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先進(jìn)碳基復(fù)合材料行業(yè)下游需求旺盛,發(fā)展空間較大(附報(bào)告目錄)
1、先進(jìn)碳基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈介紹
先進(jìn)碳基復(fù)合材料是指以碳纖維為增強(qiáng)體,以碳或碳化硅等為基體,以化學(xué)氣相沉積或浸漬等工藝形成的復(fù)合材料,主要包括碳/碳復(fù)合材料產(chǎn)品(碳纖維增強(qiáng)基體碳)、碳/陶復(fù)合材料產(chǎn)品(碳纖維增強(qiáng)碳化硅)等。
相關(guān)報(bào)告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年先進(jìn)碳基復(fù)合材料行業(yè)專項(xiàng)調(diào)研及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》
碳纖維是由聚丙烯腈、瀝青或粘膠等有機(jī)母體纖維、在高溫環(huán)境下裂解碳化形成碳主鏈結(jié)構(gòu)、含碳量在90%以上的無(wú)機(jī)高分子纖維。碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性,是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高比強(qiáng)度和比模量的纖維,擁有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐高溫、耐腐蝕、可復(fù)合性強(qiáng)等一系列優(yōu)良性能。
先進(jìn)碳基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈
資料來(lái)源:普華有策市場(chǎng)研究中心
(1)碳/碳復(fù)合材料
碳/碳復(fù)合材料是制造高溫?zé)釄?chǎng)部件和摩擦部件的最佳候選材料,被認(rèn)為是21世紀(jì)最具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料之一。
碳/碳復(fù)合材料自20世紀(jì)60年代被發(fā)明以來(lái),受到軍事、航空航天、以及核能工業(yè)領(lǐng)域的極大關(guān)注。
當(dāng)前,碳/碳復(fù)合材料研究的焦點(diǎn)主要集中在低成本制備、抗氧化、以及性能、結(jié)構(gòu)的多樣化等方面,其中,以高性能、低成本的碳/碳復(fù)合材料制備技術(shù)為研究的重點(diǎn)。化學(xué)氣相沉積法是制備高性能碳/碳復(fù)合材料的首選方法,被廣泛用于碳/碳復(fù)合材料制品的工業(yè)化生產(chǎn),但是該技術(shù)工藝時(shí)間長(zhǎng),因而生產(chǎn)成本高昂。改進(jìn)制備碳/碳復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝,研制低成本、高性能、大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的碳/碳復(fù)合材料,是促進(jìn)該材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵,是目前碳/碳復(fù)合材料的主要發(fā)展趨勢(shì)。
(2)碳/陶復(fù)合材料
碳/陶復(fù)合材料是指由碳纖維作為增強(qiáng)體,碳化硅作為連續(xù)基體的一類新型復(fù)合材料。是公認(rèn)的理想高溫結(jié)構(gòu)材料和摩擦材料之一。
碳/陶復(fù)合材料作為熱防護(hù)材料也有著廣泛的應(yīng)用。碳/陶復(fù)合材料的主要基體成分碳化硅具有耐高溫、高強(qiáng)度、抗氧化、耐腐蝕、耐沖擊的優(yōu)點(diǎn),能滿足1,650°C高溫使用,可用于航天飛機(jī)的熱防護(hù)系統(tǒng),沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器推進(jìn)室等部件和產(chǎn)品。在光伏和半導(dǎo)體領(lǐng)域,相比于現(xiàn)有純碳基的熱場(chǎng)部件,碳/陶復(fù)合材料具有更好的抗硅蒸汽腐蝕能力,在碳/碳復(fù)合材料表面形成涂層,能有效防護(hù)SiO、Si等對(duì)碳纖維的侵蝕,大幅提高產(chǎn)品的使用壽命。
我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始對(duì)作為航空航天結(jié)構(gòu)部件的碳/陶復(fù)合材料開(kāi)展研究,并取得了較大進(jìn)展;但作為制動(dòng)摩擦材料,直到21世紀(jì)初期,國(guó)內(nèi)才開(kāi)始進(jìn)行關(guān)注。目前,經(jīng)過(guò)科研創(chuàng)新與技術(shù)積累,國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了制備碳/陶復(fù)合材料的相關(guān)技術(shù)和工藝,低成本、規(guī)模化的制備工藝成為目前碳/陶復(fù)合材料的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。
國(guó)外目前主要生產(chǎn)碳/陶復(fù)合材料的廠家有Aircraft Braking Systems Corporation、Honeywell、Brembo SGL等企業(yè),這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要集中摩擦材料領(lǐng)域,應(yīng)用于飛機(jī)和汽車剎車系統(tǒng)。Brembo SGL在高性能汽車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷售等方面實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,其2018年銷售額為1.82億歐元。目前,國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了制備碳/陶復(fù)合材料的相關(guān)技術(shù)和工藝。
2、先進(jìn)碳基復(fù)合材料的下游需求分析
(1)半導(dǎo)體
半導(dǎo)體制造材料主要包括硅片、電子氣體、光掩模、光刻膠配套化學(xué)品等,2018年硅片的銷售額為117.08億美元,占全球半導(dǎo)體材料行業(yè)36.78%。
隨著中國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線投產(chǎn),中國(guó)大陸半導(dǎo)體硅片銷售額從2016年的5億美元上升至2018年的9.96億美元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到41.1%,步入快速發(fā)展階段。
硅是目前最重要的半導(dǎo)體材料,全球95%以上的半導(dǎo)體芯片和器件是用硅片作為基底功能材料而生產(chǎn)出來(lái)的,通過(guò)對(duì)芯層進(jìn)行光刻、離子注入等手段,可以制成集成電路和各種半導(dǎo)體器件。
硅片大型化已成為當(dāng)前發(fā)展的主流趨勢(shì)。我國(guó)硅片需求量巨大,行業(yè)發(fā)展前景良好。目前國(guó)內(nèi)僅對(duì)8英寸及以下的硅晶圓制造技術(shù)有所掌握,8英寸以上硅晶圓的自給率較低,嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面亟需改變。
(2)制動(dòng)領(lǐng)域
鑄鐵、粉末冶金材料、碳/碳復(fù)合材料及碳/陶復(fù)合材料是目前應(yīng)用于汽車、高速列車和飛機(jī)等交通工具的主要制動(dòng)材料。
與傳統(tǒng)鑄鐵或粉末冶金材料相比,碳/碳復(fù)合材料、碳/陶復(fù)合材料的摩擦系數(shù)更高,磨損率低、無(wú)熱衰減、密度更小,在制動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。碳/碳復(fù)合材料在航空制動(dòng)中已得到應(yīng)用,隨著其制備技術(shù)的提升、制造成本的降低,碳/碳復(fù)合材料、碳/陶復(fù)合材料在高速列車和汽車等領(lǐng)域?qū)?huì)得到更廣泛的應(yīng)用,獲取了應(yīng)用和推廣的又一突破口。
(3)光伏
硅料是光伏行業(yè)的基礎(chǔ)原材料,多晶硅料由石英砂加工的冶金級(jí)硅精煉而來(lái),可以先被鑄成硅錠,然后切割成片,加工成多晶硅硅片,也可以熔爐后植入單晶硅籽晶,拉制為圓柱單晶晶棒,再被切割成片,加工成為單晶硅硅片,用于制造基于晶體硅的電池組件。隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展,硅片的需求也不斷擴(kuò)大。
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3、行業(yè)內(nèi)的主要企業(yè)
(1)西格里(SGL)集團(tuán)
德國(guó)西格里集團(tuán)成立于1992年,是全球領(lǐng)先的特種石墨及復(fù)合材料制造商之一。西格里集團(tuán)擁有特種石墨及復(fù)合材料從原材料、中間體到成品部件所有階段的加工能力,其中產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、航空航天、太陽(yáng)能和風(fēng)能行業(yè),以及半導(dǎo)體、LED和鋰離子電池制造等。西格里集團(tuán)還為各種化學(xué)和工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)創(chuàng)新解決方案。
(2)東洋炭素株式會(huì)社日本東洋炭素株式會(huì)社成立于1947年,主要從事高性能碳產(chǎn)品的制造,銷售和相關(guān)加工業(yè)務(wù),是世界上最大的等靜壓石墨的生產(chǎn)企業(yè)之一,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏、光纖、冶金、有色金屬、家用電器、模具、石油、化工等行業(yè)。
(3)方大炭素新材料科技股份有限公司
方大炭素新材料科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“方大炭素”)成立于1999年,是國(guó)內(nèi)具有代表性的碳素制造企業(yè),其主要從事石墨及炭素制品、鐵礦粉的生產(chǎn)與銷售。
(4)西安超碼科技有限公司
西安超碼科技有限公司成立于2005年,現(xiàn)為陜西中天火箭技術(shù)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中天火箭”)的全資子公司,主要從事碳/碳、碳/陶復(fù)合材料制品的系列化與多元化生產(chǎn)。