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环球新材料家当前瞻
公布日期:2018-05-02   泉源:上海市科学学研究所 科技发展研究中心
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  新材料是信息、制造、新能源、节能环保等各家当转型生长的物质基础,遭到了了列国当局的广泛存眷。据不完全统计,现在已经过凌驾20个发达国家或新兴国度出台了同新材料家当相干的新兴产业发展战略,同新材料家当相干的各种科研和家当企图曾经凌驾100项。在我国,新材料家当是七大计谋新兴产业和“中国制造2025”十大重点生长范畴之一,近年来生长敏捷,总产值从2010年的0.65万亿元快速发展到2016年的2.6万亿元,年复合增长率凌驾25%。

  新材料家当涵盖的产物种类繁多,功用运用、市场近况差别极大。天下差别国度新材料的发展战略、上风范畴以至统计领域皆存在较大差别。据工信部等四部委结合公布的《新材料家当生长指南》显现,我国在“十三五”时期将重点生长先辈根蒂根基质料、要害计谋质料、前沿新材料三大方向。

  五大生长热点

  气凝胶:发作式增进可期

  海内的气凝胶家当根基和外洋同步生长。据国际咨询机构AlliedMarketResearch展望,气凝胶的国际市场范围将从2015年的4.02美圆敏捷增进至2020年的19亿美圆,复合增长率可达36.4%。圣诺节能统计称2014年海内气凝胶市场规模为1.82亿元,海内产量和进口产品离别为8500立方米和1500立方米;2015年海内产能忽然发作,现实消费了19600立方米,入口了约1000立方米,市场规模到达3.30亿元。估计到2020年,国内市场将到达37.16亿元,复合增长率高达61.1%。


环球气凝胶市场规模展望数据泉源:中国家当信息网

  气凝胶一向被重要用于新型保温材料,比传统绝热材料具有越发优异的隔热机能和耐侵蚀、少寿命等长处。因为本钱较下,以往的重要市场目的为航空航天、核电、舰船、兵工等高精尖范畴,市场空间有限。Freedonia研讨公司讲演称2015年环球保温材料市场高达436亿美圆,气凝胶仅占其中的不到1%。现在气凝胶家当整体上仍处于晚期发展阶段,研发活泼、产品价格处于快速低落通道。一旦价钱靠近某一临界点,气凝胶将会敏捷引发革命性转变,大规模陵犯其他保温材料的市场空间,构成难以预料的发作增进态势。现在某些产业运用场所,接纳气凝胶质料的工程总造价曾经逐渐靠近传统保温材料的程度。我国气凝胶家当技术发展根基处于国际一线程度,兼之我国节能环保政策的严厉履行,将来五到十年内海内气凝胶市场有较大概率到达临界点,周全占据我国高达1200亿元范围的保温材料市场。

  除保温运用中,气凝胶在吸附催化、消音隔音、绝缘、防爆、药物缓释、体育用品、海水淡化、储能、科学研究等范畴皆具有辽阔的运用远景,一样值得投资存眷。

  3D打印质料(删材制造质料):值得最先存眷

  3D打印为代表的删材制造具有快速成型、勤俭质料、通用性好、适于数字化、易于加工庞大工件的特性,愈来愈成为智能制造中的主要环节,在近年也与得了高速生长。美国3DSystem公司早在2013年便测算将来质料局部将成为3D打印行业最大的利润泉源。而现在质料的市场规模占全部3D打印家当的37%,也确切是打印质料、打印装备和打印服务三大环节中附加值最高的一环。环球着名企业发展征询公司Frost&Sullivan公布讲演展望到2020年环球3D打印质料及配方市场支出将增至9.204亿美圆;另外一家市场调研公司ZionResearch则测算环球3D打印质料市场将以15%的复合增长率快速生长,并在2020年到达14亿美圆程度。据中国3D打印技术产业同盟展望,2020年中国的3D打印市场规模将到达400亿阁下,根据37%的比例盘算,响应的海内3D打印质料市场则会到达148亿元。目前我国3D打印质料严峻依靠外洋入口,但海内曾经有企业最先涉足那一范畴。

  现在各种塑料仍旧在所有3D打印质料中占有主导职位。个中,尼龙的市场规模最大;ABS树脂手艺成熟、型号雄厚,运用最为广泛;从玉米淀粉、土豆等生物量中提取的散乳酸(PLA)则果其绿色环保的上风也逐步推行;光敏树脂奇特的选择性固化机能使其具有伟大的市场潜力。另外种种陶瓷、金属粉末也有少许尖端运用。尤其是金属粉末,固然贩卖数目较少,但奋发的价钱使其占有了所有3D打印质料销售总额的80%。跟着3D打印的运用场景络续扩大,借需求探究更多差别机能的3D打印质料,比方聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PAEK)、碳纤维加强质料、硅胶、石墨烯等。在我国的《新材料家当生长指南》中便明白指出要重点研讨钛合金、高温合金、铝合金等下品格金属粉末,高分子聚合物,氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化铝、氮化硅等陶瓷粉末、片材,和细胞/质料复合生物“墨水”等生物删材制造质料。这些偏向都是我国3D质料家当的投资时机。

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  石墨烯:亟待家当晋级

  石墨烯从降生之初就被以为极有可能动员一场囊括环球的新产业革命,遭到了各重要产业国度的高度正视。近年来我国各级当局连续出台了多项支撑政策,国家领导人也屡次在差别场所示意存眷。在此刺激下我国石墨烯家当阅历了一次发作式增进,范围曾经敏捷增进到环球首位。停止到2016年8月,我国处置石墨烯研发、消费、运用等相干企业数目凌驾400家,约占环球石墨烯企业数目的四分之三;在2015年昔时我国申请的石墨烯手艺专利便到达了2200件,占环球相干专利数目的三分之一。中国石墨烯家当技术创新同盟估计至2020年石墨烯产业链开端成型,环球市场规模到达1000亿元程度,个中中国占比将到达50%至80%。


2010年前/后申请的环球石墨烯相干专利数目对照 材料泉源:英国知识产权专利局

  但中国石墨烯家当快速生长的背后,仍旧存在极大隐忧。一方面是低端化、同质化题目严峻。一些生产线号称稀有百吨的生产能力,但多数是匀称度差的多层、粉体产物,很难找到市场,可以或许实现红利的企业不多。据统计目前我国天下石墨烯粉体质料产能已达7000吨,可现实产量在100吨阁下,投产率仅为1.4%。

  另一方面,相对看似重大的产能范围,石墨烯的下流运用还没有翻开。缺少带隙的题目始终没法处理,致使石墨烯尚看不到成为新一代半导体基材的能够;被寄与厚望的柔性触屏导电膜现在仍不成熟,重庆争先推出的“石墨烯屏”手机的显现机能存在较大缺点;石墨烯电池的观点固然市场宣扬炽热,但个中石墨烯重要起改进电极机能的感化,其实不能对电池整体机能发生革命性影响,且增加量很低,现实市场规模有限。目前国内厂商现实到场的重要运用仍旧是导电浆液、功用涂料等较为低端的产物。

  将来我国的石墨烯家当终究会如估计一样引领环球,照样犹如昔时的光伏家当一样稍纵即逝,其关键在于家当生长可否快速由现在的“质变”切换为“量变”:在上游开辟CVD等高端消费装备,防备以往集成电路、周详加工等家当被洽商的逆境;在中游攻关大尺寸、单晶、单层、下匀称度的石墨烯产物及其贮存、转移手艺;在下流继承致力于导电膜、散热膜等产物的适用化,并鼎力大举开辟在传感器、复合材料、智能打扮等范畴的新的运用。这些也是石墨业范畴将来投资的重要偏向。不久前无锡惠山国家高新技术创业服务中心便明白示意招商时“曾经不再思索石墨烯制备企业”,转而追求运用开辟类项目。

  碳纤维:减速入口替换

  长期以来,天下碳纤维市场被日、美等发达国家占有。2015年环球碳纤维产量为7.4万吨,个中日本企业占到了74%。我国的碳纤维家当也一向处于落伍追逐局势。据中国化学纤维工业协会统计,2015年我国的碳纤维产能曾经靠近2万吨,但大多为机能和性价比都不高的低端产物,现实产量唯一3700吨,不到天下1.6万吨总需求量的零头,重要用于自行车、高尔夫球棒和钓鱼竿等体育休闲用品。另有凌驾1万吨的碳纤维产物,尤其是航天设备、大飞机、风电叶片等高端需求仍旧需求入口路子处理。另外触及兵工等敏感应用领域的下机能产物更是处于被周密封闭状况,2013年就曾有中国商人在美国被控告不法采购下机能碳纤维。

  经由临时的专心生长,比年我国碳纤维家当发作了一系列打破希望。2016年,中复神鹰碳纤维有限公司的千吨级T800本丝生产线正式投产,而且接纳的是天下先辈的干喷湿纺手艺。2017岁首年月天顺化工也在自产千吨级原丝的基础上消费出了低成本的T800级碳纤维产物,本钱仅为国际价钱的三分之一。经测试国产T800碳纤维的机能不输于日本东丽公司的产物,并且在个体技术参数上具有上风。多个公司借在结构将来3到5年内T1000、T1200级别和MJ系列高模量碳纤维的研发消费。这些希望注解我国碳纤维家当曾经最先逐渐打仗中高端产物的市场范畴,而且具有了同进口产品合作的才能,具有辽阔的入口替换空间。

  因为汽车沉量化、航空航天、新能源等范畴的拉动,多个机构皆对将来碳纤维市场的生长给出了悲观判定。广州赛奥碳纤维技术有限公司凭据海关和市场数据展望至2020年,环球碳纤维市场需求将到达13.1万吨,海内需求将到达远3万吨;前瞻家当研究院则预计届时环球需求到达9万吨,海内需求到达2.5万吨。辽阔的市场空间同我国碳纤维家当的兴起势头相结合,将来我国碳纤维市场将连续成为投资热点。

  锂电池质料:合作猛烈

  在锂电池中的本钱中,四大中心质料的占比靠近40%:正极质料18%,负极质料7%,电解液10%,隔阂4%。锂电池最主要的下流应用领域包孕消耗电子、新能源汽车和储能。个中,消耗电子市场已趋近饱和,自2011年后增速逐步放缓。锂电池重要的市场增进动力曾经逐步过渡到新能源汽车和储能两个范畴。2016年,天下电池企业锂离子产物主营业务收入2824亿元,同比增进33.3%,实现利润总额235.6亿元,同比增进73.5%。中投照料家当研究中心经由过程盘算新能源汽车增进数目展望2020年我国新能源汽车用锂电池市场规模无望到达66GWh,占锂电池整体市场的50%。届时我国锂电池质料的市场规模也能够响应到达132GW程度,大抵对应21.1万吨正极质料、14.5万吨负极质料、13.2亿平方米隔阂和11.9万吨电解液,均远2倍于2015年的产量。而根据台湾家当手艺研究院的统计,2015年环球正极质料产量到达17.4万吨,根据27%的复合增长率盘算到2020年天下正极质料产量将到达57.5万吨。


环球及中国正极质料产能展望 材料泉源:日本家当研究所

  现在正极质料中三元质料的市场需求还没有知足,而铁基材料靠近饱和。现在大量厂商曾经看到那一趋向,最先提早结构相干家当。我国共有200多家正极质料消费企业,但厂家产物同质化严峻,集中于中低端市场。高端市场则被日韩等国的企业掌握。据不完全统计,远一年内我国新计划了19个三元锂电池电极质料项目,个中宣布了产能数据的16个项目的总产能便到达60万吨,曾经凌驾了2020年环球正极质料的预期需求。

  负极质料的手艺较为稳固,仍以石墨类为主,钛酸锂、金属合金、硅碳合金等新型负极质料短期内仍不敷成熟。2015年环球锂电池负极质料市场份额前六名的企业顺次是贝特瑞、日立化成、杉杉股分、三菱化学、日本碳素和日本JFE,六家企业之和约为全部市场70%。中日企业大抵相称。

  锂电池隔阂的产能重要集中于日本旭化成、东丽-BSF、韩国SKI和美国的Celgard四家公司,其市场份额之和凌驾60%。因为手艺难度和市场壁垒缘由,我国企业还没有构成范围企业,仍有入口替换空间。

  2015年,环球电解液整体产量为11.1万吨,同比增进34.3%。个中,中国电解液产量为6.9万吨,同比增进52.7%。我国电解液产能增长速度显着高于环球。多氟多、天津金牛等海内企业的市场占有率稳步提拔。

  中国军团正敏捷生长

  长期以来,我国质料家当一向给人以低端、落伍的整体印象,“低价卖资本、高价购产物”的征象在许多质料范畴皆有发作。那在很大程度上是因为以往的研发积聚缺乏、家当生长不充分致使的,因而在一些传统、既有的质料家当越发显着。而新近泛起的一些新材料则躲避了“补课”的困难,中国质料家当在这些新领域可以或许抛弃先天不足的负担,同外洋竞争者站在统一起跑线上展开合作,而且迎来了弯道超车的时机。石墨烯、气凝胶等质料在中国的家当生长和外洋同步展开。尤其是我国的石墨烯家当曾经在专利、产量、企业数目等多个方面曾经居于天下抢先位置,

  另外,在以碳纤维为代表的一些临时重点攻关的新材料范畴,我国相干家当也在近年与得了主要打破,整体家当由低端逐渐背高端晋级的趋向显着,原有的外洋厂商占有把持职位的市场格式有面对从新洗牌的能够。

  优美远景隐蔽风险

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  同其他间接面向产物的家当差别,质料家当本身的生长极端依靠下流的家当运用希望。对种种新材料将来市场发展趋势的预期都是基于对其能够的运用场景的判定。因而质料的运用研发滞后、下流运用开辟滞后,以至新型替换质料的泛起都邑带来伟大的不确定性,并致使现在的展望难以实现。事实上,现在石墨烯在集成电路、柔性显现等严重应用上借已处理关键性题目;气凝胶要在现实产物中实现实验室实际机能、并进一步降低成本也仍需大量研发事情。将来的辽阔市场可否履约而至仍旧有待究竟的磨练。

  在另一方面,海内各地“一窝蜂”式的缺少兼顾思索的扩大产能也会为新材料家当的健康发展带来隐患。尤其是在市场运用尚不晴明的状况下反复建立低端产能更无益于豪赌。有光伏家当的前车可鉴,对新材料家当的投资该当越发存眷产品品质的提拔、下流运用的开辟和上游要害装备的研制,而非对某个热门质料自己的观点炒作。

      金沙游戏场9159:上海市科学学研究所 科技发展研究中心 wuyy@siss.sh.cn;课题联系人沈应龙 shenyl@siss.sh.cn

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