Najnowocześniejsze materiały stały się ciężką bronią kraju, obejmując prowadzenie w trzech kierunkach do startu

Przy wsparciu krajowych polityk dotyczących nowych materiałów i ich produktów pochodnych w przemyśle lotniczym, wojskowym, elektronice użytkowej, elektronice samochodowej, elektronice fotowoltaicznej, dziedzinach biomedycznych, zapotrzebowanie rynku stale rośnie, a wymagania dotyczące wydajności produktów stale się poprawiają. Wraz z szybką ekspansją stale rosną wymagania dotyczące możliwości badawczo-rozwojowych przedsiębiorstw i naukowców.

Elektronika użytkowa, nowa energia, półprzewodniki, włókna węglowe i inne branże przyspieszają transfer do Chin i istnieje pilna potrzeba lokalizacji nowych materiałów. Zastępowanie importu będzie nadal wspierać przyszły rozwój inwestycji w nowym przemyśle materiałowym mojego kraju.

Jeden z nowych kierunków materiałowych: lekkie materiały

1. Włókno węglowe

Materiały z włókna węglowego są stosowane w przemyśle lotniczym, energetyce wiatrowej, sporcie i rekreacji, samochodach i innych dziedzinach dzięki swoim doskonałym właściwościom. Są to najczęściej używane i zorientowane na rynek materiały w dziedzinie nowych materiałów i są znane jako „król nowych materiałów”. Globalny popyt na rynku włókna węglowego gwałtownie wzrósł w ostatnich latach, a mój kraj również wykorzystał okazję, by stać się drugim co do wielkości producentem włókna węglowego na świecie.

Jednak w porównaniu z innymi krajami, przemysł włókien węglowych w moim kraju nadal ma problemy z niskim wykorzystaniem mocy produkcyjnych, niewielką liczbą produktów z wyższej półki oraz trudną aplikacją i rozwojem. Przemysł przetwórczy nadal w dużej mierze opiera się na importowanych produktach z włókna węglowego. W obecnym środowisku międzynarodowym uświadomienie sobie podwójnej autonomii produkcji na skalę z włókna węglowego i rozwoju aplikacji jest kluczem do wzmocnienia obrony narodowej i siły produkcyjnej mojego kraju oraz zapewnienia stabilności łańcucha dostaw.

Włókno węglowe (włókno węglowe) to nieorganiczne włókno węglowe o strukturze szkieletowej o zawartości węgla powyżej 90 procent, utworzone w wyniku pirolizy i karbonizacji włókien organicznych, takich jak poliakrylonitryl (PAN) (lub pak, wiskoza) w środowisku o wysokiej temperaturze, jako -wydajność materiału. Wyprodukowany w latach 60. XX wieku.

Włókno węglowe ma doskonałe właściwości mechaniczne i stabilność chemiczną: Jako włókno o najwyższej wytrzymałości właściwej (gęstość właściwa wytrzymałości) i najwyższej sztywności właściwej (gęstość właściwa modułu) wśród wysokowydajnych włókien, które są obecnie produkowane masowo, włókno węglowe jest Ważna część lotnictwa, energia wiatrowa Idealne materiały na łopaty, nowe pojazdy energetyczne i inne dziedziny o lekkich wymaganiach. Charakterystyki odporności na korozję, odporność na wysoką temperaturę i mały współczynnik rozszerzalności sprawiają, że jest substytutem materiałów metalowych w trudnych warunkach; ponadto właściwości przewodnictwa elektrycznego i cieplnego rozszerzają jego zastosowanie w dziedzinie elektroniki komunikacyjnej.

Zgodnie z liczbą włókien w każdej wiązce włókien węglowych, włókna węglowe dzieli się na ogół na dwie kategorie: mały kabel i duży kabel. Mały holownik ma lepszą wydajność, ale wyższą cenę i jest powszechnie stosowany w dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak przemysł lotniczy i wojskowy, a także w wysokiej klasy artykułach sportowych; duży hol ma niższy koszt i jest często używany w podstawowych gałęziach przemysłu, w tym w budownictwie cywilnym, transporcie, sprzęcie energetycznym itp. .

2. Panel nadwozia samochodu ze stopu aluminium

Stop aluminium jest najczęściej stosowanym stopem w przemyśle i jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, lotniczym, samochodowym, maszynowym, stoczniowym i chemicznym. Zgodnie z krajową polityką oszczędzania energii i redukcji emisji, przemysłowi samochodowemu trudno jest spełnić coraz bardziej rygorystyczne krajowe normy emisji paliw tylko poprzez optymalizację zużycia energii przez samochody na podstawie projektu. Dlatego też rozjaśnianie samochodów to kierunek rozwoju wyznaczany przez branżę.

Stop aluminium jest głównym lekkim materiałem w przemyśle motoryzacyjnym. Wśród nich blacha nadwozia ze stopu aluminium (ABS) jest stosowana w najcięższym nadwoziu samochodu i jest kluczowym materiałem do osiągnięcia celu, jakim jest lekkość. Obecnie mój kraj stopniowo otwierał krajowy rynek stopów aluminium dla samochodów, a nawet niektóre firmy zaczęły eksportować, w tym firmy krajowe i zagraniczne, które produkują w krajowych fabrykach. Lokalizacja paneli nadwozia ze stopów aluminium jest kluczem do poprawy konkurencyjności przemysłu motoryzacyjnego mojego kraju i pomocy krajowi w osiągnięciu celu oszczędności energii i redukcji emisji.

Drugi kierunek nowych materiałów: materiały lotnicze

1. Poliimid

Materiały poliimidowe (PI) mają wysoką wartość użytkową w wielu nowatorskich dziedzinach, takich jak lotnictwo, wysokiej klasy komponenty elektroniczne i półprzewodniki, i odgrywają ważną rolę w odnawianiu i powtarzaniu materiałów. Obecnie globalny popyt na rynku poliimidów nadal rośnie, ale masowa produkcja wielu wysokiej jakości produktów PI i specjalnych funkcjonalnych produktów PI jest nadal zmonopolizowana przez kilka krajów rozwiniętych, a odpowiednie technologie produkcyjne są ściśle chronione.

Obecnie mój kraj osiągnął produkcję na dużą skalę w dziedzinie folii PI niskiej jakości i włókien PI oraz osiągnął globalną konkurencyjność w dziedzinie folii PI klasy elektrotechnicznej. Jednak wysokiej klasy folie PI i inne wysokiej klasy produkty PI nadal borykają się z problemem „utknąłej szyi” lub niewystarczających zdolności produkcyjnych, co skutkuje oczywistą strukturą nierównowagi między podażą a popytem. Przełamanie masowej produkcji wysokiej klasy produktów poliimidowych ma ogromne znaczenie dla unowocześnienia przemysłu wytwórczego mojego kraju, unowocześniania uzbrojenia i niezależnej kontroli.

Poliimid (PI) to organiczny materiał polimerowy o wyjątkowych wszechstronnych właściwościach, znany jako „jeden z najbardziej obiecujących tworzyw konstrukcyjnych XXI wieku”. Materiał może być używany w szerokim zakresie temperatur, może pracować w środowisku od -200 do 300 stopni przez długi czas, a przez krótki czas może wytrzymać wysokie temperatury powyżej 400 stopni.

Poliimid nie ma oczywistej temperatury topnienia i jest najbardziej odpornym na wysokie temperatury materiałem polimerowym, który można obecnie praktycznie stosować. Jednocześnie materiał charakteryzuje się również wysoką wytrzymałością dielektryczną, odpornością na rozpuszczalniki, odpornością na promieniowanie, izolacją termiczną, nietoksycznym, pochłanianiem dźwięku i redukcją hałasu oraz łatwą instalacją i konserwacją.

Obecnie poliimid jest szeroko stosowany w lotnictwie, przemyśle stoczniowym, półprzewodnikach, przemyśle elektronicznym, nanomateriałach, elastycznym wyświetlaczu, laserach i innych dziedzinach. Zgodnie z konkretną postacią produktu, poliimid można podzielić na piankę PI, folię PI, włókno PI, kompozyt matrycy PI, PSPI i inne produkty.

2. Włókno z węglika krzemu

Włókno z węglika krzemu (włókno SiC) to kolejny nowy rodzaj włókna o wysokiej wydajności opracowany po włóknie węglowym i jest to nowy strategiczny materiał w kraju. Obecnie wartość aplikacyjna kompozytów z osnową ceramiczną z włókien węglika krzemu w dziedzinie silników lotniczych jest bardzo znacząca. Zachodnie kraje rozwinięte z powodzeniem zastosowały takie produkty do ulepszenia wielu części silników lotniczych i poprawy ich wydajności. Wraz z dalszą poprawą wydajności włókna z węglika krzemu i stopniową optymalizacją procesu produkcyjnego, oczekuje się, że materiał będzie w przyszłości stosowany w większej liczbie komponentów silników lotniczych i ma zostać rozszerzony na inne wartościowe dziedziny cywilne , z szeroką potencjalną przestrzenią rynkową.

Trzeci kierunek nowych materiałów: materiały półprzewodnikowe

1. Wafel krzemowy

Wafle krzemowe znajdują się na początku łańcucha przemysłu półprzewodnikowego i są głównym surowcem do produkcji urządzeń półprzewodnikowych i ogniw słonecznych. Stosowane są głównie w polach fotowoltaicznych i półprzewodnikowych. Popyt na rynku downstream rośnie w ostatnich latach. Jeśli chodzi o różne dziedziny, większość mocy produkcyjnych fotowoltaicznych płytek krzemowych jest skoncentrowana w moim kraju. Wiodące firmy, takie jak Zhonghuan i LONGi, mają silną siłę i wiodący poziom technologii produkcji na świecie. W porównaniu z fotowoltaicznymi płytkami krzemowymi, półprzewodnikowe płytki krzemowe mają bardziej złożone procesy produkcyjne i scenariusze zastosowań. Jednak przemysł płytek półprzewodnikowych krzemowych w moim kraju rozpoczął się późno, a poziom jego rozwoju jest stosunkowo zacofany. Rynek światowy jest zmonopolizowany przez japońskich producentów. Powszechnie dostępne na rynku 12-calowe płytki krzemowe nie osiągnęły jeszcze produkcji na dużą skalę w moim kraju i są w dużym stopniu uzależnione od importu. Krajowe przedsiębiorstwa reprezentowane przez szanghajski przemysł krzemowy dążą do przełamania barier technicznych, a przestrzeń do lokalizacji i substytucji jest szeroka.

Krzem jest dobrym materiałem półprzewodnikowym o dobrej odporności na wysokie temperatury i promieniowanie, a szczególnie nadaje się do wytwarzania urządzeń o dużej mocy. Wykorzystując krzem jako surowiec, krzemowy pręt jest wytwarzany przez pociągnięcie pojedynczego kryształu, a następnie cięcie w celu uformowania wafla krzemowego. Wafle krzemowe są stosowane głównie w dwóch głównych dziedzinach: półprzewodnikach i fotowoltaice. Wafle półprzewodnikowe mają wyższe wymagania niż wafle fotowoltaiczne pod względem kryształu, kształtu, wielkości i czystości. Czystość fotowoltaicznych płytek krzemowych wymaga zawartości krzemu między 4N-6N. (99,99 procent -99,9999 procent), płytki krzemowe do półprzewodników to około 9N-11N (99,9999999 procent -99,999999999 procent), proces produkcji jest bardziej skomplikowany, a dalsze aplikacje są również bardziej rozbudowane. Płytki krzemowe do półprzewodników znajdują się na najbardziej wysuniętym w górę łańcuchu przemysłowym, głównie w układach scalonych, urządzeniach dyskretnych i czujnikach. Są kluczowymi materiałami do produkcji chipów i wpływają na rozwój dalszych gałęzi przemysłu, takich jak przemysł samochodowy i komputerowy. Są podstawą łańcucha przemysłu półprzewodników.

Przemysł fotowoltaiczny jest jednym z krajowych strategicznych gałęzi wschodzących. Wafle krzemowe do fotowoltaiki znajdują się na początku łańcucha przemysłu fotowoltaicznego, a ich popyt rośnie w ostatnich latach. Według prognozy CPIA, roczna moc zainstalowana światowego rynku fotowoltaicznego wyniesie 150 GW w 2021 r. rynek i perspektywy rozwoju. mój kraj jest największym na świecie producentem płytek krzemu monokrystalicznego do fotowoltaiki. Według statystyk Silicon Industry Branch of China Nonferrous Metals Industry Association, do końca 2019 r. zdolność produkcyjna płytek z krzemu monokrystalicznego w moim kraju wynosiła 115 GW, co stanowiło 97,6 procent całkowitej światowej. Czołowe firmy LONGi i Zhonghuan zajmują ponad 50 procent udziału w krajowym rynku płytek z krzemu monokrystalicznego, a w procesie ciągłej rozbudowy mocy produkcyjnych nowe firmy energetyczne CNC i Beijing Express również przyspieszają ekspansję produkcyjną.

Korzystając z postępu technologicznego produktów półprzewodnikowych i wzrostu kategorii elektronicznych dóbr konsumenckich związanych z produkcją, zapotrzebowanie na półprzewodnikowe płytki krzemowe wzrasta z roku na rok, a skala nadal rośnie. W 2020 roku globalne dostawy płytek półprzewodnikowych osiągną 1,241 miliarda cali kwadratowych. Wielkość światowego rynku płytek krzemowych osiągnęła około 11 miliardów dolarów amerykańskich, a perspektywy rynkowe dotyczące półprzewodnikowych płytek krzemowych są szerokie.

Ze względu na wysokie bariery techniczne w branży płytek półprzewodnikowych, dzisiejszy światowy przemysł płytek półprzewodnikowych jest zmonopolizowany przez gigantów o wysokim stopniu koncentracji, a liczba producentów w Chinach kontynentalnych jest niewielka. W 2020 roku pięciu największych dostawców płytek krzemowych na świecie to Shin-Etsu, Japonia, SUMCO, Tajwan, Chiny, GlobalWafers, niemiecka Silitronic i SKSiltron z Korei Południowej. Całkowity udział w rynku przekracza 80 procent, a udział w rynku szanghajskiego przemysłu krzemowego, lokalnego producenta na kontynencie w moim kraju, wynosi około 2,2 procent, a wielkość jest stosunkowo niewielka.

Im większy rozmiar wafla, tym wyższa wydajność produkcji na wafel. Od lat 70. wafle krzemowe rozwijały się w kierunku dużych rozmiarów. Obecnie największa masowo produkowana płytka krzemowa na świecie ma 300 mm, co odpowiada 12-calowej płytce krzemowej.

Popyt na 12-calowe wafelki rośnie w ostatnich latach. Według japońskiej prognozy Shengco CAGR 12-calowych wafli w 2020-2024 może osiągnąć 5,1 proc. Globalne moce produkcyjne płytek półprzewodnikowych koncentrują się głównie w gigantach branży. płytki półprzewodnikowe w moim kraju pojawiły się późno i rozwinęły się stosunkowo wstecz. Tylko kilka firm ma wydajność 200 mm (8-cala) wafli. 12-calowe wafle w moim kraju nie były dostępne przed 2017 rokiem. Wszystkie opierają się na imporcie.

Produkcja dużych płytek krzemowych ma wysokie wymagania dotyczące czystości krzemu, a także bardzo wysokie wymagania dotyczące technologii obróbki fazowania i precyzyjnego szlifowania. Poziom technologiczny mojego kraju jest zacofany, a produkcja na dużą skalę 12-calowych płytek krzemowych nie została jeszcze osiągnięta. Przemysł krzemowy w Szanghaju osiągnął sprzedaż na dużą skalę 12-calowych płytek krzemowych w 2018, przełamując sytuację, w której krajowa produkcja wielkoformatowych płytek krzemowych wynosiła 0.

12-Calowe płytki krzemowe są nadal głównym nurtem na dzisiejszym rynku płytek krzemowych, krajowi producenci mają możliwość nadrobienia zaległości i wciąż jest duże miejsce na domowe zamienniki płytek krzemowych o dużych rozmiarach. W celu promowania procesu lokalizacji półprzewodnikowych płytek krzemowych, ważnego materiału, chiński rząd wydał również szereg polityk wspierających rozwój przemysłowy, promujących badania i rozwój oraz produkcję wielkogabarytowych płytek krzemowych oraz promujących rozwój półprzewodników przemysł.

2. Węglik krzemu (SiC)

Węglik krzemu jest materiałem półprzewodnikowym trzeciej generacji o bardzo doskonałych parametrach i jest ważnym surowcem do produkcji urządzeń zasilających. W ostatnich latach kraje zainwestowały dużo siły roboczej i zasobów materialnych w rozwój powiązanych branż. Próg dla przemysłu węglika krzemu jest stosunkowo wysoki, a poziom technologii produkcji w moim kraju jest stosunkowo zacofany. Obecna struktura przemysłowa charakteryzuje się dominacją Stanów Zjednoczonych. Samo Cree stanowi 62 procent światowego udziału w przewodzących płytkach z węglika krzemu. Rynek węglika krzemu ma szerokie perspektywy rozwoju. W ostatnich latach nieprzerwanie przenika do dziedzin pojazdów elektrycznych, fotowoltaiki, transportu kolejowego i inteligentnych sieci. Odnotowuje silny popyt w segmencie downstream, a skala rynku stale się powiększa. w moim kraju znajduje się również cały przemysłowy łańcuch węglika krzemu. W tym roku liczba powiązanych patentów nadal rosła. Z roku na rok rośnie również udział w rynku producentów chipów reprezentowanych przez Tianke Heda. Przyszła przestrzeń rozwojowa przemysłu węglika krzemu w moim kraju jest stosunkowo duża. duży.

Węglik krzemu jest najbardziej dojrzałym materiałem półprzewodnikowym o szerokiej przerwie wzbronionej i reprezentatywnym materiałem trzeciej generacji materiałów półprzewodnikowych. Materiał z węglika krzemu ma wiele zalet: stabilne właściwości chemiczne, wysoką przewodność cieplną, mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, odporność na zużycie i odporność na wysokie ciśnienie. W porównaniu z produktami o tych samych parametrach elektrycznych, produkty wykorzystujące materiały z węglika krzemu mogą być zmniejszone o 50 procent objętości i 80 procent strat energii. Ze względu na te cechy kraje na całym świecie przywiązują dużą wagę do materiałów z węglika krzemu i zainwestowały dużo energii w promowanie rozwoju powiązanych branż. Główni giganci półprzewodnikowi w Chinach również dużo zainwestowali w rozwój urządzeń z węglika krzemu. Wraz z dojrzałością procesów technicznych i spadkiem kosztów produkcji znajduje zastosowanie w różnych urządzeniach energetycznych. W ostatnich latach wskaźnik penetracji urządzeń zasilających z węglika krzemu w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych stale rośnie i jest to przyszłość urządzeń SiC i GaN w dziedzinie nowej energii i komunikacji 5G. ważne surowce.

Według Yole, globalna powierzchnia rynkowa samochodowych urządzeń zasilających SiC ma osiągnąć do 2024 roku 1,93 miliarda USD, co odpowiada złożonemu wskaźnikowi wzrostu o 29 procent w latach 2018-2024. Według prospektu Tianke Heda, udział węglika krzemu urządzeń zasilających w falownikach fotowoltaicznych osiągnie w 2025 r. 50 proc., a udział urządzeń z węglika krzemu w transporcie kolejowym również będzie stopniowo wzrastał.

Zgodnie z prognozami Omdia, napędzany popytem na pojazdy elektryczne i falowniki fotowoltaiczne, wschodzący rynek półprzewodników mocy z węglika krzemu i azotku galu ma przekroczyć 1 mld USD w 2021 r.; według danych IHS Markit wielkość rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu w 2018 r. Około 390 mln USD, korzystając ze wzrostu popytu na nowe pojazdy energetyczne i rozwoju przemysłu fotowoltaicznego.

Oczekuje się, że do 2027 r. wielkość rynku urządzeń zasilających z węglika krzemu przekroczy 10 mld USD, a dynamika wzrostu przemysłu węglika krzemu będzie wystarczająca.