行业洞察丨工艺技术一直在升级先进陶瓷材料未来市场发展的潜力广阔

发表时间:2024-03-02 18:18:17    文章出处:资质荣誉

  “十四五”期间,我国持续推动先进陶瓷等新材料产业技术向国际领先水平发展。“十四五”规划提出,至2025年,重点新材料总体技术和应用与国际水平同步,部分达到国际领先水平;关键高端材料和高端装备自主研发水平和自主保障能力明显提升,关键短板材料受制于人的问题得到一定效果缓解。先进陶瓷作为国家战略规划之一,未来将继续得到政策全力支持,并加快关键技术领域的突破。

  先进陶瓷材料是采用高纯度、超细原料经高温度高压力烧结后制成的陶瓷材料,是对多个领域有及其重要的作用的先进基础材料。先进陶瓷制造流程最重要的包含粉体制备、压制成型、烧结和精加工和表面处理五个环节,在先进陶瓷材料的制作的完整过程中,第一道粉体制备最为关键,也是对技术方面的要求最高的环节。除粉体制备技术的进步以外,压制成型技术、烧结技术等工艺也都在不断进行着技术升级,使得先进陶瓷材料性能一直在优化,下游应用领域不断拓展。

  先进陶瓷按照特性和用途可分为结构陶瓷与功能陶瓷。结构陶瓷得益于其耐高温、化学稳定性、高韧性等性能,常在半导体、汽车、航空航天、纺织化工等领域作为设备零部件应用。功能陶瓷指具有声、光、电、磁、化学、生物等特性的先进陶瓷,其中电子陶瓷有着压电、光电、绝缘等特殊的电性能,是做电容、电阻、电感的最佳材料;此外,随生物医疗科技发展,生物陶瓷也被慢慢的变多的运用于制作陶瓷牙齿、关节、骨骼等人体器官。

  上游原材料环节为先进陶瓷材料行业产业链的起点,这一环节的供应商较多,主要涉及原材料以及设备供应商,包括陶瓷粉体、有色金属浆料、化工原料和陶瓷生产设备。先进陶瓷行业中游包括陶瓷生产制造企业,主要负责将陶瓷粉料等原材料烧结进成各类陶瓷材料,进而加工打磨为各类零部件。先进陶瓷材料与零部件大范围的应用于半导体行业、汽车工业、消费电子、新能源等行业,下游需求持续增长。

  陶瓷粉体是先进陶瓷的关键性原材料,在原材料中陶瓷粉体占比超过60%,随着先进陶瓷零部件精密程度提高,陶瓷粉体的成本占比会更高。从生产技术上看,陶瓷粉体的生产在先进陶瓷制造流程中属于最关键的一环,陶瓷粉料的质量决定了后续先进陶瓷零部件的性能等级。

  得益于中国陶瓷材料核心技术突破、国内生产企业产能不断的提高和下游应用领域快速地发展,中国先进陶瓷材料行业将持续稳定较快发展。受到先进陶瓷下游应用领域发展迅速、国内陶瓷材料核心技术突破、国内生产企业产能不断的提高等因素的驱动,中国先进陶瓷材料市场规模持续扩大。2017-2022年,中国先进陶瓷市场规模年复合增长率约为5%。预计2023年到2026年,中国先进陶瓷材料市场将以超过5%的年复合增长率增长。

  全球先进陶瓷发展历史悠远长久,随着先进陶瓷功能的多样化和应用领域的多元化,全球先进陶瓷市场规模逐步扩大,2017-2022年年复合增长率约为10%。预计2023年到2026年,全球先进陶瓷材料市场仍将保持约5%的年复合增长率持续向好发展。

  2017年至2022年间,中国结构陶瓷市场规模年复合增长率超过10%。未来,随着中国工程机械、半导体、新能源汽车等结构陶瓷主要使用在下游领域蒸蒸日上,预计2023年至2026年间中国结构陶瓷市场将继续保持较快的市场增速。

  作为具有耐高温、耐腐蚀、硬度高等良好物理性能的先进陶瓷,结构陶瓷作为重要零部件在半导体设备、汽车、化工纺织机械等领域存在广泛应用,2017-2022年,全球结构陶瓷市场规模年复合增长率约为10%。预计2023年到2026年,全球结构陶瓷材料市场的增速将以约5%的年复合增长率增长。

  随着消费电子、5G通信技术、汽车电子等集成电路下游应用领域的加快速度进行发展,市场对功能陶瓷需求量开始上涨迅速,2017-2022年,中国功能陶瓷市场规模年复合增长率约为5%,其中电子陶瓷是功能陶瓷中技术最成熟的种类,基本的产品有MLCC(片式陶瓷电容)、电阻、压电器件等,在半导体、汽车、消费电子、通信等领域存在广泛应用,占功能陶瓷总市场规模的80%。未来随着功能陶瓷技术进一步成熟,还将在更多领域实现大范围的应用,预计2023到2026年中国功能陶瓷材料市场将以超过5%的年复合增长率增长。

  受到电子陶瓷产业高质量发展和下游广泛的应用领域等因素的驱动,2017-2022年,全球功能陶瓷市场规模年复合增长率约为10%。2023年到2026年,全球功能陶瓷材料市场规模年复合增长率将超过5%,预计到2026年市场规模将超过500亿美元。

  陶瓷材料制造的核心技术在于陶瓷粉料的生产,陶瓷粉料的纯度、颗粒度等直接影响陶瓷材料的性能。得益于一系列支持陶瓷器件国产化的政策,本土企业不断加大核心研发技术投入,突破了水热法制备陶瓷粉料的技术壁垒,而且逐步优化了生产的基本工艺。部分领先生产企业从陶瓷粉料生产到制备烧结等流程,都实现了自主技术的升级和突破,行业整体技术实力得到一直在升级和发展。

  先进陶瓷技术壁垒高,与日本、美国等先进国家的陶瓷企业任旧存在一定差距。随着我们国家陶瓷粉料生产、加工系统等领域不断打破国外垄断和技术封锁,部分先进陶瓷产品已能实现本土规模化稳定生产,并能够占领部分国际市场。未来,随中国先进陶瓷技术升级、产品价格上的优势逐渐明显,我国陶瓷从粉料到材料的国产化率都将不断提升。

  目前国内企业已在主要技术工艺上实现了规模化生产,不但突破了水热法的技术壁垒,而且逐步优化了生产的基本工艺。纳米陶瓷制备技术及纳米级陶瓷原料、快速成形及烧结技术、湿化学合成技术等多种技术的集成化极大推动了陶瓷元器件的微型化、功能集成化进展。先进陶瓷稳定性强的性能特征使得其不仅仅可以被用于中低端的基础原件,在中高端的生物医疗、智能手机等新兴领域的应用也已有实质性突破。

  先进陶瓷制作的完整过程及产品本身都会产生对生态环境能够造成污染的有毒物质,为减少先进陶瓷制作的完整过程及产品本身的污染,中国有关部门和电子陶瓷行业协会已经采取各种规定措施,组织各企业压电陶瓷无铅化方面的研究。同时,节能蓄热用蜂窝陶瓷、锂电池隔膜领域用的氧化铝陶瓷、导热散热用碳化硅陶瓷等先进、高效率节约能源的陶瓷制品都将会获得难得的发展契机。

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