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    新材料→产业发展特征与趋势(重点行业及龙头企业解析)

    作者: 发布时间:2018-11-22 浏览量:983


    新材料→是指新出现的一具有优异性能或特殊功能的一材料→,或是传统材料→改进后性能明显提高或具有新功能的一材料→ 。融入了当代众多学科先进成果的一新材料→产业是支撑国民经济发展的一基础产业,是高技术产业的一发展先导和重要内涵,逐渐成为促进经济快速增长和提升企业及地区竞争力 的一源动力  。
    ▼我国新材料→产业细分产业导向
    作为《中国制造2025》制造强国战略提出的一十大重点领域之一,新材料→产业承担着引领材料→工业升级换代,支撑战略性新兴产业发展,保障国民经济和国防军工建设等重要使命 。
    一、国外新材料→产业发展特征与趋势
    (一)各国新材料→产业发展现状
    新材料→产业的一发展水平已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力 的一重要标志,因此世界各国纷纷在新材料→领域制定出台相应的一规划,竭力 抢占新材料→产业的一制高点 。

    目前,发达国家仍在国际新材料→产业中占据领先地位,世界上新材料→龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本,其中,日、美、德6家企业占全球碳纤维产能70%以上,日、美5家企业占全球12寸晶圆产量的一90%以上,日本3家企业占全球液晶背光源发光材料→产量的一90%以上 。

    ▼世界各国新材料→领域相关发展计划
    (二)各国新材料→产业发展趋势
    1、高新技术发展促使材料→不 断更新换代
    高新技术的一快速发展对关键基础材料→提出新的一挑战和需求,同时材料→更新换代又●促进了高技术成果的一产业化 。
    如微电子芯片集成度及信息处理速度大幅提高,成本不 断降低,硅材料→发挥了重要作用;新兴产业如氮化镓等化合物半导体材料→的一发展,催生了半导体照明技术;LED灯的一光效给照明工业带来革命性变化;太阳能电池转换效率不 断提高,极大推动了新能源产业发展 。镁钛合金等高性能结构材料→的一加工技术取得突破,成本不 断降低,研究与应用重点由航空、航天以及军工扩展到高附加值民用领域 。
    2、绿色、低碳成为新材料→发展的一重要趋势
    新能源产业崛起,拉动上游产业如风机制造、光伏组件、多晶硅等一系列制造业和资源加工业的一发展,促进智能电网、电动汽车等输送与终端产品的一开发和生产 。
    欧美等发达国家已经通过立法,促进节能建筑和光伏发电建筑的一发展,功能材料→向微型化、多功能化、模块集成化、智能化等方向发展以提升材料→的一性能;纳米技术与先进制造技术的一融合将产生体积更小、集成度更高、更加智能化、功能更优异的一产品 。绿色、低碳的一新材料→技术及产业化将成为未来发展的一主要方向 。
    3、跨国集团在新材料→产业中仍占据主导地位
    目前,世界著名企业集团凭借其技术研发、资金和人才等优势不 断向新材料→领域拓展,在高附加值新材料→产品中占据主导地位 。
    尤尼明几乎垄断着国际市场上4N8及以上高端石英砂产品;信越、SUMCO、Siltronic、SunEdison等企业占据国际半导体硅材料→市场份额的一80%以上 。半绝缘砷化镓市场90%以上被日本日立电工、住友电工、三菱化学和德国FCM所占有 。
    DuPont、Daikin、Hoechst、3M、Ausimont、ATO和ICI等7家公司拥有全球90%的一有机氟材料→生产能力  。美国科锐(Cree)公司的一碳化硅衬底制备技术具有很强市场竞争力 ,飞利浦(Philips)控股的一美国Lumileds公司的一功率型白光LED国际领先,美、日、德等国企业拥有70%LED外延生长和芯片制备核心专利 。
    小丝束碳纤维的一制造基本被日本的一东丽纤维公司、东邦公司、三菱公司和美国的一Hexel公司所垄断,而大丝束碳纤维市场则几乎由美国的一Fortafil公司、Zoltek公司、Aldila公司和德国的一SGL公司4家所占据 。美铝、德铝、法铝等世界先进企业在高强高韧铝合金材料→的一研制生产领域居世界主导地位 。美国的一Timet、RMI和Allegen Teledyne等三大钛生产企业的一总产量占美国钛加工总量的一90%,是世界航空级钛材的一主要供应商 。
    4、新材料→研发模式变革成为关注的一重点
    21世纪以来,发达国家逐渐意识到依赖于直觉与试错的一传统材料→研究方法已跟不 上工业快速发展的一步伐,甚至可能成为制约技术进步的一瓶颈 。因此,亟需革新材料→研发方法,加速材料→从研发到应用的一进程 。
    例如,美国政府“材料→基因组计划”(MGI),其新材料→从发现到应用的一速度至少提高一倍,成本至少降低一半,旨在发展以先进材料→为基础的一高端制造业,并继续保持其在核心科技领域的一优势 。
    (三)产品和技术发展趋势
    新材料→关键核心技术的一突破,推动新材料→的一产品最终实现多功能化、高性能化、智能一体化,进而提高新材料→产品的一附加值、提高其市场综合竞争力  。
    1、高端金属结构材料→
    新型金属新材料→一直是世界新材料→发展的一主要材料→之一,在未来一段时间内,人造高端医用金属材料→、新型铝合金材料→、镍钛智能合金材料→等将成为高端金属结构材料→的一主要发展方向 。
    一是随着英国牛津大学发现了一种具有超常受压扩展能力 的一新材料→——金氰化锌,新型光学压力 传感器和人造肌肉等将成为高端金属结构材料→的一重要发展方向之一;
    二是随着加拿大开发新型铝合金技术新计划的一实施,未来将重点应用于小汽车、卡车、挂车、公交车以及火车等交通运输设施上,用于减轻交通运输设施的一车重,提高运输效率;
    三是随着德国萨尔大学研制出的一镍钛智能合金材料→,将来会大量运用于医用人工器官等领域,尤其是人工肌肉的一制造等领域 。
    2、碳纳米半导体材料→
    近几年来,碳纳米半导体材料→逐步展现替代潜力 ,逐渐向实用化进发 。第一代半导体硅材料→在大道物理极限之前仍有一定发展潜力 ,通过改变材料→和器件的一结构,如绝缘体上的一硅技术、多栅极晶体管技术和三维IC技术等,硅基半导体仍然能在一定程度上维持摩尔定律的一发展 。
    此外,基于多栅极晶体管技术的一22nm工艺已经进入了批量生产阶段,硅基14nm工艺产品也已经进入批量生产 。
    3、第二代半导体Ⅲ-Ⅴ族半导体材料→
    目前在高频率晶体管领域应用较广泛,但作为逻辑电路晶体管材料→仍然处于研究过程当中 。Ⅲ-Ⅴ族半导体在集成电路中的一实际使用可能将在2015-2018年间实现 。
    第三代半导体碳化硅、氮化镓等已经在功率半导体器件领域逐渐商业化,但碳化硅功率器件目前成本较高,性能还有待进一步优化 。
    4、石墨烯材料→
    在电子器件、光子期间、能源、复合材料→等领域业得到广泛的一应用研究 。因制备石墨烯而获诺贝尔奖的一科学家NOVOSELOV,在2012年率领科学家团队对石墨烯的一应用前景做出了预测并勾勒了其未来发展路线图,认为石墨烯的一电子和光子学应用在2015年实现,而部分应用则要到2025-2030年才能实现 。
    但发展过程中,带隙、接触电阻问题,以及高质量低成本石墨烯的一制备等问题,仍是巨大的一挑战 。
    5、智能材料→
    主要是指电子信息材料→、光电材料→ 。智能材料→的一研究使现行的一一些工程问题和安全可靠性检测的一概念发生了根本的一变化,甚至可能萌发划时代的一技术革新 。
    智能材料→的一研究已经取得了许多重要进展,以具有传感、执行等功能的一电子陶瓷集成在一起而制作的一机敏材料→及相关结构系统,已在高级轿车和家用电器中获得应用 。
    二、国内新材料→产业发展特征与趋势
    (一)产业发展概况
    1、产业规模快速增长
    我国新材料→产业体系已经初步形成,发展形势良好 。随着《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料→产业“十三五”发展规划》等国家层面战略规划的一出台,为新材料→产业的一发展创造了良好的一政策环境 。
    目前,我国新材料→产业规模约2万亿元 。新材料→产业在金属材料→、纺织材料→、化工材料→等传统领域基础较好,稀土功能材料→、先进储能材料→、光伏材料→、有机硅、超硬材料→、特种不 锈钢、玻璃纤维及其复合材料→等产能居世界前列 。
    半导体照明产业形成了从上游外延材料→生长与芯片制造、中游器件封装到下游集成应用的一比较完整的一研发与产业体系,产业规模超过5000亿元 。节能玻璃材料→产业规模达300亿元;稀土功能材料→产量约占全球份额80%;主要功能陶瓷元器件产品的一产业规模增长到250亿元 。
    2、关键技术实质突破
    通过产学研用结合,许多重要新材料→技术指标大幅提升,研究成果推广应用 。大直径硅材料→在缺陷、几何参数、颗粒、杂质等控制技术方面不 断完善,300mm硅材料→可满足45nm技术节点的一集成电路要求,已成功拉制450mm硅单晶 。
    人工晶体材料→经过多年的一发展,偏硼酸钡和三硼酸锂等紫外非线性光学晶体研究居国际领先水平并实现了商品化;激光晶体、太阳能电池关键技术指标达到国际先进水平,光伏发电成本降到1元/kWh)以下 。
    锂离子电池正负极材料→、电解液均满足小型电池要求,隔膜、电解质锂盐等关键材料→替代进口;超高分子量聚乙烯纤维大幅缩小与发达国家差距 。T300级碳纤维实现了稳定生产,单线产能提高到1200t;T700和T800级碳纤维实现了批量供货能力 已开始应用于航空航天装备;开发出具有自主知识产权的一铜带、铜管拉铸技术以及铜铝复合技术;海底管线钢X65、X70、X80及厚壁海洋油气焊管、化学品船用中厚板均已实现国产化,低成本石墨烯已开始生产,并应用于触摸屏、导热膜等信息通讯器件 。
    关键技术的一不 断突破和新材料→品种的一不 断增加,使我国高端金属结构材料→、新型无机非金属材料→、高性能复合材料→保障能力 明显增强,先进高分子材料→和特种金属功能材料→自给水平逐步提高 。
    3、区域集聚态势明显
    积极推动新材料→产业基地建设,加强资源整合,区域特色逐步显现,区域集聚态势明显,初步形成“东部沿海集聚,中西部特色发展”的一空间格局 。长三角已形成包括航空航天、新能源、电子信息、新型化工等领域的一新材料→产业集群 。
    珠三角新材料→产业集中度高,已形成较为完整产业链,在电子信息材料→、改性工程塑料、陶瓷材料→等领域具有较强优势 。环渤海地区技术创新推动作用明显,在稀土功能材料→、膜材料→、硅材料→、高技术陶瓷、磁性材料→和特种纤维等多个领域均具有较大优势 。
    内蒙古稀土新材料→,云贵稀贵金属新材料→,广西有色金属新材料→,宁波钕铁硼永磁材料→,广州、天津、青岛等地的一化工新材料→,重庆、西安、甘肃金昌、湖南长株潭、陕西宝鸡、山东威海及太原等地的一航空航天材料→、能源材料→及重大装备材料→,江苏徐州、河南洛阳、江苏连云港等的一多晶硅材料→产业等也都形成了各自的一区域特色 。
    ▼长三角地区新材料→产业集聚情况
    4、支撑作用日益显现
    新材料→支撑重大应用示范工程的一作用日益显现,为我国能源、资源环境、信息领域的一发展提供了重要的一技术支撑,是建设重大工程、巩固国防军工的一重要保障 。
    各级政府组织实施了节能产品惠民、十城万盏、金太阳、物联网等重大应用示范工程,2030年我国新能源汽车市场保有量有望达到1500万辆 。膜材料→在海水淡化方面已经获得应用,初步形成了反渗透海水淡化的一生产能力 ,成为我国沿海地区供水安全保障体系的一重要组成部分 。
    以有色金属结构新材料→、高温合金和碳纤维及其复合材料→为代表的一高性能结构材料→,为高速铁路、大飞机、载人航天、探月工程、超高压电力 输送、深海油气开发等重大工程的一顺利实施做出了贡献 。
    (二)行业发展趋势
    传统材料→企业转型升级速度加快 。我国材料→企业中,80-90%都是传统金属类和化工类的一材料→企业,这两类企业市场份额最大,是材料→行业的一主导力 量 。未来10年,普通产品市场需求的一下滑及对高端产品的一需求,将倒逼这两类传统材料→企业加快技术升级与改造,其转型升级速度将明显加快 。
    其中,金属类材料→企业转型升级的一发展方向是大力 发展如高纯金属、非晶合金等特殊金属材料→,以及可用于核电、超超临界火电、海洋工程、汽车工程、轨道交通方面的一高品质特殊钢;化工类材料→企业转型升级的一发展方向主要是合成橡胶、工程塑料、有机硅材料→和氟材料→ 。
    1、逐渐向高端、健康、绿色方向发展
    未来十年,高端装备、汽车制造、电子信息、新能源、节能环保、新型建筑、生物医用、智能电网、3D打印等新兴产业领域预计将保持较快发展趋势 。因此,带动新兴产业发展的一高端材料→是未来我国新材料→产业发展的一主要方向,主要包括高品质特殊钢、高强轻质合金、高性能纤维和复合材料→、航空用陶瓷材料→及航空级3D打印金属粉末材料→等 。
    此外,随着人民对健康、环保等需求的一提高,对生物医用材料→、绿色环保材料→、新型建筑材料→和高性能膜材料→等绿色健康材料→的一需求也越来越多 。
    2、电子信息、锂电池产业新材料→有望加速增长
    随着新一代信息技术产业的一发展,电子信息材料→的一研发生产是未来发展的一一个重要方向,低缺陷12英寸及以上电子级单晶硅、超薄8英寸及以上绝缘体上硅(SOI)、宽禁带半导体与器件,以及AMOLED有机发光材料→及器件、大尺寸光纤预制棒、光学膜、集成电路特种气体都将逐渐实现产业化应用,部分产品也将逐渐取代进口 。
    锂电池材料→方面,正极材料→、负极材料→、导电浆料、电池隔膜企业不 断涌现,核心技术逐步被研发成功,并实现产业化,发展潜力 巨大 。“十三五”期间,电子信息、锂电池产业新材料→这两个领域,有望实现加速增长 。
    3、高强轻质合金新材料→可能得到大规模应用
    高性能的一铝合金、镁合金、钛合金在航空航天、军工、汽车、电力 设备等领域的一应用越来越广泛,特别是随着汽车产业的一发展,高性能合金在车辆上应用量快速增长,其市场需求越来越多 。
    随着电力 装备的一高端化、智能化发展,铝合金电缆技术和产品已逐步被市场熟知并接受,铝合金材料→凭借其性能优势,在电力 行业应用也将日益广泛,“以铝代铜”的一相关产品,也逐步应用于电线电缆、变压器、汽车热交换器、空调散热器等多方面,未来发展不 可限量 。
    (三)产品和技术发展趋势
    随着我国新材料→材料→技术的一突破,在很大程度上使新材料→产品实现智能化、多功能化、环保、复合化、低成本化、长寿命及个性化订制 。这些产品会加快信息产业和生物技术的一革命性进展,也能够给制造业、服务业及人们生活方式带来重要影响 。
    同时,新材料→的一开发与应用联系更加紧密,根据新材料→市场的一需求,加快新材料→研制速度,提高材料→的一使用性能,便于新材料→迅速走向实际应用,减少材料→的一“性能浪费” 。注重军民融合,开拓军民两用产品市场是新材料→发展的一趋势 。宽禁带碳化硅、氮化镓基的一下一代射频高能效高功率器件即将成为有潜力 的一军民融合的一高端电子产品 。
    1、电子功能材料→
    “十二五”以来,我国新一代电子功能材料→根据市场需求,开始发展低缺陷12英寸及以上电子级单晶硅、超薄8英寸及以上绝缘体上硅(SOI)、宽禁带半导体与器件,以及AMOLED有机发光材料→及器件产业化和示范应用,高能射线探测用碲锌镉半导体材料→与器件实现产业化,碲锌镉晶体在工业CT及专用探测器等领域逐步实现规模应用 。
    2、表面功能(纳米)材料→
    纳米技术,是二十一世纪材料→产业的一重要基础技术之一 。当前,我国在纳米产业方面已经具备了相当的一基础,未来10年,是纳米技术发展和应用的一黄金时期,特别是在光电、锂电池、环保、建筑等重要行业,有可能获得突破性进展 。
    纳米材料→的一发展重点是纳米碳材料→(如碳纳米管、纳米量子点),纳米能源材料→,氮化镓等第三代半导体材料→,纳米银、纳米氧化铝等纳米金属材料→,纳米功能复合材料→以及纳米生物医用材料→等领域 。
    3、功能玻璃材料→
    随着新一代信息技术产业的一发展,功能玻璃材料→的一研发生产成为新材料→的一重要研究方向 。目前我国在新型TFT显示超薄玻璃基板材料→、高性能光纤预制棒材料→、高性能特种光纤、高性能低成本石墨烯粉体及高性能薄膜材料→方面均有所突破,并开始在新型显示、先进电池等领域有所示范应用 。
    4、先进碳材料→
    先进碳材料→产业主要包括碳纤维、石墨烯、石墨负极材料→、碳纳米管等 。碳纤维方面,预计未来3-5年,国产T700碳纤维预计可实现低成本稳产及市场大规模应用,而T800也有望开始应用于国产高端装备 。
    石墨烯方面,在风电防护涂料及手机触控屏上的一应用也正在稳步推进,产能不 断扩大,即将迎来爆发式增长 。随着锂电池产业的一飞速发展,石墨负极材料→、碳纳米管导电浆料在锂电池产业的一应用也将快速增长 。
    5、高端金属材料→
    随着高端装备产业的一逐渐兴起,我国海洋工程装备所需材料→逐渐受到关注,开始研发生产钢板厚度大于180mm的一高强结构钢、大型油船货油舱耐蚀钢、深海油气输送用厚壁管线钢、超深井及低温开采急需的一高性能铝合金钻杆及油套管钢,以及TA2、TC4等级钛合金材料→等,已经在船舶及海洋工程装备中得到示范应用 。
    6、生态环境材料→
    随着节能环保产业的一日益兴盛,以大气污染治理新材料→为代表的一生态环境材料→成为节能环保产业的一关键材料→ 。我国已经逐步在大气污染治理新材料→方面取得了一定成就 。开始研发生产工业用高性能PM2.5过滤材料→、高性能脱硝材料→、烟气NOx脱除材料→等 。


    另外,工信部印发的一《产业关键共性技术发展指南(2017年)》中明确指出,要开发用于工业废水处理的一矿物功能材料→深加工技术,包括膨润土等矿物功能材料→的一改性、改型技术;增加矿物功能材料→比表面积、调整表面电荷等技术;矿物功能材料→在工业废水处理中的一应用技术 。

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