مواد پیشرفته به سلاح سنگین کشور تبدیل شده‌اند که در سه جهت پیشرو هستند.

با حمایت از سیاست های ملی برای مواد جدید و محصولات پایین دستی آنها در هوافضا، نظامی، الکترونیک مصرفی، الکترونیک خودرو، الکترونیک فتوولتائیک، زمینه های زیست پزشکی، تقاضای بازار همچنان در حال گسترش است و الزامات برای عملکرد محصول همچنان بهبود می یابد. با گسترش سریع، الزامات برای قابلیت های تحقیق و توسعه شرکت ها و محققان علمی به طور مداوم در حال افزایش است.

صنایع الکترونیک مصرفی پایین دست، انرژی های نو، نیمه هادی ها، فیبر کربن و سایر صنایع انتقال خود را به چین تسریع می کنند و نیاز فوری به بومی سازی مواد جدید وجود دارد. جایگزینی واردات برای ترویج توسعه آینده سرمایه گذاری در صنعت مواد جدید کشور من ادامه خواهد داشت.

یکی از جهت های جدید مواد: مواد سبک وزن

1. فیبر کربن

مواد فیبر کربن در هوافضا، انرژی باد، ورزش و اوقات فراغت، اتومبیل و سایر زمینه ها با خواص عالی خود استفاده می شود. آنها پرمصرف ترین و بازارگراترین مواد در زمینه مواد جدید هستند و به عنوان "سلطان مواد جدید" شناخته می شوند. تقاضای بازار جهانی فیبر کربن در سال های اخیر به سرعت رشد کرده است و کشور من نیز از این فرصت استفاده کرده و به دومین تولید کننده بزرگ فیبر کربن در جهان تبدیل شده است.

با این حال، در مقایسه با کشورهای خارجی، صنعت فیبر کربن کشور من هنوز هم مشکلات استفاده از ظرفیت کم، محصولات پیشرفته کم، و کاربرد و توسعه دشوار را دارد. صنعت پایین دستی هنوز هم به شدت به محصولات فیبر کربن وارداتی متکی است. در محیط بین‌المللی کنونی، تحقق استقلال دوگانه تولید در مقیاس فیبر کربن و توسعه کاربرد، کلید تقویت دفاع ملی و قدرت تولید کشور من و تضمین ثبات زنجیره تامین است.

فیبر کربن (Carbon Fiber) یک ساختار ستون فقرات کربن الیاف غیر آلی با محتوای کربن بالاتر از 90 درصد است که توسط تجزیه در اثر حرارت و کربنیزه شدن الیاف آلی مانند پلی اکریلونیتریل (PAN) (یا پیچ، ویسکوز) در یک محیط با دمای بالا، به عنوان یک محیط با دمای بالا تشکیل شده است. -مواد عملکردی در دهه 1960 تولید شد.

فیبر کربن دارای خواص مکانیکی و پایداری شیمیایی عالی است: از آنجایی که الیاف دارای بالاترین استحکام ویژه (چگالی ویژه استحکام) و بالاترین سفتی خاص (دانسیته ویژه مدول) در بین الیاف با کارایی بالا که در حال حاضر به صورت انبوه تولید می شوند، فیبر کربن یک بخش مهمی از هوا فضا، نیروی باد مواد ایده آل برای تیغه ها، وسایل نقلیه با انرژی جدید و سایر زمینه ها با نیازهای سبک وزن. ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و ضریب انبساط کم، آن را به جایگزینی برای مواد فلزی در محیط های خشن تبدیل می کند. علاوه بر این، خواص هدایت الکتریکی و حرارتی کاربرد آن را در زمینه الکترونیک ارتباطات گسترش می دهد.

با توجه به تعداد رشته های موجود در هر بسته الیاف کربن، الیاف کربن به طور کلی به دو دسته بکسل کوچک و بکسل بزرگ تقسیم می شوند. یدک کش کوچک عملکرد بهتری دارد اما قیمت بالاتری دارد و به طور کلی در زمینه های با تکنولوژی بالا مانند صنایع هوافضا و نظامی و همچنین کالاهای ورزشی پیشرفته استفاده می شود. یدک کش بزرگ هزینه کمتری دارد و اغلب در صنایع پایه از جمله ساختمان های عمرانی، حمل و نقل و تجهیزات انرژی و غیره استفاده می شود.

2. پانل بدنه خودرو از آلیاژ آلومینیوم

آلیاژ آلومینیوم پرمصرف ترین آلیاژ در صنعت است و به طور گسترده در صنایع هوانوردی، هوافضا، خودروسازی، ماشین سازی، کشتی سازی و صنایع شیمیایی استفاده می شود. تحت هدایت سیاست ملی صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار، برای صنعت خودرو دشوار است که استانداردهای ملی انتشار سوخت را تنها با بهینه سازی مصرف انرژی خودروها توسط طراحی برآورده کند. بنابراین، سبک سازی خودروها جهت توسعه تعیین شده توسط صنعت است.

آلیاژ آلومینیوم اصلی ترین ماده سبک وزن در صنعت خودروسازی است. در میان آنها، ورق بدنه آلیاژ آلومینیوم (ABS) در سنگین ترین بدنه خودرو استفاده می شود و ماده کلیدی برای رسیدن به هدف سبک وزن است. در حال حاضر کشور من به تدریج بازار داخلی آلیاژ آلومینیوم را برای خودرو باز کرده است و حتی برخی از شرکت ها صادرات را آغاز کرده اند، از جمله شرکت های داخلی و خارجی که در کارخانه های داخلی تولید می کنند. بومی سازی پانل های بدنه آلیاژ آلومینیوم کلید بهبود رقابت پذیری صنعت خودرو کشور من و کمک به کشور در دستیابی به هدف صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار است.

جهت دوم مواد جدید: مواد هوافضا

1. پلی آمید

مواد پلی‌آمید (PI) دارای ارزش کاربردی بالایی در بسیاری از زمینه‌های پیشرفته مانند هوافضا، قطعات الکترونیکی پیشرفته و نیمه‌رساناها هستند و نقش مهمی در تجدید و تکرار مواد دارند. در حال حاضر، تقاضای بازار جهانی پلی‌آمید به رشد خود ادامه می‌دهد، اما تولید انبوه بسیاری از محصولات PI با کیفیت بالا و محصولات PI عملکردی خاص هنوز در انحصار چند کشور توسعه‌یافته است و فناوری‌های تولید مربوطه به شدت محافظت می‌شوند.

در حال حاضر کشور من در زمینه فیلم های PI و الیاف PI با کیفیت پایین به تولید در مقیاس بزرگ دست یافته است و در زمینه فیلم های PI درجه الکتریکی به رقابت جهانی دست یافته است. با این حال، فیلم‌های PI سطح بالا و سایر محصولات PI سطح بالا هنوز با مشکل «گردن گیر کرده» یا ظرفیت تولید ناکافی مواجه هستند که منجر به عدم تعادل ساختاری آشکار عرضه و تقاضا می‌شود. شکستن تولید انبوه محصولات پلی آمیدی سطح بالا برای ارتقاء صنعت تولید کشور من، ارتقاء تسلیحات و قابلیت کنترل مستقل اهمیت زیادی دارد.

پلی آمید (PI) یک ماده پلیمری آلی با خواص جامع برجسته است و به عنوان "یکی از امیدوارکننده ترین پلاستیک های مهندسی در قرن بیست و یکم" شناخته می شود. این ماده را می توان در محدوده دمایی وسیعی استفاده کرد، می تواند در محیط از -200 تا 300 درجه برای مدت طولانی کار کند و دمای بالای 400 درجه را برای مدت کوتاهی تحمل می کند.

پلی آمید نقطه ذوب آشکاری ندارد و مقاوم ترین ماده پلیمری در دمای بالا است که در حال حاضر می توان از آن به طور عملی استفاده کرد. در عین حال، این ماده همچنین دارای ویژگی های استحکام دی الکتریک بالا، مقاومت در برابر حلال، مقاومت در برابر تشعشع، عایق حرارتی، غیر سمی، جذب صدا و کاهش نویز و نصب و نگهداری آسان است.

در حال حاضر پلی آمید به طور گسترده در هوافضا، کشتی سازی، نیمه هادی ها، صنایع الکترونیک، نانومواد، صفحه نمایش انعطاف پذیر، لیزر و سایر زمینه ها استفاده شده است. با توجه به فرم محصول خاص، پلی آمید را می توان به فوم PI، فیلم PI، فیبر PI، کامپوزیت ماتریس PI، PSPI و سایر محصولات تقسیم کرد.

2. فیبر کاربید سیلیکون

فیبر کاربید سیلیکون (الیاف SiC) نوع جدیدی از الیاف با کارایی بالا است که پس از فیبر کربن ساخته شده است و یک ماده نوظهور استراتژیک ملی است. در حال حاضر، ارزش کاربرد کامپوزیت های زمینه سرامیکی ساخته شده از الیاف کاربید سیلیکون در زمینه موتورهای هوا بسیار قابل توجه است. کشورهای توسعه یافته غربی با موفقیت از چنین محصولاتی برای بهبود بسیاری از قسمت های موتورهای هوا و بهبود کارایی موتورهای هوا استفاده کرده اند. با بهبود بیشتر عملکرد فیبر کاربید سیلیکون و بهینه‌سازی تدریجی فرآیند تولید، انتظار می‌رود این ماده در آینده در اجزای بیشتری از موتورهای هوا استفاده شود و انتظار می‌رود که به سایر زمینه‌های غیرنظامی با ارزش گسترش یابد. ، با فضای بازار بالقوه گسترده.

جهت سوم مواد جدید: مواد نیمه هادی

1. ویفر سیلیکونی

ویفرهای سیلیکونی در بالادست زنجیره صنعت نیمه هادی قرار دارند و مواد اولیه اصلی دستگاه های نیمه هادی و سلول های خورشیدی هستند. آنها عمدتا در زمینه های فتوولتائیک و نیمه هادی استفاده می شوند. تقاضای پایین دستی در سال های اخیر افزایش یافته است. در زمینه های مختلف، بیشترین ظرفیت تولید ویفر سیلیکونی فتوولتائیک در کشور من متمرکز است. شرکت های پیشرو مانند Zhonghuan و LONGi دارای قدرت قوی و سطح فناوری تولید پیشرو در جهان هستند. در مقایسه با ویفرهای سیلیکونی فتوولتائیک، ویفرهای سیلیکونی نیمه هادی فرآیندهای تولید و سناریوهای کاربردی پیچیده تری دارند. با این حال، صنعت ویفر سیلیکونی نیمه هادی کشور من دیر شروع شد و سطح توسعه آن نسبتاً عقب مانده است. بازار جهانی در انحصار تولیدکنندگان ژاپنی است. جریان اصلی ویفرهای سیلیکونی 12-اینچی در بازار هنوز به تولید در مقیاس بزرگ در کشور من نرسیده اند و به شدت به واردات وابسته هستند. ، شرکت های داخلی که توسط صنعت سیلیکون شانگهای نمایندگی می شوند در تلاش برای شکستن موانع فنی هستند و فضای وسیعی برای بومی سازی و جایگزینی وجود دارد.

سیلیکون یک ماده نیمه هادی خوب با مقاومت در برابر حرارت بالا و مقاومت در برابر تشعشع است و به ویژه برای ساخت دستگاه های پرقدرت مناسب است. با استفاده از سیلیکون به عنوان ماده اولیه، میله سیلیکونی با کشیدن یک کریستال و سپس برش برای تشکیل ویفر سیلیکونی ساخته می شود. ویفرهای سیلیکونی عمدتاً در دو زمینه اصلی نیمه هادی و فتوولتائیک استفاده می شوند. ویفرهای نیمه هادی از نظر کریستال، شکل، اندازه و خلوص نسبت به ویفرهای فتوولتائیک نیاز بیشتری دارند. خلوص ویفرهای سیلیکونی فتوولتائیک نیازمند محتوای سیلیکونی بین 4N-6N است. (99.99 درصد -99.9999 درصد)، ویفرهای سیلیکونی برای نیمه هادی ها حدود 9N-11N (99.9999999 درصد -99.999999999 درصد) هستند، فرآیند تولید پیچیده تر است و کاربردهای پایین دستی نیز گسترده تر هستند. ویفرهای سیلیکونی برای نیمه هادی ها در بالادست زنجیره صنعتی قرار دارند که عمدتاً در مدارهای مجتمع، دستگاه های مجزا و حسگرها استفاده می شود. آنها مواد کلیدی برای تولید تراشه ها هستند و بر توسعه صنایع پایین دستی مانند خودرو و رایانه تأثیر می گذارند. آنها سنگ بنای زنجیره صنعت نیمه هادی هستند.

صنعت فتوولتائیک یکی از صنایع نوظهور استراتژیک ملی است. ویفرهای سیلیکونی فتوولتائیک در بالادست زنجیره صنعت فتوولتائیک قرار دارند و تقاضای آنها در سالهای اخیر رو به افزایش بوده است. طبق پیش بینی CPIA، ظرفیت نصب شده سالانه بازار جهانی فتوولتائیک به 150 گیگاوات در سال 2021 خواهد رسید. بازار و چشم انداز توسعه. کشور من بزرگترین تولید کننده ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی برای فتوولتائیک در جهان است. طبق آمار شعبه صنعت سیلیکون انجمن صنعت فلزات غیر آهنی چین، تا پایان سال 2019، ظرفیت تولید ویفر سیلیکونی تک کریستالی کشور من 115 گیگاوات بود که 97.6 درصد از کل تولید جهان را به خود اختصاص داده است. شرکت های پیشرو LONGi و Zhonghuan بیش از 50 درصد از سهم بازار داخلی ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی را به خود اختصاص داده اند و در روند توسعه مداوم ظرفیت تولید، شرکت های برق جدید CNC و Beijing Express نیز توسعه تولید را تسریع می کنند.

با بهره مندی از پیشرفت تکنولوژیکی محصولات نیمه هادی و افزایش رده کالاهای مصرفی الکترونیکی مرتبط با پایین دست، تقاضا برای ویفرهای سیلیکونی نیمه هادی سال به سال افزایش یافته و مقیاس به رشد خود ادامه داده است. در سال 2020، محموله های جهانی ویفر نیمه هادی به 1.241 میلیارد اینچ مربع خواهد رسید. اندازه بازار جهانی ویفر سیلیکونی به حدود 11 میلیارد دلار آمریکا رسیده است و چشم انداز بازار ویفرهای سیلیکونی نیمه هادی گسترده است.

با توجه به موانع فنی بالا در صنعت ویفر نیمه هادی، صنعت ویفر نیمه هادی جهانی امروز در انحصار غول ها با درجه تمرکز بالا است و تعداد تولید کنندگان در سرزمین اصلی چین کم است. در سال 2020، پنج تامین کننده برتر ویفر سیلیکونی جهان عبارتند از Shin-Etsu، ژاپن، SUMCO، تایوان، چین، GlobalWafers، Silitronic آلمان و SKSiltron کره جنوبی. کل سهم بازار بیش از 80 درصد است و سهم بازار صنعت سیلیکون شانگهای، تولیدکننده محلی در سرزمین اصلی کشور من، حدود 2.2 درصد است و حجم نسبتاً کم است.

هر چه اندازه ویفر بزرگتر باشد، راندمان تولید در هر ویفر بیشتر است. از دهه 1970، ویفرهای سیلیکونی در جهت اندازه های بزرگ در حال توسعه هستند. امروزه بزرگترین ویفر سیلیکونی تولید انبوه در جهان 300 میلی متر است که یک ویفر سیلیکونی 12-اینچی است.

تقاضا برای ویفرهای 12-اینچی در سال‌های اخیر در حال افزایش بوده است. طبق پیش‌بینی Shengco ژاپن، CAGR ویفرهای اینچی در 2020-2024 می‌تواند به 5.1 درصد برسد. ظرفیت تولید ویفر نیمه هادی جهانی عمدتاً در غول های صنعت متمرکز است. ویفرهای نیمه هادی کشور من دیر شروع شده و نسبتاً عقب مانده است. تنها تعداد کمی از شرکت‌ها دارای بهره‌وری ویفرهای 200 میلی‌متری (8-اینچی) هستند. ویفرهای 12-اینچی کشور من قبل از سال 2017 در دسترس نبودند. همه به واردات وابسته هستند.

تولید ویفرهای سیلیکونی بزرگ دارای الزامات بالایی در خلوص سیلیکون است و همچنین دارای الزامات بسیار بالایی در فناوری پردازش پخ و آسیاب دقیق است. سطح فناوری کشور من عقب مانده است و تولید ویفرهای سیلیکونی در مقیاس بزرگ 12-اینچ هنوز محقق نشده است. صنعت سیلیکون شانگهای به فروش گسترده ویفرهای سیلیکونی 12-اینچ در 2018 دست یافت، و این وضعیت را شکست که نرخ تولید داخلی ویفرهای سیلیکونی سایز بزرگ 0 بود.

12-ویفرهای سیلیکونی اینچی هنوز هم جریان اصلی بازار ویفر سیلیکونی امروزی هستند، تولیدکنندگان داخلی این فرصت را دارند که به عقب برسند، و هنوز فضای زیادی برای جایگزینی داخلی ویفرهای سیلیکونی با اندازه بزرگ وجود دارد. به منظور ترویج فرآیند بومی سازی ویفرهای سیلیکونی نیمه هادی، یک ماده مهم، دولت چین همچنین مجموعه ای از سیاست ها را برای حمایت از توسعه صنعتی، ترویج تحقیق و توسعه و تولید ویفرهای سیلیکونی در اندازه بزرگ و ترویج توسعه نیمه هادی صادر کرده است. صنعت.

2. کاربید سیلیکون (SiC)

کاربید سیلیکون یک ماده نیمه هادی نسل سوم با عملکرد بسیار عالی است و ماده اولیه مهمی برای دستگاه های برق است. در سال های اخیر کشورها نیروی انسانی و منابع مادی زیادی را برای توسعه صنایع مرتبط سرمایه گذاری کرده اند. آستانه صنعت کاربید سیلیکون نسبتاً بالا است و سطح فناوری تولید در کشور من نسبتاً عقب مانده است. ساختار صنعتی فعلی با تسلط ایالات متحده مشخص می شود. کری به تنهایی 62 درصد از سهم جهانی ویفرهای کاربید سیلیکون رسانا را به خود اختصاص داده است. بازار کاربید سیلیکون چشم اندازهای وسیعی برای توسعه دارد. در سال های اخیر، به طور مداوم در زمینه وسایل نقلیه الکتریکی، فتوولتائیک، حمل و نقل ریلی و شبکه های هوشمند نفوذ کرده است. تقاضای پایین دستی قوی دارد و مقیاس بازار همچنان در حال گسترش است. کشور من همچنین کل زنجیره صنعت کاربید سیلیکون را ایجاد می کند. تعداد پتنت های مرتبط در سال جاری همچنان رو به افزایش بوده است. سهم بازار تولیدکنندگان تراشه با نمایندگی Tianke Heda نیز سال به سال در حال افزایش است. فضای توسعه آینده صنعت کاربید سیلیکون کشور من نسبتاً زیاد است. بزرگ.

کاربید سیلیکون بالغ‌ترین ماده نیمه‌رسانا با فاصله باند وسیع و ماده نماینده نسل سوم مواد نیمه‌رسانا است. مواد کاربید سیلیکون دارای مزایای بسیاری است: خواص شیمیایی پایدار، هدایت حرارتی بالا، ضریب انبساط حرارتی کوچک، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر فشار بالا. در مقایسه با محصولاتی با پارامترهای الکتریکی یکسان، محصولاتی که از مواد کاربید سیلیکون استفاده می کنند را می توان تا 50 درصد حجم و 80 درصد کاهش انرژی کاهش داد. با توجه به این ویژگی ها، کشورهای جهان به مواد کاربید سیلیکون اهمیت زیادی می دهند و انرژی زیادی را برای ارتقای توسعه صنایع مرتبط سرمایه گذاری کرده اند. غول های نیمه هادی بزرگ در چین نیز سرمایه گذاری زیادی در توسعه دستگاه های کاربید سیلیکون کرده اند. با بلوغ فرآیندهای فنی و کاهش هزینه های تولید، در دستگاه های مختلف قدرت اعمال می شود. در سال‌های اخیر، ضریب نفوذ دستگاه‌های قدرت کاربید سیلیکون در حوزه وسایل نقلیه انرژی‌های جدید همچنان رو به افزایش بوده است و این آینده دستگاه‌های SiC و GaN در زمینه انرژی‌های نو و ارتباطات 5G است. مواد اولیه مهم

بر اساس گزارش Yole، انتظار می‌رود فضای بازار جهانی برای دستگاه‌های قدرت SiC خودرو تا سال 2024 به 1.93 میلیارد دلار برسد که مطابق با نرخ رشد ترکیبی 29 درصدی از سال 2018 تا 2024 است. طبق دفترچه Tianke Heda، نسبت کاربید سیلیکون دستگاه های برق در اینورترهای فتوولتائیک در سال 2025 به 50 درصد می رسد و نسبت دستگاه های کاربید سیلیکون در حمل و نقل ریلی نیز به تدریج افزایش می یابد.

بر اساس پیش‌بینی Omdia، با توجه به تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی و اینورترهای فتوولتائیک، انتظار می‌رود که بازار در حال ظهور نیمه‌رساناهای قدرت کاربید سیلیکون و نیترید گالیوم در سال 2021 از 1 میلیارد دلار آمریکا فراتر رود. طبق داده های IHS Markit، اندازه بازار دستگاه های قدرت کاربید سیلیکون در سال 2018 حدود 390 میلیون دلار آمریکا است که از رشد تقاضا برای وسایل نقلیه انرژی جدید و توسعه صنعت فتوولتائیک سود می برد.

انتظار می رود که اندازه بازار دستگاه های قدرت کاربید سیلیکون تا سال 2027 از 10 میلیارد دلار آمریکا فراتر رود و شتاب رشد صنعت کاربید سیلیکون کافی است.