Son Teknoloji Malzemeler Üç Yönde Kalkışta Öncülük Ederek Ülkenin Ağır Silahı Oldu
Havacılık, askeri, tüketici elektroniği, otomotiv elektroniği, fotovoltaik elektronik, biyomedikal alanlarda yeni malzemeler ve alt ürünleri için ulusal politikaların desteğiyle, pazar talebi genişlemeye devam ediyor ve ürün performansı gereksinimleri gelişmeye devam ediyor. Hızlı genişleme ile birlikte işletmelerin ve bilimsel araştırmacıların araştırma ve geliştirme yeteneklerine yönelik gereksinimler sürekli artmaktadır.
Aşağı akışlı tüketici elektroniği, yeni enerji, yarı iletken, karbon fiber ve diğer endüstriler Çin'e transferlerini hızlandırıyor ve yeni malzemelerin yerelleştirilmesine acil bir ihtiyaç var. İthal ikamesi, ülkemin yeni malzeme endüstrisindeki yatırımın gelecekteki gelişimini desteklemeye devam edecektir.
Yeni malzeme yönlerinden biri: hafif malzemeler
1. Karbon fiber
Karbon fiber malzemeler, mükemmel özellikleri ile havacılık, rüzgar enerjisi, spor ve eğlence, otomobil ve diğer alanlarda kullanılmaktadır. Yeni malzemeler alanında en yaygın kullanılan ve pazar odaklı malzemelerdir ve "yeni malzemelerin kralı" olarak bilinirler. Küresel karbon elyaf pazarı talebi son yıllarda hızla arttı ve ülkem de dünyanın en büyük ikinci karbon elyaf üreticisi olma fırsatını yakaladı.
Ancak, yabancı ülkelerle karşılaştırıldığında, ülkemin karbon elyaf endüstrisi hala düşük kapasite kullanımı, az sayıda yüksek kaliteli ürün ve zor uygulama ve geliştirme sorunları yaşıyor. Alt sektör hala büyük ölçüde ithal karbon elyaf ürünlerine güveniyor. Mevcut uluslararası ortamda, karbon fiber ölçekli üretim ve uygulama geliştirmenin ikili özerkliğini gerçekleştirmek, ülkemin ulusal savunma ve üretim gücünü artırmanın ve tedarik zincirinin istikrarını sağlamanın anahtarıdır.
Karbon fiber (Karbon Fiber), poliakrilonitril (PAN) (veya zift, viskon) gibi organik liflerin yüksek sıcaklık ortamında yüksek sıcaklık ortamında pirolizi ve karbonizasyonuyla oluşturulan, karbon içeriği yüzde 90'dan fazla olan bir karbon omurga yapısı inorganik fiberdir. -performans malzemesi. 1960'larda üretilmiştir.
Karbon fiber mükemmel mekanik özelliklere ve kimyasal stabiliteye sahiptir: Halihazırda seri üretilen yüksek performanslı fiberler arasında en yüksek özgül mukavemete (kuvvet özgül yoğunluk) ve en yüksek özgül sertliğe (modül özgül yoğunluk) sahip fiber olduğundan, karbon fiber bir havacılığın önemli bir parçası, rüzgar enerjisi Kanatlar, yeni enerji araçları ve hafif gereksinimleri olan diğer alanlar için ideal malzemeler. Korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci ve küçük genleşme katsayısı özellikleri, onu zorlu ortamlarda metal malzemelerin yerine geçmesini sağlar; ek olarak, elektriksel ve termal iletkenlik özellikleri, iletişim elektroniği alanındaki uygulamalarını genişletir.
Her bir karbon lifi demetindeki filament sayısına göre, karbon lifleri genellikle iki kategoriye ayrılır: küçük kıtık ve büyük kıtık. Küçük yedekte daha iyi performans ancak daha yüksek fiyat vardır ve genellikle havacılık ve askeri sanayi gibi yüksek teknolojili alanlarda ve ayrıca yüksek kaliteli spor malzemelerinde kullanılır; büyük çekmenin maliyeti daha düşüktür ve genellikle inşaat, ulaşım ve enerji ekipmanı vb. dahil olmak üzere temel endüstrilerde kullanılır.
2. Alüminyum alaşımlı otomobil gövde paneli
Alüminyum alaşımı endüstride en yaygın kullanılan alaşımdır ve havacılık, uzay, otomobil, makine imalatı, gemi yapımı ve kimya endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ulusal enerji tasarrufu ve emisyon azaltma politikasının rehberliğinde, otomobil endüstrisinin, yalnızca otomobillerin enerji tüketimini tasarım yoluyla optimize ederek giderek katılaşan ulusal yakıt emisyon standartlarını karşılaması zordur. Bu nedenle otomobillerin aydınlatılması sektörün belirlediği gelişim yönüdür.
Alüminyum alaşımı, otomotiv endüstrisindeki ana hafif malzemedir. Bunlar arasında alüminyum alaşımlı gövde sacı (ABS) otomobilin en ağır gövdesinde kullanılır ve hafiflik hedefine ulaşmak için anahtar malzemedir. Halihazırda ülkem yavaş yavaş yerli alüminyum alaşımlı pazarını otomobillere açtı ve hatta yerli fabrikalarda üretim yapan yerli ve yabancı şirketler de dahil olmak üzere bazı şirketler ihracat yapmaya başladı. Alüminyum alaşımlı gövde panellerinin yerelleştirilmesi, ülkemin otomobil endüstrisinin rekabet gücünü artırmanın ve ülkenin enerji tasarrufu ve emisyon azaltma hedefine ulaşmasına yardımcı olmanın anahtarıdır.
Yeni malzemelerin ikinci yönü: havacılık malzemeleri
1. Poliimid
Poliimid (PI) malzemeler, havacılık, üst düzey elektronik bileşenler ve yarı iletkenler gibi birçok modern alanda yüksek uygulama değerine sahiptir ve malzeme yenileme ve yinelemede önemli bir rol oynar. Şu anda, küresel poliimid pazar talebi artmaya devam ediyor, ancak birçok üst düzey PI ürününün ve özel fonksiyonel PI ürünlerinin seri üretimi hala birkaç gelişmiş ülkenin tekelinde ve ilgili üretim teknolojileri sıkı bir şekilde korunuyor.
Şu anda ülkem, düşük kaliteli PI filmler ve PI elyafları alanında büyük ölçekli üretim gerçekleştirmiş ve elektrik dereceli PI filmler alanında küresel rekabet gücüne ulaşmıştır. Bununla birlikte, yüksek kaliteli PI filmler ve diğer yüksek kaliteli PI ürünleri hala "sıkışmış boyun" veya yetersiz üretim kapasitesi sorunuyla karşı karşıyadır ve bu da bariz bir yapısal arz-talep dengesizliği ile sonuçlanmaktadır. Üst düzey poliimid ürünlerin seri üretimini kırmak, ülkemin imalat sanayisinin yükseltilmesi, silahların yükseltilmesi ve bağımsız kontrol edilebilirlik için büyük önem taşıyor.
Poliimid (PI), olağanüstü kapsamlı özelliklere sahip organik bir polimer malzemedir ve "21. yüzyılın en umut verici mühendislik plastiklerinden biri" olarak bilinir. Malzeme geniş bir sıcaklık aralığında kullanılabilir, -200 ile 300 derece arasındaki bir ortamda uzun süre çalışabilir ve 400 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklara kısa süre dayanabilir.
Poliimidin belirgin bir erime noktası yoktur ve şu anda pratik olarak kullanılabilen en yüksek sıcaklığa dayanıklı polimer malzemedir. Aynı zamanda, malzeme aynı zamanda yüksek dielektrik mukavemeti, solvent direnci, radyasyon direnci, ısı yalıtımı, toksik olmayan, ses emilimi ve gürültü azaltma ve kolay kurulum ve bakım özelliklerine sahiptir.
Şu anda, poliimid havacılık, gemi yapımı, yarı iletken, elektronik endüstrisi, nanomalzemeler, esnek ekran, lazer ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Spesifik ürün formuna göre poliimid, PI köpük, PI film, PI fiber, PI matris kompozit, PSPI ve diğer ürünlere bölünebilir.
2. Silisyum karbür elyaf
Silisyum karbür fiber (SiC fiber), karbon fiberden sonra geliştirilen yeni bir yüksek performanslı fiber türüdür ve ulusal bir stratejik gelişmekte olan malzemedir. Şu anda, uçak motorları alanında silisyum karbür elyaflardan yapılmış seramik matrisli kompozitlerin uygulama değeri çok önemlidir. Batılı gelişmiş ülkeler, uçak motorlarının birçok parçasını iyileştirmek ve uçak motorlarının verimliliğini artırmak için bu tür ürünleri başarıyla uygulamıştır. Silisyum karbür elyafın performansının daha da iyileştirilmesi ve üretim sürecinin kademeli olarak optimize edilmesiyle, malzemenin gelecekte daha fazla uçak motoru bileşeninde uygulanması ve diğer yüksek değerli sivil alanlara genişletilmesi bekleniyor. , geniş bir potansiyel pazar alanı ile.
Yeni malzemelerin üçüncü yönü: yarı iletken malzemeler
1. Silikon gofret
Silikon levhalar, yarı iletken sanayi zincirinin yukarı akışında yer alır ve yarı iletken cihazlar ve güneş pilleri için ana hammaddedir. Esas olarak fotovoltaik ve yarı iletken alanlarında kullanılırlar. Son yıllarda alt sektöre olan talep artmaktadır. Farklı alanlar açısından fotovoltaik silikon gofretlerin üretim kapasitesinin çoğu ülkemde yoğunlaşmaktadır. Zhonghuan ve LONGi gibi önde gelen şirketler, dünyada güçlü bir güce ve lider üretim teknolojisi seviyelerine sahiptir. Fotovoltaik silikon gofretlerle karşılaştırıldığında, yarı iletken silikon gofretler daha karmaşık üretim süreçlerine ve uygulama senaryolarına sahiptir. Ancak ülkemin yarı iletken silikon gofret endüstrisi geç başladı ve gelişme düzeyi nispeten geri. Küresel pazar Japon üreticilerin tekelinde. Piyasadaki ana akım 12-inç silikon gofretler henüz ülkemde büyük ölçekli üretime ulaşmadı ve büyük ölçüde ithalata bağımlı. , Şanghay silikon endüstrisi tarafından temsil edilen yerli işletmeler teknik engelleri aşmaya çalışıyorlar ve yerelleştirme ve ikame için geniş bir alan var.
Silikon, iyi yüksek sıcaklık direnci ve radyasyon direnci ile iyi bir yarı iletken malzemedir ve özellikle yüksek güçlü cihazlar yapmak için uygundur. Hammadde olarak silikon kullanılarak, tek bir kristalin çekilmesi ve ardından bir silikon gofret oluşturmak üzere kesilmesiyle bir silikon çubuk yapılır. Silikon levhalar esas olarak yarı iletken ve fotovoltaik olmak üzere iki ana alanda kullanılmaktadır. Yarı iletken levhaların kristal, şekil, boyut ve saflık açısından fotovoltaik levhalardan daha yüksek gereksinimleri vardır. Fotovoltaik silikon levhaların saflığı, 4N-6N arasında bir silikon içeriği gerektirir. (yüzde 99,99 -99,9999), yarı iletkenler için silikon gofretler yaklaşık 9N-11N (yüzde 99,999999 -99,999999999), üretim süreci daha karmaşıktır ve sonraki uygulamalar da daha kapsamlıdır. Yarı iletkenler için silikon levhalar, endüstriyel zincirin en üst kısmında yer alır ve çoğunlukla entegre devrelerde, ayrı cihazlarda ve sensörlerde kullanılır. Bunlar, çip üretimi için kilit malzemelerdir ve otomobil ve bilgisayar gibi daha sonraki alt sektörlerin gelişimini etkiler. Yarı iletken sanayi zincirinin temel taşıdırlar.
Fotovoltaik endüstrisi, ulusal stratejik gelişmekte olan endüstrilerden biridir. Fotovoltaik silikon levhalar, fotovoltaik sanayi zincirinin yukarı akışında yer almaktadır ve talepleri son yıllarda artmaktadır. CPIA'nın tahminine göre, küresel fotovoltaik pazarının yıllık kurulu kapasitesi 2021'de 150 GW'a ulaşacak. pazar ve gelişme beklentileri. ülkem, fotovoltaikler için dünyanın en büyük monokristal silikon levha üreticisidir. Çin Demir Dışı Metaller Endüstrisi Birliği'nin Silikon Endüstrisi Şubesinden alınan istatistiklere göre, 2019 yılı sonunda ülkemin monokristal silikon gofret üretim kapasitesi 115GW idi ve dünya toplamının yüzde 97,6'sını oluşturuyordu. Önde gelen şirketler LONGi ve Zhonghuan, monokristal silikon gofretlerin iç pazar payının yüzde 50'sinden fazlasını işgal ediyor ve üretim kapasitesinin sürekli genişlemesi sürecinde, yeni enerji şirketleri CNC ve Beijing Express de üretim genişlemesini hızlandırıyor.
Yarı iletken ürünlerin teknolojik ilerlemesinden ve aşağı yönlü ilgili elektronik tüketim malları kategorisindeki artıştan yararlanarak, yarı iletken silikon gofretlere olan talep her geçen yıl arttı ve ölçek büyümeye devam etti. 2020'de küresel yarı iletken gofret gönderileri 1.241 milyar inç kareye ulaşacak. Küresel silikon gofret pazarının boyutu yaklaşık 11 milyar ABD dolarına ulaştı ve yarı iletken silikon gofretlerin pazar beklentisi geniş.
Yarı iletken gofret endüstrisindeki yüksek teknik engeller nedeniyle, günümüzün küresel yarı iletken gofret endüstrisi, yüksek derecede yoğunlaşma ile devlerin tekelindedir ve anakara Çin'deki üretici sayısı azdır. 2020'de dünyanın en büyük beş silikon gofret tedarikçisi Shin-Etsu, Japonya, SUMCO, Tayvan, Çin, GlobalWafers, Almanya'dan Silitronic ve Güney Kore'den SKSiltron'dur. Toplam pazar payı yüzde 80'i aşıyor ve ülkemde anakarada yerel bir üretici olan Şanghay silikon endüstrisinin pazar payı yaklaşık yüzde 2,2 ve hacim nispeten küçük.
Gofret boyutu ne kadar büyük olursa, gofret başına üretim verimliliği o kadar yüksek olur. 1970'li yıllardan itibaren silikon gofretler büyük boyut yönünde gelişme göstermektedir. Bugün, dünyanın en büyük seri üretilen silikon levhası 300 mm'dir ve bu 12-inç silikon levhadır.
12-inç gofretlere olan talep son yıllarda artıyor. Japonya'nın Shengco tahminine göre, 2020-2024 içindeki 12-inç gofretlerin CAGR'si yüzde 5,1'e ulaşabilir. Küresel yarı iletken gofret üretim kapasitesi ağırlıklı olarak endüstri devlerinde yoğunlaşmaktadır. ülkemin yarı iletken gofretleri geç başladı ve nispeten geri gelişti. Yalnızca birkaç şirket 200 mm (8-inç) gofret üretkenliğine sahiptir. ülkemin 12-inçlik gofretleri 2017'den önce mevcut değildi. Hepsi ithalata dayanıyor.
Büyük silikon gofretlerin üretimi, silikonun saflığı konusunda yüksek gereksinimlere sahiptir ve ayrıca pah kırma ve hassas taşlama işleme teknolojisi konusunda çok yüksek gereksinimlere sahiptir. ülkemin teknoloji seviyesi geri ve 12-inçlik silikon gofretlerin büyük ölçekli üretimi henüz sağlanamadı. Şanghay silikon endüstrisi, 2018'de 12-inçlik silikon gofretlerin büyük ölçekli satışlarını gerçekleştirerek, büyük boyutlu silikon gofretlerin yerli üretim oranının 0 olduğu durumu kırmıştır.
12-inç silikon gofretler hala günümüz silikon gofret pazarının ana akımıdır, yerli üreticilerin yetişme fırsatı vardır ve büyük boyutlu silikon gofretlerin yurt içinde değiştirilmesi için hala geniş bir alan vardır. Önemli bir malzeme olan yarı iletken silikon levhaların yerelleştirme sürecini teşvik etmek için Çin hükümeti ayrıca endüstriyel gelişmeyi desteklemek, büyük boyutlu silikon levhaların Ar-Ge ve üretimini teşvik etmek ve yarı iletkenin gelişimini teşvik etmek için bir dizi politika yayınladı. sanayi.
2. Silisyum karbür (SiC)
Silisyum karbür, çok üstün performansa sahip üçüncü nesil yarı iletken bir malzemedir ve güç cihazları için önemli bir hammaddedir. Son yıllarda ülkeler, ilgili endüstrileri geliştirmek için çok sayıda insan gücü ve malzeme kaynağına yatırım yaptı. Silisyum karbür endüstrisi için eşik nispeten yüksektir ve ülkemdeki üretim teknolojisi seviyesi nispeten geridir. Mevcut endüstriyel yapı, Amerika Birleşik Devletleri'nin egemenliği ile karakterizedir. Cree tek başına iletken silisyum karbür levhaların küresel payının yüzde 62'sini oluşturuyor. Silisyum karbür pazarının gelişme için geniş beklentileri var. Son yıllarda, elektrikli araçlar, fotovoltaikler, demiryolu taşımacılığı ve akıllı şebekeler alanlarına sürekli nüfuz etmiştir. Güçlü aşağı yönlü talebe sahiptir ve pazar ölçeği genişlemeye devam etmektedir. benim ülkem de silisyum karbür endüstri zincirinin tamamını ortaya koyuyor. İlgili patentlerin sayısı bu yıl artmaya devam etti. Tianke Heda'nın temsil ettiği çip üreticilerinin pazar payı da her geçen yıl artıyor. Ülkemin silisyum karbür endüstrisinin gelecekteki gelişme alanı nispeten yüksektir. büyük.
Silisyum karbür, en olgun geniş bant aralıklı yarı iletken malzemedir ve üçüncü nesil yarı iletken malzemelerin temsili bir malzemesidir. Silisyum karbür malzemenin birçok avantajı vardır: kararlı kimyasal özellikler, yüksek termal iletkenlik, küçük termal genleşme katsayısı, aşınma direnci ve yüksek basınç direnci. Aynı elektriksel parametrelere sahip ürünlerle karşılaştırıldığında, silisyum karbür malzemeleri kullanan ürünler hacim olarak yüzde 50 ve enerji kaybında yüzde 80 oranında azaltılabilir. Bu özellikler nedeniyle, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler silisyum karbür malzemelere büyük önem veriyor ve ilgili endüstrilerin gelişimini teşvik etmek için çok fazla enerji yatırımı yaptılar. Çin'deki büyük yarı iletken devleri de silisyum karbür cihazların geliştirilmesine büyük yatırım yaptı. Teknik süreçlerin olgunlaşması ve üretim maliyetlerinin düşmesi ile çeşitli güç cihazlarına uygulanmaktadır. Son yıllarda, yeni enerji araçları alanında silisyum karbür güç cihazlarının penetrasyon oranı artmaya devam etti ve bu, yeni enerji ve 5G iletişim alanında SiC ve GaN cihazlarının geleceğidir. önemli hammaddeler.
Yole'ye göre, otomotiv SiC güç cihazlarının küresel pazar alanının, 2018'den 2024'e kadar yüzde 29'luk bir bileşik büyümeye karşılık gelen 2024 yılına kadar 1,93 milyar ABD Dolarına ulaşması bekleniyor. Tianke Heda'nın izahnamesine göre, silisyum karbür oranı 2025 yılında fotovoltaik eviricilerdeki güç cihazları yüzde 50'ye ulaşacak ve silisyum karbür cihazların demiryolu taşımacılığındaki oranı da giderek artacak.
Omdia'nın tahminine göre, elektrikli araçlara ve fotovoltaik invertörlere olan talebin etkisiyle, gelişmekte olan silisyum karbür ve galyum nitrür güç yarı iletkenleri pazarının 2021'de 1 milyar ABD Dolarını aşması bekleniyor; IHS Markit verilerine göre, 2018'de silisyum karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğü Yeni enerji araçlarına olan talepteki büyümeden ve fotovoltaik endüstrisinin gelişiminden yararlanarak yaklaşık 390 milyon ABD Doları.
Silikon karbür güç cihazlarının pazar büyüklüğünün 2027 yılına kadar 10 milyar ABD dolarını aşması ve silisyum karbür endüstrisinin büyüme ivmesinin yeterli olması bekleniyor.
