蒲团之极乐宝鉴【行业分析】《中国制造2025》九大领域关键材料和产业链解析-中国钢研战略所

2018年05月23日 | tags | views 58
【行业分析】《中国制造2025》九大领域关键材料和产业链解析-中国钢研战略所

制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。为了推进中国制造历史性的转变,国务院组织编制并于2015年5月8日正式发布了《中国制造2025》,对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署。
《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求,选择十大优势和战略产业作为突破点,力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。十大重点领域是:新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。
材料作为国民经济和社会发展的基础,是支撑国家重大工程建设,促进传统转型升级,构建国际竞争新优势的重要保障。本文将从材料和产业链的角度对《中国制造2025》其它九大重点发展领域做详细介绍。
《中国制造2025》涉及关键材料
一.新一代信息技术产业
1.1新一代信息技术产业《中国制造2025》发展目标
1.2新一代信息技术产业链
1.3新一代信息技术产业涉及的关键材料
二.高档数控机床和机器人
2.1高档数控机床和机器人《中国制造2025》发展目标
2.2高档数控机床产业链
2.3机器人产业链
2.4高档数控机床和机器人的关键材料
三.航空航天装备
3.1航空航天装备《中国制造2025》发展目标
3.2航空航天装备产业链
3.3航空航天装备关键材料
四.海洋工程装备及高技术船舶
4.1海洋工程装备及高技术船舶《中国制造2025》发展目标
4.2海洋新材料产业链
4.3海洋工程关键材料
五.先进轨道交通装备
5.1先进轨道交通装备《中国制造2025》发展目标
5.2先进轨道交通产业链
5.3先进轨道交通装备关键材料
六.节能与新能源汽车
6.1节能与新能源汽车《中国制造2025》发展目标
6.2新能源汽车产业链
6.3节能与新能源汽车关键材料
七.电力装备
7.1电力装备《中国制造2025》发展目标
7.2电力装备产业链
7.3电力装备关键材料
八.农业装备
8.1农业装备《中国制造2025》发展目标
8.2农机装备产业链
8.3农机装备关键材料
九.生物医药及高性能医疗器械
9.1生物医药及高性能医疗器械《中国制造2025》发展目标
9.2生物医药及高性能医疗器械产业链
9.3生物医药及高性能医疗器械关键材料
一.新一代信息技术产业
1.1新一代信息技术产业链
新一代信息技术产业主要包括集成电路及专用装备、信息通信设备、操作系统及工业软件、智能制造核心信息设备四个方面,其中集成电路及分立器件、平板显示(液晶显示器件(LCD)、有机发光显示器件(OLED))、发光二极管(LED)是新一代信息技术产业的关键性器件。
图1-5 新一代信息技术产业链
来源:新材料在线
1.2新一代信息技术产业涉及的关键材料
新一代信息技术产业涉及到主要材料包括:衬底材料(硅衬底、蓝宝石衬底、柔性OLED衬底)、靶材(金属、TCO靶材)、发光材料(LED、OLED发光材料)、平板显示用玻璃基板、平板显示用光学膜材料、封装材料(引线框架、键合丝、基板、塑封、底部填充剂)、液晶材料、电子气体和源材料、工艺化学品材料、表面功能薄膜材料等。
1.2.1蓝宝石
蓝宝石(英文名称为Sapphire)主要成分是Al2O3,是由三个氧原子和两个铝原子以共价键的型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构。蓝宝石集优良光学性能、物理性能和化学性能于一身,同时具有强度高、硬度大、耐冲刷等优秀特性。蓝宝石可广泛应用在军事、航空、电子消费产品等领域,具有广阔的应用前景,尤其是在电子消费和LED基础应用领域。
随着蓝宝石生产技术的不断提高以及生产成本的持续降低,除了以往LED基础面板的应用外,蓝宝石在近年广受各产业的关注,世界各国无不看好蓝宝石基板商机。
蓝宝石基板主要是用在生产LED晶圆上的材料,具有高硬度、高介电系数、高热导系数等优越特性,除了应用在智能手机和穿戴式设备之外,还包括苹果、三星、LG等高端智能手机的相机镜头保护盖和主画面键,蓝宝石基板更被市场期待可应用在光学、航太科技和军事等领域。
从当前蓝宝石材料的应用来看,LED需求平均一个月预计消耗200万到300万片的产能,而随着高端手机和平板镜头、home键应用的普及以及Apple watch的市场导入,蓝宝石材料的应用将越发广阔。
全球领先的蓝宝石行业研究机构YOLE对蓝宝石在LED衬底材料和消费电子的应用作出了综合分析,预测2019年蓝宝石行业的销售收入将达到81.85亿美元,年均复合增长率达57%。
图1-62012-2019年蓝宝石收入预测(单位:亿美元)
来源:YOLE,新材料在线
截止2014年1季度,全球蓝宝石企业共计148家,其中,具有实际制造能力的企业共计85家。中国蓝宝石企业共计39家(具备晶体材料能力30家,材料加工能力30家,晶片图形化生产能力14家)。
图1-7 全球蓝宝石行业企业分布
来源:YOLE,新材料在线
表1-1 全球蓝宝石长晶领域主要厂家及生产工艺
公司名称
国家
生产工艺
哈尔滨奥瑞德
中国
KY长晶法
云南蓝晶
中国
坩埚下降法
重庆四联
中国
KY/CZ长晶法
Kyocera
日本
EFG长晶法
Namiki
日本
EFG长晶法
Monocrystal
俄罗斯
KY长晶法
STC
韩国
VHGF长晶法
Aztec
韩国
KY长晶法
台聚光电/越峰
台湾
KY长晶法
鑫晶钻
台湾
KY/HEM长晶法
佳晶
台湾
KY长晶法
来源:YOLE,新材料在线1.2.2溅射靶材
简单说,靶材就是高速荷能粒子轰击的目标材料。例如:蒸发磁控溅射镀膜是加热蒸发镀膜、铝膜等。更换不同的靶材(如铝、铜、不锈钢、钛、镍靶等),即可得到不同的膜系(如超硬、耐磨、防腐的合金膜等)。故靶材也叫溅射靶材(纯度:99.9%-99.999%)。
靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等;也可应用于玻璃镀膜领域;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

图1-8 靶材工作示意图

图1-9 靶材的应用领域
来源:新材料在线
根据BCC Research数据,2013年全球靶材市场规模为30亿美元,预计到2018年为32亿美元,年复合增长率为1.3%。靶材的市场主要集中在亚洲,占了靶材的63%市场份额,其次是美国和欧洲。
图1-10 2013年和2018年,全球靶材市场规模
来源:BCC Research,新材料在线
图1-11 全球靶材市场分布情况
(左图:2013年,右图:2018年)
来源:BCC Research,新材料在线
据BCC Research统计,2013年靶材主要用在新能源领域、数据存储、平板显示和微电子,预计到2018年,靶材在平板显示的应用领域会迅速扩大,数据存储和微电子领域会缩减。
图1-12 全球靶材在不同领域的市场分布
(左图:2013年,右图:2018年)
来源:BCC Research,新材料在线
目前全世界溅射靶材生产厂家主要集中在美国、德国及日本。国内的安泰科技、有研亿金、江丰电子、欧莱、株冶、广西华锡等公司也在生产靶材。
图1-13 国外靶材主要生产企业
来源:新材料在线
图1-14 国内靶材主要生产企业
来源:新材料在线
1.2.3光学薄膜材料
光学薄膜是指在光学元件或独立基板上,制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合,以改变光波之传递特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面之穿透率及反射率,亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。光学薄膜的应用始于20世纪30年代,目前已广泛用于光学和光电子技术领域,制造各种光学仪器。
图1-15 光学薄膜实例
图1-16 光学薄膜分类
根据光学薄膜的产业链,光学薄膜材料可分为光学基膜(光学PET切片、PE/PET膜、PVA膜和TAC膜)、光学薄膜(背光模组光学膜、保护膜和光学膜)、裁切和模组。其中光学基膜集中度高,其中7大巨头垄断全球80%以上产能(三菱树脂、东丽、帝人、杜邦、可隆、SKC,东洋纺)密战演员表,而光学薄膜则相对分散,仅台湾生产厂家就有接近十家,大陆已实现量产的厂家有康得新、凯鑫森、激智科技、长松科技等,其他亚洲一些规模较大的厂家主要有迎辉、友辉、嘉威、MNTECH、SKC等。裁切和模组附加值最低,仅中国就有几十家之巨,其中模组厂很多已被下游的面板厂家垂直整合。
图1-17 光学薄膜产业链
来源:新材料在线
二.高档数控机床和机器人
2.1高档数控机床产业链
机床是装备制造业的工作母机,数控机床的技术水平代表了一个国家或一个地区装备制造业的发展水平。高档数控机床至今仍是西方发达国家对我国禁运的战略物资,一方面数控机床是军民两用技术,另一方面发达国家通过控制高档数控机床占据了产业制高点,保持整个制造业的领先地位。大力发展高档数控机床是提高我国装备制造业水平,缩小和超越与发达国家制造业差距的必由之路。
目前阿潼作品集,高档数控机床的主要零部件有1500多种,决定数控机床整机性能的部件有数控系统、刀库和机械手、数控刀架和转台、主轴单元(含电主轴)、滚珠丝杠副和滚动导轨副、防护罩和数控刀具等功能部件等,核心功能部件主要包括数控系统、数控铣头、数控刀架和数控转台等。图2-3为高档数控机床产业链图。
图2-3 高档数控机床产业链
来源:新材料在线
高档数控机床的最主要上游是钢铁铸件、数控系统和功能部件(铣头、主轴、丝杆等),一般来说,铸件、数控系统和功能部件平均分别占主营业务成本的17.78%、7.50%和17.23%。
2.2机器人产业链
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥模颜奇谈,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。
按照应用领域,机器人可分为用于汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等领域的工业机器人、特种机器人,以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人。图2-4是机器人产业链图,其上游是核心零部件,主要的是减速机、机器人本体、功能部件和控制系统,这相当于机器人的“大脑”和“身体”。
图2-4 机器人产业链
来源:新材料在线
2.3高档数控机床和机器人的关键材料
2.3.1敏感材料和传感器
敏感材料是对光、声、力、热、磁、气体分布等场的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。敏感元件是传感器的核心元件,通常将待测参量转换成电参量。其主要性能指标是灵敏度、量程、分辨率、稳定性、响应/恢复速率等。
目前,传感器已经广泛应用于智能交通、消费电子、医疗器械、智能家居、工业控制、航空军工等领域。
图2-5 传感器原理图
近年来,全球传感器市场一直保持快速增长,2009年和2010年增长速度达20%以上;2011年受全球经济下滑的影响,传感器市场增速比2010年下滑5%,市场规模为828亿美元。随着全球市场的逐步复苏,2012年全球传感器市场规模已达到952亿美元,2013年约为年约为1055亿美元。
未来,随着经济环境的持续好转,市场对传感器需求将不断增多,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度,2015年市场规模将突破1500亿美元。转眼到国内,国内传感器市场也持续快速增长,年均增长速度超过20%,2011年传感器市场规模为480亿元,2012年达到513亿元,2013年则超过640亿元。
图2-6 全球传感器市场规模
来源:高工产业研究院,新材料在线整理
图2-7中国传感器市场规模
来源:高工产业研究院,新材料在线整理
我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计创新发展阶段,国内传感器及芯片厂商快速发展基本掌握了中低端传感器研发的技术,并向高领域拓展,产生了包括华工科技、大立科技、歌尔声学、瑞声声学、广陆数测、汉威电子、航天机电、美新半导体、中航电测、格科微电子、昆仑海岸、青鸟元芯、华润半导体等一批传感器龙头企业,特别是在声波传感器等领域有所突破,已开始在中高端传感器上取得一定进展。
表2-1国内主要传感器制造企业及其涉领域
传感器企业
主营传感器领域
高德红外
红外热成像仪
科陆电子
电力传感器
瑞声声学
MEMS麦克风
华工科技
汽车、家电用温湿度、雨量传感器
中航电测
板式传感器、不锈钢传感器、合金钢传感器、铝传感器
大立科技
红外热成像仪
航天机电
汽车用传感器
歌尔声学
MEMS麦克风
汉威电子
气体传感器
广陆数测
激光位移传感器
美新半导体
加速度传感器
格科微电子
CMOS图像传感器
昆仑海岸
压力传感器、液位传感器、温湿度传感器
青鸟元芯
MEMS压力传感器、加速度传感器、温湿度传感器
杭州麦乐克
红外传感器
华润半导体
光敏传感器
来源:中国传感器产业发展白皮书(2014)
目前,国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面:敏感材料从液态向半固态、固态方向发展;结构向小型化、集成化、柞水吧模块化、智能化方向发展;性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向发展。
随着物联网技术的发展,对传统传感技术又提出了新的要求,产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、纳米技术、陶瓷技术、薄膜(含SOI,Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅)技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展。
2.3.2硬质合金
硬质合金通常被称为碳化钨合金或者简称为碳化钨,是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料,又称为碳化钨。由于硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性,被誉为“工业牙齿”,可用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件,广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域,伴随下游产业的发展,硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展,将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。
图2-8硬质合金的应用领域
来源:稀有金属与硬质合金,新材料在线
图2-9硬质合金市场分布情况
来源:中国有色金属钨业分会研讨会
以2011年为例,全球硬质合金产量为6.3万吨,而我国生产的硬质合金占全球总量37%;欧洲、美国和日本分别占全球总量27%、16%、11%,如图2-9。
2013年,我国硬质合金全年产量约2.3万吨,市场规模为244亿元;预计到2018年,我国硬质合金的市场规模达372亿元,平均年增长率约为9%。
图2-10 2009-2018年,我国硬质合金市场规模变化情况
来源:中国产业信息网,新材料在线整理
目前,中国有199家硬质合金企业,平均年产能176吨,平均年产量仅86吨,年产量在1000吨以上的企业只有4家,分布为株洲硬质合金集团、厦门金鹭特种合金、自贡硬质合金和济南市冶金科学研究所。
表2-2中国硬质合金主要生产企业及产量
排名
企业名称
产量(吨)
1
株洲硬质合金集团有限公司
5357
2
厦门金鹭特种合金有限公司
2210
3
自贡硬质合金有责任限公司
1745
4
济南市冶金科学研究所
1164
5
株洲长江硬质合金工具有限公司
925
6
浙江天石粉末冶金有限公司
725
7
苏州新锐硬质合金有限公司
606
8
株洲欧科亿硬质合金有限公司
568
9
南昌硬质合金有限责任公司
427
10
崇义章源钨制品有限公司
388
来源:中企顾问网,新材料在线
三.航空航天装备
3.1航空航天装备产业链
航空航天装备属于高端装备制造业,涉及学科领域广,制造工艺复杂,技术标准高。航空产业链按上中下游产业划分,上游产业链主要包括新材料、发动机、机电设备、机体、标准件、特殊材料和涂料等。
图3-5航空航天装备产业链
来源:新材料在线
3.2航空航天装备关键材料
航空航天事业所取得的巨大成就,与航空航天材料技术的发展和突破是分不开的。航空航天材料主要指用于制造航空航天飞行器的材料。
按使用范围,航空航天材料可分为结构材料与功能材料。结构材料主要用于制造飞行器各种结构部件,如飞机的机体、航天器的承力筒、发动机壳体等,其作用主要是承受各种载荷,包括由自重造成的静态载荷和飞行中产生的各种动态载荷。
功能材料主要是指在光、声、电、磁、热等方面具有特殊功能的材料,如飞行器测控系统所涉及的电子信息材料(包括用于微电子、光电子和传感器件的功能材料,航天飞机表面的热防护材料等。结构材料总的发展趋势是轻质化、高强度、高模量、耐高温、低成本:而功能材料则朝着高性能、多功能、多品种、多规格的方向发展。出于现代高性能飞行器发展的需要,结构和功能一体化和智能化也是重要的材料发展方向。
表3-1航空航天装备关键材料
结构材料
功能材料
机体材料
发动机
航空功能材料(机载设备)
航天功能材料
复合材料
铝合金
钛合金
钢结构
密封材料
粘合剂
涂料
铝合金
结构钢
高温合金
钛合金
隔热涂层
微电子和光电子材料
压电敏感元件材料
透波复合材料
吸波隐身复合材料
红外敏感材料
激光晶体及低膨胀微晶玻璃
防热耐烧蚀复合材料:
碳/碳复合材料
碳/酚醛复合材料
碳纤维/陶瓷复合材料
梯度功能材料:
陶瓷/金属梯度功能复合材料
来源:新材料在线
3.2.1高温合金
高温合金材料被誉为“先进发动机基石”,是一种能够在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料,具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,是发动机热端部件不可替代的关键材料。
高温合金从诞生起就用于航空发动机,在现代航空发动机中,高温合金材料的用量占发动机总重量的40%-60%,主要用于四大热端部件:燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘,此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

图3-6高温合金在航空发动机的应用
2012年,全球高温合金消费量为28万吨,占钢铁总消费量的0.02%,市场规模达100亿美元。目前,高温合金被广泛应用于各个领域,特别是航空航天领域,占总使用量的55%,其次是电力20%和机械10%领域。
图3-7全球高温合金应用情况
来源:Roskill,新材料在线
2009年我国高温合金材料年生产量约1万吨左右,需求可达2万吨以上。到2013年,这一市场的供给并未有太大改变,但需求已增长至3万吨的水平;2009年我国航空航天、发电领域使用的高端和新型高温合金市场需求量在3000余吨,在其后的5至10年内,每年呈15%以上的速度增长。2015年该领域的市场需求将接近7000吨。
图3-8高端高温合金的市场需求预测(吨)
来源:钢研高纳,中国金属学会高温材料分会,中国产业信息网,新材料在线
国外在20实际30年代就开始了高温合金的研制,而我国高温合金的研发则起步于20世纪50年代末,比国外晚近30年。但是好在经过了初创、提高和创新发展等几个阶段我国在高温合金的研制上取得了很大的进展,到目前已经基本形成了自己的合金体系和研制生产基地。
表3-2国外高温合金主要企业

来源:新材料在线

图3-9国内高温合金企业
来源:新材料在线

图3-10高温合金主要厂家的业务简介
来源:新材料在线
3.2.2航空用钛及钛合金
航空航天是金属钛制品的最大市场。据资料报道航空航天应用占全球钛制品需求的30%以上。钛合金是一种重要的新型结构材料,因具有强度高、耐蚀性好、耐热性强等特点而被广泛用于各个领域。钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。
航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。
图3-11 A350用钛主要部位和部件
世界航空钛市场主要集中在美国、俄罗斯、欧洲等国家和地区。业内人士分析,由于飞机的更新换代及对节能高效机型的需求,未来航空市场需求将会持续增长,需求的增长主要在新兴国家及地区如中国、印度等发展中国家。
到2017年商业飞机机身用钛需求将以每年12.1%的速度增长,商业飞机机身用钛轧材的装运量将由2012年的5000万磅增至8900万磅。2014年商业机身用钛需求将由2013年的6100万磅增至7400万磅。未来每架飞机金属使用量不断增加,特别是新机型。预计2012-2017年,宽体式飞机金属使用量每年增长10%,窄体式飞机金属使用量每年增长3%。增长主要体现在机身用钛方面。
图3-12 不同机型钛使用量(吨/架)
来源:TIMET,新材料在线
表3-3世界主要航空钛材主要企业
美国ATI
ATI同波音商业飞机公司存在长期供货合同。包括钛及其它合金的机身及发动机零部件该公司和波音公司将长期钛材供货合同已延长至2018年,并增加了高附加值产品及高级合金的供货比例,高级合金包括ATI公司研制的ATI425合金。该合金通过改进性能和减小尺寸可实现降低飞机重量。
精密铸件公司(PCC)子公司Timet
PCC是一家全球综合性复杂金属零部件及产品制造商,其主要市场为航空航天及一般工业。2012年年底,PCC成功收购了美国最大的钛轧材生产商钛金属公司(Timet)。Timet是世界上钛熔制品和轧制品的主导生产商,也是美国最大的海绵钛生产商,其产品主要用于航空航天市场,主要销售对象是波音公司、罗罗公司等。
俄罗斯VSMPO-Avisma
VSMPO-Avisma公司是目前世界上最大的钛材生产企业之一,作为全球钛材生产的领军者,其钛产品已占全球市场份额的四分之一,是为波音公司长期提供钛轧材的三大供应商之一。目前,该公司70%的产品用于出口,能够满足波音公司40%、欧洲航空防务及航天公司60%、巴西航空工业公司100%的用钛需求。
来源:新材料在线
表3-4中国钛材主要企业
海绵钛
钛加工材
钛粉
遵义钛业
宝钛集团
宝鸡富士特钛业
洛阳双瑞万基
西部材料
宝鸡泉兴
唐山天赫
宝鸡富士特钛业
宝鸡旭光
朝阳金达
宝鸡力兴
岐山迈特
锦州华神
西部超导材料
宝鸡迈特
朝阳百盛
南京宝泰
宝鸡赛特
攀钢钛业
宝钢特钢
河北武邑凯美特
抚顺钛业
上海桦夏
天津银泽
北京中北钛业
东方钽业
攀长钢
云南钛业
湖南湘投金天
来源:新材料在线
3.2.3碳/碳复合材料
碳/碳复合材料是一种新型高温材料,具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸震性好等一系列优异性能。
碳/碳复合材料特性:
在惰性气氛中的高温热稳定性(3000℃)
2200℃的无氧环境下保持室温强度
耐热沉积能力强
热膨胀系数低
热导率高
耐磨性好,自润滑
无毒,抗腐蚀性好
无氧条件下化学活性低
密度低,<2.0g/cm3
作为抗烧蚀,短时使用的材料,碳/碳复合材料已在航天工业中得到成功的应用,如火箭发动机尾喷管、喉衬,航天飞机的机翼前缘等。在航空领域的应用,最成功的范例当数碳/碳复合材料刹车盘,在这方面已形成了成熟的市场。但作为研究的焦点,目前则主要集中在作为高温长时使用的结构材料方面。将该材料用于航空发动机的热端部件是目前世界上各先进国家研究和发展的方向,并已取得初步成果。
图3-13 碳/碳复合材料航空航天装备应用
来源:新材料在线

图3-14 碳/碳复合材料企业
来源:新材料在线
3.2.4碳纤维及其复合材料
碳纤维复合材料的最优异特点是相对于铝、钢等金属结构材料具有极高的比强度和比刚度,目前是一种理想的轻质高强度航空航天结构材料。同铝合金相比,用碳纤维复合材料制造的飞机结构,减重效果可达20%~40%。在航天领域,复合材料广泛应用于航天器结构件,包括卫星中心承力筒、各种仪器安装结构板等。在运载火箭上被用于火箭的排气锥体,发动机的盖、燃烧室壳体、喷管、喉衬、扩散段,以及整流罩等部位,与铝合金相比重量可减轻10%~25%。
图3-15 全球碳纤维复合材料市场分布情况(按应用领域)
2014年全球碳纤维市场需求为53500吨,航空航天市场出现高增长率,应用占比达29%。汽车应用占比为13% ;风电叶片应用占比为11%。2014年国内碳纤维需求为10600吨,航空航天占比较小,仅为3%。

图3-16 中国碳纤维复合材料市场分布情况(按应用领域)
碳纤维全球主要制造商包括日本东丽,日本三菱,ZOLTEK,HEXCEL,CYTEC,SGL。中国碳纤维主要制造商包括中复神鹰,江苏恒神,威海拓展,中油吉化,吉林江城,金山石化等。
2014年,几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划:东丽与HEXCEL在欧洲扩产,三菱与美国在本土扩产,CYTEC已经基本完成美国的双倍产能扩产计划,SGL在美国再一次扩产。
日本东丽:2012-2014年日本东丽的营业收入均保持了增长,2014年的收入为1.84万亿日元,较上年同期增长15.42%。其中碳纤维复合材料在公司销售中占比为6%。
美国Zoltek: 年产13000吨碳纤维,2013年9月,日本东丽宣布以5.84亿美元收购zoltek。2014年2月8日,Zoltek正式成为东丽子公司。
日本东邦:公司碳纤维Tenax年产能为6400吨。
美国Hexcel:2013年公司营业收入为16.78亿美元,从产品应用领域来看,商业航空是主要的应用领域,其次是空间防御,产品市场占比在22%左右。
四.海洋工程装备及高技术船舶4.1海洋新材料产业链
当前,我国正处于经济转型升级的关键时期,海洋资源的开发和利用,被认为是重要的途径之一。2014年全国海洋生产总值近6万亿元,占GDP总量的9.4%。开发深海资源,维护主权权益,提高我国海洋技术支撑和保障能力,必须要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用。“十二五”以来,随着经济转型升级需求的日益迫切,加快海洋资源的开发和利用,已成为我国的重要战略方向。但现实的窘境是,材料问题已成为我国海洋工程装备发展中的主要瓶颈,没有高性能材料作为物质保障,海洋科技的发展和产业化将受到很大制约。

图4-2海洋新材料产业链
来源:新材料在线
4.2海洋工程关键材料
所谓海洋新材料,宏观上是指能从海洋中提取的材料和专属用于海洋开发的各类特殊材料。海洋新材料的主要分类:海洋用钢(钢筋和各类不锈钢)、海洋用有色金属(钛、镁、铝、铜等)、防护材料(防腐、防污涂料、牺牲阳极材料)、混凝土、复合材料与功能材料等。海洋新材料的主要应用:造船、港口码头及跨海大桥、海底隧道、海洋平台、海水淡化、沿海风力发电、海洋军事等。
表4-1海洋新材料的主要应用

来源:新材料在线
4.2.1不锈钢
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液,或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称,包括不锈耐蚀钢和不锈耐热钢。不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛。

图4-3不锈钢工作原理示意图
来源:新材料在线
根据化学成分,不锈钢可分为铬系不锈钢和铬镍系不锈钢,其中铬系不锈钢包括马氏体不锈钢和铁素体不锈钢,铬镍系不锈钢包括奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。0Cr18Ni9奥氏体不锈钢,即304不锈钢是应用最为广泛的不锈钢之一。

图4-4 不锈钢分类
来源:新材料在线
1912年,不锈钢被发现,1916年开始大量生产,不锈钢进入规模性工业化生产已有90多年时间。在不锈钢生产工艺技术不断进步和市场需求的推动下,近20年来世界不锈钢产业获得加速发展。据国际不锈钢论坛(ISSF)公布的临时数据显示,2014年全球不锈钢粗钢总产量为4169万吨,同比增长9.3%。

图4-5 2002-2014年,全球不锈钢粗钢产量及增长率变成情况(单位:万吨)
来源:ISSF,新材料在线

图4-6 2002-2014年,中国不锈钢粗钢产量及增长率变成情况(单位:万吨)
来源:ISSF,新材料在线
未来中国经济仍将以8%左右的增长率持续、快速发展,以及工业化、城市化进程为中国的不锈钢市场的中长期增长提供了基础与保障,进一步扩大不锈钢在石油、化工、天然气、电力设备制造、造船、造纸、海水淡化、机械制造、医药器材、食品加工、仪器仪表、航空、航天、军工等行业的应用。同时,由于人们的生活水平不断提高,对家居装修的要求越来越高,进一步刺激了中国不锈钢的市场。据国际不锈钢论坛(ISSF)公布的临时数据显示,中国不锈钢粗钢总产量为2169万吨,约占全球总产量的52%,同比增长14.3%,远远超过全球的增长速度9.3%。
4.2.2钛及钛合金
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。近年来,钛合金已经开始逐步转向民用,特别是化工、电力、船舶和体育休闲领域。

图4-7钛合金核潜艇
根据钛锆铪分会统计的我国28家钛材生产企业,28家企业2014年共生产钛加工材49660吨,与2013年相比增长了11.7%。其中,钛材在化工领域中用量最大,占到46%,其次为电力、航空航天、体育休闲等。

图4-8 中国钛材产量变化情况(单位:万吨)
来源:钛工业进展,新材料在线整理

图4-9 2014年中国各应用领域钛加工材使用量所占比例
来源:钛工业进展,新材料在线整理
由于钛及钛合金具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能,被广泛应用于国民经济许多部门。特别是在化工和海洋工程领域中,用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料,具体体现在氯碱、纯碱、石油化工。钛在化工和石化工业中的应用有电解槽(电极)、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、吸收塔、连接配管、配件(法兰盘、螺栓、螺母)、垫圈、泵和阀等。

图4-10 中国化工用钛市场规模
来源:钛工业进展,新材料在线整理
2014年在世界经济继续处于弱增长格局及全球钛行业持续低迷的大背景下少年血,中国钛工业也难以独善其身,进入了“高产能、微利润、低需求”的严冬期。在国家稳增长、调结构、转变增长方式、科技创新发展的方针指导下,与环境和谐发展、促进行业健康和可持续发展成为经济发展的主旋律。产能扩张,需求下降以及钛产品的结构性过剩,导致钛制品的价格一直在低位徘徊。钛冶炼企业大都处在亏损或盈亏持平状态,钛加工企业处于微利运行状态, 2014年是钛行业的艰辛之年。图4-11是钛材生产企业分布情况。

图4-112012年中国钛材加工生产企业钛产量
来源:钛工业进展梁博的微博,新材料在线整理
五.先进轨道交通装备
5.1先进轨道交通产业链
我国轨道交通装备制造业经历60多年的发展,已经形成了自主研发、配套完整、设备先进、规模经营的集研发、设计、制造、试验和服务于一体的轨道交通装备制造体系,包括电力机车、内燃机车、动车组、铁道客车、铁道货车、城轨车辆、机车车辆关键部件、信号设备、牵引供电设备、轨道工程机械设备等10个专业制造系统,特别是近十年来在“高速”、“重载”、“便捷”、“环保”技术路线推进下,高速动车组和大功率机车取得了举世瞩目的成就。
当前,全球正出现以信息网络、智能制造、新能源和新材料为代表的新一轮技术创新浪潮,全球轨道交通装备领域孕育新一轮全方位的变革。轨道交通装备制造业作为高端制造的代表,全球领先的轨道交通企业已经开始实施产品数字化设计、智能化制造、信息化服务。在发展趋势和政策导向下,中国轨道交通装备制造业将迈进信息化、智能化时代,走上制造强国之路。
加快新材料、新技术和新工艺的应用,重点突破体系化安全保障、节能环保、数字化智能化网络化技术,研制先进可靠适用的产品和轻量化、模块化、谱系化产品。研发新一代绿色智能、高速重载轨道交通装备系统,围绕系统全寿命周期,向用户提供整体解决方案,建立世界领先的现代轨道交通产业体系。
轨道交通将带动上游相关材料快速发展,其与材料相关主要是原材料领域、基础建筑领域、关键部件领域和其他配件领域。原材料主要指铺轨阶段和列车制造阶段大量使用的钢材、铝材以及水泥等非金属建材;基础建筑材料指轨道交通建筑施工、建筑装修等相关材料;关键部件材料包括减震防噪原件、减速部件、车厢涂料等先进技术和新材料为核心的轨道交通核心材料;其他配件包括玻璃纤维枕木、特种电缆、LED显示器等。

图5-2轨道交通新材料产业链
来源:新材料在线
5.2先进轨道交通装备关键材料5.2.1铝合金
铝及铝合金是现代社会使用最广泛的金属材料之一。选择铝合金材料替代钢材是目前整车厂商最现实、最可能的选择。铝的密度仅为钢铁的1/3,使用成本远低于钛合金、碳纤维等材料。
铝材的应用非常广泛,小到拉链,手机,易拉罐,大到轮船,火车,飞机等。铝材的用途可以主要分为建筑业,交通运输业,电子电气及机械装备等。分析全球铝消费的终端构成可以看到,交通运输业占比27%,也即1400万吨铝,而交通运输包括汽车、轨道交通、船舶、飞机等。

图5-3全球终端用铝构成
来源:新材料在线
由于铝合金出众的综合性能,不仅在汽车上,铝合金还广泛的应用于轨道交通、航空航天、消费电子等领域。
在城际轨道交通方面,根据《中长期铁路网规划》,到2020年,全国铁路营业里程达到12万公里,复线率和电化率分别达到50%和60%以上查尔斯曼森,建设客运专线1.6万公里。铝制铁路车体具有轻量化、密封性好、抗腐蚀性高等性能,在时速200公里以上高速列车车体上具有绝对的优势。目前,在时速200公里以上高速列车招标材质制造上主要为铝合金车辆,每辆车的整体车身铝材平均用量约10吨,其中90%以上为大截面铝型材。
预计到2015年,我国城市轨道交通每年需车辆约为3000-4000辆。预计其中60%的车辆将采用铝合金车体,按每辆车需铝合金材7吨计算;剩下40%采用不锈钢车体,按每辆车需铝合金材5吨计算,则大致需要铝材1.8万吨至2.5万吨。
预计十二五期间,国内客运专线约需铝合金高速列车7000辆,每辆车约需铝型材10吨,合计需要铝型材约7万吨。

图5-4 2014年全球十大铝生产商产量(万吨)
来源:新材料在线
5.2.2蜂窝夹芯板
5.2.2.1蜂窝夹芯板简介
蜂窝是由多个六角形单元构成的结构体,外观类似蜂箱的横截面。蜂窝的90%到99%是空的。蜂窝的最佳应用是结构制造,同时也能满足非结构件制造的需要。
蜂窝夹层结构复合材料是由蜂窝芯材与表面材料粘结而成的复合材料,蜂窝夹层结构一般由上下两块高弹性模量、高强度的薄板材(蒙皮+铺层)和填充其中的软而轻的蜂窝夹芯所组成,蜂窝芯材料可以是纸、玻璃布、铝合金、芳纶等,面板可采用胶合板、纤维板、铝合金板、玻璃钢板等。
图5-5夹芯板有三个组成部分:蒙皮、芯材、胶膜
从结构上来看,蜂窝夹芯板结构类似于二维的“工字梁”形状。上下蒙皮可承受弯曲时的压缩和拉伸载荷。蜂窝芯材类似于“工字形”梁二维的网状结构,可承受剪切载荷,使面板保持几何形状。。这可给予面板连续可靠的支持,从而提高了结构刚度。
尽管纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝3种夹层结构复合材料的性能不完全相同,但其基本特征都是相似的,均可以表现出蜂窝夹层结构复合材料共同的特性。概括起来讲生特瑞,蜂窝夹层结构复合材料具有以下基本特性:
(1)质量轻,比强度高,尤其是抗弯刚度高,,同等质量的蜂窝夹层结构复合材料其抗弯刚度约为铝合金的5倍;
(2)有极高的表面平面度和高温稳定性,易成型且不易变形,蜂窝夹层结构复合材料不仅能制成平面板,而且可以制造成双曲、单曲面板,制成车辆零部件后拆装方便;
(3)优良的耐腐蚀性、绝缘性和环境适应性,可适应铁路动车组和客车各种恶劣的运用环境;另外,根据需要,这类板材可以采用表面喷漆或表面粘贴防火板处理,达到良好的装饰性、防火性;
(4)独特的回弹性,可吸收振动能量,具有良好的隔声降噪效果;
(5)优异的成型制造工艺性青田人才网,可以满足铁道车辆内装零部件形状复杂、稳定性要求高的要求。
5.2.2.2Nomex蜂窝夹芯板应用领域
蜂窝复合材料不仅比强度、比刚度高、密度低,而且耐腐蚀、抗冲击、能吸收振动能量,抗疲劳性和热稳定性较好,被广泛应用在航空航天等尖端工业中,在飞机、导弹、火箭中可以充当机体、隔热板、地板、橱柜等次受力构件,甚至可以用于方向舵、鸭翼、副翼等主受力构件上。美国军机上复合材料用量从初期的2%发展到目前的30%左右,使飞机减重30%以上;复合材料在民用机上应用起步较晚,但发展迅速,目前已达飞机结构重量的10%-20%。
(1)Nomex蜂窝,适用于任何要求低重量、高强度的应用
至目前为止,在世界各地Nomex蜂窝板已成功应用在高速列车、双层列车、地铁、轻轨等5000多辆客车上。除此之外,国际知名的客车制造商Alstom,Fiat,Breda,Rotem和中国长春客车厂都普遍采用了Nomex蜂窝板作为列车的顶部、窗框、行李架、隔板、地板和橱柜等内饰部件。
案例1:法国ANF隧道列车

用穿越海峡的隧道将法国和英格兰连接起来的梦想随着运送乘客的列车的贯通而成为现实。整个车厢内部都采用了轻质的Nomex蜂窝夹芯层和玻璃酚醛蒙皮的三明治复合结构以减轻重量。
案例2:中国客车和谐号5

和谐号列车采用了Nomex蜂窝芯材的侧板,行李架,天花板,隔板和壁柜。
案例3:德国Transrapid列车的内饰
磁悬浮列车对车体重量非常敏感。德国的Transrapid列车的内饰,在车体的天花板和地板中采用了Nomex蜂窝。
案例4:美国海湾高速列车(BART)
著名的旧金山海湾高速列车(BART)其内饰和地板采用了Nomex蜂窝芯材和玻璃酚醛蒙皮。
(2)船舶
船艇制造商采用了蜂窝复合材料。例如,船艇的船体蜂窝复合材料进行加固,不仅提高了船艇的性能,也有利于生产加工。新的美国海岸警卫队快艇采用Nomex蜂窝结构取代了过去的石棉板,从而消除了可能出现的健康危害。
(3)航空航天
Nomex蜂窝具有高度耐冲击、耐腐蚀和耐疲劳性,使之成为直升机螺旋桨的理想材料,它也可以用来支撑直升机的许多非承重零件。
现代商用飞机的多处内板使用Nomex蜂窝结构,包括地板、侧板、行李架、天花板、隔板、厨房和厕所;航天飞机货舱门具有重量轻、高强度和高刚度的独特性能。用Nomex制成的飞机外部蜂窝板可用于整流罩、尾翼、襟翼、副翼、盖板、舱门、扰流板、缝翼、引擎罩和雷达天线罩等。
(4)体育休闲
Nomex蜂窝蜂窝芯材可用于制成最坚韧、最有弹性且最轻的雪橇,以满足降速滑雪赛的高性能要求。
5.2.3泡沫铝
泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性。泡沫铝的这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景,是很有开发前途的工程材料,特别是在交通运输工业,航天事业和建筑结构工业等方面。
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后,经过发泡工艺而成,同时兼有金属和起泡特征。它密度小,高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、降音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。
泡沫铝“三明治”结构,具有质轻,高强度的特征,可作为优异的结构材料。如:用作汽车的结构件时,重量只有钢结构的一半,而刚度则提高10倍。
新型建筑材料:泡沫铝是一种新型建筑及装潢材料,它具有质轻、高比刚度、美观、不燃烧等优点,并兼有吸音、隔热、电磁屏蔽等特性。因此泡沫铝可广泛应用于商场、宾馆、体育馆等场馆的建筑装潢拉夫德尔。
电磁屏蔽材料:因其优异的电磁屏蔽性能,泡沫铝可用于电信、电子仪器、计算机房、电视广播设备的电磁屏蔽。
保温材料:因其导热系数低,同时具有质轻、高比刚度、不燃烧等优点,可用作隔热、保温、保冷材料等。
冲击能量吸收材料:因其具有优良的冲击能量吸收性能,可用作汽车防冲档、机械装置的保护外壳,升降机的安全垫、飞机外壳夹层和太空飞行器的防护层等。
由于泡沫铝材料的特殊功能,先进国家已广泛应用于交通、运载工具、机械、建筑等行业上。例如泡沫铝夹芯板材料应用在汽车、坦克。装甲车、机动战车、军用汽车、地铁列车、高速火车上制作壳体及间隔墙,既吸音、隔音、占空间小,强度高、保温、又减轻自重。用在潜水艇上,可以吸音和隔音,使潜艇运行时无声音,不易被对方发现。用泡沫铝夹芯板可以制作高架铁轨、高速公路和铁路的隔音屏,制作地铁地道和车站的顶棚吸音板等,防止噪声对环境的污染。用泡沫铝材料制作轿车等车辆的前后和侧部防冲挡(保险杠),可以吸收撞击力,当车受撞击时能够保护人和车免遭伤害,从而提高安全性。

图5-6 泡沫铝的应用领域分析
来源:新材料在线
2013年国外泡沫铝市场产量达到338.1万t,预测2014年国外泡沫铝市场产量达到375.7万t。
2013年国外泡沫铝市场消费量达到了386.9万t,需求满足率达到了92.4%,预测到2014年泡沫铝市场消费量将达到421.3万t,需求满足率达到87.3%,比2013年同期需求量增长,消费量上升,但上升的速度呈下降趋势。

图5-7 2011-2014年国外泡沫铝市场供需状况分析及预测(x10万吨)
来源:新材料在线
目前国内市场年需求约为20万t,产值100亿元人民币,未来几年市场需求有望大幅提升,若年需求达到50万t,则国内市场规模约为250亿元人民币。

图5-8 中国泡沫铝主要企业
来源:新材料在线
六.节能与新能源汽车
6.1新能源汽车产业链
工信部披露的《中国制造2025》中节能与新能源汽车产业发展的10年战略目标来看,其对于节能与新能源汽车产业的发展,《中国制造2025》提出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能互联汽车是国内未来重点发展的方向,并分别提出了2020年、2025年的发展目标。

图6-4新能源汽车全景产业链
来源:新材料在线
同时《中国制造2025》还明确了:继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展,掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术,提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力,形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系,推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨。
6.2节能与新能源汽车关键材料6.2.1正极材料
锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。
1、目前广泛产业化应用的四大正极材料
表6-1主要正极材料性能对比

来源:新材料在线
2、主流车型正极材料的选择
表6-2 主流车型正极材料的选择

来源:新材料在线
3、主要正极材料市场占比预测

图6-5主要正极材料市场占比预测
来源:新材料在线
目前镍钴锰三元材料主要仍是和钴酸锂、锰酸锂等掺杂使用于手机、平板电脑及小型动力电池领域,未来的市场份额预计将进一步提高,新能源汽车领域将成为其主要市场之一,而钴酸锂的市场份额将减少。
4、主要锂离子正极材料企业情况
从全球范围来看,锂电企业主要集中在日本、中国和韩国,相应的锂电正极材料的生产也主要集中在以上国家。日本和韩国的锂电正极材料企业整体技术水平和质量控制能力要优于我国多数锂电正极材料企业,在高端锂电正极材料的竞争中有一定优势。在国外市场,日本和韩国主要锂电企业的供应商主要还是本土锂电正极材料企业。由于我国部分锂电正极材料企业近年的产品质量和一致性水平迅速提高,并且具备较大的成本优势,日本和韩国锂电企业近年开始逐步加大从我国采购锂电正极材料的力度。近年来妻愿得偿,我国锂电正极材料市场发展迅速,正极材料的产销量已占据全球的40%以上。
国内主要正极材料企业产能如下:
表6-3 国内主要正极材料企业

来源:新材料在线
6.2.2负极材料
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成,关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。
1、负极材料的分类

图6-6 负极材料的分类
来源:新材料在线
2、几种负极材料性能对比
表6-4几种负极材料性能对比

来源:新材料在线
3、负极材料消费结构
全球负极材料总出货量中天然石墨占比55%,人造石墨占比35%,中间相炭微球占比7.4%,钛酸锂、锌、硅合计占比约1%。综合而看石墨类负极材料占总出货量的90%。

图6-7 2012年全球锂电池负极材料消费结构
来源:新材料在线
4、全球负极市场份额
负极材料产业集中度极高,表现在区域集中和企业集中。区域看,中国和日本是全球主要产销国,总量占全球负极材料产销量95%以上。从企业来看,日立化学占全球市场份额的35%,深圳贝特瑞占全球份额的27%,其次分别是JFE、三菱化学,市场份额分别9%、7%。全球前四大企业市场份额合计占比为78%,负极材料表现出高度集中化。

图6-82012 年全球负极材料市场占有率
来源:新材料在线
5、国内主要负极材料企业产能
表6-5国内主要负极材料企业产能

来源:新材料在线
6.2.3电解液
锂电池电解液,是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体,对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程,就是锂离子在正负极之间的穿梭,而电解液正是锂离子流动的介质。

图6-9 电解液的分类
来源:新材料在线
1、几种电解质性能对比
表6-6几种电解质性能对比

来源:新材料在线
2、全球主流厂商的电解液供应商市场份额

图6-10全球主流厂商的电解液供应商市场份额
来源:新材料在线
3、锂离子电池主要电解液企业产能
表6-7锂离子电池主要电解液企业产能

来源:新材料在线6.2.4隔膜
隔膜是锂离子电池关键的四大原材料之一,作为锂离子电池的关键内层组件,隔膜将正极与负极材料隔开,防止两极接触而造成短路,容许离子通过而不能让电子通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。因此,隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的作用。
1、隔膜产品分类
表6-8隔膜产品分类

来源:新材料在线
2、全球隔膜产业分析
受益于2014年动力电池市场的快速拉动,全球锂电池隔膜产量增长幅度明显。统计数据显示,2014年全球锂电池隔膜整体产量为11.85亿平米,同比增长41.58%,增幅明显高于2013年的27.98%。

图6-11 2009-2014年全球隔膜产量:亿平方米
来源:新材料在线
从产值来看,2014年全球隔膜的产值为20.75亿美元,同比增速为12.18%,产值的增长幅度明显低于产量的增长幅度。主要原因在于随着隔膜行业的逐步成熟,行业的技术壁垒逐步被突破,整体隔膜的平均价格呈现出下降的趋势。

图6-12 2009-2014年全球隔膜产量:亿美元
来源:新材料在线
3、中国隔膜产业分析
中国市场隔膜的出货量在2014年得到了大幅度的提升,统计数据显示,2014年整个中国的隔膜产量达到5.75亿平方米,占据全球产量的大约48%左右,但是主要集中在低端的干法隔膜产品领域。

图6-13 2009-2014年中国隔膜产量:亿平方米
来源:新材料在线

图6-14 2009-2014年中国隔膜产量:亿美元
来源:新材料在线
从增长幅度来看,2014年国产隔膜的出货量同比增幅高达94.08%,是锂电池四大材料领域中增幅最快的细分领域。但是另一方面,整个隔膜产值在2014年仅同比增长15.32%,达到20.5亿元,增长幅度远远低于产量的增幅。
4、企业竞争格局
从主要企业来看,目前国内能够规模化生产并批量给下游电池厂供货的隔膜企业大约在15家左右,整体的行业集中度并不高。从2014年的销量来看,中科科技以大约8000万平方米的产能占据了国产隔膜市场大约13.91%的份额,而排名第二的星源材质以6100万平米的出货量占据了大约10.61%的市场份额,接下来按照出货量排名依次为金辉高科、河南义腾、沧州明珠等企业。通过对排名靠前的几家企业分析可以看出,除了金辉高科主要生产湿法隔膜产品之外,其他几家企业均以干法隔膜为主。

图6-15 2014年中国隔膜产业主要企业市场占有率(按销量)
来源:新材料在线
七.电力装备
7.1电力装备产业链
未来智能电网(特高压)将大型发电基地(水电、超净火电、核电)与远方的负荷中心(电力用户)相连接,以能源互联网将新型清洁能源分布式发电相连接,将逐渐构成未来安全、智能、高效、清洁的电力系统。
电力装备是电力能源的重要承载体,在发电、输电、变电、用电的各个环节起着举足轻重的作用。电力装备,主要以火电(煤炭发电、燃气发电)、水电、核电等装备为代表,作为主要电力来源,升压后通过高压、超高压线路传输,再经降压至生产企业、居民生活等使用。当前环境污染(雾霾、水污染等)、能源危机等,迫切需要改变现有传统的能源结构和使其清洁化、高效化、智能化,火电、水电、核电等的格局将会发生改变,即传统高污染的火电比例将会下降,高污染的煤炭发电将逐步缩小,高效的燃气轮机发电比例将会提高,清洁煤炭发电技术需求将会凸显。
电力装备,包括:蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、核电机组、电站锅炉、发电机、变压器、输电线等。

图7-3 电力装备产业链
来源:新材料在线
7.1.1电力装备市场
随着我国经济的不断发展,对电力的需求不断增长,2012年的市场规模已达到2.32万亿元人民币,每年的复合增长约10%左右,预计2017年将达到4万亿元人民币,这必将对电力设备提出巨大的需求,带领电力装备的发展。
根据国家能源局发布的数据,我国电力建设每年投资数千亿元人民币。国家电网未来在智能电网方面,将投资电网建设、智能化等1.5万亿元人民币,每年3000亿元左右。据国家电网表示,2015年新增特高压电网投资将达4500亿元人民币,带动电力相关产业投资达1.7万亿元人民币。
我国2015年低压电力设备市场预计900亿元人民币,未来将会保持每年20%左右的速度增长。据新华网、证券时报、民生证券报道,全球能源互联网建设将催生一个万亿元以上的电力装备市场,尤其高端电力装备。据罗兰贝格分析称,输配电设备,2015年中国市场预计3200亿元人民币。未来全球电力装备将以每年4%的速度增长。
据中国电器工业协会数据统计,目前国内输配电设备企业近7000家。从结构上来看,超高压及特高压产品由于生产成本较高、企业投资规模较大、技术含量较高,造成该子行业较高的进入壁垒,市场相对集中。而中低压产品市场集中度则相对较低,产品销售增速会逐渐趋于平缓。
7.1.2电力装备产业链企业
1、发电公司
国电集团、华能集团、华电集团、大唐集团、中电投集团。
2、电网公司
国家电网、南方电网。
3、输电线材公司
远东控股集团有限公司、万达集团股份有限公司、无锡江南电缆有限公司、宝胜集团有限公司、铜陵精达铜材集团有限责任公司、亨通集团公司、江苏上上电缆集团有限公司、东莞华新电线电缆有限公司、四川明星电缆股份有限公司、江苏通光电子线缆股份有限公司。
4、电力设备公司
中国西电、许继电气、平高电气、金利华电、大连电瓷、长高集团、智光电气、国电南瑞、国电南自、大连电瓷、特变电工、思源电气。
7.2电力装备关键材料
7.2.1电力装备关键新材料和零部件
表7-1电力装备关键材料与代表性企业
零部件/材料
代表性企业
非晶带材
日立金属株式会社、青岛云路、安泰科技、深圳市铭盈科技有限公司、安徽和泰电子技术有限公司、安徽华晶机械股份有限公司、北京冶科金属有限公司、北京光华启明烽科技有限公司
叶片
美国GE公司、美国西屋公司、日本三菱公司、日本日立公司、日本东芝公司、法国ALSTOM公司、德国REpower公司、西门子、俄罗斯哈尔科夫透平发动机厂
东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机(集团)、北京北重汽轮电机有限责任公司
磁芯
1、永磁体式:天通、东磁
2、励磁式:西门子、阿尔斯通
东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机(集团)、北京北重汽轮电机有限责任公司
转子(发电机)
美国GE公司、美国西屋公司、日本三菱公司、日本日立公司、日本东芝公司、法国ALSTOM公司、德国REpower公司、西门子、俄罗斯哈尔科夫透平发动机厂
东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机(集团)、北京北重汽轮电机有限责任公司
转子锻件及合金钢
1、转子锻件:中国一重、中国二重、东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机(集团)、北京北重汽轮电机有限责任公司
2、合金钢:上海宝钢、北京首钢、河北钢铁集团
高性能核电用钢
上海宝钢、北京首钢
铁塔、结构钢
上海宝钢、北京首钢、河北钢铁集团、沙钢集团、鞍山钢铁
输电线材
远东控股集团有限公司、万达集团股份有限公司、无锡江南电缆有限公司、宝胜集团有限公司、铜陵精达铜材集团有限责任公司、亨通集团公司、江苏上上电缆集团有限公司、东莞华新电线电缆有限公司、四川明星电缆股份有限公司、江苏通光电子线缆股份有限公司。
绝缘材料、
高温超导材料
1、绝缘材料:美国杜邦、瑞士依索拉公司、日本东芝公司、德国西门子公司、西安中瓷电力设备有限公司、川泰电力、河间伊斯特电力电气有限公司、河间市昊天通电力器材有限公司
2、超导材料:宝胜科技创新股份有限公司、西部金属材料股份有限公司、江苏综艺股份有限公司、江苏永鼎股份有限公司、江苏法尔胜股份有限公司
电力电子器件
ABB、西门子、施耐德
来源:新材料在线
7.2.2稀土永磁材料
稀土又被称为“工业味精”,主要用做添加剂起到特殊功能的作用,应用领域十分广阔。从产业链的角度来看,储氢材料、荧光材料、抛光材料、环保材料以及永磁材料是稀土的主要应用领域。

图7-4稀土材料分类及应用领域
来源:新材料在线
稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,永粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。伴随技术进步,产品性能提高,结构改善,磁性材料产品正逐步向高端市场扩张,在未来一段时间内我国磁性材料将会出现量价齐升的局面。目前,稀土永磁已广泛应用到风电、消费电子、VCH、节能电梯、EPS等领域。

图7-5 磁性材料的分类

图7-6稀土永磁材料的应用领域分析
来源:中电元协磁材分会,新材料在线
以2012年为例,中国稀土永磁材料产量占全球产量的91%,日本产量约占7%,日本以日立金属为主,其他地区仅占2%,钕铁硼的生产极为集中。下游消费市场看,中国消费了约50%的钕铁硼,欧美、日本等地区消费了50%左右。主要原因是钕铁硼主要应用于消费电子、风机、汽车等领域,而我国是上述产品的生产制造大国。

图7-72012年我家我设计,全球钕铁硼产地分布(左图)和消费分布(右图)
来源:《新产业》,新材料在线
据中国有色金属工业协会统计,2014年,中国稀土永磁材料产量合计11.8 万吨,同比增长25%。以2013年为例,国内烧结钕铁硼产量占93%。

图7-8中国稀土永磁材料产量变化情况
来源:中国有色金属工业协会,新材料在线
近年来,在国际制造业转移,稀土原料价格高企以及人工成本居高不下等多重因素的影响下,全球的钕铁硼产业的国际格局发生重大变化,中国已成为世界第一大稀土钕铁硼生产国。
表7-2国内外稀土永磁材料重点企业

来源:新材料在线7.2.3超导材料
众所周知电学物理知识告诉我们,电力传输的载体电阻越大,同样的功率条件下,损耗(发热)就会越大,靳海音因此电力输送过程中,需要尽可能低的电阻。因此,理想的零电阻的超导材料是电力传输最具前景的材料。特别是“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”荣获2013年度国家自然科学奖一等奖,再次把超导材料推向风口浪尖和国家战略的高度。
超导材料是一种新型材料,在一定低温条件下,能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性,能够无损耗地传输电能。另外,超导材料处于超导态时,只要外加磁场不超过一定值,磁力线不能透入,超导材料内的磁场恒为零。
根据组成和转变温度的不同,超导材料可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料;高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)和Y-Ba-Cu-O(YBCO)材料、MgB2超导材料、铁基超导材料,如图7-9。

图7-9 超导材料的分类
来源:新材料在线
超导材料具有的优异特性使它从被发现之日起,就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约,这首先是它的临界参量,其次还有材料制作的工艺等问题(例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题)。到80年代,超导材料的应用主要有:①利用材料的超导电性可制作磁体,应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等;可制作电力电缆,用于大容量输电(功率可达10000MVA);可制作通信电缆和天线,其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件,其运算速度比高性能集成电路的快10~20倍,功耗只有四分之一。

图7-10超导材料的应用领域
来源:新材料在线
根据国际超导科技界( 2007年世界超导工业峰会)和相关产业部门预测,到2020年,全球超导产业超过2400亿美元。中国超导市场的潜在规模已超过2000亿元,其中核心的超导材料约有800亿元。不过,目前中国国内超导材料主要依赖于美国、日本等地进口,致使超导材料价格高昂,约占超导设备成本的一半。
图7-11 超导材料中下游未来市场情况
来源:新材料在线
目前,国内涉及超导行业企业有十几家,其中力鼎新材料、英纳超导、西部超导等公司生产研发超导材料,而百利云电、中天科技、综艺超导、海泰超导、宝胜股份等企业涉及超导材料下游应用。
表7-3超导行业相关企业

来源:新材料在线7.2.4非晶(带材)合金材料
在日常生活中人们接触的材料一般有两种:一种是晶态材料,另一种是非晶态材料。所谓晶态材料,是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之,内部原子排列处于无规则状态,则为非晶态材料。一般的金属,其内部原子排列有序,都属于晶态材料。科学家发现,金属在熔化后,内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却,原子就会随着温度的下降,而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来,形成晶体。如果冷却过程很快,原子还来不及重新排列就被凝固住了,由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却,仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下,形成非晶带材。
图7-12 非晶带材生产工艺示意图
非晶态合金与晶态合金相比,在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。以铁元素为主的非晶态合金为例,它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。由于这样的特性,非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间蒲团之极乐宝鉴。例如,用于航空航天领域,可以减轻电源、设备重量,增加有效载荷;用于民用电力、电子设备,可大大缩小电源体积,提高效率,增强抗干扰能力;微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器;非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签;非晶合金神奇的功效,具有广阔的市场前景。
目前,随着电子技术向高频、小型化方向发展,非晶超微晶软磁合金材料已制成各种各样磁性器件代替硅钢、铁氧体和坡莫合金等应用于电力工业、电子工业及电力电子技术领域,用作电流互感器、大功率开关电源、逆变电源和程控交换机电源的变压器、电抗器、滤波器、互感器、及传感器等。
由于非晶变压器的研发及应用的快速增长,非晶带材也在快速发展。2014年,国内非晶带材的销售量达到6.4万吨,其中日立金属占了4万吨,安泰科技占了1.5万吨,青岛云路为0.8万吨。而2014年,非晶带材的市场需求量则是8.75万吨,市场严重供不应求,供给率为73%,还有27%的市场空间。根据《中国非晶态合金材料学术与产业化年报2014》,2015年国家电网将主推非晶合金变压器,力求达到60%,全力推动淘汰S9型高耗能变压器;京津冀一体化发展,对非晶节能变压器示范效应将有更大的空间:“一路一带”也将给非晶更多更大机遇。预计到2018年,预计非晶带材的市场需求量将达到22.75万吨。

图7-13 中国非晶带材需求量预测(单位:万吨)
来源:新材料在线
由于非晶带材技术壁垒非常高,目前全世界仅有安泰科技和日本日立金属、青岛云路等少数企业能够生产,特别是日立金属,占据了国内63%的市场。以2014年为例,日立金属生产的非晶带材达到9万吨,其中中国销售4万吨,印度销售为2万吨,其余在日本本土、美国、东南亚市场销售为3万吨。国内非晶带材的生产企业除了安泰科技和青岛云路,还有兆晶股份、中岳新能源等企业。

图7-14 2015年国内非晶带材产量预计(左图)及占比(右图)(单位:万吨)
来源:中国非晶态合金材料学术与产业化年报2014
八.农业装备
8.1弄机装备产业链
农业机械装备是指在作物种植业和畜牧业生产过程中,以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械,包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。
由于中国是农业大国,现代化离不开农业的现代化,农业现代化离不开农业机械的现代化,这种国情从根本上决定了农业机械巨大的潜在需求。《农机工业发展规划》预测,到2015年ca124,中国农机工业产值将达到4000亿元以上,预计2018年将突破5000亿元。目前,国内众多的农业机械装备制造企业以国家鼓励发展农业现代化为契机,依靠科技创新加快技术升级和产品更新换代,在农业机械装备技术水平上赶超世界一流水平,有力地推动了我国农业机械装备制造产业的快速发展。下图为农机装备产业链。

图8-2 农机装备产业链
来源:新材料在线8.2弄机装备关键材料
上游原材料行业包括:钢铁、有色金属、橡胶、塑料、燃油等行业,为农机提供基础原材料,是农机生产成本的重要组成部分。
上游零部件行业包括:
(1)动力部件,如各类柴油机、汽油机、发电机等;
(2)传动部件,如:变速箱、离合器、传动轴、链条等;
(3)行走部件,如驱动轮、导向轮、前桥、后桥、履带、轮胎等;转向部件,如方向盘、转向器、阀、缸等;
(4)割台脱粒部件,如脱粒滚筒、割台、拨禾轮、搅拢、筛、刀片等;
(5)耕种部件,如开沟器、播种箱、旋耕刀、育秧盘等;
(6)电控系统,如仪表、照明、座椅、电瓶等。
九.生物医药及高性能医疗器械
9.1生物医药及高性能医疗器械产业链
生物医用材料(又称生物材料或生物医学材料)是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高科技材料,与人类的健康息息相关。生物医用材料的健康、快速发展对于提高人们的生活质量,保障人类健康扮演着重要的角色,也已经逐渐成为快速发展的新兴产业。
生物医用材料涉及医用高分子、医用金属和合金、医用生物陶瓷、复合材料、生物衍生材料等,其制品既包括量大面广的基础医疗器械,如一次性使用的输液及注射器具、一般性外科手术器具以及药棉、绷带、纱布等卫生用品,也包括技术含量高、附加值高的直接植入人体或与生理系统结合使用的材料及其终端产品,如人造血管、人工心瓣膜、心脏起搏器、骨修复和替换材料及器械、人工器官、牙科材料、药物释放系统等,以及临床疾病诊断材料。下图为生物医用材料产业链。

图9-3生物医用材料产业链
来源:新材料在线
目前,生物医用材料产业已成为世界经济中最具生气的朝阳产业。生物医用材料产业以生物技术和生命科学为先导,涵盖医疗卫生、营养保健等产业,涉及医药产品、保健用品、营养食品、医疗器械等多个与人类健康紧密相关的生产和服务领域。生物医用材料产业的广阔发展前景受到世界各国普遍关注,在一些西方发达国家已进入高速发展期,成为带动整个国民经济增长的巨大动力。它也被联合国列为代表人类21世纪产业经济发展和社会进步的主要产业之一。随着人们生活水平的提高和生活方式的改变,生物医用材料产业具有巨大市场潜力,是国民经济和生物医用材料产业发展的关键。2010年我国生物医用材料市场销售额已近100亿美元,复合增长率为30%。保守估计2015年和2020年年销售额可分别达到370亿美元和1355亿美元,10年内成长为世界第二大生物医用材料市场。

图9-4我国生物医用材料发展情况
来源:奚廷斐.我国生物医用材料现状和发展趋势[J].中国医疗器械信息,2013(8).新材料在线整理
9.2生物医药及高性能医疗器械关键材料9.2.1骨科材料及骨科医疗器械
目前,全球生物医用材料以骨科和心血管两类应用产品的需求最大,分别占全球生物材料市场的37.5%和36.1%;其次以伤口护理和整形外科为主,约占全球生物材料市场的9.6%和8.4%。按照应用范围,骨科植入物可分为人工关节、脊柱系列产品和创伤系列产品。

图9-5骨科医疗器械
表9-1 骨科植入物所涉及的材质
类别
材质
人工关节
不锈钢、钛合金、钴、铬、钼、钽、陶瓷、超耐磨聚乙烯等材质
脊柱产品
不锈钢、钛合金、PEEK
创伤产品
钛合金、不锈钢、纳米人工骨(高分子材料)
来源:新材料在线
根据ORTHOWORLD的统计,2006年全球骨科市场规模为288亿美元,2012年增加至431亿美元。预计2012-2015年全球市场整体维持3.1%的年复合增长率,到2015年全球市场规模达472亿美元。

图9-6 全球骨科市场规模变化情况
来源:ORTHOWORLD,新材料在线整理
根据Frost&Sullivan的统计,2012年中国骨科器械市场规模约为101亿元,同期美国市场规模为89亿美元,中国市场规模仅为美国骨科市场规模的1/10,增长空间广阔。预计2012-2015年复合增长率为18%,2015年将达到166亿元,将超过日本成为第二大骨科市场。

图9-7 中国骨科市场规模(单位:亿元)
来源:Frost&Sullivan
目前,关节类、创伤类和脊柱类是中国骨科医疗器械三大主流类别产品,创伤类是唯一一类没有被国外厂商主导的产品。2012年11月16日,美敦力正式宣布,出资8.16亿美元收购康辉公司,两个月后,美国史赛克公司宣布收购位于常州的骨科产品生产商创生公司。随着老龄化到来,骨关节将是未来增速最快的领域。

图9-8骨科产品国内外主要生产企业
来源:中国医疗器械行业协会,新材料在线9.2.2牙科材料
牙科材料,也称齿科材料或口腔材料,是指用于修复缺损的牙齿或替代缺损、缺失的牙列,使其恢复解剖形态、生理功能和美观,以及在口腔预防保健、对畸形的矫治等医疗中所使用的各种材料。根据用途,牙科材料可分为公用耗材及专科材料。专科材料又分为口内、口外、修复、正畸、技工和口腔保健用耗材。

图9-9牙科材料分类
来源:新材料在线
表9-2牙科所涉及的材料
类别
涉及材质
口内耗材
复合树脂、粘接剂、酸蚀剂、窝沟封闭剂、银合金粉、氟化材料、失活剂
口外、种植常用外科材料
钛及钛合金、不锈钢、钴铬合金、丙烯酸类树脂、硅橡胶、生物陶瓷、复合材料
修复材料
瓷粉、烤瓷/陶瓷材料、合金/钢、分离剂/义齿清洁剂、橡胶碗、钢丝/网等
印模材料
藻酸盐类、合成橡胶类弹性材料、印模石膏和印模膏等
模型材料
石膏、人造石、低熔合金、模型蜡
义齿材料
金属、陶瓷及合成树脂
粘接材料
水门汀类和合成高分子材料
预防保健材料
氟化物凝胶、窝沟封闭剂
来源:新材料在线
根据DENSPLY公司的估计,全球齿科产品市场约为180亿美元,其中材料大概占60%份额。2012年中国假牙产量为8650万颗,占全球60%,预计到2030年,中国牙科材料市场将达120亿人民币。

图9-10 中国假牙产量变化情况
来源:中国产业信息网,新材料在线
根据中国牙科工业品市场分布情况看,义齿材料占比稳定,份额最大,而种植牙比重呈持续增加。未来牙科工业,应重点关注植入材料和陶瓷材料。2012年,中国年种植体植入量约20万颗,和韩国100万颗及其他周边国家、地区比,尚有不小的发展空间。庞大的人口基数,使中国有成为最大的口腔种植市场的潜力。预计到2016年,中国种植牙数量有望上升到50万颗以上,年复增长率在30%以上。

图9-11中国牙科工业品市场分专业类别分布
来源:中国生物医用材料科学与产业现状及发展战略研究

图9-12中国种植牙市场情况
来源:新材料在线
9.2.3眼科医疗器械
眼科疾病在医学上属于大病种,目前已了解的眼科疾病至少有数十种。最常见的包括近视,远视,老花,散光,白内障,青光眼等。在各类眼科疾病中,最常见的是近视,危险性最高的是白内障。目前全球近视的患病人数已超过10亿。在中国约有30%的人口(超过三亿人)患有近视,且今年来近视患病率在中国年轻人群体中呈急剧增长趋势,在16至22岁的群体中已达80%左右。白内障则是世界上主要致盲的眼病之一,目前全世界有1700万人因白内障致盲,并且此数字以100多万/年递增。在中国,白内障患者已达5千万人左右。青光眼过去主要是老年人疾病,近年来开始出现年轻化趋势,中青年人开始成为了庞大的青光眼病人群体。2012年全球青光眼人数已超过6600万,我国的青光眼患者达650万。目前世界上约有5000万名角膜病盲患者,中国有500万名。国外角膜捐献率较高,而中国国内角膜捐献年仅3000例左右,远远不能满足患者需求。
最近三十年中,随着各类新型生物医用材料和新型医疗激光设备等的开发和应用,眼科医疗器械市场得到了飞速发展。目前,生物医用材料在眼科疾病治疗方面的应用涵盖角膜接触镜(俗称隐形眼镜),人工晶状体,人工角膜,治疗青光眼植入材料,眼科手术用玻璃体填充物、粘弹性体,人工眼球,人工眶骨等。目前市场规模最大的是用于近视和散光治疗的角膜接触镜,其次是用于白内障治疗的人工晶状体。

图9-13眼睛结构图
表9-3 生物医用眼科材料分类与主要材质

来源:新材料在线
据统计,2006年全球眼科医疗器械市场已达170亿美元,2012年为236亿美元,预计2018年将达329亿美元,年复合增长率为5.7%。目前全球眼科医疗器械市场基本上被Abbott、essilor、Novarties、JNJVision、CooperVision等公司占领。

图9-14 全球眼科医疗器械市场规模
来源:EvaluateMedTech?(23SEP2013);中国医疗器械信息,2013;新材料在线

图9-15全球眼科医疗器械八大企业
来源:EvaluateMedTech?(23SEP2013),新材料在线
在中国约有30%的人口(超过三亿人)患有近视,且近年来近视患病率在中国年轻人群体中呈急剧增长趋势,在16至22岁的群体中已达80%左右。我国白内障患者已达5千万人左右,需要进行手术治疗的达500万人,并且每年新增40万人。我国有500万角膜盲病人需要进行角膜移植。我国的青光眼患者达650万。在角膜接触镜方面,国内市场以进口产品占主导,包括国外品牌博士伦、海昌、卫康、强生、视康、艾爵等。在人工晶状体方面,美国的爱尔康(现属诺华)、眼力健(现属雅培)和博士伦三家公司垄断全球人工晶体80%以上的市场份额。2015年,我国预计需要眼内人工晶状体120万个/年。

图9-16中国医用眼科材料发展
来源:新材料在线

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