Найсучасніші матеріали стали важкою зброєю країни, зайнявши лідерство в трьох напрямках
Завдяки підтримці національної політики щодо нових матеріалів та їх подальшої продукції в аерокосмічній, військовій, побутовій електроніці, автомобільній електроніці, фотоелектричній електроніці, біомедицині, ринковий попит продовжує зростати, а вимоги до продуктивності продукції продовжують покращуватися. Зі стрімким розширенням постійно зростають вимоги до науково-дослідних можливостей підприємств і наукових співробітників.
Побутова електроніка, нова енергетика, напівпровідник, вуглецеве волокно та інші галузі промисловості прискорюють свій перехід до Китаю, і існує нагальна потреба в локалізації нових матеріалів. Імпортозаміщення й надалі сприятиме подальшому розвитку інвестицій у нову матеріальну промисловість моєї країни.
Один з нових напрямків матеріалів: легкі матеріали
1. Вуглецеве волокно
Завдяки своїм чудовим властивостям матеріали з вуглецевого волокна використовуються в аерокосмічній, вітроенергетиці, спорті та відпочинку, автомобілях та інших галузях. Вони є найбільш широко використовуваними та орієнтованими на ринок матеріалами в області нових матеріалів і відомі як «король нових матеріалів». За останні роки світовий попит на вуглецеве волокно швидко зростав, і моя країна також скористалася можливістю стати другим за величиною виробником вуглецевого волокна у світі.
Проте, порівняно з зарубіжними країнами, промисловість вуглецевого волокна моєї країни все ще має проблеми з низьким використанням потужностей, малою кількістю високоякісних продуктів, а також важким застосуванням та розвитком. Промисловість переробки все ще сильно покладається на імпортні вироби з вуглецевого волокна. У нинішньому міжнародному середовищі усвідомлення подвійної автономії виробництва вуглецевого волокна та розробки його застосування є ключем до підвищення національної оборони та потужності виробництва моєї країни та забезпечення стабільності ланцюга поставок.
Вуглецеве волокно (Carbon Fiber) - це неорганічне волокно з вуглецевої основою з вмістом вуглецю вище 90 відсотків, утворене в результаті піролізу та карбонізації органічних волокон, таких як поліакрилонітрил (PAN) (або смола, віскоза) у високотемпературному середовищі, як -виконавчий матеріал. Вироблено в 1960-х роках.
Вуглецеве волокно має чудові механічні властивості та хімічну стабільність: оскільки волокно з найвищою питомою міцністю (питома щільність міцності) та найвищою питомою жорсткістю (модульною питомою щільністю) серед високопродуктивних волокон, які в даний час масово виробляються, вуглецеве волокно є важлива частина аерокосмічної, вітрової енергетики Ідеальні матеріали для лопатей, нових енергетичних транспортних засобів та інших галузей з вимогами до легкої ваги. Характеристики корозійної стійкості, стійкості до високих температур і невеликого коефіцієнта розширення роблять його замінником металевих матеріалів у суворих умовах; крім того, властивості електро- та теплопровідності розширюють його застосування в галузі комунікаційної електроніки.
За кількістю ниток у кожному пучку вуглецевих волокон вуглецеві волокна, як правило, поділяють на дві категорії: малий джгут і великий джгут. Невеликий буксир має кращу продуктивність, але вищу ціну, і, як правило, використовується в високотехнологічних галузях, таких як аерокосмічна та військова промисловість, а також високоякісні спортивні товари; великий буксир має меншу вартість і часто використовується в основних галузях промисловості, включаючи цивільне будівництво, транспортне, енергетичне обладнання тощо.
2. Панель кузова автомобіля з алюмінієвого сплаву
Алюмінієвий сплав є найбільш широко використовуваним сплавом у промисловості та широко використовується в авіаційній, аерокосмічній, автомобільній, машинобудівній, суднобудівній та хімічній промисловості. Під керівництвом національної політики енергозбереження та скорочення викидів автомобільній промисловості важко досягти все більш жорстких національних стандартів викидів палива лише шляхом оптимізації енергоспоживання автомобілів за рахунок конструкції. Тому освітлення автомобілів є напрямком розвитку, що визначається галуззю.
Алюмінієвий сплав є основним легким матеріалом в автомобільній промисловості. Серед них лист кузова з алюмінієвого сплаву (ABS) використовується в найважчому кузові автомобіля і є ключовим матеріалом для досягнення мети легкої ваги. Зараз моя країна поступово відкриває внутрішній ринок алюмінієвих сплавів для автомобілів, і навіть деякі компанії почали експортувати, в тому числі вітчизняні та іноземні компанії, які виробляють на вітчизняних заводах. Локалізація кузовних панелей з алюмінієвого сплаву є ключем до підвищення конкурентоспроможності автомобільної промисловості моєї країни та допомоги країні в досягненні цілей енергозбереження та скорочення викидів.
Другий напрямок нових матеріалів: аерокосмічні матеріали
1. Поліімід
Поліімідні (PI) матеріали мають високу цінність застосування в багатьох передових областях, таких як аерокосмічна промисловість, високоякісні електронні компоненти та напівпровідники, і відіграють важливу роль в оновленні та повторенні матеріалів. В даний час глобальний попит на поліімідний ринок продовжує зростати, але масове виробництво багатьох високоякісних PI продуктів і спеціальних функціональних PI продуктів все ще монополізовано кількома розвинутими країнами, а відповідні технології виробництва суворо захищені.
Наразі моя країна досягла великомасштабного виробництва в області низькопробних ПІ-плівок і ПІ-волокон, а також досягла глобальної конкурентоспроможності в галузі ПІ-плівок електричного класу. Однак високоякісні плівки PI та інші високоякісні PI продукти все ще стикаються з проблемою «застрягання шиї» або недостатньої виробничої потужності, що призводить до очевидного структурного дисбалансу попиту та пропозиції. Прорив у масове виробництво високоякісної поліімідної продукції має велике значення для модернізації обробної промисловості моєї країни, модернізації озброєння та незалежної керованості.
Поліімід (PI) — це органічний полімерний матеріал з видатними комплексними властивостями, який відомий як «один з найбільш перспективних інженерних пластмас у 21 столітті». Матеріал може використовуватися в широкому діапазоні температур, може працювати в середовищі від -200 до 300 градусів протягом тривалого часу і може витримувати високі температури вище 400 градусів протягом короткого часу.
Поліімід не має явної температури плавлення і є найбільш стійким до високих температур полімерним матеріалом, який можна практично використовувати в даний час. У той же час матеріал також має характеристики високої діелектричної міцності, стійкості до розчинників, радіаційної стійкості, теплоізоляції, нетоксичності, звукопоглинання та шумопоглинання, а також простої установки та обслуговування.
В даний час поліімід широко використовується в аерокосмічній, суднобудівній, напівпровідниковій, електронній промисловості, наноматеріалах, гнучких дисплеях, лазері та інших областях. Відповідно до конкретної форми продукту поліімід можна розділити на піну PI, плівку PI, волокно PI, матричний композит PI, PSPI та інші продукти.
2. Волокно з карбіду кремнію
Волокно з карбіду кремнію (SiC fiber) — ще один новий тип високопродуктивного волокна, розробленого після вуглецевого волокна, і це національний стратегічний матеріал, що розвивається. В даний час застосування керамічних матричних композитів з волокон карбіду кремнію в галузі авіаційних двигунів є дуже значущим. Західні розвинені країни успішно застосовували такі продукти для вдосконалення багатьох деталей авіадвигунів і підвищення ефективності авіадвигунів. З подальшим покращенням характеристик волокна з карбіду кремнію та поступовою оптимізацією виробничого процесу, очікується, що в майбутньому цей матеріал буде застосовуватися в більшій кількості компонентів авіадвигунів, а також, як очікується, буде поширений на інші високоякісні цивільні галузі. , з широким потенційним ринковим простором.
Третій напрямок нових матеріалів: напівпровідникові матеріали
1. Силіконова пластина
Кремнієві пластини розташовані у верхній частині ланцюга напівпровідникової промисловості і є основною сировиною для напівпровідникових приладів і сонячних елементів. В основному вони використовуються у фотоелектричних та напівпровідникових сферах. Останніми роками попит на виробництво збільшується. З точки зору різних областей, більшість виробничих потужностей фотоелектричних кремнієвих пластин зосереджено в моїй країні. Провідні компанії, такі як Zhonghuan і LONGi, мають сильну силу та провідні виробничі технології у світі. У порівнянні з фотоелектричними кремнієвими пластинами, напівпровідникові кремнієві пластини мають більш складні виробничі процеси та сценарії застосування. Проте промисловість напівпровідникових кремнієвих пластин у моїй країні почалася пізно, і рівень її розвитку є відносно відсталим. Світовий ринок монополізований японськими виробниками. Основні 12-дюймові кремнієві пластини на ринку ще не досягли великомасштабного виробництва в моїй країні, і вони сильно залежать від імпорту. , Вітчизняні підприємства, представлені шанхайською кремнієвою промисловістю, прагнуть подолати технічні бар’єри, і є широкий простір для локалізації та заміни.
Кремній є хорошим напівпровідниковим матеріалом з хорошою стійкістю до високих температур та радіаційної стійкості, і особливо підходить для виготовлення потужних пристроїв. Використовуючи кремній як сировину, кремнієвий стрижень виготовляють шляхом витягування монокристала, а потім різання для формування кремнієвої пластини. Кремнієві пластини в основному використовуються в двох основних областях: напівпровідникові та фотоелектричні. Напівпровідникові пластини мають вищі вимоги, ніж фотоелектричні пластини, щодо кристалів, форми, розміру та чистоти. Для чистоти фотоелектричних кремнієвих пластин необхідний вміст кремнію від 4N-6N. (99,99% -99.9999%), кремнієві пластини для напівпровідників становлять близько 9N-11N (99,9999999% -99,999999999%), виробничий процес складніший, а подальші додатки також є більш обширними. Кремнієві пластини для напівпровідників розташовані у верхній частині промислового ланцюга, в основному використовуються в інтегральних схемах, дискретних пристроях і датчиках. Вони є ключовими матеріалами для виробництва мікросхем і впливають на розвиток подальших галузей промисловості, таких як автомобілі та комп’ютери. Вони є наріжним каменем ланцюга напівпровідникової промисловості.
Фотоелектрична промисловість є однією з національних стратегічних галузей, що розвиваються. Фотоелектричні кремнієві пластини розташовані у верхній частині ланцюга фотоелектричної промисловості, і останніми роками їх попит зростає. За прогнозом CPIA, щорічна встановлена потужність світового ринку фотоелектричних електростанцій досягне 150 ГВт у 2021 році. Ринок і перспективи розвитку. моя країна є найбільшим у світі виробником монокристалічних кремнієвих пластин для фотовольтаїки. Згідно зі статистичними даними Відділення кремнієвої промисловості Китайської асоціації промисловості кольорових металів, до кінця 2019 року потужність виробництва монокристалічних кремнієвих пластин у моїй країні становила 115 ГВт, що становить 97,6 відсотка від загальної світової потужності. Провідні компанії LONGi і Zhonghuan займають більше 50% частки внутрішнього ринку монокристалічних кремнієвих пластин, і в процесі постійного розширення виробничих потужностей нові енергетичні компанії CNC і Beijing Express також прискорюють розширення виробництва.
Скориставшись технологічним прогресом напівпровідникових виробів і збільшенням категорії споживчих електронних товарів, пов’язаних із переробкою, попит на напівпровідникові кремнієві пластини з кожним роком зростав, і масштаби продовжували зростати. У 2020 році світові поставки напівпровідникових пластин досягнуть 1,241 мільярда квадратних дюймів. Розмір світового ринку кремнієвих пластин досяг близько 11 мільярдів доларів США, а перспективи ринку напівпровідникових кремнієвих пластин широкі.
Через високі технічні бар’єри в промисловості напівпровідникових пластин, сьогодні світова промисловість напівпровідникових пластин монополізована гігантами, з високим ступенем концентрації, а кількість виробників у материковому Китаї невелика. У 2020 році п’ять найбільших постачальників кремнієвих пластин у світі — Shin-Etsu, Японія, SUMCO, Тайвань, Китай, GlobalWafers, німецька Silitronic та південнокорейська SKSiltron. Загальна частка ринку перевищує 80 відсотків, а частка ринку шанхайської кремнієвої промисловості, місцевого виробника в материковій частині моєї країни, становить близько 2,2 відсотка, а обсяг відносно невеликий.
Чим більше розмір пластини, тим вище ефективність виробництва на одну пластину. Починаючи з 1970-х років кремнієві пластини розвиваються в бік великих розмірів. Сьогодні найбільша кремнієва пластина масового виробництва в світі становить 300 мм, тобто кремнієва пластина 12- дюймів.
Попит на 12-дюймові пластини останніми роками зростає. Згідно з прогнозом японського Shengco, CAGR 12-дюймових пластин у 2020-2024 може досягати 5,1 відсотка. Світові потужності виробництва напівпровідникових пластин в основному зосереджені в гігантах промисловості. Напівпровідникові пластини моєї країни почали пізно і розвивалися відносно назад. Лише деякі компанії мають продуктивність 200 мм (8-дюймів) пластин. 12-дюймові пластини моєї країни не були доступні до 2017 року. Усі вони покладаються на імпорт.
Виробництво великих кремнієвих пластин має високі вимоги до чистоти кремнію, а також дуже високі вимоги до технології обробки фаски та точного шліфування. технологічний рівень моєї країни відсталий, а великомасштабне виробництво 12-дюймових кремнієвих пластин ще не досягнуто. Кремнієва промисловість Шанхаю досягла масштабних продажів 12-дюймових кремнієвих пластин за 2018 років, порушивши ситуацію, коли темпи внутрішнього виробництва великогабаритних кремнієвих пластин становили 0.
12-дюймові кремнієві пластини все ще є основним потоком сучасного ринку кремнієвих пластин, вітчизняні виробники мають можливість наздогнати відставання, і все ще є великий простір для внутрішньої заміни кремнієвих пластин великого розміру. Щоб сприяти процесу локалізації напівпровідникових кремнієвих пластин, що є важливим матеріалом, уряд Китаю також випустив низку політик, спрямованих на підтримку промислового розвитку, сприяння науково-дослідним розробкам і виробництву кремнієвих пластин великого розміру, а також сприяння розвитку напівпровідників. промисловість.
2. Карбід кремнію (SiC)
Карбід кремнію є напівпровідниковим матеріалом третього покоління з дуже високою продуктивністю і є важливою сировиною для силових пристроїв. За останні роки країни інвестували багато трудових і матеріальних ресурсів для розвитку суміжних галузей. Поріг для промисловості карбіду кремнію є відносно високим, а рівень технології виробництва в моїй країні відносно відсталий. Сучасна промислова структура характеризується домінуванням США. Лише на Кри припадає 62 відсотки світової частки провідних пластин з карбіду кремнію. Ринок карбіду кремнію має широкі перспективи розвитку. Останніми роками він безперервно проникав у галузі електромобілів, фотовольтаїки, залізничного транспорту та інтелектуальних мереж. Він має високий попит у нижньому напрямку, і масштаб ринку продовжує розширюватися. моя країна також викладає весь ланцюг промисловості карбіду кремнію. Цього року кількість пов’язаних патентів продовжує зростати. Частка ринку виробників мікросхем, представлених Tianke Heda, також з кожним роком зростає. Майбутній простір для розвитку промисловості карбіду кремнію моєї країни є відносно високим. великий.
Карбід кремнію є найбільш зрілим широкозонним напівпровідниковим матеріалом і репрезентативним матеріалом третього покоління напівпровідникових матеріалів. Матеріал з карбіду кремнію має багато переваг: стабільні хімічні властивості, висока теплопровідність, малий коефіцієнт теплового розширення, зносостійкість і стійкість до високого тиску. У порівнянні з виробами з такими ж електричними параметрами, вироби, що використовують матеріали з карбіду кремнію, можуть бути зменшені на 50 відсотків за обсягом і на 80 відсотків за втратами енергії. Завдяки цим характеристикам країни в усьому світі надають великого значення матеріалам з карбіду кремнію і вкладають багато енергії для сприяння розвитку суміжних галузей. Основні напівпровідникові гіганти в Китаї також інвестували значні кошти в розробку пристроїв з карбіду кремнію. Зі зрілістю технічних процесів і зниженням собівартості продукції його застосовують для різних силових пристроїв. Останніми роками швидкість проникнення силових пристроїв із карбіду кремнію в області нових енергетичних транспортних засобів продовжує зростати, і це майбутнє пристроїв SiC та GaN у сфері нової енергетики та комунікацій 5G. важлива сировина.
За словами Йоле, очікується, що світовий ринок автомобільних силових пристроїв SiC досягне 1,93 мільярда доларів США до 2024 року, що відповідає сукупному темпу зростання на 29 відсотків з 2018 по 2024 рік. Згідно з проспектом Tianke Heda, частка карбіду кремнію Силові пристрої у фотоелектричних інверторах досягнуть 50 відсотків у 2025 році, а частка пристроїв із карбіду кремнію у залізничному транспорті також поступово збільшуватиметься.
Згідно з прогнозом Omdia, завдяки попиту на електромобілі та фотоелектричні інвертори, ринок енергетичних напівпровідників з карбіду кремнію та нітриду галію, що розвивається, у 2021 році перевищить 1 мільярд доларів США; Згідно з даними IHS Markit, розмір ринку силових пристроїв із карбіду кремнію у 2018 році близько 390 мільйонів доларів США, що отримало вигоду від зростання попиту на нові енергетичні транспортні засоби та розвитку фотоелектричної промисловості.
Очікується, що до 2027 року розмір ринку силових пристроїв з карбіду кремнію перевищить 10 мільярдів доларів США, і темпи зростання карбідної промисловості достатні.
