Авангардни материали се превърнаха в тежкото оръжие на страната, като поеха водеща роля в три посоки за излитане
С подкрепата на националните политики за нови материали и техните продукти надолу по веригата в аерокосмическата, военната, потребителската електроника, автомобилната електроника, фотоволтаичната електроника, биомедицинските области, търсенето на пазара продължава да се разширява, а изискванията за производителност на продуктите продължават да се подобряват. С бързото разширяване изискванията към научноизследователските и развойни способности на предприятията и научните изследователи непрекъснато нарастват.
Потребителската електроника надолу по веригата, новата енергия, полупроводниците, въглеродните влакна и други индустрии ускоряват трансфера си към Китай и има спешна нужда от локализиране на нови материали. Заместването на вноса ще продължи да насърчава бъдещото развитие на инвестициите в новата материална индустрия на моята страна.
Едно от новите посоки на материалите: леки материали
1. Въглеродни влакна
Материалите от въглеродни влакна се използват в авиацията, вятърната енергия, спорта и свободното време, автомобилите и други области с техните отлични свойства. Те са най-широко използваните и пазарно ориентирани материали в областта на новите материали и са известни като „кралят на новите материали“. Глобалното търсене на пазара на въглеродни влакна нарасна бързо през последните години и моята страна също се възползва от възможността да се превърне във втория по големина производител на въглеродни влакна в света.
Въпреки това, в сравнение с чуждите страни, индустрията на въглеродните влакна в моята страна все още има проблеми с ниското използване на капацитета, малко продукти от висок клас и трудно приложение и развитие. Промишлеността надолу по веригата все още разчита в голяма степен на вносни продукти от въглеродни влакна. В настоящата международна среда, осъзнаването на двойната автономия на производството на въглеродни влакна и разработването на приложения е ключът към повишаване на националната отбрана и производствената сила на моята страна и осигуряване на стабилност на веригата за доставки.
Въглеродните влакна (Carbon Fiber) са неорганични влакна с въглеродна основна структура със съдържание на въглерод по-високо от 90 процента, образувани от пиролизата и карбонизацията на органични влакна като полиакрилонитрил (PAN) (или смола, вискоза) във високотемпературна среда, като високо -изпълнителен материал. Произведен през 60-те години на миналия век.
Въглеродните влакна имат отлични механични свойства и химическа стабилност: тъй като влакното с най-висока специфична якост (специфична плътност на якост) и най-висока специфична твърдост (модулна специфична плътност) сред високопроизводителните влакна, които в момента се произвеждат масово, въглеродните влакна са важна част от аерокосмическата, вятърната енергия Идеални материали за лопатки, нови енергийни превозни средства и други области с изисквания за леко тегло. Характеристиките на устойчивост на корозия, устойчивост на висока температура и малък коефициент на разширение го правят заместител на металните материали в тежки среди; в допълнение, свойствата на електрическата и топлопроводимостта разширяват приложението му в областта на комуникационната електроника.
Според броя на нишките във всеки сноп въглеродни влакна, въглеродните влакна обикновено се разделят на две категории: малък влак и голям влак. Малкият влекач има по-добра производителност, но по-висока цена и обикновено се използва във високотехнологични области като аерокосмическата и военната индустрия, както и спортни стоки от висок клас; голям влекач има по-ниска цена и често се използва в основни индустрии, включително гражданско строителство, транспорт, енергийно оборудване и др.
2. Панел на автомобила от алуминиева сплав
Алуминиевата сплав е най-широко използваната сплав в индустрията и е широко използвана в авиацията, космическата индустрия, автомобилостроенето, машиностроенето, корабостроенето и химическата промишленост. Под ръководството на националната политика за пестене на енергия и намаляване на емисиите, за автомобилната индустрия е трудно да изпълни все по-строгите национални стандарти за емисии на гориво само чрез оптимизиране на потреблението на енергия на автомобилите по проект. Следователно, олекотяването на автомобилите е посоката на развитие, определена от индустрията.
Алуминиевата сплав е основният лек материал в автомобилната индустрия. Сред тях листът на каросерията от алуминиева сплав (ABS) се използва в най-тежката каросерия на автомобила и е основният материал за постигане на целта за леко тегло. В момента моята страна постепенно отвори вътрешния пазар на алуминиеви сплави за автомобили и дори някои компании започнаха да изнасят, включително местни и чуждестранни компании, които произвеждат в местни фабрики. Локализацията на панелите на каросерията от алуминиева сплав е ключът към подобряването на конкурентоспособността на автомобилната индустрия на моята страна и подпомагането на страната да постигне целта за пестене на енергия и намаляване на емисиите.
Втората посока на новите материали: аерокосмически материали
1. Полиимид
Полиимидните (PI) материали имат висока приложимост в много авангардни области като аерокосмическата индустрия, електронните компоненти от висок клас и полупроводниците и играят важна роля в обновяването и повторението на материала. Понастоящем глобалното търсене на пазара на полиимиди продължава да расте, но масовото производство на много висококачествени PI продукти и специални функционални PI продукти все още е монополизирано от няколко развити страни и съответните производствени технологии са строго защитени.
В момента моята страна е постигнала широкомащабно производство в областта на нискокачествените PI филми и PI влакна и е постигнала глобална конкурентоспособност в областта на електрическите PI филми. Въпреки това, висококачествените PI филми и други продукти от висок клас PI все още са изправени пред проблема със „заседнала врата“ или недостатъчен производствен капацитет, което води до очевиден структурен дисбаланс между търсенето и предлагането. Пробивът в масовото производство на полиимидни продукти от висок клас е от голямо значение за модернизирането на производствената индустрия на моята страна, модернизирането на въоръженията и независимата контролируемост.
Полиимидът (PI) е органичен полимерен материал с изключителни всеобхватни свойства и е известен като "една от най-обещаващите инженерни пластмаси в 21-ви век". Материалът може да се използва в широк температурен диапазон, може да работи в среда от -200 до 300 градуса за дълго време и може да издържа на високи температури над 400 градуса за кратко време.
Полиимидът няма очевидна точка на топене и е най-устойчивият на висока температура полимерен материал, който може да се използва практически в момента. В същото време материалът има и характеристиките на висока диелектрична якост, устойчивост на разтворители, устойчивост на радиация, топлоизолация, нетоксичен, звукопоглъщане и намаляване на шума и лесна инсталация и поддръжка.
Понастоящем полиимидът е широко използван в космическото, корабостроенето, полупроводниковата, електронната индустрия, наноматериалите, гъвкавия дисплей, лазера и други области. Според специфичната продуктова форма, полиимидът може да бъде разделен на PI пяна, PI филм, PI влакна, PI матричен композит, PSPI и други продукти.
2. Влакно от силициев карбид
Влакно от силициев карбид (SiC fiber) е друг нов тип високоефективни влакна, разработени след въглеродни влакна, и това е национален стратегически нововъзникващ материал. Понастоящем приложната стойност на композитите с керамична матрица, изработени от влакна от силициев карбид в областта на авиационни двигатели, е много важна. Западните развити страни успешно прилагат такива продукти за подобряване на много части от аеродвигателите и подобряване на ефективността на аеродвигателите. С по-нататъшното подобряване на производителността на влакната от силициев карбид и постепенното оптимизиране на производствения процес, се очаква материалът да се прилага в повече компоненти на аеродвигателите в бъдеще и се очаква да бъде разширен в други цивилни области с висока стойност , с широко потенциално пазарно пространство.
Третото направление на новите материали: полупроводникови материали
1. Силиконова вафла
Силициевите пластини се намират нагоре по веригата на полупроводниковата промишленост и са основната суровина за полупроводникови устройства и слънчеви клетки. Те се използват главно във фотоволтаични и полупроводникови полета. Търсенето надолу по веригата нараства през последните години. По отношение на различни области, по-голямата част от производствения капацитет на фотоволтаични силициеви пластини е концентриран в моята страна. Водещи компании като Zhonghuan и LONGi имат силна сила и водещи нива на производствени технологии в света. В сравнение с фотоволтаичните силициеви пластини, полупроводниковите силициеви пластини имат по-сложни производствени процеси и сценарии на приложение. Въпреки това, производството на полупроводникови силициеви пластини в моята страна започна късно и нивото й на развитие е относително изостанало. Световният пазар е монополизиран от японски производители. Основните 12-инчови силициеви пластини на пазара все още не са достигнали широкомащабно производство в моята страна и са силно зависими от вноса. , Домашните предприятия, представени от шанхайската силициева индустрия, се стремят да преодолеят техническите бариери и има широко пространство за локализация и заместване.
Силицият е добър полупроводников материал с добра устойчивост на висока температура и радиационна устойчивост и е особено подходящ за направата на устройства с висока мощност. Използвайки силиций като суровина, силициев прът се прави чрез изтегляне на единичен кристал и след това изрязване, за да се образува силиконова пластина. Силициевите пластини се използват главно в двете основни области на полупроводниците и фотоволтаиците. Полупроводниковите пластини имат по-високи изисквания от фотоволтаичните пластини по отношение на кристал, форма, размер и чистота. Чистотата на фотоволтаичните силициеви пластини изисква съдържание на силиций между 4N-6N. (99,99 процента -99.9999 процента), силициевите пластини за полупроводници са около 9N-11N (99,9999999 процента -99.999999999 процента), производственият процес е по-сложен, а приложенията надолу по веригата също са по-обширни. Силициевите пластини за полупроводници са разположени най-нагоре от индустриалната верига, използвани главно в интегрални схеми, дискретни устройства и сензори. Те са ключови материали за производството на чипове и влияят върху развитието на по-нататъшни индустрии надолу по веригата като автомобили и компютри. Те са крайъгълният камък на веригата на полупроводниковата индустрия.
Фотоволтаичната индустрия е една от националните стратегически нововъзникващи индустрии. Фотоволтаичните силициеви пластини се намират нагоре по веригата на фотоволтаичната промишленост и търсенето им нараства през последните години. Според прогнозата на CPIA годишният инсталиран капацитет на световния фотоволтаичен пазар ще достигне 150 GW през 2021 г. пазар и перспективи за развитие. моята страна е най-големият производител в света на монокристални силициеви пластини за фотоволтаици. Според статистиката на клона на силициевата промишленост на Китайската асоциация на индустрията за цветни метали, до края на 2019 г. производственият капацитет на монокристална силициева пластина в моята страна е 115 GW, което представлява 97,6 процента от общия обем в света. Водещите компании LONGi и Zhonghuan заемат повече от 50 процента от вътрешния пазарен дял на монокристални силициеви пластини, а в процеса на непрекъснато разширяване на производствения капацитет новите енергийни компании CNC и Beijing Express също ускоряват разширяването на производството.
Възползвайки се от технологичния прогрес на полупроводниковите продукти и увеличаването на категорията на електронните потребителски стоки, свързани надолу по веригата, търсенето на полупроводникови силициеви пластини се увеличава от година на година и мащабът продължава да расте. През 2020 г. глобалните доставки на полупроводникови пластини ще достигнат 1,241 милиарда квадратни инча. Размерът на световния пазар на силициеви пластини е достигнал около 11 милиарда щатски долара, а пазарните перспективи на полупроводниковите силициеви пластини са широки.
Поради високите технически бариери в индустрията на полупроводниковите пластини, днешната глобална индустрия за полупроводникови пластини е монополизирана от гиганти, с висока степен на концентрация, а броят на производителите в континентален Китай е малък. През 2020 г. петте най-големи доставчици на силициеви пластини в света са Shin-Etsu, Япония, SUMCO, Тайван, Китай, GlobalWafers, германската Silitronic и южнокорейската SKSiltron. Общият пазарен дял надхвърля 80 процента, а пазарният дял на силициевата индустрия в Шанхай, местен производител в континенталната част на моята страна, е около 2,2 процента, а обемът е сравнително малък.
Колкото по-голям е размерът на подложката, толкова по-висока е производствената ефективност на вафла. От 70-те години на миналия век силициевите пластини се развиват в посока на големи размери. Днес най-голямата масово произвеждана силиконова пластина в света е 300 мм, което е 12-инчова силиконова пластина.
Търсенето на 12-инчови вафли нараства през последните години. Според прогнозата на японската Shengco CAGR на 12-инчови пластини в 2020-2024 може да достигне 5,1 процента. Глобалният капацитет за производство на полупроводникови пластини е концентриран главно в индустриалните гиганти. полупроводниковите пластини в моята страна започнаха късно и се развиха относително назад. Само няколко компании имат производителност от 200 мм (8-инчови) пластини. 12-инчовите вафли в моята страна не са били налични преди 2017 г. Всички разчитат на внос.
Производството на големи силициеви пластини има високи изисквания за чистота на силиция, а също така има много високи изисквания към технологията на обработка на скосяване и прецизно шлайфане. технологичното ниво на моята страна е изостанало и мащабното производство на 12-инчови силициеви пластини все още не е постигнато. Силициевата индустрия в Шанхай постигна мащабни продажби на 12-инчови силициеви пластини през 2018, нарушавайки ситуацията, че темпът на вътрешно производство на големи силициеви пластини беше 0.
12-инчовите силициеви пластини все още са основният поток на днешния пазар на силициеви пластини, местните производители имат възможност да наваксат и все още има голямо пространство за вътрешна подмяна на големи силициеви пластини. За да насърчи процеса на локализация на полупроводникови силициеви пластини, важен материал, китайското правителство също издаде серия от политики за подкрепа на промишленото развитие, насърчаване на научноизследователската и развойна дейност и производството на големи силициеви пластини и насърчаване на развитието на полупроводниковите пластини индустрия.
2. Силициев карбид (SiC)
Силициевият карбид е полупроводников материал от трето поколение с много превъзходни характеристики и е важна суровина за енергийни устройства. През последните години страните инвестираха много работна сила и материални ресурси за развитие на свързани индустрии. Прагът за производството на силициев карбид е сравнително висок, а нивото на производствената технология в моята страна е сравнително изостанало. Сегашната индустриална структура се характеризира с господството на Съединените щати. Само Cree представлява 62 процента от глобалния дял на проводимите пластини от силициев карбид. Пазарът на силициев карбид има широки перспективи за развитие. През последните години той непрекъснато прониква в областта на електрическите превозни средства, фотоволтаиците, железопътния транзит и интелигентните мрежи. Има силно търсене надолу по веригата и пазарният мащаб продължава да се разширява. моята страна също така излага цялата промишлена верига от силициев карбид. Броят на свързаните патенти продължи да нараства тази година. Пазарният дял на производителите на чипове, представлявани от Tianke Heda, също се увеличава от година на година. Бъдещото пространство за развитие на производството на силициев карбид в моята страна е сравнително голямо. голям.
Силициевият карбид е най-зрелият широколентов полупроводников материал и представителен материал от третото поколение полупроводникови материали. Материалът от силициев карбид има много предимства: стабилни химични свойства, висока топлопроводимост, малък коефициент на топлинно разширение, устойчивост на износване и устойчивост на високо налягане. В сравнение с продукти със същите електрически параметри, продуктите, използващи материали от силициев карбид, могат да бъдат намалени с 50 процента по обем и 80 процента в енергийните загуби. Поради тези характеристики, страните по света придават голямо значение на силициевите карбидни материали и са инвестирали много енергия за насърчаване на развитието на свързани индустрии. Големите полупроводникови гиганти в Китай също инвестираха сериозно в разработването на устройства от силициев карбид. С нарастването на техническите процеси и спада на производствените разходи се прилага към различни силови устройства. През последните години степента на проникване на захранващите устройства от силициев карбид в областта на новите енергийни превозни средства продължава да се увеличава и това е бъдещето на SiC и GaN устройствата в областта на новата енергия и 5G комуникациите. важни суровини.
Според Йоле се очаква глобалното пазарно пространство за автомобилни SiC захранващи устройства да достигне 1,93 милиарда долара до 2024 г., което съответства на комбиниран темп на растеж от 29 процента от 2018 до 2024 г. Според проспекта на Tianke Heda, делът на силициевия карбид захранващите устройства във фотоволтаичните инвертори ще достигнат 50 процента през 2025 г., а делът на устройствата от силициев карбид в железопътния транспорт също постепенно ще се увеличава.
Воден от търсенето на електрически превозни средства и фотоволтаични инвертори, според прогнозата на Omdia, нововъзникващият пазар на силови полупроводници от силициев карбид и галиев нитрид се очаква да надхвърли 1 милиард щатски долара през 2021 г.; според данните на IHS Markit, размерът на пазара на захранващи устройства от силициев карбид през 2018 г. Около 390 милиона щатски долара, като се възползва от нарастването на търсенето на нови енергийни превозни средства и развитието на фотоволтаичната индустрия.
Очаква се пазарният размер на захранващите устройства от силициев карбид да надхвърли 10 милиарда щатски долара до 2027 г., а темпът на растеж на индустрията на силициев карбид е достатъчен.