemben támasztott követelmények.
A fogyasztói elektronika, az új energia, a félvezető, a szénszálas és más iparágak felgyorsulnak Kínába való átterjedésében, és sürgős szükség van új anyagok lokalizálására. Az import helyettesítése továbbra is elősegíti a hazám új anyagiparába történő befektetések jövőbeli fejlődését.
Az egyik új anyagirány: könnyű anyagok
1. Szénszál
A szénszálas anyagokat kiváló tulajdonságaikkal a repülőgépiparban, a szélenergiában, a sportban és a szabadidőben, az autóiparban és más területeken használják. Ezek a legszélesebb körben használt és piacorientált anyagok az új anyagok területén, és „az új anyagok királyaként” ismertek. A globális szénszál-piaci kereslet gyorsan nőtt az elmúlt években, és hazám is megragadta a lehetőséget, hogy a világ második legnagyobb szénszál-gyártójává fejlődjön.
A külfölddel összehasonlítva azonban hazám szénszálas ipara továbbra is az alacsony kapacitáskihasználtság, a kevés csúcstermék, valamint a nehéz alkalmazás és fejlesztés problémáival küzd. A feldolgozóipar továbbra is nagymértékben támaszkodik az importált szénszálas termékekre. A jelenlegi nemzetközi környezetben a szénszálas léptékű gyártás és alkalmazásfejlesztés kettős autonómiájának megvalósítása kulcsfontosságú országom honvédelmi és gyártási erejének növeléséhez, valamint az ellátási lánc stabilitásának biztosításához.
A szénszál (Carbon Fiber) egy szénvázas szerkezetű, 90 százaléknál magasabb széntartalmú szervetlen szál, amely szerves szálak, például poliakrilnitril (PAN) (vagy szurok, viszkóz) pirolízisével és karbonizálásával keletkezik magas hőmérsékletű környezetben, magas hőmérsékleten. - teljesítmény anyag. Az 1960-as években gyártották.
A szénszál kiváló mechanikai tulajdonságokkal és kémiai stabilitással rendelkezik: Mivel a jelenleg tömegesen gyártott nagy teljesítményű szálak közül a legnagyobb fajlagos szilárdságú (szilárdsági fajsűrűség) és a legnagyobb fajlagos merevségű (modulus-fajlagos sűrűségű) szál, a szénszál a repülés fontos része, szélenergia Ideális anyagok lapátokhoz, új energetikai járművekhez és más könnyű súlyigényű területekhez. A korrózióállóság, a magas hőmérséklet-állóság és a kis tágulási együttható jellemzői a fémanyagok helyettesítőjévé teszik zord környezetben; emellett az elektromos és hővezető tulajdonságok kiterjesztik alkalmazását a kommunikációs elektronika területén.
Az egyes szénszálkötegekben lévő szálak száma szerint a szénszálakat általában két kategóriába sorolják: kis kócra és nagy kócra. A kis vontatók jobb teljesítményűek, de magasabb az ára, és általában olyan csúcstechnológiás területeken használják, mint a repülőgépipar és a hadiipar, valamint a csúcskategóriás sportszerek; A nagy vontatók olcsóbbak, és gyakran használják az alapvető iparágakban, beleértve a polgári építkezést, a szállítást, az energetikai berendezéseket stb.
2. Alumíniumötvözet autókarosszéria panel
Az alumíniumötvözet a legszélesebb körben használt ötvözet az iparban, és széles körben használják a légi közlekedésben, az űrhajózásban, az autóiparban, a gépgyártásban, a hajógyártásban és a vegyiparban. Az országos energiatakarékossági és károsanyag-kibocsátás-csökkentési politika iránymutatásával az autóipar nehezen tudja teljesíteni az egyre szigorodó nemzeti üzemanyag-kibocsátási előírásokat, csak az autók energiafogyasztásának tervezési optimalizálásával. Ezért az autók könnyítése az ipar által meghatározott fejlesztési irány.
Az alumíniumötvözet a fő könnyű anyag az autóiparban. Ezek közül az alumíniumötvözet karosszérialemez (ABS) az autó legnehezebb karosszériájában található, és ez a kulcsfontosságú anyag a könnyű súly elérésében. Hazám jelenleg fokozatosan megnyitotta a hazai alumíniumötvözetek piacát az autók számára, sőt egyes vállalatok exportálni is kezdtek, beleértve a hazai gyárakban termelő hazai és külföldi vállalatokat is. Az alumíniumötvözet karosszériaelemek lokalizálása a kulcsa hazám autóiparának versenyképességének javításához, valamint ahhoz, hogy az ország elérje az energiatakarékosság és a kibocsátáscsökkentés célját.
Az új anyagok második iránya: a repülési anyagok
1. Poliimid
A poliimid (PI) anyagok magas felhasználási értékkel bírnak számos élvonalbeli területen, mint például a repülés, a csúcskategóriás elektronikai alkatrészek és a félvezetők, és fontos szerepet játszanak az anyagok megújításában és iterációjában. Jelenleg a globális poliimidpiaci kereslet tovább növekszik, de számos high-end PI-termék és speciális funkcionális PI-termék tömeggyártása még mindig néhány fejlett ország monopolhelyzetében van, és a vonatkozó gyártási technológiák szigorúan védettek.
Jelenleg országom nagyüzemi termelést ért el az alacsony kategóriás PI-fóliák és PI-szálak területén, és globális versenyképességet ért el az elektromos minőségű PI-fóliák területén. A csúcskategóriás PI-fóliák és más csúcskategóriás PI-termékek azonban továbbra is szembesülnek a "beszorult nyak" vagy az elégtelen gyártási kapacitás problémájával, ami nyilvánvaló strukturális kereslet-kínálati egyensúlyhiányt eredményez. Hazám feldolgozóiparának korszerűsítése, a fegyverzet korszerűsítése és az önálló irányíthatóság szempontjából nagy jelentőséggel bír a csúcskategóriás poliimid termékek tömeggyártásán történő áttörés.
A poliimid (PI) egy szerves polimer anyag, amely kiemelkedő átfogó tulajdonságokkal rendelkezik, és „a 21. század egyik legígéretesebb műszaki műanyagaként” ismert. Az anyag széles hőmérsékleti tartományban használható, -200-tól 300 fokig terjedő környezetben hosszú ideig működik, és rövid ideig ellenáll a 400 fok feletti magas hőmérsékletnek.
A poliimidnek nincs nyilvánvaló olvadáspontja, és jelenleg a leginkább magas hőmérsékletnek ellenálló polimer anyag, amely gyakorlatilag használható. Ugyanakkor az anyag jellemzői a nagy dielektromos szilárdság, az oldószerállóság, a sugárzásállóság, a hőszigetelés, a nem mérgező, a hangelnyelés és a zajcsökkentés, valamint az egyszerű telepítés és karbantartás.
Jelenleg a poliimidet széles körben használják a repülőgépgyártásban, a hajógyártásban, a félvezetőiparban, az elektronikai iparban, a nanoanyagokban, a rugalmas kijelzőben, a lézergyártásban és más területeken. Az adott termékforma szerint a poliimid PI hab, PI fólia, PI szál, PI mátrix kompozit, PSPI és egyéb termékekre osztható.
2. Szilícium-karbid szál
A szilícium-karbid szál (SiC szál) egy másik új típusú, nagy teljesítményű szál, amelyet a szénszál után fejlesztettek ki, és ez nemzeti stratégiai feltörekvő anyag. Jelenleg a szilícium-karbid szálakból készült kerámia mátrix kompozitok felhasználási értéke igen jelentős a repülőgép-hajtóművek területén. A nyugati fejlett országok sikeresen alkalmazták ezeket a termékeket a repülőgép-hajtóművek számos részének javítására és a repülőgép-hajtóművek hatékonyságának javítására. A szilícium-karbid szál teljesítményének további javításával és a gyártási folyamat fokozatos optimalizálásával az anyagot a jövőben várhatóan több repülőgép-motor-alkatrészben fogják alkalmazni, és várhatóan más nagy értékű polgári területekre is kiterjesztik. , széles potenciállal rendelkező piaci térrel.
Az új anyagok harmadik iránya: a félvezető anyagok
1. Szilícium ostya
A szilíciumlapkák a félvezetőipari lánc felső szakaszában találhatók, és a félvezető eszközök és napelemek fő nyersanyagai. Főleg fotovoltaikus és félvezető terekben használják. A downstream kereslet az elmúlt években nőtt. A különböző területeket tekintve a fotovoltaikus szilíciumlapkák gyártási kapacitásának nagy része országomban összpontosul. Az olyan vezető vállalatok, mint a Zhonghuan és a LONGi erős erővel és vezető gyártástechnológiai szinttel rendelkeznek a világon. A fotovoltaikus szilícium lapkákhoz képest a félvezető szilícium lapkák összetettebb gyártási folyamatokkal és alkalmazási forgatókönyvekkel rendelkeznek. Hazám félvezető szilícium lapka ipara azonban későn indult, és fejlettségi szintje viszonylag elmaradott. A világpiacot a japán gyártók monopolizálják. A piacon lévő főáramú 12-hüvelykes szilícium lapkák még nem érték el a nagyüzemi gyártást országomban, és erősen függenek az importtól. , A sanghaji szilíciumipar által képviselt hazai vállalkozások a technikai korlátok áttörésére törekednek, és széles a tere a lokalizációnak és a helyettesítésnek.
A szilícium jó félvezető anyag, jó magas hőmérséklet- és sugárzásállósággal rendelkezik, és különösen alkalmas nagy teljesítményű eszközök készítésére. Szilíciumot nyersanyagként használva szilíciumrudat készítenek úgy, hogy egy kristályt húznak, majd vágnak szilícium ostyát képezve. A szilícium lapkákat főként a félvezetők és a fotovoltaikus energia két fő területén használják. A félvezető lapkáknak a kristály, alak, méret és tisztaság tekintetében magasabb követelmények vannak, mint a fotovoltaikus lapkák. A fotovoltaikus szilícium lapkák tisztaságához 4N-6N közötti szilíciumtartalom szükséges. (99,99 százalék -99.9999 százalék ), a félvezetőkhöz való szilíciumlapkák 9N-11N körüliek (99,9999999 százalék -99,999999999 százalék ), a gyártási folyamat bonyolultabb és a későbbi alkalmazások kiterjedtebbek is. A félvezetőkhöz való szilíciumlapkák az ipari lánc legfelsőbb pontján helyezkednek el, főként integrált áramkörökben, diszkrét eszközökben és érzékelőkben. Ezek a chipek gyártásának kulcsfontosságú anyagai, és hatással vannak a további downstream iparágak, például az autóipar és a számítógépek fejlődésére. Ők a félvezetőipari lánc sarokkövei.
A fotovoltaikus ipar a nemzeti stratégiailag feltörekvő iparágak egyike. A fotovoltaikus szilícium lapkák a fotovoltaikus ipari lánc felső szakaszában találhatók, és keresletük az elmúlt években nőtt. A CPIA előrejelzése szerint a globális fotovoltaikus piac éves beépített kapacitása 2021-ben eléri a 150 GW-ot. Piac és fejlődési kilátások. hazám a világ legnagyobb monokristályos szilícium lapkák gyártója a napelemekhez. A Kínai Színesfémipari Szövetség szilíciumipari ágának statisztikái szerint 2019 végére hazám monokristályos szilíciumlemez-gyártó kapacitása 115 GW volt, ami a világ teljes termelésének 97,6 százalékát tette ki. A LONGi és a Zhonghuan vezető cégek a monokristályos szilícium lapkák hazai piaci részesedésének több mint 50 százalékát foglalják el, és a termelési kapacitás folyamatos bővítése során az új áramszolgáltatók, a CNC és a Beijing Express is felgyorsítják a termelés bővülését.
A félvezető termékek technológiai fejlődését és a downstream kapcsolódó elektronikai fogyasztási cikkek kategóriájának növekedését kihasználva évről évre nőtt a kereslet a félvezető szilícium lapkák iránt, és a méretek tovább nőttek. 2020-ban a félvezető lapkák globális szállítása eléri az 1,241 milliárd négyzethüvelyk területet. A globális szilíciumlemez-piac mérete elérte a 11 milliárd dollárt, és a félvezető szilíciumlapkák piaci kilátásai szélesek.
A félvezető lapkaipar magas műszaki korlátai miatt a mai globális félvezető szelet ipart óriások monopolizálják, nagy a koncentráció, és a gyártók száma Kínában csekély. 2020-ban a világ öt legnagyobb szilíciumlemez-beszállítója a japán Shin-Etsu, a SUMCO, a tajvani, kínai, a GlobalWafers, a német Silitronic és a dél-koreai SKSiltron. A teljes piaci részesedés meghaladja a 80 százalékot, és a sanghaji szilíciumipar, a hazám szárazföldi helyi gyártójának piaci részesedése körülbelül 2,2 százalék, a mennyiség pedig viszonylag kicsi.
Minél nagyobb az ostyaméret, annál nagyobb az ostyánkénti gyártási hatékonyság. Az 1970-es évek óta a szilíciumlapkák a nagy méret irányába fejlődnek. Ma a világ legnagyobb tömegesen gyártott szilícium ostyája 300 mm-es, ami egy 12-hüvelykes szilícium lapka.
A 12-hüvelykes ostyák iránti kereslet az elmúlt években nőtt. A japán Shengco előrejelzése szerint a 12-hüvelykes ostyák CAGR-je 2020-2024-ben elérheti az 5,1 százalékot. A félvezető lapkák globális gyártókapacitása elsősorban az ipari óriásokban összpontosul. hazám félvezető lapkái későn indultak és viszonylag visszafelé fejlődtek. Csak néhány cég rendelkezik 200 mm-es (8- hüvelykes) ostyák termelékenységével. hazám 12-hüvelykes ostyái 2017 előtt nem voltak elérhetők. Mindegyik importtól függ.
A nagy szilícium lapkák gyártása magas követelményeket támaszt a szilícium tisztaságával szemben, valamint nagyon magas követelményeket támaszt a letörés és a precíziós köszörülés feldolgozási technológiájával szemben. hazám technológiai szintje elmaradott, és a 12-hüvelykes szilícium lapkák nagyszabású gyártása még nem valósult meg. A sanghaji szilíciumipar 2018 alatt ért el nagy mennyiségben 12-hüvelykes szilíciumlapkákat, megtörve azt a helyzetet, hogy a nagyméretű szilíciumlapkák hazai gyártási aránya 0 volt.
A 12-hüvelykes szilícium ostyák továbbra is a mai szilíciumlapka-piac fősodrát jelentik, a hazai gyártóknak lehetőségük van felzárkózni, és még mindig bőven van lehetőség a nagyméretű szilíciumlapkák hazai cseréjére. A fontos anyag, a félvezető szilícium lapkák lokalizációs folyamatának előmozdítása érdekében a kínai kormány egy sor politikát is kiadott az ipari fejlődés támogatására, a nagyméretű szilíciumlapkák kutatás-fejlesztésének és gyártásának előmozdítására, valamint a félvezetők fejlesztésének előmozdítására. ipar.
2. Szilícium-karbid (SiC)
A szilícium-karbid egy harmadik generációs félvezető anyag, nagyon kiváló teljesítménnyel, és fontos nyersanyag az erősáramú eszközök számára. Az elmúlt években az országok rengeteg munkaerőt és anyagi erőforrást fektettek be a kapcsolódó iparágak fejlesztésébe. A szilícium-karbid-ipar küszöbértéke viszonylag magas, és a termelési technológia szintje hazánkban viszonylag elmaradott. A jelenlegi ipari szerkezetet az Egyesült Államok dominanciája jellemzi. A Cree önmagában a vezetőképes szilícium-karbid lapkák globális részesedésének 62 százalékát teszi ki. A szilícium-karbid piac széles fejlődési kilátásokkal rendelkezik. Az elmúlt években folyamatosan behatolt az elektromos járművek, a fotovoltaik, a vasúti tranzit és az intelligens hálózatok területére. Erős a downstream kereslete, és a piaci lépték folyamatosan bővül. hazám a szilícium-karbid teljes ipari láncát is lefekteti. A kapcsolódó szabadalmak száma idén tovább emelkedett. A Tianke Heda által képviselt chipgyártók piaci részesedése is évről évre nő. Hazám szilíciumkarbid-iparának jövőbeli fejlődési tere viszonylag magas. nagy.
A szilícium-karbid a legérettebb széles sávú félvezető anyag, és a félvezető anyagok harmadik generációjának reprezentatív anyaga. A szilícium-karbid anyagnak számos előnye van: stabil kémiai tulajdonságok, magas hővezető képesség, kis hőtágulási együttható, kopásállóság és nagy nyomásállóság. Az azonos elektromos paraméterekkel rendelkező termékekhez képest a szilícium-karbid anyagokat használó termékek térfogata 50 százalékkal, az energiaveszteség pedig 80 százalékkal csökkenthető. Ezen jellemzők miatt a világ országai nagy jelentőséget tulajdonítanak a szilícium-karbid anyagoknak, és sok energiát fektettek be a kapcsolódó iparágak fejlődésének elősegítésére. A nagy félvezető óriások Kínában szintén jelentős összegeket fektettek be a szilícium-karbid eszközök fejlesztésébe. A technikai folyamatok érettségével és a termelési költségek csökkenésével a különféle erőművekre alkalmazzák. Az elmúlt években tovább nőtt a szilícium-karbid erőgépek penetrációja az új energetikai járművek területén, és ez a SiC és GaN eszközök jövője az új energia és az 5G kommunikáció területén. fontos nyersanyagok.
A Yole szerint az autóipari szilícium-karbid-erőművek globális piaca 2024-re várhatóan eléri az 1,93 milliárd USD-t, ami 2018 és 2024 között 29 százalékos növekedési ütemnek felel meg. A Tianke Heda tájékoztatója szerint a szilícium-karbid aránya 2025-ben a fotovoltaikus inverterekben lévő teljesítményeszközök elérik az 50 százalékot, és fokozatosan nő a szilícium-karbid eszközök aránya a vasúti tranzitban is.
Az Omdia előrejelzése szerint az elektromos járművek és a fotovoltaikus inverterek iránti kereslet hatására a szilícium-karbid és gallium-nitrid teljesítmény-félvezetők feltörekvő piaca 2021-ben várhatóan meghaladja az 1 milliárd USD-t; Az IHS Markit adatai szerint a szilícium-karbid erőgépek piacának mérete 2018-ban körülbelül 390 millió USD, ami az új energetikai járművek iránti kereslet növekedéséből és a fotovoltaikus ipar fejlődéséből származik.
A szilícium-karbid erőgépek piaci mérete 2027-re várhatóan meghaladja a 10 milliárd dollárt, és a szilíciumkarbid-ipar növekedési lendülete megfelelő.