Pažangiausios medžiagos tapo sunkiu šalies ginklu, pirmaujančiu trimis kryptimis.
Remiantis nacionaline politika dėl naujų medžiagų ir jų tolesnių produktų aviacijos ir kosmoso, kariuomenės, plataus vartojimo elektronikos, automobilių elektronikos, fotovoltinės elektronikos, biomedicinos srityse, paklausa rinkoje ir toliau auga, o gaminių eksploatacinių savybių reikalavimai ir toliau gerėja. Sparčiai plečiantis, reikalavimai įmonių ir mokslo darbuotojų mokslinių tyrimų ir plėtros pajėgumams nuolat auga.
Vartotojų elektronikos, naujos energijos, puslaidininkių, anglies pluošto ir kitos pramonės šakos spartėja jų perkėlimas į Kiniją, todėl skubiai reikia lokalizuoti naujas medžiagas. Importo pakeitimas ir toliau skatins būsimą investicijų į naująją mano šalies medžiagų pramonę plėtrą.
Viena iš naujų medžiagų krypčių: lengvos medžiagos
1. Anglies pluoštas
Anglies pluošto medžiagos savo puikiomis savybėmis naudojamos kosmoso, vėjo energijos, sporto ir laisvalaikio, automobilių ir kitose srityse. Tai yra plačiausiai naudojamos ir į rinką orientuotos medžiagos naujų medžiagų srityje ir žinomos kaip „naujų medžiagų karalius“. Pasaulinės anglies pluošto rinkos paklausa pastaraisiais metais sparčiai išaugo, o mano šalis taip pat pasinaudojo galimybe tapti antra pagal dydį anglies pluošto gamintoja pasaulyje.
Tačiau, palyginti su užsienio šalimis, mano šalies anglies pluošto pramonė vis dar turi problemų dėl mažo pajėgumo išnaudojimo, nedaug aukštos klasės produktų ir sudėtingo taikymo bei plėtros. Tolesnė pramonė vis dar labai priklauso nuo importuotų anglies pluošto produktų. Dabartinėje tarptautinėje aplinkoje dvigubos anglies pluošto gamybos ir taikomųjų programų kūrimo autonomijos suvokimas yra raktas į mano šalies nacionalinės gynybos ir gamybos stiprumo stiprinimą bei tiekimo grandinės stabilumo užtikrinimą.
Anglies pluoštas (anglies pluoštas) yra anglies pagrindo struktūros neorganinis pluoštas, kurio anglies kiekis didesnis nei 90 procentų, susidaręs pirolizės ir karbonizacijos metu organiniams pluoštams, tokiems kaip poliakrilonitrilas (PAN) (arba pikis, viskozė) aukštos temperatūros aplinkoje, kaip aukštos temperatūros. - spektaklio medžiaga. Pagaminta 1960 m.
Anglies pluoštas pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis ir cheminiu stabilumu: kadangi pluoštas, turintis didžiausią savitąjį stiprumą (stiprumo savitąjį tankį) ir didžiausią specifinį standumą (modulio specifinis tankis) tarp šiuo metu masiškai gaminamų aukštos kokybės pluoštų, yra svarbi aviacijos ir kosmoso dalis, vėjo energija Idealios medžiagos geležtėms, naujoms energijos transporto priemonėms ir kitoms sritims, kurioms reikia lengvo svorio. Dėl atsparumo korozijai, atsparumo aukštai temperatūrai ir mažo plėtimosi koeficiento charakteristikų jis yra metalinių medžiagų pakaitalas atšiaurioje aplinkoje; be to, elektros ir šilumos laidumo savybės išplečia jo pritaikymą ryšių elektronikos srityje.
Pagal gijų skaičių kiekviename anglies pluošto pluošte anglies pluoštai paprastai skirstomi į dvi kategorijas: mažą kuodelį ir didelį kuodelį. Mažas vilkikas pasižymi geresniu našumu, bet didesne kaina ir paprastai naudojamas aukštųjų technologijų srityse, tokiose kaip aviacija ir karinė pramonė, taip pat aukštos klasės sporto prekės; didelių vilkikų kaina yra mažesnė ir dažnai naudojama pagrindinėse pramonės šakose, įskaitant civilinę statybą, transportą, energetikos įrangą ir kt.
2. Aliuminio lydinio automobilio kėbulo skydas
Aliuminio lydinys yra plačiausiai naudojamas lydinys pramonėje ir buvo plačiai naudojamas aviacijos, kosmoso, automobilių, mašinų gamybos, laivų statybos ir chemijos pramonėje. Vadovaujantis nacionaline energijos taupymo ir emisijų mažinimo politika, automobilių pramonei sunku laikytis vis griežtėjančių nacionalinių degalų emisijos standartų tik optimizuojant automobilių energijos sąnaudas pagal konstrukciją. Todėl automobilių lengvinimas yra pramonės nulemta plėtros kryptis.
Aliuminio lydinys yra pagrindinė lengvoji medžiaga automobilių pramonėje. Tarp jų aliuminio lydinio kėbulo lakštas (ABS) naudojamas sunkiausiame automobilio kėbule ir yra pagrindinė medžiaga siekiant lengvumo tikslo. Šiuo metu mano šalis palaipsniui atvėrė vidaus aliuminio lydinių rinką automobiliams ir net kai kurios įmonės pradėjo eksportuoti, įskaitant vidaus ir užsienio įmones, gaminančias vidaus gamyklose. Aliuminio lydinio kėbulo plokščių lokalizavimas yra raktas į mano šalies automobilių pramonės konkurencingumo gerinimą ir padedant šaliai pasiekti energijos taupymo ir emisijų mažinimo tikslą.
Antroji naujų medžiagų kryptis: kosminės erdvės medžiagos
1. Poliimidas
Poliimido (PI) medžiagos turi didelę taikymo vertę daugelyje pažangiausių sričių, pvz., aviacijos erdvėje, aukščiausios klasės elektroniniuose komponentuose ir puslaidininkiuose, ir atlieka svarbų vaidmenį atnaujinant ir kartojant medžiagas. Šiuo metu pasaulinės poliimido rinkos paklausa ir toliau auga, tačiau daugelio aukščiausios klasės PI produktų ir specialių funkcinių PI produktų masinę gamybą vis dar monopolizuoja kelios išsivysčiusios šalys, o atitinkamos gamybos technologijos yra griežtai saugomos.
Šiuo metu mano šalis pasiekė didelio masto žemos klasės PI plėvelių ir PI pluoštų gamybą ir pasiekė pasaulinį konkurencingumą elektrinių PI plėvelių srityje. Tačiau aukščiausios klasės PI plėvelės ir kiti aukščiausios klasės PI gaminiai vis dar susiduria su „užstrigusio kaklo“ arba nepakankamų gamybos pajėgumų problema, dėl kurios atsiranda akivaizdus struktūrinis pasiūlos ir paklausos disbalansas. Aukštos klasės poliimido gaminių masinės gamybos prasiveržimas yra labai svarbus mano šalies gamybos pramonės modernizavimui, ginkluotės modernizavimui ir nepriklausomam valdymui.
Poliimidas (PI) yra organinė polimerinė medžiaga, pasižyminti išskirtinėmis visapusiškomis savybėmis ir žinoma kaip „viena perspektyviausių inžinerinių plastikų XXI amžiuje“. Medžiaga gali būti naudojama plačiame temperatūrų diapazone, gali ilgai dirbti aplinkoje nuo -200 iki 300 laipsnių, trumpai atlaiko aukštą, aukštesnę nei 400 laipsnių temperatūrą.
Poliimidas neturi akivaizdžios lydymosi temperatūros ir yra labiausiai aukštai temperatūrai atspari polimerinė medžiaga, kurią šiuo metu galima praktiškai naudoti. Tuo pačiu metu medžiaga taip pat pasižymi dideliu dielektriniu stiprumu, atsparumu tirpikliui, atsparumui spinduliuotei, šilumos izoliacijai, netoksiškumui, garso sugėrimui ir triukšmo mažinimui bei lengvam montavimui ir priežiūrai.
Šiuo metu poliimidas plačiai naudojamas kosmoso, laivų statybos, puslaidininkių, elektroninės pramonės, nanomedžiagų, lankstaus ekrano, lazerių ir kitose srityse. Pagal konkrečią produkto formą poliimidas gali būti suskirstytas į PI putas, PI plėvelę, PI pluoštą, PI matricos kompozitą, PSPI ir kitus gaminius.
2. Silicio karbido pluoštas
Silicio karbido pluoštas (SiC pluoštas) yra dar vienas naujo tipo didelio našumo pluoštas, sukurtas po anglies pluošto, ir tai yra nacionalinė strateginė nauja medžiaga. Šiuo metu keraminių matricinių kompozitų, pagamintų iš silicio karbido pluoštų, taikymo vertė aviacinių variklių srityje yra labai reikšminga. Vakarų išsivysčiusios šalys sėkmingai pritaikė tokius produktus, kad pagerintų daugelį aviacinių variklių dalių ir pagerintų aviacinių variklių efektyvumą. Toliau gerinant silicio karbido pluošto eksploatacines savybes ir palaipsniui optimizuojant gamybos procesą, tikimasi, kad medžiaga ateityje bus naudojama daugiau aviacinių variklių komponentų ir bus išplėsta kitose didelės vertės civilinėse srityse. , turintis didelę potencialią rinkos erdvę.
Trečioji naujų medžiagų kryptis: puslaidininkinės medžiagos
1. Silicio plokštelė
Silicio plokštelės yra puslaidininkių pramonės grandinės viršuje ir yra pagrindinė puslaidininkinių prietaisų ir saulės elementų žaliava. Jie daugiausia naudojami fotovoltiniuose ir puslaidininkių laukuose. Pastaraisiais metais vartotojų paklausa auga. Kalbant apie skirtingas sritis, dauguma fotovoltinių silicio plokštelių gamybos pajėgumų yra sutelkti mano šalyje. Pirmaujančios įmonės, tokios kaip Zhonghuan ir LONGi, turi stiprią galią ir pirmaujančias gamybos technologijas pasaulyje. Palyginti su fotovoltinėmis silicio plokštelėmis, puslaidininkinių silicio plokštelių gamybos procesai ir taikymo scenarijai yra sudėtingesni. Tačiau mano šalies puslaidininkinių silicio plokštelių pramonė prasidėjo vėlai, o jos išsivystymo lygis yra gana atsilikęs. Pasaulinę rinką monopolizuoja Japonijos gamintojai. Pagrindinės rinkoje esančios 12-colių silicio plokštelės dar nepasiekė didelio masto gamybos mano šalyje ir yra labai priklausomos nuo importo. , Šanchajaus silicio pramonės atstovaujamos vidaus įmonės stengiasi įveikti technines kliūtis, todėl yra daug vietos lokalizavimui ir pakeitimui.
Silicis yra gera puslaidininkinė medžiaga, pasižyminti dideliu atsparumu aukštai temperatūrai ir atsparumu spinduliuotei, ypač tinkama gaminti didelės galios įrenginius. Naudojant silicį kaip žaliavą, silicio strypas gaminamas ištraukiant vieną kristalą, o po to supjaustant suformuojant silicio plokštelę. Silicio plokštelės daugiausia naudojamos dviejose pagrindinėse puslaidininkių ir fotovoltinės srityse. Puslaidininkinėms plokštelėms keliami aukštesni kristalų, formos, dydžio ir grynumo reikalavimai nei fotovoltinėms plokštelėms. Fotovoltinių silicio plokštelių grynumas reikalauja, kad silicio kiekis būtų tarp 4N-6N. (99,99 proc. -99.9999 proc.), puslaidininkiams skirtos silicio plokštelės yra apie 9N-11N (99,9999999 proc. -99.999999999 proc.), gamybos procesas yra sudėtingesnis, o paskesnės programos taip pat yra platesni. Puslaidininkiams skirtos silicio plokštelės yra aukščiausiai prieš pramoninę grandinę, daugiausia naudojamos integrinėse grandinėse, atskiruose įrenginiuose ir jutikliuose. Jie yra pagrindinės medžiagos lustams gaminti ir turi įtakos tolesnių pramonės šakų, tokių kaip automobiliai ir kompiuteriai, plėtrai. Jie yra puslaidininkių pramonės grandinės kertinis akmuo.
Fotoelektros pramonė yra viena iš nacionalinės strateginės kylančios pramonės šakų. Fotovoltinės silicio plokštelės yra prieš fotovoltinės pramonės grandinę, o jų paklausa pastaraisiais metais auga. CPIA prognozėmis, 2021 m. pasaulinės fotovoltinės rinkos metinė instaliuota galia pasieks 150 GW. rinka ir plėtros perspektyvos. mano šalis yra didžiausia pasaulyje monokristalinio silicio plokštelių, skirtų fotoelektrai, gamintoja. Remiantis Kinijos spalvotųjų metalų pramonės asociacijos Silicio pramonės filialo statistika, iki 2019 m. pabaigos mano šalies monokristalinių silicio plokštelių gamybos pajėgumai buvo 115 GW, o tai sudarė 97,6 proc. viso pasaulio kiekio. Pirmaujančios įmonės LONGi ir Zhonghuan užima daugiau nei 50 procentų monokristalinio silicio plokštelių vidaus rinkos, o nuolat plečiant gamybos pajėgumus, naujos energetikos įmonės CNC ir Beijing Express taip pat spartina gamybos plėtrą.
Dėl puslaidininkinių gaminių technologinės pažangos ir su tolesnių susijusių elektroninių plataus vartojimo prekių kategorijų padidėjimo puslaidininkinių silicio plokštelių paklausa kasmet didėjo, o mastai ir toliau didėjo. 2020 metais pasaulinės puslaidininkinių plokštelių siuntos pasieks 1,241 milijardo kvadratinių colių. Pasaulinės silicio plokštelių rinkos dydis pasiekė apie 11 milijardų JAV dolerių, o puslaidininkinių silicio plokštelių rinkos perspektyva yra plati.
Dėl didelių techninių kliūčių puslaidininkinių plokštelių pramonėje šiandieninė pasaulinė puslaidininkinių plokštelių pramonė yra monopolizuota gigantų, pasižyminčių dideliu koncentracijos laipsniu, o gamintojų žemyninėje Kinijoje yra nedaug. 2020 m. penki didžiausi pasaulyje silicio plokštelių tiekėjai yra Shin-Etsu, Japonija, SUMCO, Taivanas, Kinija, GlobalWafers, Vokietijos Silitronic ir Pietų Korėjos SKSiltron. Bendra rinkos dalis viršija 80 procentų, o Šanchajaus silicio pramonės, vietinio gamintojo žemyninėje mano šalyje, rinkos dalis yra apie 2,2 procento, o kiekis yra palyginti mažas.
Kuo didesnis plokštelės dydis, tuo didesnis vienos plokštelės gamybos efektyvumas. Nuo 1970-ųjų silicio plokštelės buvo kuriamos didelio dydžio kryptimi. Šiandien didžiausia pasaulyje masiškai gaminama silicio plokštelė yra 300 mm, tai yra 12-colių silicio plokštelė.
Pastaraisiais metais 12-colių plokštelių paklausa auga. Remiantis Japonijos Shengco prognoze, 12-colių plokštelių CAGR 2020-2024 gali siekti 5,1 proc. Pasauliniai puslaidininkinių plokštelių gamybos pajėgumai daugiausia sutelkti pramonės gigantuose. mano šalies puslaidininkinės plokštelės atsirado vėlai ir vystėsi gana atsilikę. Tik kelios įmonės turi 200 mm (8- colių) plokštelių našumą. mano šalies 12-colių plokštelės nebuvo prieinamos iki 2017 m. Visi priklauso nuo importo.
Didelių silicio plokštelių gamybai keliami aukšti silicio grynumo reikalavimai, taip pat labai aukšti reikalavimai nuožulnumo ir tikslaus šlifavimo apdorojimo technologijai. mano šalies technologijų lygis yra atsilikęs, o didelio masto 12-colių silicio plokštelių gamyba dar nepasiekta. Šanchajaus silicio pramonė pasiekė didelio masto 12-colių silicio plokštelių pardavimą per 2018 m., o tai sulaužė situaciją, kai didelių dydžių silicio plokštelių gamybos lygis šalyje buvo 0.
12-colių silicio plokštelės vis dar yra pagrindinė šiandienos silicio plokštelių rinkos dalis, vietiniai gamintojai turi galimybę pasivyti, be to, vis dar yra daug erdvės didelių dydžių silicio plokštelių keitimui namuose. Siekdama skatinti puslaidininkinių silicio plokštelių – svarbios medžiagos – lokalizavimo procesą, Kinijos vyriausybė taip pat paskelbė keletą politikos priemonių, skirtų remti pramonės plėtrą, skatinti didelių dydžių silicio plokštelių mokslinius tyrimus ir plėtrą bei gamybą ir puslaidininkių kūrimą. industrija.
2. Silicio karbidas (SiC)
Silicio karbidas yra trečios kartos puslaidininkinė medžiaga, pasižyminti labai geromis savybėmis ir svarbi maitinimo įrenginių žaliava. Pastaraisiais metais šalys investavo daug darbo jėgos ir materialinių išteklių plėtoti susijusias pramonės šakas. Silicio karbido pramonės slenkstis yra gana aukštas, o gamybos technologijos lygis mano šalyje yra gana atsilikęs. Dabartinei pramonės struktūrai būdingas JAV dominavimas. Vien Cree sudaro 62 procentus pasaulinės laidžių silicio karbido plokštelių dalies. Silicio karbido rinka turi plačias plėtros perspektyvas. Pastaraisiais metais jis nuolat skverbiasi į elektromobilių, fotovoltinės energijos, geležinkelio tranzito ir išmaniųjų tinklų sritis. Ji turi didelę vartotojų paklausą, o rinkos mastas ir toliau plečiasi. mano šalis taip pat išdėsto visą silicio karbido pramonės grandinę. Šiais metais susijusių patentų skaičius toliau didėjo. „Tianke Heda“ atstovaujamų lustų gamintojų rinkos dalis taip pat kasmet didėja. Mano šalies silicio karbido pramonės ateities plėtros erdvė yra gana didelė. didelis.
Silicio karbidas yra brandžiausia plataus diapazono puslaidininkinė medžiaga ir reprezentatyvi trečiosios kartos puslaidininkinių medžiagų medžiaga. Silicio karbido medžiaga turi daug privalumų: stabilios cheminės savybės, didelis šilumos laidumas, mažas šilumos plėtimosi koeficientas, atsparumas dilimui ir atsparumas aukštam slėgiui. Palyginti su gaminiais, kurių elektriniai parametrai yra tokie patys, gaminių, kuriuose naudojamos silicio karbido medžiagos, tūrį galima sumažinti 50 procentų, o energijos nuostolius – 80 procentų. Dėl šių savybių pasaulio šalys teikia didelę reikšmę silicio karbido medžiagoms ir investavo daug energijos, skatindamos susijusių pramonės šakų plėtrą. Didieji puslaidininkių gigantai Kinijoje taip pat daug investavo į silicio karbido prietaisų kūrimą. Brandėjant techniniams procesams ir mažėjant gamybos sąnaudoms, jis taikomas įvairiems galios įrenginiams. Pastaraisiais metais silicio karbido galios įrenginių skvarba naujų energijos transporto priemonių srityje toliau didėjo, o tai yra SiC ir GaN įrenginių ateitis naujos energijos ir 5G ryšių srityje. svarbios žaliavos.
Pasak Yole, pasaulinė automobilių SiC galios įrenginių rinkos erdvė iki 2024 m. turėtų pasiekti 1,93 mlrd. galios įrenginiai fotovoltiniuose inverteriuose 2025 metais pasieks 50 proc., o geležinkeliu tranzitu taip pat palaipsniui didės silicio karbido įrenginių dalis.
Remiantis Omdia prognozėmis, dėl elektrinių transporto priemonių ir fotovoltinių keitiklių paklausos besiformuojanti silicio karbido ir galio nitrido galios puslaidininkių rinka 2021 m. viršys 1 mlrd. JAV dolerių; Remiantis IHS Markit duomenimis, silicio karbido galios įrenginių rinkos dydis 2018 m. sudarė apie 390 mln.
Tikimasi, kad silicio karbido galios įrenginių rinkos dydis iki 2027 m. viršys 10 milijardų JAV dolerių, o silicio karbido pramonės augimo tempas yra pakankamas.
