碳化硅纤维

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新材料与投资逻辑:任重道远、星辰大海、精耕细作
材料汇· 2025-08-11 23:38
新材料定义与分类 - 新材料指新出现具有优异性能或特殊功能的材料,或传统材料改进后性能明显提升的材料,分为"全新"和"升级版"两类 [8] - 按《战略性新兴产业分类》划分为6大类:先进钢铁/有色金属/石化化工/无机非金属材料、高性能纤维及复合材料、前沿新材料 [10] - 多维分类标准:应用领域(如新能源材料)、性能(如光学材料)、成分(如金属材料) [10] 国家战略与政策支持 - "十四五"规划明确突破高端稀土功能材料、高性能合金等先进金属材料,加强碳纤维、生物医用材料研发 [13] - 21世纪发达国家均将新材料列为国家战略,中国需通过技术突破实现制造业升级 [56] - 国产替代驱动因素包括贸易保护主义抬头、产业回流及技术自主可控需求 [55] 关键材料国产化现状 - 进口依赖材料清单覆盖半导体、显示、新能源等7大领域,如光刻胶、碳化硅纤维、质子交换膜等 [16][17] - 半导体材料国产化率不足5%,环氧塑封料高端市场被外资垄断 [54] - 聚酰亚胺(PI)在高性能特种材料领域仍落后发达国家,但已形成泡沫/薄膜/纤维等全品类布局 [25][27] 重点材料技术特性 - **超高分子量聚乙烯(UHMWPE)**:比模量/比强度高,应用于军工/海洋产业,国内主要企业包括同益中、东方盛虹等 [19] - **碳化硅纤维**:第三代产品耐热达1800-1900℃,拉伸强度2.5-4GPa,70%依赖进口,军事应用受西方封锁 [29][30][34] - **石墨烯**:导热系数5300W/m·K(超金刚石),载流子迁移率超硅片10倍,应用于芯片/储能/柔性设备 [42][43] 行业发展趋势 - 全球新材料CAGR达18%,半导体材料(50%)、新能源材料(52%)、生物医用材料(87%)增速显著 [61] - 技术迭代路径:功能/成本优化(如3D打印钛合金)、新产品突破(如CVD硅碳)、新场景驱动(如商业航天材料) [81][87][89] - 行业"三高三长"特征:高投入/高难度/高壁垒,研发/验证/应用周期长 [65] 国际竞争格局 - 美国全面领先,日本主导电子信息材料,欧洲强于复合材料,俄罗斯专注航空航天金属 [47] - 中国呈现"散而不强"特征,缺乏全球性巨头,中高端市场仍由外资主导 [51]
航发CMC拐点已至!百亿赛道爆发,这几家龙头率先受益
材料汇· 2025-07-28 23:57
陶瓷基复合材料(CMC)核心观点 - 陶瓷基复合材料具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能,可广泛应用于航空航天、核电、汽车等领域 [2][19] - 全球CMC市场规模高速增长,2022年为119亿美元,预计以10.5%的CAGR增长,2028年达到216亿美元,其中CMC-SiC占比最高 [5][63] - 我国在刹车、飞行器防热领域领跑,但在航空发动机领域较为落后,2024年航发产业对CMC需求或已出现拐点 [2][10] CMC材料特性与研究热点 - CMC主要由陶瓷基体、纤维及界面层组成,分为氧化物基和非氧化物基两大类,非氧化物基耐温能力更强 [3][22] - SiCf/SiC是近年研究热点,相比Cf/SiC具有更好的抗氧化性和更长寿命 [3][23] - CMC被美国国防部列为重点发展的20项关键技术之首,具有接替金属作为新一代高温结构材料的潜力 [19] CMC应用领域与市场前景 航空航天领域 - SiCf/SiC是航空发动机热端理想材料,已批量应用于热端静止件,转动件应用正在探索中 [4][32] - GE已将SiCf/SiC批量应用于LEAP、GE9X和GE3000发动机,显著降低冷气消耗量和发动机重量 [40] - Cf/SiC在航天领域应用成熟,主要用于飞行器防热及卫星反射镜,可解决高超声速飞行器防热和减重需求 [48][49] 其他领域 - 核能领域:SiCf/SiC成为反应堆包层第一壁、流道插件等理想候选材料,有望取代锆合金 [44] - 刹车材料:Cf/SiC是新一代高性能刹车材料首选,已批量用于汽车和飞机,我国飞机碳陶刹车盘技术世界领先 [55][58] - 导弹天线罩:连续Si3N4纤维有望替代石英纤维,制备新一代高马赫数导弹天线罩 [62] CMC制备工艺与技术壁垒 - CMC制备工艺复杂,分为纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体制备和增密等步骤 [6][67] - SiC纤维成本占CMC成品50%以上,第三代SiC纤维性能最优但价格高达5000-13000美元/kg [70][76] - 主流制备工艺包括CVI、MI和PIP,各有优缺点,GE采用预浸料熔渗法已实现产业化 [7][90] - GE已建成垂直整合的CMC供应链,每年可生产20吨CMC预浸料、10吨SiC纤维和超5万个CMC部件 [115] 我国CMC产业链现状 - 已建成相对完善的CMC产业链,第二代SiC纤维实现产业化,第三代取得技术突破 [8][122] - 在Cf/SiC方面企业较多,但SiCf/SiC方面企业数量少、规模小、产业链薄弱 [11] - 多家企业布局CMC领域,如火炬电子、苏州赛菲、华秦科技等,涉及纤维、预制体、刹车盘等环节 [15]
行业结构性矛盾突出 精细化工如何突破“大而不强”困境
中国产业经济信息网· 2025-06-05 06:46
行业定位与重要性 - 精细化工是石化行业高质量发展的核心动力和产业升级的战略支点 [1] - 精细化工被视为化工品最大的增长点,是实现石化强国梦的突破口 [1] 行业现状与竞争格局 - 中国精细化学品年产能接近2亿吨,大宗产品供应保障率达90% [2] - 中国在农药、合成高倍甜味剂全球市场占有率达75%,橡胶助剂达70%,食用有机酸和饲用维生素达60% [2] - 食品添加剂和传统农药自给率超过130%,但光刻胶、特种气体、高端湿电子化学品自给率不足20% [2] 行业挑战与短板 - 精细化工面临结构性矛盾,包括产能释放不足、应用技术薄弱、关键原料受限、市场推广不力等问题 [2] - 产品稳定性与品质与国际先进水平仍有差距,99%的精细化学品可生产但性能不足 [3] 科技创新驱动发展 - 信越化学通过持续研发创新从氮肥厂转型为全球PVC和半导体硅材料顶尖企业 [3] - 3M拥有46个核心技术平台,在材料、工艺、研发能力和应用开发方面深度挖掘技术 [3] - 胶黏剂技术从辅助材料进阶为功能化解决方案,未来将在环保型、高性能和功能性三方面突破 [3] 创新热点与材料趋势 - 高性能纤维如PBO纤维(1毫米细丝可吊起450千克重物)和碳化硅纤维(耐温1500℃)是发展热点 [4] - 高性能新材料如乙烯-丙烯酸类共聚物(EBA在-40℃保持抗冲击性)、碳纳米管(电导率是铜的1万倍)和MXD6(成本仅为PEEK的1/10至1/5) [5] - 硅基新材料可能颠覆涂料和胶黏剂产业,如改性有机硅树脂涂料耐温300℃~700℃ [5]
精细化工如何突破“大而不强”困境?
中国化工报· 2025-05-30 10:48
行业现状与结构性矛盾 - 精细化工是石化行业高质量发展的核心动力和产业升级的战略支点,被视为化工品最大的增长点[1] - 中国精细化学品年产能接近2亿吨,大宗产品供应保障率达90%,部分领域全球市场占有率突出:农药和合成高倍甜味剂75%、橡胶助剂70%、食用有机酸和饲用维生素60%[2] - 行业存在严重结构性矛盾:食品添加剂和传统农药自给率超130%,而光刻胶、特种气体、高端湿电子化学品自给率不足20%[2] - 产能释放不足、应用技术薄弱、关键原料受限、市场推广不力等短板制约行业发展[2] 科技创新与突破方向 - 99%精细化学品可实现国产化,但产品稳定性和品质与国际先进水平存在差距[3] - 信越化学通过持续研发从氮肥厂转型为全球PVC和半导体硅材料龙头,3M拥有46个核心技术平台并在镜面反射膜技术实现700多层纳米级堆叠[3] - 胶黏剂技术向三大方向突破:环保型(零碳粘接)、高性能(耐极端环境)、功能性(智能材料如5G芯片封装用导电胶)[3] - 高性能纤维成为创新热点:PBO纤维1毫米细丝可吊起450千克重物,碳化硅纤维在1500℃耐温、半导体和光学领域应用广泛[4] 新材料发展趋势 - 高性能新材料包括结构化材料、极端环境材料等:乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)在-40℃保持抗冲击性,碳纳米管电导率是铜的1万倍、抗拉强度为钢的100倍[5] - 聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)性能超越聚醚醚酮(PEEK)但成本仅1/10-1/5,适用于汽车航空等领域[5] - 硅基新材料可能颠覆涂料产业,改性有机硅树脂涂料可耐300℃-700℃高温[5]