新材料范文

时间:2023-09-20 12:32:25

新材料

新材料篇1

英文名称:Advanced Materials Industry

主管单位:北京市科学技术委员会

主办单位:北京新材料发展中心;北京市建筑材料研究院

出版周期:月刊

出版地址:北京市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1008-892X

国内刊号:11-4396/TU

邮发代号:2-623

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1999

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期刊简介

新材料篇2

今天我们选择新材料产业中的靶材进行分析。靶材虽然不为普通人所熟悉,但是却频繁地出现在多个相关的部级产业规划中。就目前来看,靶材的确是我国材料领域中的一个明显的瓶颈,比如大尺寸钨钼靶材,其应用领域是极具战略意义的显示、光伏和半导体行业,我国是钨钼资源大国,但该产品却始终为欧美企业垄断,如若国内企业能够成功量产,其产品的未来发展和潜在价值可想而知。下面我们就靶材进行具体分析:

靶材介绍

靶材是什么?靶材主要指在溅射沉积技术中用做阴极的材料,因此靶材也常被称作溅射靶材。该阴极材料在带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集,形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。各种类型的溅射薄膜材料在半导体集成电路、记录介质、平面显示以及工件表面涂层等方面都得到了广泛的应用。

靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等;亦可应用于玻璃镀膜领域;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

根据形状分为长靶、方靶、圆靶;根据成分可分为金属靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材;根据应用不同又分为半导体关联陶瓷靶材、记录介质陶瓷靶材、显示陶瓷靶材、超导陶瓷靶材和巨磁电阻陶瓷靶材等。

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确了七大战略性新兴产业,其中新材料产业需要大力发展稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等新型功能材料。之后的《新材料产业“十二五”发展规划》中提出积极发展高纯稀有金属及靶材,并将其作为稀有金属材料列为重点发展方向。

与此对应的《新材料产业“十二五”重点产品目录》则将靶材具体描述为包括超大尺寸高纯铝、铜、铬、钼溅射靶材;高纯铜合金、镍合金和钼溅射靶材;高纯钼及其靶材。我们发现靶材产品频繁地出现在国家产业规划中,尤其是大尺寸、高纯度的钼靶材。靶材产品种类比较多,但工艺和市场具有相似特征,下面我们就以钼靶材为例子来介绍靶材行业的现状、趋势和机会。

靶材投资机会

钼靶材是钼行业的高端产品,广泛用于导电玻璃、STN/TN/TFT-LCD、光学玻璃、离子镀膜等行业,适用所有平面镀膜及旋转镀膜系统,已经成为平面液晶显示器和光伏衬底镀膜核心原料之一,是一种具有广阔市场前景的新兴钼产品。钼靶材的密度大、纯度高、组织均匀,且生产工序长,具有很高的技术含量,因而该产品基本被普兰西、H.C斯泰科、贺利氏、日立金属等国际巨头垄断,国内能够成为平面液晶显示器制造商合格供应商的钼靶材企业仅有高新四丰和苏晶两家。由于其应用领域特殊而且有较高的技术门槛,因此成为国家重点鼓励发展的方向之一。

工艺及经营

钼靶材的生产使用粉末冶金技术。与目前大多数金属与合金都采用模具内熔化和铸造的方法相反,粉末冶金术摒弃了熔化操作,其做法是先挤压金属粉末,然后在低于材料熔化温度的条件下进行热处理(烧结)并制得产品。粉末冶金术中最重要的因素是金属粉末本身、挤压工艺和烧结工艺和成型工艺。该工艺主要用于生产熔点为2000℃及以上的材料。该工艺特别经济实惠,即使生产少量产品也不例外。除此之外,通过使用定制的粉末混合物,能够生产一系列非常均匀的材料,并赋予其某些特殊性质。

在产品生产时,先将钼粉末与合金元素混合以后填入模具内,然后用高达2000巴的压力挤压混合物。接着在专用的高温炉内对压制成形的零件进行烧结,最后再经过锻造、轧制或拉伸等成型工序,就能够保证制品形成致密的微观结构,并且材料具有出色的热稳定性、硬度或流动性。产品生产过程的核心环节是对钼胚的烧结和加热轧制部分。

在钼靶产品中,钼粉占据主要成本,约占产品成本的85%左右,因此钼粉价格对钼靶材价格影响明显。另外,钼靶材的下游液晶面板、半导体等制造业都属于寡头垄断的竞争格局,对质量要求极高。比如液晶面板,由于面板生产线投入巨大,因而下游客户对产品质量的一致性要求严格,通常对原料供应商实行前期认证和后期质量的全程监控。

因此,相关企业经营模式的核心在于获得业内龙头客户认证,一旦取得主要下游客户的认证,就能够获得稳定的销售,而这种经营模式的劣势表现在原材料价格波动和超量库存减值风险。

市场容量

从液晶面板领域看,近年来,由于便携式个人计算机、电视机、手机等对平板显示器件的巨大需求,作为平板显示产业主流技术的薄膜晶体管液晶平板显示器(TFT-LCD)技术得到了迅猛发展。全球TFT-LCD生产厂家主要集中在中国内地、中国台湾、韩国和日本等亚洲地区,占有全球90%的显示器市场份额。随着LCD的发展, LCD溅射靶材的消费量也快速增长, 年增长率约为20%。2006年全球钼溅射靶材的需求量约为700吨,2007年则为900吨左右。

另外,一条11万平米/月产量的液晶面板生产线,一个月正常生产需要钼靶约5~6套,一套钼靶为10~12个钼靶,根据规格不同,每根钼靶重量平均约为100KG,按照目前全球已投入生产的生产线计算,需求量约为25.9亿元;若按照5~6套/11万平米的使用量推算,目前钼靶在液晶面板领域的市场容量为30~50亿元。

行业分析机构预测,至2015年将有13条8.5代的液晶生产线出现在中国内地,将有1500亿元的投资进入中国液晶制造业。钼靶材作为制备平面显示金属电极用材料,市场需求很大。撇开手机、电脑不谈,仅就电视机的用屏数量而言,根据业内预计,到2015年,国内生产国内销售的电视机将达到7000万台,国内生产出口销售的将达到8000万台,总量1.5亿台,而一条8.5代液晶面板生产线如果只切割电视屏的话,一年最多供应1500万片,所以说光满足电视机生产的屏幕需求量就需要10条8.5代线。

随着新能源行业的发展,钼溅射靶在薄膜太阳能光伏电池上的应用也日益增加。钼溅射靶材主要通过溅镀形成CIGS(铜铟镓硒)薄膜电池电极层,溅射薄膜太阳能电池的制备需要高纯钨钛靶、大尺寸高纯钼靶,仅2009年1GW的薄膜太阳能电池就需求溅射靶材超过20亿元。

行业评价

行业总体描述(见上表)。

通过波特五力模型(见上图)来看,行业竞争力主要表现为技术门槛,因此业内竞争压力不大,主要的潜在风险表现为原材料价格的波动和下游客户在产品价格、供应量等方面的强势地位。

因此,随着溅射技术应用推广和相应市场的扩大,钼靶材将会在未来保持持续发展。特别是在中国,具备了钨钼原料资源和下游产品消费的显著优势,配套行业加速向国内转移并不断扩大,加之国内综合成本优势,因此技术成熟、产品多样化、质量一致性好的厂家将会迎来快速发展机遇。

虽然不同的靶材产品会有各自的特点,但是通过对钼靶材分析可以对整个靶材产品的经营、市场、趋势等有一个整体判断,我们认为随着信息、电子、新能源等行业的发展,溅射镀膜技术的应用将会愈加广泛,而靶材作为溅射镀膜技术基础性的核心材料之一,未来的市场前景巨大。伴随着国内材料产业的升级和市场的需求,今后必将会产生一批合格的靶材生产企业。在判断该类企业时应当重点关注:产品质量、成本和产品延伸能力。

产品的性能、能否量产和产品一致性,决定了企业能否进入下游主要客户的供应商序列并长期供货,获得客户的认可。

靶材下游客户通常对长期合作的合格供应商具有黏性。因此,新兴企业与国外厂家相比一定要具有成本优势,成本优势来源于区域、管理、产业链等,只有具备一定比例的成本优势才能与已有国外成熟的同类企业进行竞争。

新材料篇3

上世纪80年代初,冰箱刚刚开始出现在人们生活中,其外观大多是比较单一,以绿色或者白色为主,消费者对于冰箱的外观没有任何特殊的要求,更多的是把冰箱当做生活中一件奢侈品,只要拥有就好了;到了90年代,人们的生活品质有了很大的飞跃,随之对于冰箱的存储空间也有了进一步的要求,当时非常流行大冷柜的冰箱;进入了21世纪,冰箱外观可以说发生了很大的变化,陆续出现了对开门的冰箱、三开门的冰箱,中门的功能还可以在冷藏和冷冻之间实现自由的切换,也给冰箱赋予了更多人性化的设计。到了今天,冰箱除了为我们当做生活上的一个日用品之外,更多地是为了彰显品位与体现个性,它成为我们生活中一个艺术品的新门类。

现在的冰箱风格多种多样,有的经典而现代,有的复古,有的优雅,并且颜色更加丰富和多变,有的亮丽鲜艳,有的内敛优雅,这些都赋予了冰箱更多艺术化的特点。外观上的变化必然就会推动一个制造商的升级,设计者在设计一款冰箱的时候也是不断地求新求变,利用更多新奇的材料,通过色彩的运用和结构上的调整来吸引更多消费者的注意。

3M是材料供应商,希望利用自身的技术积累和服务经验,帮助冰箱企业把材料商的全新尝试平稳过渡到稳定生产中,以实现最终的设计构想。无框玻璃门冰箱相对于传统冰箱最大的不同就是去掉了两边的边框,采用的是整个的钢化玻璃面板的装饰面板,赋予了冰箱更多的时尚信息,这样一个外观的设计,就要求厂商在装配的时候不能破坏这个钢化玻璃面板的整体性,而且还要满足大规模的生产效率的要求。但是这种传统冰箱外观组装最常使用的是卡式连接的方式,把门体的面板组装到比它稍微大一点的框架上面,两侧的边框承载着非常重要的支撑作用。现在开发无边框冰箱,这种传统的连接方式不再适合新的设计要求了,必须要改变。

为了应对这样一个新的设计要求,目前3M就提出了一个面板装配的新方案,就是采用悬浮法粘接的方案,这个方案是指使用一条高强度的结构粘接胶带,把一个门体的玻璃面板直接粘接到一个跟它同水平的框架上面,这样一来,就可以实现一个无框的外观。看上去,好像这个应用没有什么难度,但是实际上对于这款胶的要求是非常高的,首先冰箱的门板面积比较大,现在的制造工艺很难实现在这么大的面积上还能够控制非常小的工差,这就要求胶带要有一定的厚度,才能弥补一定尺寸的工差。人们生活当中接触过很多双面胶带,厚度都非常薄,不能满足这个要求,有人说可以用胶水的产品实现,但是胶水的产品都需要固化时间,很难满足生产线流水作业的要求。

面对这种困境,3M提出的解决方案是VHB(Very High Bond)的胶带来实现高强度粘结。VHB和普通的胶带有两个不同之处,它可以做成很厚的胶带,而且在这么厚的胶带结构上面,普通的胶带都是中间放一层很厚的发泡材料,两边涂胶,有效成份是带外面薄薄的胶层上面,很难承受玻璃面板几十公斤的重量,但是VHB虽然很厚,整个厚度上面全部用的是胶粘剂的成份,能够有效的分散硬力和消散能量,也是迄今为止强度最高的一款胶带。这种很厚的发泡结构,里面的泡孔是彼此独立的,海绵也是一种发泡的材料,海绵会吸收水分,就是因为里面的泡孔是彼此连通的,在上面滴一滴水的话,很可能通过海绵渗透到下面。但是VHB的泡孔是独立的,就提供了非常好的密封效果,是一款结合了胶水的高强度和胶带便利性的一款产品。其实这款产品是一个30年前就发明了比较成熟的产品,应用最多的领域是在建筑行业,建筑行业在很多之前也有同样的需求,需要把整张的装饰面板通过某个方式连接到一个框架上面,并且需要完全实现隐形的连接。著名的迪拜酒店就采用的VHB胶带直接粘接面板的设计。现在这样的设计,逐渐被中国的建筑行业所认可和接受。同样,VHB也可以用来粘接金属、塑料等一系列的材料,从而全面替代现有的焊接、铆接等机械连接方式。

目前,这一材料也逐步应用到家电产品的设计上。3M针对客户所使用的玻璃和框架进行了一系列的评估测试,并且在样机制造过程当中出现问题的地方,从专业角度提供了改进的建议,帮助他们能够更好地发挥这款材料的优势。同时,3M协助客户完成一整套建议和选择使用这种新材料的企业标准,并且提供质量保证。客户在开发一款新产品时候,往往不仅需要好材料,更需要材料供应商给他们提供更多专业性的服务,帮助他们缩短开发的周期和节省开发的人员成本。现在VHB这种粘接的方案已经推广到电视、空调、洗衣机、电脑等一系列的家电产品上,成为了无框外观的一个标准的组成部分。

除了在结构上运用新材料外,色彩也是新材料的亮点之一。现在不同品牌的家电都推出了彩色系列的产品,但细心的消费者不难发现,各个品牌主打的颜色都比较相近,很难突出特点。新材料炫彩膜,只有30微米,但是可以呈现出非常缤纷的色彩,当人们从不同角度观赏它时会发现,它的色彩在不同颜色之间可以进行不同的过渡和转变,仿佛颜色在这款膜内可以舞动。炫彩膜可以印刷,可以作为防伪标识或者直接用在装饰面板上作为外观的设计。

新材料篇4

由于有机高分子材料在性能、成型方法及灵活的可设计性等方面的优势,使以其为基体的高分子基复合材料(也称树脂基复合材料,聚合物基复合材料)发展非常迅速,目前在军用、民用上获得了广泛的应用。虽然以金属材料、无机材料为基体的复合材料的发展略逊于树脂基复合材料,但它们同样存在很大的发展空间。

悠久的历史

也许你想象不到,树脂基复合材料的历史可以追溯到几千年前。最早的树脂基复合材料是古人用干草拌黄泥制作墙体和地面的纤维复合材料;而那承载着“卧薪尝胆”、“西施浣纱”等悠远故事的越王勾践剑,也是一种包层金属复合材料;至今尚存留着无穷奥秘的古埃及木乃伊的包料竟是一种缠绕工艺复合材料;而传统的千层底布鞋,乃是一种三维编织复合材料。这些,都是你始料未及的吧?

二战时期,由于战争资源的需要,第一个纤维增强合成材料而成的复合材料应时代而生:1940年,以手糊成型方法制成了玻璃纤维增强不饱和聚酯的军用飞机雷达罩。1944年,玻璃纤维增强树脂作为机身和机翼材料的飞机试飞成功。由此可见,复合材料的诞生和发展都和国家安全紧密联系在一起。

在人们对复合材料的性质了解还不够深入时,树脂基复合材料主要作为次承力构件应用到航空器中。随着生产工艺的发展,材料性能的逐步提高,复合材料在航空器中的地位越来越重要。怎样减少飞机结构重量以提高飞机的装载效率是百年来飞机发展所一直追求的目标。从20世纪初的木、布结构,到30年代轻合金的全金属结构,30年代-60年代虽然金属材料的性能有很大提高,但是单依靠提高金属材料性能来进一步降低飞机结构重量系数(即飞机结构重量与飞机起飞重量的比值)已达到极限。为此,飞机设计师们不得不寻求新的途径,于是找到了高比强度(材料强度与密度的比值)、高比刚度(材料模量与密度的比值),另外能按控制结构变形要求来设计的纤维增强树脂基复合材料。

随后,具有更高比强度、比刚度,同时兼具更高剪切强度、剪切模量以及耐热性的第二代现代复合材料应运而生,主要以硼纤维、碳纤维、芳纶纤维为增强材料,以聚酰亚胺等高性能树脂为基体,同时包括铝、镁、钛等金属基体,金属间化合物,碳化硅、氮化硅等陶瓷基体。而性能更高的氧化铝纤维、碳化硅纤维、晶须等增强材料的出现,更引发了具有多功能、高韧性、耐热的第三代高性能复合材料的发展。1980年以后,先进复合材料在航空、航天等领域已经得到了较为广泛的应用。

军民领域的多面手

为了提高军用飞机性能,美国空军材料研究所早在20世纪50年代中期就开始寻求比已经采用的铝合金、钛合金等金属材料的比强度、比刚度更大的材料。为此,研究开发了先进树脂基复合材料、铝锂合金等轻质高性能材料。先进树脂基复合材料在航空、航天飞行器结构上的应用获得了成功,现已成为与铝合金、钛合金、钢并驾齐驱的四大结构材料之一。先进树脂基复合材料的用量已经成为飞机先进性的一个重要标志。

复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率和改善飞机气动弹性与隐身等综合性能为目的的高新技术。先进树脂基复合材料的应用,对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料结构特点和应用效果,在高性能战斗机实现隐身、超声速巡航、过失速飞行控制,前掠翼飞机先进气动布局的实际应用,舰载攻击/战斗机耐腐蚀性改善和轻质化,直升机长寿命和轻质与隐身化等诸多方面得到了展现。复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一。

美国空军f-117隐身战斗机采用碳纤维增强环氧复合材料做成骨架和外面的蒙皮,没有金属表面,也没有金属铆钉反射雷达波;美国1989年首飞的隐身轰炸机b-2,复合材料占结构用量的50%;f-22基本构型没有采用特殊的外形隐身措施,没有过多牺牲机动性,而它传奇般的隐身性能主要是通过复合材料和隐身涂料完成的。而f-35中应用复合材料已占到结构质量的30%~35%;“旅游者号”(voyager)全复合材料飞机于1986年创下了不加油、不着陆连续环球飞行9天,航程40 252千米的世界纪录,其碳纤维结构用量大于90%,飞机的结构重量只有453 千克,载油量3吨。

军用飞机中复合材料结构件的成功应用,给民用飞机的材料选择带来了巨大的影响,波音、空客等干线客机中复合材料在结构材料中的应用比例也越来越高。空客a380是550座级超大型宽体客机,整机采用了较多的复合材料(23%),大大减轻了飞机重量,减少了油耗和排放,降低了营运成本。波音787“梦想”飞机则是200座~300座级飞机,航程随具体型号不同可覆盖6 500~16 000千米。它使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件,不仅使结构重量减轻,还提高了飞机的各种飞行性能。波音787中复合材料的用量达50%,这可使其比目前同类飞机节省20%的燃油消耗。空客公司由于受到波音公司复合材料高用量的威胁,计划在a350飞机上将复合材料的用量再次提高到53%,以形成与波音787飞机的竞争。而倍受国人关注的国产大飞机c919复合材料的用量也将达到20%以上。复合材料在飞机上的应用经历了从次承力构件—尾翼主承力构件—机翼—机身主承力构件的发展,已成为飞机结构的主要材料。

优异的特性

树脂基复合材料具有许多优异性能,尤其是非常适合在航天器结构上使用。随着航天器设计要求的不断提高,复合材料及其工艺技术的发展和成熟,目前复合材料已逐步成为航天器结构的主要材料,如航天器的主承载结构、太阳电池阵列结构、天线结构及其他有关部件均广泛采用了复合材料。

树脂基复合材料到底具有哪些优势,让它能具有如此强大的魅力呢?我们知道,普通碳钢的密度一般为7.8克/立方厘米,而玻璃纤维增强树脂基复合材料的密度通常只有1.5~2.0克/立方厘米。密度比玻璃纤维更小的碳纤维和有机纤维增强树脂基复合材料的密度就更低,这个特性成就了树脂基复合材料的高比强度、比模量,使其具有优异的轻质、高强的特性。人造地球卫星的质量减轻1千克,运载它的火箭质量则可以减轻1 000千克,因此用复合材料来制造人造卫星有很大的优势。

二者树脂基复合材料具有非常优异的可设计性,简单地说,就是树脂基复合材料可以根据不同的用途要求,灵活地进行产品的设计。如对于结构件,可以根据受力情况合理布置增强材料,节约材料、减轻质量;对于耐腐蚀性能要求的产品,选择耐腐蚀性能好的基体树脂和增强材料;对于介电性能、耐热性能等要求都可以通过选择合适的原材料来满足。

新材料篇5

“点石成金”的新型环保纤维

石头也可以制成纤维吗?答案是肯定的。大家可能已经注意到,早在玄武岩纤维被制作成之前,由叶腊石、石英砂、石灰石、硼钙石、硼镁石、萤石等原料制成的玻璃纤维就广泛应用于建筑物内外墙体保温、防水、抗裂等。但在玻璃纤维制作过程中人们发现,由于这些原料中含有硼和其他碱金属氧化物,所以在融化排放烟尘中有较多的有害气体。而玄武岩由于主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等,所以其在经过高温熔融、澄清均化后的原料拉制成纤维的过程比较清洁,既不向大气排放有害气体,也没有工业垃圾及有毒物质污染环境,所以它在很大程度上可代替玻璃纤维。因而,连续玄武岩纤维被誉为21世纪“火山岩变丝”、“点石成金”的新型环保纤维。

不过,要将坚硬的天然玄武岩作为原料生产连续纤维绝非易事,需要较高的技术支持。据了解,从上世纪60年代开始,国外便展开了玄武岩纤维及其复合材料的相关研究,并且已在许多领域获得了应用,比如前苏联玻璃钢与玻璃纤维科学研究院乌克兰分院早在上世纪60年代~70年代就致力于这方面的研究工作。1985年,第一座连续玄武岩纤维工业化生产线在乌克兰纤维实验室(TZI)建成投产,之后,俄罗斯、乌克兰等国家已用400孔池窑拉丝工艺生产连续玄武岩纤维及其制品,年产量700吨左右。美国则采用800孔池窑拉丝工艺,年产量为1000吨~1500吨,这些国家的工作也分别形成了自主知识产权的壁垒。

而连续玄武岩纤维独特的优点更让世人赞叹,比如其力学性能佳,耐高温性能好,可在-269~700℃范围内连续工作,耐酸耐碱,抗紫外线性能强,吸湿性低,有更好的耐环境性能。此外,其还有良好的绝缘性能、高温过滤性和透波性能等。化工专家经过测试后发现,使用连续玄武岩纤维制作的短切毡、无捻粗纱和单向织物比同类型的无碱玻纤产品有着更高的断裂载荷和更高的杨氏模量(材料的刚性参数),特别适合应用于近年飞速发展的风力发电机叶片产业。相关数据显示,玄武岩纤维的模量和拉伸强度分别比无碱玻纤高15%和25%,因而将成为1.5兆瓦或2兆瓦风力发电机叶片承力部位的理想材料。

更让业界动心的是,玄武岩在自然界中分布非常广泛,我国秦岭南麓、甘肃祁连山、黑龙江五大连池、吉林长白山、新疆准噶尔盆地、喜马拉雅山、青海昆仑山、山西大同以及华南沿海一带都有大量的玄武岩矿藏分布。而目前,玄武岩主要用作一些低附加值的建筑及道路用的填料石子,还有一些也可用作较高附加值的矿物棉原料,而如果将玄武岩加工成连续玄武岩纤维,则可以大大提高这种矿物的价值。

进入“十二五”发展规划

我国的玄武岩纤维开发在上世纪七十年代也做过一些基础研发工作,但由于种种原因,只持续几年就不了了之。上世纪八十年代末,我国开发了专利化高强玻璃纤维,基本满足了军工项目对高强玻璃纤维的需求。到了上世纪九十年代中后期,为了满足某军工翻版项目的需要,国家又专拨经费重新启动了玄武岩纤维项目,而本次启动的玄武岩纤维项目主要是开发生产玄武岩纤维棉,用作隔热应用。在大约2年后,建成一条小型玄武岩超细纤维棉生产线。其间,也邀请了一些乌克兰的技术专家作了有关玄武岩纤维生产的技术咨询。由于超细玄武岩棉与传统隔热材料相比在隔热性能上并无明显的优势,而生产成本又高,因此目前的超细玄武岩棉仅在某些军工项目上得到极少量的应用。

近几年来,我国科技部也对连续玄武岩纤维的研究给予了极大的关注和重视。2001年7月我国原驻俄罗斯大使馆公使衔科技参赞黄寿增曾向国内发回了《21世纪新材料---玄武岩纤维》的专题报告;在2002年9月和2004年5月、11月国家科技部分别将“玄武岩连续纤维及其复合材料”项目列入国家863计划和部级火炬计划、国家科技型中小企业创新基金。

由此算起,连续玄武岩纤维在全世界的开发成功和批量生产的历史大概有20年左右。在此期间,我国的中国建筑科学研究院和南京玻璃纤维研究设计院也先后断断续续地开展了连续玄武岩纤维的研发,但是都没有开发成功。真正具备乌克兰、俄罗斯“一段法”采用纯天然火山岩、不加任何辅料的连续玄武岩纤维生产应该是我国列入国家863计划以后,由深圳俄金碳材料科技有限公司承担了该863计划课题,之后其技术成果作价入股成立的“横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司”将其成果转化,实现了批量生产。

玄武岩纤维直径是头发丝的1/10,重量是同直径钢筋的1/3,抗拉强度是钢筋的4倍,用在道路领域能降低20%的成本。玄武岩不含磷硫,是无机非金属材料,广泛用于消防、环保、化工、汽车、建筑、航空航天领域。近年来,随着城市化进程和基础设施建设的大力开展,对玄武岩原料的需求更加旺盛,被誉为“21世纪绿色环保新材料”,是继碳纤维、芳纶、玻璃纤维之后的又一种高技术纤维。目前,我国已把玄武岩纤维明确列入鼓励类产业目录,属于国家支持发展的战略性新兴材料。

由于玄武岩纤维的优异性能,可广泛应用于石油、化工、建筑、航空航天、汽车制造、电子、冶金等领域。比如在石油开采、石油炼制、天然气化工、石油化工及化学工业中可作为不同用途的管材;用玄武岩连续纤维制造的管材可以大大减少检修期和避免断裂的危险,尤其是用于腐蚀性液体和气体的输送管道中。在我国西部开发中大有用武之地,仅“西气东输”主管线一项就有8000多公里,还不包括支线工程。在航空工业中,可用于制造如机体的部件、装饰件、动力部分和结构、滑翔机等制造材料; 发动机、气动设备废气系统的绝热、隔音材料。此外玄武岩连续纤维还可用于核电站的热力装置用来隔热和消音,甚至可以用在宇宙飞船和航天飞机上。目前,连续纤维材料正在逐步取代钢筋,广泛应用于道路桥梁、工程建设等领域,实现了真正意义上的“点石成金”。 由上可见,玄武岩连续纤维及其增强复合材料应用领域很广。这种新材料经济寿命至少在30~50年以上,目前在国际上正处于方兴未艾的发展期,在国内尚处于空白,因此,具有广阔的市场发展前景。

根据《化纤工业“十二五”发展规划》玄武岩纤维 (CBF) :加强多孔化拉丝漏板高温变形的控制技术攻关,突破玄武岩熔体的析晶控制技术,提升产品质量性能,加强下游制品应用研发和产业化生产,形成年产6000~10000吨的产业化规模。

《纺织工业“十二五”发展规划》的新型纺织纤维发展重点中也提到,要加快提升高性能纤维产业化水平,推进碳纤维(PAN基)、芳纶纤维、聚苯硫醚纤维、玄武岩纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、高强高模聚乙烯醇纤维等关键技术的开发和产业化,强化下游应用的开发能力。

多家企业介入制造

连续玄武岩纤维是唯一不添加任何其他原料的纯天然的新型高技术纤维,是重要的部级安全战略物质,是支撑高科技产业发展的新材料,也是促进国民经济相关领域产品升级换代的基础材料,代表着世界绿色材料的发展方向。“连续玄武岩纤维及玄武岩纤维复合材料”被列为国家863计划,连续玄武岩纤维项目被列为科技型中小企业创新基金、部级火炬计划、国防科工委“十一五”重点基础科研课题、2008年—2009年部级重点新产品。

经过十几年的研发,目前技术已经相对成熟,已有几家企业上马生产。

山西省大同市境内及桑干河流域,火山群遗址一带拥有庞大的玄武岩矿石储量,露头玄武岩矿绵延50多平方公里,资源分布广,基本储量测算达180亿吨。位于山西大同市的玄武岩产业园区规划用地1800亩,“十二五”期间拟投资25亿元,形成年产5万吨玄武岩连续纤维及后制品加工能力,实现销售收入30亿元,税后利润8亿元。项目分三期建设,建设规模分别为:一期年产1万吨,二期年产2万吨,三期年产5万吨。一期工程用地300亩,投资6.68亿元,预计可实现年销售收入4.7亿元,利润1.74亿元,经济社会效益明显。

山西晋投玄武岩公司生产规模目前是世界第一,生产设备世界领先,项目所采用的气电结合方式代表玄武岩产业未来发展方向,生产工艺从原料开发,到熔炉熔制,再到产品成型,均为国家专利,世界惟一。目前生产 6μm、9μm、13μm、15μm、18μm等各种规格的原丝,产品性能经权威部门检测,拉伸强度已达到 0.7N/tex 以上,超过国家标准50%以上。产品得到了山西省各级部门的认可,山西省交通厅专门召开会议,对接交通厅重点办、交通科研院、建材设计院、大同市住建委、大同市规划局、山西省路桥集团公司等相关部门,建议在建设中推广使用玄武岩纤维产品。

河北通辉科技有限公司一期投资8700万元、年产3000吨的玄武岩连续纤维生产线投入试生产。根据项目进度安排,该公司将在今年年底前实现全面投产,届时,将成为北方产能最大的玄武岩连续纤维生产线之一。预计2~3年内,该项目将完成总投资2.8亿元,建成年产2万吨的北方最大的玄武岩纤维产品研发、生产、销售基地,并实现销售收入10亿元,利税2亿元,安排1600余人就业。

位于江苏省仪征市经济开发区的天龙玄武岩连续纤维高新科技有限公司,是集连续玄武岩纤维生产、研发、生产线设备制造及销售于一体的企业。企业于2007年4月18日动工建设。该项目占地面积约13.33万平方米,规划建筑面积约5万平方米,项目总投资约38000万元,全部投产后,玄武岩连续纤维的年生产规模将达5000吨。届时,可为用户提供多种规格的玄武岩连续纤维无捻粗纱、短切纱及各类玄武岩连续纤维制产品。

绿色环保性引领格局

由于玄武岩熔化过程中没有硼和其它碱金属氧化物等有害气体排出,使玄武岩连续纤维的制造过程对环境无害,克服了传统材料在生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和造成环境污染等缺点,而且玄武岩纤维能自动降解成为土壤的母质,可持续和循环利用,玄武岩连续纤维是21世纪又一种新型的环保型纤维。玄武岩连续纤维的吸湿性极低,吸湿能力只有0.2%~0.3%,而且吸湿能力不随时间变化,这就保证了它在使用过程中的热稳定性、长寿命和环境协调性。

另外,玄武岩纤维还是碳纤维的低价替代品,具有一系列优异性能。尤为重要的是,由于它取自天然矿石而无任何添加剂,是目前为止唯一的无环境污染的、不致癌的绿色健康玻璃质纤维产品。所以玄武岩纤维在复合材料的增强材料领域的应用,已引起广泛的重视并将快速发展。

高技术纤维是国防军工建设和支撑高科技产业发展的重要基础材料,它直接关系到国防科技工业的建设和国民经济支柱产业的升级。玄武岩纤维就是继碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。它是21世纪在国防军工领域有着非常重要应用的一种高技术纤维,是体现国防科技战略布局的一种新材料。

从全球的发展水平看,全世界玄武岩纤维的技术及规模尚处于初级阶段,这给我们追赶乃至超过国外的先进技术水平提供了很大的发展空间和市场机遇。在碳纤维短缺的时期,要积极开发新产品,以变应变,把碳纤维的短缺当作一个契机或转机,开发以玄武岩纤维为原料的新产品。新产品开发要源于市场,更要高于市场,应主动去引导市场,例如利用玄武岩纤维优异的综合性能和良好的性价比,去开发更多的新产品。与其他高科技纤维的发展相比,我国玄武岩纤维的发展有希望“后来者居上”,并最终成为全世界最大的生产及应用大国。

2013年5月,国务院发展研究中心了《鼓励和支持石粉连续纤维产业发展》的调查研究报告,报告显示,废弃石粉拉制成的纤维,可以制造出各种性能优异的复合材料、板材、管材等,是高科技、高附加值的新兴材料。石粉连续纤维生产使用的高温熔炉专利技术,是以乳胶方式直接熔融,抑制了一氧化碳的燃烧以及盐酸和氮氧化物的生成,达到了零排放零污染。报告也提出了要把石粉连续纤维纳入到国家科技发展规划和产业化项目中,支持石粉连续纤维研究开发和产业化。同时制定财政税收扶持政策和建立健全投融资保障机制,培育优势核心企业。让原本废弃的碎石粉变“黄金”。

新材料篇6

5月18日从工信部获悉,从去年开始编制的《新材料产业“十二五”发展规划》,可能于今年8月份实施。

根据规划,新材料产业将重点发展特种金属功能材料、高端金属结构材料、先进高分子材料、新型无机非金属材料、高性能复合材料和前沿新材料。同时,组织实施一批重大工程和重点项目,促进产学研用一体化,推动材料升级换代。力争到2015年,建立起具备一定自主创新能力、规模较大、产业配套齐全的新材料产业体。

注重内在价值

《新材料产业“十二五”发展规划》有望今年8月份,这一消息将给整个行业带来利好。“十二五”规划纲要中提及的光伏玻璃、超薄基板玻璃、特种玻纤、特种陶瓷、石墨烯、特种合金等,都属于新材料。随着新材料的应用未来将越来越广泛,投资价值必然还是体现在拥有新材料制造资源或者是新材料制作工艺的企业,应注意公司的内在价值和含金量。

布局新材料首看技术成熟度

新材料产业作为新兴行业,其特点是分布广,缺乏同质性。可从以下四个方面进行分析。首先是技术方面。主要判断技术成熟度、产业化能力等。新材料通常作为创新产品,从研发到市场认同存在一个过程,其中技术决定了创新最终能否成功,这是新材料产品存在的前提条件;其次是政策方面。政策支持是新材料产业发展的催化剂,政府可以通过政策指导、价格补贴等多种手段推动新材料产业的发展,并扩大市场影响力;再次是潜在市场空间方面。新材料由于用途不同,其对应的市场空间也存在差异,而市场空间的大小决定了新材料的最终发展目标。通常应用领域广,替代效应明显的新材料,其市场需求潜力巨大;最后是产业链方面。对于部分新材料品种,技术优势能够创造进入壁垒,企业能够享受超额收益;但对于技术壁垒不强的新材料品种,所处产业链的位置也能够为企业创造超额收益。

化工新材料―产业重要分支

化工新材料是新材料产业的一个重要分支,也是目前基础化学工业最具活力和发展潜力的领域。根据《石油和化工产业振兴支撑技术指导意见》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,他把我国目前重点发展的化工新材料分为有机氟材料、有机硅深加工、中间体制备、高性能工程塑料、高性能纤维及复合材料、高性能聚氨酯、特种橡胶等七大领域。

此外,在高性能纤维方面,中国高性能纤维复合材料需求将日渐强劲,尤其是航天航空、汽车、风电等领域。高性能纤维复合材料作为一种先进的轻质高强材料,符合风力发电机组大容量发展趋势,迎合汽车安全、轻型化发展方向。由于高性能纤维复合材料性能要求高、生产工艺复杂、技术壁垒高,是未来产业升级的关键要素。

新能源材料―重点关注稀土材料

新能源材料方面,可关注稀土材料,稀土材料产业链主要包括资源、分离及磁性材料加工等,由于我国稀土永磁材料属于进口替代策略,因此技术优势是决定企业能否赢得未来竞争的核心,另外我国具有稀土资源优势,在市场繁荣时期,资源能够享受超额溢价。

高性能结构材料―现代工业应用广泛

新材料篇7

第二条本省行政区域内新型墙体材料的研究开发、生产销售、使用和监督管理,适用本条例。

本条例所称的新型墙体材料,是指以非粘土为原料生产的,具有资源综合利用、环境保护、节约土地和能源等特性,符合国家产业政策的墙体材料。

第三条发展新型墙体材料应当遵循技术创新、资源综合利用、节能环保和因地制宜的原则。

第四条县级以上人民政府应当加强对发展新型墙体材料工作的领导,将发展新型墙体材料纳入国民经济和社会发展规划,协调解决新型墙体材料发展中的重大问题,促进新型墙体材料的发展。

乡(镇)人民政府应当加强农村新型墙体材料的推广使用工作,协助有关部门落实发展新型墙体材料的工作措施。

第五条省经济贸易行政管理部门和市、县人民政府确定的行政管理部门(以下统称墙体材料行政管理部门)主管本行政区域内的发展新型墙体材料工作。

墙体材料行政管理部门依法设立的发展新型墙体材料工作机构(以下简称新墙材工作机构)具体负责发展新型墙体材料工作,其管理经费纳入同级财政预算。

发展和改革、财政、建设、国土资源、农业、林业、工商、质量技术监督、科技、环境保护和税务等有关行政管理部门应当按照各自职责,做好发展新型墙体材料的相关工作。

第六条各级人民政府及有关部门应当加强对新型墙体材料研究开发、生产、建筑示范和推广使用的宣传,增强公众使用新型墙体材料、保护土地资源和生态环境意识。

第七条省墙体材料行政管理部门会同有关部门根据国家产业政策,结合本省实际情况,确定并公布新型墙体材料的产品目录。

县级以上墙体材料行政管理部门应当根据本行政区域的资源状况,制定新型墙体材料发展规划和粘土砖总量控制计划,引导墙体材料产品结构调整,促进新型墙体材料的研究开发和使用。

第八条新墙材工作机构应当按照规定职责对墙体材料生产、使用情况实施监督,加强对新型墙体材料研究开发、生产、推广使用的指导和宣传,做好信息交流和业务培训等服务工作,受理、处理有关举报或者投诉。

第九条省建设行政管理部门应当组织实施国家有关使用新型墙体材料的标准和技术规范。

需要制定本省新型墙体材料建筑应用设计标准、施工技术规程和验收标准的,由省建设行政管理部门和省质量技术监督行政管理部门按照规定权限和程序组织起草、审批和。

省新墙材工作机构应当协助做好相关工作。

第十条县级以上人民政府应当加大对发展新型墙体材料工作的扶持力度,安排资金扶持新型墙体材料生产项目、应用试点或者示范工程以及新产品、新工艺、新设备的研究开发与推广使用。

第十一条鼓励科研机构、大专院校、企业和个人研究开发科技含量高、拥有自主知识产权、有利于节约能源和环境保护、经济适用的新型墙体材料以及相关技术、设备和工艺。

新型墙体材料生产企业研究开发新产品、新工艺、新设备和自主创新的技术开发项目实际发生的技术开发费用,按照国家规定享受有关税收优惠。

第十二条企业生产的墙体材料属于新型墙体材料产品目录范围,企业规模、生产工艺和设备符合国家产业政策,产品经法定质量检验机构检验合格的,经省新墙材工作机构认定后,按照国家规定享受有关税收优惠。

省新墙材工作机构应当自收到申请认定的书面材料之日起三十日内作出认定决定。对符合条件的,发给认定证书;对不符合条件的,应当书面告知申请人并说明理由。

第十三条新型墙体材料必须符合产品标准,符合保障人体健康和人身、财产安全的要求。

销售新型墙体材料应当提供该产品检验合格证和产品说明书。

质量技术监督、工商等行政管理部门应当加强对生产、销售新型墙体材料的质量监督,依法查处违反产品质量管理有关法律、法规的行为。

第十四条建筑工程设计单位在设计建筑工程时,应当根据国家和本省新型墙体材料的建筑应用设计标准以及本条例规定,采用新型墙体材料。施工图设计文件审查机构应当对施工图设计文件中使用新型墙体材料的内容进行审查,不符合规定的,不得通过审查。

建筑工程施工单位应当按照施工图设计文件使用新型墙体材料。确需变更的,应当经原施工图设计文件的设计单位和审查机构同意。

建筑工程监理单位应当按照施工图设计文件的要求,对工程施工中使用新型墙体材料情况进行监理。

建设行政管理部门应当加强对建筑工程使用新型墙体材料情况的监督,依法查处违法设计、施工、监理的行为。

第十五条本省行政区域内禁止生产和使用实心粘土砖。

为修缮古建筑、文物保护单位等特殊建筑物,确需生产和使用实心粘土砖的,应当经省墙体材料行政管理部门批准。

第十六条本省城市规划区内禁止生产空心粘土砖。

禁止新建、扩建空心粘土砖生产项目。对现有的空心粘土砖生产企业,不得新增粘土资源采矿许可。

鼓励现有空心粘土砖生产企业利用江河湖淤泥、建筑废弃土等资源生产空心粘土砖。

国土资源、农业、林业行政管理部门应当加强对空心粘土砖生产企业取土的监督管理,依法查处违法取土行为。

第十七条粘土砖生产企业按照规定关闭或者转产新型墙体材料和其他产品的,由所在地县级以上人民政府依法给予补偿。

补偿的具体办法,由省财政行政管理部门会同省墙体材料、国土资源行政管理部门制定,报省人民政府批准后实施。

第十八条财政拨款或者补贴的建设项目和国家投资的生产性建设项目,其建筑工程应当使用新型墙体材料。

城市规划区内的建筑工程属于框架(含框剪、剪力墙、筒体等)结构的,应当使用新型墙体材料。

鼓励城市规划区内其他建筑工程和农村建筑工程使用新型墙体材料。

第十九条省墙体材料行政管理部门可以会同有关部门商设区的市人民政府,提出扩大要求使用新型墙体材料范围的具体方案,报省人民政府批准后实施。

第二十条新建、改建、扩建的建筑工程(不含农民个人自建和联户自建住房),建设单位和个人应当在办理建筑工程施工许可证前按照规定标准缴纳新型墙体材料专项基金预缴款。在主体工程竣工后根据使用非新型墙体材料总量清算,多退少补。

第二十一条新型墙体材料专项基金使用范围包括:

(一)扶持新型墙体材料新产品、新工艺、新设备研究开发,支持新型墙体材料生产和应用标准的研究、制定;

(二)扶持新型墙体材料生产项目和推广使用示范工程项目;

(三)发展新型墙体材料的宣传、培训和奖励;

(四)经同级财政行政管理部门批准的与发展新型墙体材料有关的其他开支。

第二十二条新型墙体材料专项基金纳入财政预算管理,专款专用,任何单位和个人不得减征、免征或者缓征,不得截留、挪用。

新型墙体材料专项基金征缴、使用、监督管理的具体办法,由省人民政府根据国家和本条例规定制定。

第二十三条建立墙体材料生产、使用统计制度。

生产、使用墙体材料的单位和个人,应当按照国家和省的规定如实统计并申报生产、使用情况,不得拒报、虚报、瞒报。

第二十四条违反本条例规定的行为,法律、法规已有法律责任规定的,从其规定。

第二十五条施工图设计文件审查机构违反本条例第十四条第一款规定审查通过施工图设计文件的,由县级以上建设行政管理部门责令改正,处一万元以上三万元以下的罚款;情节严重的,由省建设行政管理部门撤销对审查机构的认定。

第二十六条建设单位明示或者暗示设计、施工单位违反本条例第十四条第一款、第二款规定使用粘土砖的,由县级以上墙体材料行政管理部门责令停止违法行为,并对建设单位按照已使用粘土砖的全部数量处每块(折标准砖)零点五元的罚款,但最高罚款数额不得超过二十万元。

第二十七条违反本条例第十五条、第十六条第一款规定生产粘土砖的,由县级以上墙体材料行政管理部门责令停止违法行为,并按照其生产粘土砖的全部数量处每块(折标准砖)零点五元的罚款,但最高罚款数额不得超过二十万元;拒不停止违法行为的,由县级以上人民政府依法取缔。

第二十八条违反本条例第二十条规定未缴纳新型墙体材料专项基金预缴款的,由县级以上墙体材料行政管理部门予以警告,责令限期缴纳;逾期不缴纳的,按日加收未缴金额万分之五的滞纳金。

第二十九条本条例第二十六条、第二十七条、第二十八条规定的行政处罚,县级以上墙体材料行政管理部门可以依法委托新墙材工作机构实施。

第三十条有关行政管理部门和新墙材工作机构及其工作人员违反本条例规定,有下列行为之一的,由有关行政管理部门或者行政监察部门对直接负责的主管人员和其他直接责任人员依法给予行政处分:

(一)对新型墙体材料产品质量、生产取土和建筑设计、施工、监理等行为未按照规定实施监督检查的;

(二)违反规定认定新型墙体材料生产企业的;

(三)违反规定征缴、使用新型墙体材料专项基金的;

(四)其他应当依法给予行政处分的行为。

第三十一条违反本条例规定,构成犯罪的,由司法机关依法追究刑事责任。

新材料篇8

新材料工业是中国制造业升级的基础

材料是制造业的基础,如果材料质量不过关,制造业就无法实现真正的质的飞跃,而新材料更是一国科技进步的基石,成为国民经济特别是战略性新兴产业发展的重要基础。相比于基础材料,新材料具备性能优异、技术壁垒高、产品附加值高、行业景气周期长等多重特点,并一般首先应用于尖端技术、国防工业和新兴领域,然后在国民经济诸多领域逐步推广应用。因此,新材料工业的发展实质上是一国工业技术与科技水平的前瞻性指标,对未来的经济发展、社会变革起着基础性的作用。

性能优异。新材料的性能发展趋势为性能和功能快速增加,质量和性能得到惊人的改进,而质量或体积的增长并不显著。例如在碳纤维就属于一种轻且坚韧的新材料,其各项性能远超过各种钢、铝以及合金。

技术壁垒高。新材料技术壁垒普遍较高,许多化工新材料是国外知名公司的核心业务和利润的主要来源,其生产技术长期以来对我国严加保密,既不转让,也不合资,因此国内许多高端新材料主要依赖进口。

产品附加值高。新材料产品的附加值普遍较高,相关企业的盈利能力更强。比如以前的有机硅行业,其产品毛利率高达50%,而普通化工产品的毛利率一般不足20%。

行业景气周期长。目前国内新材料的研究水平与国外发达国家相比仍存在一定差距,导致产能存在一定的缺口。一般来说,技术难度越大,产能缺口越大,对国外的依存度越高。技术的差距导致行业进入壁垒高、产能扩张进程慢,因此行业景气周期相对较长。

我国新材料自给率低,产业发展仍不完善。目前,经过几十年的工业发展,我国已能够自主生产大部分化工原材料或基础材料,足以覆盖十几个门类数千个品种,与发达国家的差距不断缩小。但在新材料领域,我国产业发展水平与发达国家相比仍有较大差距,主要问题包括新材料自主开发能力薄弱、大型材料企业创新能力不足、关键新材料保障能力不足、产学研脱节且产业链条短、产业发展模式不完善等。据中国化工制造网了解,我国2014年化工新材料自给率为62%,其中工程塑料、高端聚烯烃塑料等产品自给率不到50%,而核心的关键新材料的自给率只有14%。

政策发力,“十三五”新材料领域有望迎来大发展。针对我国新材料领域上述存在的多重问题,我国在“十三五”期间势必加码空白高端新材料的产业化,提高国内已有品种的质量水平,突破上游关键配套原料的供应瓶颈,并逐渐推广下游高端制造品的应用与推广。到2020年,高性能树脂、工程塑料、高端聚烯烃塑料、特种橡胶、高性能纤维、功能型膜材料及电子化学品等产品目标消费量分别达到2986万吨、574万吨、1115万吨、557万吨、15万吨、61万吨及109万吨,目标自给率分别达到83%、76%、69%、80%、92%、75%及66%。

从政策来看,工信部、发改委、科技部等部门2016年以来连续发文,重点鼓励加快发展先进基础材料,并突破一批关键战略材料,包括石墨烯、碳纤维、增材制造材料、超材料等。尤其发改委与工信部在联合的“关于实施制造业升级改造重大工程包的通知”,再次明确了发展关键新材料的六大工程。我们认为政策不断发力叠加巨大的市场空间,未来“十三五”期间我国新材料产业将迎来大发展,并有望成为制造业升级转型的巨大推力。

布局新材料将是长期战略性机会。从历史的发展经验来看,从基础研发到数据获取、工程开发和试点应用、再到放大工艺和规模应用,新材料的发展有个很长的周期;比如美国在航空发动机粉末冶金涡技术的开发方面,从立项到大规模生产前后用时12年。而奥巴马在任期间,几乎每年都会新材料科技发展战略,从政策、财政、科技力量等多方面支持新材料的长期发展。我们认为新材料战略从宏观角度而言可能会影响一个国家未来的发展与变革,微观而言则可能与制造企业(尤其是化工材料企业)的生死存亡息息相关。因此,几乎所有材料技术发达的国家或企业,都会通过长远的战略性规划来逐步实现其在前沿材料领域的布局。

根据对国外知名化工企业其所披露的公司未来发展规划以及各部门后续投资计划的梳理,我们对其业务发展方向也可窥一二。总体而言,一方面,如三菱化学、住友化学以及陶氏化学,其基础石化业务的缩减以及传统的基础化工产品的退出已经成了其共同的选择,尤其像3M公司已经聚焦于新材料技术的研发。另一方面,新型复合材料,解决方案的提供、新型光电材料、薄膜材料等成为了其业务发展的热点领域。

锂电材料:新技术引领新变革

受益于国家政策推动,锂电材料在未来较长一段时间内都将成为市场关注的焦点,国务院在2012年通过《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,提出到2020年纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆,这些都将为锂电正负极材料、隔膜、电解液提供巨大的市场空间。而从锂电四大材料来看,正极材料的技术突破已现瓶颈、未来研究更多在于供需分析,电解液国产化程度最高,负极材料反而更容易出现突破性的技术进展,同时随着隔膜技术的成熟,湿法隔膜也有望取代干法成为行业趋势。

隔膜国产化率低,进口替代空间巨大。国内隔膜企业市占率有提升,但国产化率仍很低。据B3 对全球主流锂电池隔膜厂商数据统计,2014年,日本旭化成、美国Celgard 公司、东燃化学、韩国SKI、日本宇部等五家厂商市占率超过70%。国内隔膜领军企业星源材质、金辉高科等企业市占率有提升,但相较于日、韩国、美国等企业,国产化率仍很低,2014年国内三家企业在全球锂电池隔膜市占率仅为12%。

在锂电正极材料、负极材料、隔膜和电解液中,隔膜材料的国产化程度是最低的,国产化空间仍很大。在锂电四大材料中,国内电解液企业已经成为全球供应主力,占据主要市场份额。负极材料中以贝特瑞和杉杉为代表的中国企业也在全球竞争中脱颖而出,成为国际电芯企业的主力供应商。而隔膜材料市场,中国企业目前只有星源材质进入到LG化学这样的主流电芯企业供应体系中,国外Celgard、旭化成等企业占据主要隔膜供应市场。

OLED:下游爆发促进上游材料加速发展

OLED性能优于LCD,技术成熟加速市场普及。OLED与LCD发光原理不同,自体发光为其带来巨大优势。OLED即有机发光二极管,其原理为内部的有机电致发光材料在电流或电场的激发作用下发光,属于自发光结构。而LCD是采用液晶控制透光度技术来实现彩色的显示器,需要通过背光板照射才能显示。目前市场主流的显示技术还是TFT-LCD技术,但OLED作为新一代显示技术在低功耗、高色域、宽视角、可弯曲、轻薄性、透明度等方面具有显著优势。

受益于各应用领域渗透率的提升,2015年OLED面板出货量同比增长54%。OLED面板的应用领域非常广泛,包括智能手机、平板电脑、电视、可穿戴设备、车载显示等。其中,智能手机是OLED最主要的市场。2015年,OLED在电视、可穿戴设备等领域渗透率大幅提升,带来了出货量的高速增长。据IHS统计,2015年全球OLED面板出货量为3.7亿片,较2014年增长54%。

苹果积极布局,OLED手机有望呈现爆发性增长。根据UBI Research报告,2015年中小尺寸AMOLED面板市场出货量2.3亿片,市场规模达到100亿美元,搭载AMOLED面板的智能手机出货量则超过2亿部。同时,AMOLED面板市场也逐渐由三星拓展至华为、中兴、Vivo、OPPO、金立等国内智能手机品牌。根据IHS预测,2015年中国智能手机品牌采用OLED的比重为10%,2016年这一比例将提高至15%。

目前全球OLED面板市场由韩国的三星和LGD主导,2015年两者销售占比合计高达98.2%。其中,电视用大尺寸OLED面板市场被LGD占据,中小尺寸OLED面板九成以上由三星供应。但近期,除韩国外,中国、日本等地区也纷纷加快OLED市场的布局。而随着OLED面板产能大幅增长,其对上游相关材料的需求也进入了爆发式增长,以目前市场占比较小但未来空间巨大的WOLED材料为例,2015年WOLED材料需求激增三倍,2014年到2019年间WOLED材料市场规模的年均复合增速有望达到79%。而WOLED材料的快速增长也有望带动OLED整体材料市场,根据HIS统计,2015年OLED有机材料较去年同比增长12%,市场规模为4.65亿美元,而2018年有机发光材料的出货量有望达到10万吨,整体市场规模预计将达18亿美元。

目前中国企业在OLED产业链中的优势主要体现在中间体材料和升华前材料,全球的主要企业主要集中在我国,但由于中间材料行业技术壁垒较高,即使国内的生产企业也并不是很多,主流厂家包括:烟台九目、濮阳惠成、西安瑞联、阿格蕾雅、吉林奥来德等。

石墨烯:关注有望率先实现产业化应用的领域

石墨烯堪比“互联网+”。

石墨烯由于其优异特性,堪比是材料领域的互联网,而石墨烯与不同材料、技术结合起来,能够形成具备特殊性能、满足特定应用场景的新型“材料”,在新能源、新材料、电子信息等领域具备广阔的应用空间,并能进一步覆盖生产、消费、军事等领域。我们认为如同“互联网+”的发展趋势,“石墨烯+”也有望成为未来材料发展的一大趋势。当然,由于石墨烯的研发历史不过10年,现在还处于产业化初期,规模化的变革还未出现。我们建议要特别关注石墨烯产业化应用的技术路线,结合国内外研发、应用的实际情况做相应投资,并重点关注石墨烯有望率先实现产业化应用的领域。

根据欧洲石墨烯旗舰计划,石墨烯的发展可以分为早期、中期和远景三个的阶段:早期主要聚焦于学术研究和制备石墨烯,中期则强调工业化大规模制备石墨烯以及在下游的应用,远期则更加注重石墨烯的多功能、更高效、低成本趋势。目前,全球石墨烯产业正处于早期研究向中期应用转变的阶段。而根据该计划,石墨烯的中期应用又可以分为初级应用(成熟制备)到元件应用(添加/部分应用)再到系统集成应用(整体应用)三个阶段。目前早期可预期的应用主要集中于锂电池添加剂、导电导热膜、导电导热膜和复合材料。

从国内现状来看,目前石墨烯行业仍停留在规模化制备阶段,不稳定、良率低等问题亟待解决,但已有部分企业实现石墨烯的规模化制备且产业化应用示范也在深度推进。2014年,我国从事石墨烯产业的企业已达上千家,石墨烯产业链市场规模达到233.3亿元,石墨烯应用市场规模在90~100亿元之间,可以说,石墨烯的整个产业化空间已经初现。从技术发展和应用现状来看,我们推测国内石墨烯的产业化路径也大概率会依照欧洲的旗舰计划。在产业化的初级阶段,石墨烯产业主要以中低端产品为主,即对石墨烯质量要求比较宽松的产品,如石墨烯锂电池导电剂、涂料、散热膜等。而随着石墨烯制备技术和应用技术的成熟,下一阶段石墨烯有望向包括超级电容器电极材料、透明导电膜、电子元器件导热电极等中高端石墨烯产品发展,并逐步向晶体管、分子传感器、量子传感器、石墨烯基芯片等高端产品发展,因此把握石墨烯应用的演进路径就变得十分关键。在政策、资金、技术进步等因素的催化下,2016年有望成为石墨烯产业化应用的布局年,按照演进逻辑,建议优先关注以下应用领域:锂电池材料、电子设备散热材料、透明导电膜、超级电容器以及在军工领域有较大应用的金属基复合材料。

电子产品的轻薄化对散热提出了更高的要求。当前,电子产品的轻薄化已经成为一大趋势,伴随着产品功能增强、性能提高,高功率的处理芯片带来了更多的热量,更快的处理速度和更低的电量消耗对智能终端提出了更高的散热需求。而传统的金属散热材料在导热性、稳定性和轻量化等方面均有所欠缺。另一方面,以金刚石、石墨、石墨烯、碳纳米管为代表的碳材料凭借超高的导热率、低密度、低热膨胀系数、良好的高温力学性能顺势而起,已经成为最具有发展前景的散热材料。

由于纳米尺度的特征,批量化生产和单品大尺寸生产同样也是制约石墨烯散热材料大规模商用的最大阻碍,这也导致目前石墨烯散热膜价格偏贵。石墨烯的产业化生产已经不再遥遥无期,国内部分生产商已经可以规模化生产高品质石墨烯粉体和薄膜,石墨烯在散热材料领域的应用也不断取得突破。

石墨烯散热材料前期可达10亿左右产值空间。随着智能手机、平板电脑等电子产品的渗透率不断提升,以及电子产品不断向轻薄化发展,大频率芯片和大功率电池对散热性能提出了更高的要求,也将进一步增加对石墨烯散热材料的需求。根据测算,前期石墨烯导热硅胶对纯石墨烯的需求在100吨左右,手机对石墨烯散热膜的需求在30亿片左右,前期两个市场合计能达到10亿左右的市场规模。而考虑到石墨烯散热材料在其他电子设备及LED、涂料中的应用,石墨烯在散热材料领域的应用将更为广阔。

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