Tipptasemel materjalid on muutunud riigi raskeks relvaks, võttes juhtpositsiooni kolmes suunas.

Tänu riiklikele poliitikatele uute materjalide ja nende tootmisahela järgmise etapi toodete osas lennunduses, sõjaväes, olmeelektroonikas, autoelektroonikas, fotogalvaanilises elektroonikas ja biomeditsiini valdkondades kasvab turunõudlus jätkuvalt ja nõuded toodete jõudlusele paranevad jätkuvalt. Kiire laienemisega kasvavad pidevalt nõudmised ettevõtete ja teadlaste teadus- ja arendustegevuse võimekusele.

Tarbeelektroonika, uue energia, pooljuhtide, süsinikkiu ja muud tööstusharud kiirendavad oma ülekandmist Hiinasse ning uute materjalide lokaliseerimiseks on vaja kiiresti. Impordi asendamine edendab jätkuvalt minu riigi uude materjalitööstusse tehtavate investeeringute edasist arengut.

Üks uutest materjalisuundadest: kerged materjalid

1. Süsinikkiud

Süsinikkiudmaterjale kasutatakse nende suurepäraste omadustega lennunduses, tuuleenergias, spordis ja vaba aja veetmises, autodes ja muudes valdkondades. Need on uute materjalide valdkonnas kõige laialdasemalt kasutatavad ja turule orienteeritud materjalid ning neid tuntakse kui "uute materjalide kuningat". Ülemaailmse süsinikkiu turu nõudlus on viimastel aastatel kiiresti kasvanud ja ka minu riik on haaranud kinni võimalusest areneda maailma suuruselt teiseks süsinikkiu tootjaks.

Võrreldes välisriikidega on minu riigi süsinikkiutööstuses siiski probleeme madala võimsuse kasutamisega, väheste kõrgekvaliteediliste toodetega ning keerulise rakendamise ja arendusega. Järeltööstus sõltub endiselt suuresti imporditud süsinikkiust toodetest. Praeguses rahvusvahelises keskkonnas on süsinikkiu mastaabis tootmise ja rakenduste arendamise topeltautonoomia mõistmine minu riigi riigikaitse ja tootmise tugevuse suurendamise ning tarneahela stabiilsuse tagamise võti.

Süsinikkiud (süsinikkiud) on süsiniku põhistruktuuriga anorgaaniline kiud, mille süsinikusisaldus on üle 90%, mis on tekkinud orgaaniliste kiudude, nagu polüakrüülnitriil (PAN) (või pigi, viskoos) pürolüüsil ja karboniseerimisel kõrge temperatuuriga keskkonnas kõrge kiudainena. - jõudlusmaterjal. Toodetud 1960. aastatel.

Süsinikkiul on suurepärased mehaanilised omadused ja keemiline stabiilsus: kuna praegu massiliselt toodetavatest suure jõudlusega kiududest on kõige suurem eritugevus (tugevuse eritihedus) ja kõrgeim erijäikus (mooduli eritihedus), on süsinikkiud oluline osa lennunduses, tuuleenergia Ideaalsed materjalid labadele, uutele energiasõidukitele ja muudele kergetele valdkondadele. Korrosioonikindluse, kõrge temperatuurikindluse ja väikese paisumiskoefitsiendi omadused muudavad selle karmides keskkondades metallmaterjalide asendajaks; lisaks laiendavad elektri- ja soojusjuhtivusomadused selle rakendust sideelektroonika valdkonnas.

Vastavalt filamentide arvule igas süsinikkiudude kimpus jagatakse süsinikkiud üldiselt kahte kategooriasse: väike taks ja suur taks. Väikesel puksiiril on parem jõudlus, kuid kõrgem hind ning seda kasutatakse tavaliselt kõrgtehnoloogilistes valdkondades, nagu lennundus ja sõjatööstus, aga ka tipptasemel sporditarbed; suur puksiiri hind on madalam ja seda kasutatakse sageli põhitööstuses, sealhulgas tsiviilehituses, transpordis, energiavarustuses jne.

2. Alumiiniumisulamist auto kere paneel

Alumiiniumisulam on tööstuses kõige laialdasemalt kasutatav sulam ning seda on laialdaselt kasutatud lennunduses, kosmosetööstuses, autodes, masinate tootmises, laevaehituses ja keemiatööstuses. Riikliku energiasäästu ja heitkoguste vähendamise poliitika juhtimisel on autotööstusel raske täita üha karmistuvaid riiklikke kütuseheite norme ainult autode energiatarbimist projekteerimise teel optimeerides. Seetõttu on autode kergendamine tööstuse poolt määratud arengusuund.

Alumiiniumisulam on autotööstuses peamine kerge materjal. Nende hulgas kasutatakse alumiiniumisulamist kerelehte (ABS) auto kõige raskemas keres ja see on kergekaalulisuse eesmärgi saavutamise võtmematerjal. Praegu on minu riik järk-järgult avanud kodumaise alumiiniumisulamite turu autodele ja isegi mõned ettevõtted on hakanud eksportima, sealhulgas kodumaised ja välismaised ettevõtted, kes toodavad kodumaistes tehastes. Alumiiniumisulamist kerepaneelide lokaliseerimine on võti minu riigi autotööstuse konkurentsivõime parandamiseks ja riigil energiasäästu ja heitkoguste vähendamise eesmärgi saavutamiseks.

Uute materjalide teine ​​suund: kosmosematerjalid

1. Polüimiid

Polüimiidmaterjalidel (PI) on kõrge kasutusväärtus paljudes tipptasemel valdkondades, nagu kosmosetööstus, tipptasemel elektroonikakomponendid ja pooljuhid, ning neil on oluline roll materjalide uuendamisel ja iteratsioonil. Praegu kasvab ülemaailmse polüimiidituru nõudlus jätkuvalt, kuid paljude kõrgekvaliteediliste PI-toodete ja spetsiaalsete funktsionaalsete PI-toodete masstootmine on endiselt mõne arenenud riigi monopolis ning asjaomased tootmistehnoloogiad on rangelt kaitstud.

Praegu on minu riik saavutanud suuremahulise tootmise madala kvaliteediga PI-kilede ja PI-kiudude valdkonnas ning saavutanud ülemaailmse konkurentsivõime elektrikvaliteediga PI-kilede valdkonnas. Kõrgekvaliteedilised PI-kiled ja muud tipptasemel PI-tooted seisavad aga endiselt silmitsi "kinnijäänud kaela" või ebapiisava tootmisvõimsuse probleemiga, mille tulemuseks on ilmne struktuurne pakkumise ja nõudluse tasakaalustamatus. Kõrgekvaliteediliste polüimiidtoodete masstootmisest läbimurdmine on minu kodumaa töötleva tööstuse, relvastuse uuendamise ja sõltumatu juhitavuse jaoks väga oluline.

Polüimiid (PI) on silmapaistvate kõikehõlmavate omadustega orgaaniline polümeermaterjal, mida tuntakse kui "21. sajandi üht lootustandvamat tehnilist plasti". Materjali saab kasutada laias temperatuurivahemikus, see võib töötada keskkonnas -200 kuni 300 kraadi pikka aega ja talub lühikest aega kõrgeid temperatuure üle 400 kraadi.

Polüimiidil puudub ilmselge sulamistemperatuur ja see on kõige kõrgele temperatuurile vastupidavam polümeermaterjal, mida praegu saab praktiliselt kasutada. Samal ajal on materjalil ka kõrge dielektrilise tugevuse, lahustikindluse, kiirguskindluse, soojusisolatsiooni, mittetoksilise, heli neeldumise ja müra vähendamise ning hõlpsa paigaldamise ja hooldamise omadused.

Praegu on polüimiidi laialdaselt kasutatud kosmosetööstuses, laevaehituses, pooljuhtides, elektroonikatööstuses, nanomaterjalides, paindlikes ekraanides, laserites ja muudes valdkondades. Vastavalt konkreetsele tootevormile saab polüimiidi jagada PI-vahuks, PI-kileks, PI-kiuks, PI-maatrikskomposiidiks, PSPI-ks ja muudeks toodeteks.

2. Ränikarbiidkiud

Ränikarbiidkiud (SiC kiud) on veel üks uut tüüpi suure jõudlusega kiud, mis on välja töötatud pärast süsinikkiudu ja see on riiklikult strateegiline arenev materjal. Praegu on ränikarbiidkiududest valmistatud keraamiliste maatrikskomposiitide kasutusväärtus lennukimootorite valdkonnas väga märkimisväärne. Lääne arenenud riigid on selliseid tooteid edukalt rakendanud paljude lennukimootorite osade täiustamiseks ja lennukimootorite efektiivsuse parandamiseks. Ränikarbiidkiu jõudluse edasise parandamise ja tootmisprotsessi järkjärgulise optimeerimisega eeldatakse, et materjali hakatakse tulevikus kasutama rohkemates lennukimootorite komponentides ja seda laiendatakse ka muudele väärtuslikele tsiviilvaldkondadele. , millel on lai potentsiaalne tururuum.

Uute materjalide kolmas suund: pooljuhtmaterjalid

1. Räni vahvel

Räniplaadid asuvad pooljuhtide tööstuse ahela ülesvoolus ning on pooljuhtseadmete ja päikesepatareide peamine tooraine. Neid kasutatakse peamiselt fotogalvaanilistes ja pooljuhtides. Nõudlus järgnevatel aastatel on viimastel aastatel kasvanud. Erinevates valdkondades on suurem osa fotogalvaaniliste räniplaatide tootmisvõimsusest koondunud minu kodumaale. Juhtivatel ettevõtetel, nagu Zhonghuan ja LONGi, on tugev tugevus ja juhtiv tootmistehnoloogia tase maailmas. Võrreldes fotogalvaaniliste räniplaatidega on pooljuhträniplaatidel keerukamad tootmisprotsessid ja rakendusstsenaariumid. Minu kodumaa pooljuht-räniplaaditööstus algas aga hilja ja selle arengutase on suhteliselt mahajäänud. Maailmaturu monopoliseerivad Jaapani tootjad. Turul olevad tavalised 12-tollised räniplaadid ei ole minu riigis veel suuremahuliseks tootmiseks jõudnud ja sõltuvad suuresti impordist. , Shanghai ränitööstuse esindatud kodumaised ettevõtted püüavad tehnilisi tõkkeid murda ning lokaliseerimiseks ja asendamiseks on palju ruumi.

Räni on hea pooljuhtmaterjal, millel on hea kõrge temperatuuritaluvus ja kiirguskindlus ning mis sobib eriti hästi suure võimsusega seadmete valmistamiseks. Räni toormaterjalina kasutades valmistatakse ränivarras, tõmmates monokristalli ja seejärel lõigates ränivahvli. Räniplaate kasutatakse peamiselt kahes peamises valdkonnas – pooljuhtide ja fotogalvaanilise elektrienergia valdkonnas. Pooljuhtplaatidel on kristalli, kuju, suuruse ja puhtuse osas kõrgemad nõuded kui fotogalvaanilistel plaatidel. Fotogalvaaniliste räniplaatide puhtus nõuab ränisisaldust vahemikus 4N-6N. (99,99 protsenti -99,9999 protsenti), pooljuhtide räniplaadid on umbes 9N-11N (99,9999999 protsenti -99,999999999 protsenti), tootmisprotsess on keerulisem ja järgnevad rakendused on ka ulatuslikumad. Pooljuhtide räniplaadid asuvad tööstusahelast kõige ülesvoolu ja neid kasutatakse peamiselt integraallülitustes, diskreetsetes seadmetes ja andurites. Need on kiipide valmistamise põhimaterjalid ja mõjutavad edasiste järgnevate tööstusharude, nagu autod ja arvutid, arengut. Need on pooljuhtide tööstuse ahela nurgakivi.

Fotogalvaaniline tööstus on üks riiklikult strateegiliselt arenevaid tööstusharusid. Fotogalvaanilised räniplaadid asuvad fotogalvaanilise tööstuse ahela ülesvoolus ja nende nõudlus on viimastel aastatel kasvanud. CPIA prognoosi kohaselt ulatub globaalse fotogalvaanilise elektrituru aastane installeeritud võimsus 2021. aastal 150 GW-ni. turg ja arenguväljavaated. minu riik on maailma suurim fotogalvaanika jaoks mõeldud monokristalliliste räniplaatide tootja. Hiina värviliste metallide tööstuse assotsiatsiooni ränitööstuse haru statistika kohaselt oli minu riigi monokristalliliste räniplaatide tootmisvõimsus 2019. aasta lõpuks 115 GW, mis moodustab 97,6 protsenti maailma kogutoodangust. Juhtivad ettevõtted LONGi ja Zhonghuan hõivavad üle 50 protsendi monokristalliliste räniplaatide siseturust ning tootmisvõimsuse pideva laiendamise käigus kiirendavad tootmise laiendamist ka uued energiaettevõtted CNC ja Beijing Express.

Pooljuhttoodete tehnoloogilisest arengust ja allavoolu seotud elektrooniliste tarbekaupade kategooria kasvust kasu saades on nõudlus pooljuht-räniplaatide järele aasta-aastalt kasvanud ja mastaap on jätkuvalt kasvanud. Aastal 2020 ulatuvad ülemaailmsed pooljuhtplaatide saadetised 1,241 miljardi ruuttollini. Ülemaailmse räniplaatide turu suurus on jõudnud umbes 11 miljardi USA dollarini ja pooljuhträniplaatide turuväljavaade on lai.

Pooljuhtplaatide tööstuse kõrgete tehniliste tõkete tõttu on tänapäeva globaalse pooljuhtplaatide tööstuse monopoliseerivad hiiglased, millel on kõrge kontsentratsioon ja Mandri-Hiina tootjate arv on väike. Aastal 2020 on maailma viis suurimat räniplaatide tarnijat Shin-Etsu, Jaapan, SUMCO, Taiwan, Hiina, GlobalWafers, Saksamaa Silitronic ja Lõuna-Korea SKSiltron. Kogu turuosa ületab 80 protsenti ja minu riigi mandriosa kohaliku tootja Shanghai ränitööstuse turuosa on umbes 2,2 protsenti ja maht on suhteliselt väike.

Mida suurem on vahvli suurus, seda suurem on tootmise efektiivsus vahvli kohta. Alates 1970. aastatest on räniplaadid arenenud suurte mõõtmete suunas. Tänapäeval on maailma suurim masstoodanguna toodetud räniplaat 300 mm, mis on 12-tolline räniplaat.

Nõudlus 12-tolliste vahvlite järele on viimastel aastatel kasvanud. Jaapani Shengco prognoosi kohaselt võib 12-tolliste vahvlite CAGR in 2020-2024 ulatuda 5,1 protsendini. Ülemaailmne pooljuhtplaatide tootmisvõimsus on koondunud peamiselt tööstushiiglastesse. minu kodumaa pooljuhtplaadid said alguse hilja ja arenesid suhteliselt tagasi. Vaid mõne ettevõtte tootlikkus on 200 mm (8-tollised) vahvlid. minu riigi 12-tollised vahvlid ei olnud saadaval enne 2017. aastat. Kõik sõltuvad impordist.

Suurte ränivahvlite tootmisel on kõrged nõuded räni puhtusele, samuti on väga kõrged nõuded faasimise ja täppislihvimise töötlemistehnoloogiale. minu riigi tehnoloogiatase on mahajäänud ja 12-tolliste räniplaatide suuremahulist tootmist pole veel saavutatud. Shanghai ränitööstus saavutas 12-tolliste räniplaatide suuremahulise müügi 2018. aastal, muutes olukorra, kus suurte räniplaatide kodumaine tootmismäär oli 0.

12-tollised räniplaadid on endiselt tänapäeva räniplaatide turu peavool, kodumaistel tootjatel on võimalus järele jõuda ning suurte räniplaatide kodumaiseks asendamiseks on veel palju ruumi. Selleks et edendada pooljuht-räniplaatide, mis on oluline materjal, lokaliseerimisprotsessi, on Hiina valitsus välja andnud ka rea ​​poliitikat, et toetada tööstuse arengut, edendada suurte räniplaatide uurimis- ja arendustegevust ja tootmist ning edendada pooljuhtide arengut. tööstusele.

2. Ränikarbiid (SiC)

Ränikarbiid on väga suure jõudlusega kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjal ja see on oluline toiteseadmete tooraine. Viimastel aastatel on riigid investeerinud palju tööjõudu ja materiaalseid ressursse seotud tööstusharude arendamiseks. Ränikarbiiditööstuse künnis on suhteliselt kõrge ja tootmistehnoloogia tase minu riigis on suhteliselt mahajäänud. Praegust tööstusstruktuuri iseloomustab Ameerika Ühendriikide domineerimine. Ainuüksi Cree moodustab 62 protsenti juhtivate ränikarbiidplaatide ülemaailmsest osast. Ränikarbiidi turul on laialdased arenguväljavaated. Viimastel aastatel on see pidevalt tunginud elektrisõidukite, fotogalvaanika, raudteetransiidi ja nutikate võrkude valdkondadesse. Sellel on suur nõudlus järgneval turul ja turu ulatus laieneb jätkuvalt. minu riik on samuti paika pannud kogu ränikarbiidi tööstusahela. Seotud patentide arv on sel aastal jätkuvalt kasvanud. Aasta-aastalt kasvab ka Tianke Heda esindatud kiibitootjate turuosa. Minu riigi ränikarbiiditööstuse tulevane arenguruum on suhteliselt kõrge. suur.

Ränikarbiid on kõige küpsem lairiba-pooljuhtmaterjal ja kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalide esindusmaterjal. Ränikarbiidmaterjalil on palju eeliseid: stabiilsed keemilised omadused, kõrge soojusjuhtivus, väike soojuspaisumistegur, kulumiskindlus ja kõrge rõhukindlus. Võrreldes samade elektriliste parameetritega toodetega saab ränikarbiidmaterjale kasutavate toodete mahtu vähendada 50 protsenti ja energiakadu 80 protsenti. Nende omaduste tõttu omistavad riigid üle maailma ränikarbiidmaterjalidele suurt tähtsust ja on investeerinud palju energiat seotud tööstusharude arengu edendamiseks. Hiina suuremad pooljuhtide hiiglased on samuti ränikarbiidist seadmete arendamisse palju investeerinud. Tehniliste protsesside küpsuse ja tootmiskulude langusega rakendatakse seda erinevatele jõuseadmetele. Viimastel aastatel on ränikarbiidist jõuseadmete levik uute energiasõidukite valdkonnas jätkuvalt kasvanud ning see on SiC ja GaN seadmete tulevik uue energia ja 5G side valdkonnas. olulised toorained.

Yole andmetel ulatub autotööstuse ränikarbiidi toiteseadmete globaalne turg 2024. aastaks 1,93 miljardi USA dollarini, mis vastab 29-protsendilisele kasvumäärale aastatel 2018–2024. Tianke Heda prospekti kohaselt on ränikarbiidi osakaal fotogalvaaniliste inverterite toiteseadmed jõuavad 2025. aastal 50 protsendini ning järk-järgult suureneb ka ränikarbiidist seadmete osakaal raudteetransiidis.

Elektrisõidukite ja fotogalvaaniliste inverterite nõudlusest tulenevalt ületab Omdia prognoosi kohaselt ränikarbiidist ja galliumnitriidist jõupooljuhtide arenev turg 2021. aastal 1 miljardi USA dollari piiri; Vastavalt IHS Markiti andmetele oli ränikarbiidist toiteseadmete turu suurus 2018. aastal umbes 390 miljonit USA dollarit, mis tuleneb nõudluse kasvust uute energiasõidukite järele ja fotogalvaanilise tööstuse arengust.

Eeldatavasti ületab ränikarbiidi jõuseadmete turu suurus 2027. aastaks 10 miljardit USA dollarit ning ränikarbiiditööstuse kasvutempo on piisav.