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探索新材料产业发展:先进基础材料、关键战略材料与前沿新材料的未来趋势

佚名 钢材资讯 2025-03-13 01:02:59 54

新材料是新近发展或正在发展的材料。它具有优异性能,属于结构材料;同时还有特殊性质,属于功能材料。依据《新材料产业发展指南》,新材料主要被分成先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料这三大类。在这每一个大类当中,又包含着具体的细分领域新材料,其范围较为广泛。

近年来,我国在加快推进新一代信息技术、高端装备制造以及新能源等战略性新兴产业的发展。同时,在实施国民经济和国防建设的重大工程过程中,需要新材料产业给予支撑与保障。由此可见,新材料产业未来的发展空间是十分广阔的。

材料工业是我国七大战略性新兴产业之一,它也是“中国制造 2025”重点发展的十大领域之一,同时还是科创板六大领域之一。它是我国重要的战略性新兴产业,对制造强国和国防工业的发展起着关键的保障作用。

目前我国重点发展的新材料有三大类。一类是先进基础材料,另一类是关键战略材料,还有一类是前沿新材料。在这每一个大类里面,都包含着具体的细分领域新材料,其范围十分广泛。

新材料包含:先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料。

推动先进基础材料工业转型升级,重点关注基础零部件用钢、高性能海工用钢等先进钢铁材料,高强铝合金、高强韧钦合金镁合金等先进有色金属材料,高端聚烯烃、特种合成橡胶及工程塑料等先进化工材料,先进建筑材料、先进轻纺材料等。大力推进材料生产过程的智能化改造和绿色化改造,重点突破材料性能及成分控制、生产加工及应用等工艺技术,持续优化品种结构,提升质量稳定性和服役寿命,降低生产成本,增强先进基础材料的国际竞争力。

关键战略材料围绕重大需求,包括新一代信息技术产业、高端装备制造业等。重点关注耐高温及耐蚀合金、高强轻型合金等高端装备用特种合金,反渗透膜、全氟离子交换膜等高性能分离膜材料,高性能碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及复合材料,高性能永磁、高效发光、高端催化等稀土功能材料,宽禁带半导体材料和新型显示材料,以及新型能源材料、生物医用材料等。要突破材料及器件的技术关和市场关,完善原辅料配套体系,提高材料成品率和性能稳定性,实现产业化和规模应用。

前沿新材料将石墨烯、金属及高分子增材制造材料,形状记忆合金自修复材料、智能仿生与超材料,液态金属、新型低温超导及低成本高温超导材料作为重点。它加强基础研究并积累技术,注重原始创新,努力在前沿领域实现突破。同时,积极做好前沿新材料领域的知识产权布局,围绕重点领域开展应用示范,逐步扩大前沿新材料的应用领域。

新材料的涉及范围很广,分类也多样。依据国家工信部的分类,总计将近 300 种。按照新材料所服务的企业来划分,主要有三类。第一类是先进基础材料,这类材料能帮助传统行业如建筑、化工、制造业等进行转型升级,其中包括高性能金属、特种塑料与橡胶、陶瓷、玻璃等。第二类是关键战略材料,它是新兴产业最为重要的原材料。比如,有做芯片的硅材料,有新能源汽车锂电池的原料,还有航天航空用的碳纤维材料等。第三类是前沿材料,这些材料未来会拥有广阔的应用场景,然而目前仍处在试验阶段,总体上还没有进行大规模生产。像能够用于高端医疗器械的纳米材料,以及能让智能家电导电并且透光性能得以增强的石墨烯等。

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新材料产业链上游

包括钢铁材料、有色金属材料、化工材料、建筑材料、纺织材料等

中游新材料

主要分为以下几类:先进基础材料,其中包括先进钢材材料、先进有色金属材料、先进化工材料、先进无机非金属材料等。

关键战略材料包括高性能纤维及复合材料,还包括稀土功能材料,也包括先进半导体材料,以及新型显示材料、新型能源材料、生物医用及高性能医疗器械用材料等。

和前沿新材料(石墨烯材料、超导材料等)三大类

下游

应用于电子信息行业,应用于新能源汽车行业,应用于节能环保行业,应用于家电行业,应用于医疗器械行业,应用于航空航天行业,应用于纺织机械行业,应用于建筑化工行业。

今年的政府工作报告写入了“加快发展新质生产力”,它被列为 2024 年十大工作任务之一。新材料产业是形成新质生产力的重要举措。新材料产业处于科技创新的前沿,其创新成果既能为新一代信息技术等众多新兴战略产业提供关键原材料保障,又能推动传统产业技术升级和产业创新。

新材料企业处于先进制造产业链的前端,大多数人对其并不熟悉,它们是各行各业的“幕后英雄”。它们服务的客户是家喻户晓的品牌,例如中融捷股份是比亚迪的供应商,赣锋锂业是广汽埃安的合作伙伴,蓝思科技是苹果、小米、OPPO等的手机屏幕供应商。

数据表明,2023 年我国新材料产业的市场规模约为 7.8 万亿元。预计在 2024 年,其规模将达到 9.1 万亿元。到 2025 年,产业规模预计能够达到 10 万亿。

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我国各省份新材料产业全景图

我国新材料产业已形成集群式发展模式。它以环渤海为重点,形成了相应的产业集群;以长三角为重点,也形成了相应的产业集群;以珠三角为重点,同样形成了相应的产业集群。同时,东北、中西部地区的特色也很突出,形成了具有自身特色的产业集群分布。

珠三角地区依靠其区位、产业、人才和技术优势,打造出了较为完整的新材料产业体系,承担着新材料的研发创新以及高端制造等职能,并且形成了一批综合性新材料产业集聚区。

京津冀地区,大型企业总部汇聚于此,国内顶尖高校也在此集聚,重点科研院所同样集聚于此。这里的科技创新能力在全国处于领先地位。然而,由于受到环境承载力的影响,重点发展了电子信息材料、新能源材料、生物医用材料、航空航天用材料、高性能膜材料以及前沿新材料等高精尖材料,从而形成了高端新材料产业集群。

长三角地区经济发展水平较高,其产业配套较为完善,物流交通网络也很发达。这里是我国重要的新材料研发、生产和消费市场,并且还是拥有新材料产业集群数量最多的地区。在高性能金属材料、先进高分子材料、高性能纤维等领域,形成了一批具有代表性的产业集群。

珠三角地区,其应用市场空间较为广阔,潜力较大。该地区的外向型出口经济发展态势良好,新材料产业的集中度较高。在电子信息材料、化工新材料、先进陶瓷材料等领域,培育出了具有较强优势的产业集群。

我国新材料产业在江苏、山东、广东等地有主要集聚。浙江、江苏、广东以及山东等地的新材料产业总产值目标都超过了万亿。

2023 年 7 月底时,国内在新材料领域有相关企业 36.2 万家。从年均来看,复合增速为 32.16%。

目前,我国拥有 7 个国家级的新材料领域先进制造业集群。同时,还有 6 个国家级创新中心。此外,有 1972 家专精特新“小巨人”企业。

全国新材料领域的高企数量为 22576 家。其中,广东的高企数量占比为 18%。江苏的高企数量占比为 13%。山东的高企数量占比为 8%。浙江的高企数量占比为 8%。

我国价值最高新材料企业TOP10

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价值最高新材料企业(民营企业)

蓝思科技于 2006 年成立,总部处在湖南长沙。它是率先将精密玻璃运用到手机防护屏上的企业。其主营产品包含玻璃、金属、蓝宝石、陶瓷、碳纤维等新材料,以及智能设备的视窗和外观防护、结构件等。去年的营收达到了 500 多亿元。主要客户包括国际知名的企业,像苹果公司、三星公司、华为公司、小米公司、OPPO 公司、vivo 公司、谷歌公司、Meta 公司、特斯拉公司、宁德时代公司、宝马公司、奔驰公司、大众公司、理想公司、蔚来公司、比亚迪公司等。

卫星化学于 2005 年成立。它以轻质化原料作为核心。涵盖了功能化学品、高分子新材料、新能源材料等业务板块。其下游产品被应用于航空航天领域。下游产品被应用于新能源汽车领域。下游产品被应用于电子芯片领域。下游产品被应用于医疗卫生领域。2023 年,该企业的营收超过 400 亿元,同比增长 12%。

天齐锂业于 1995 年成立。它最早是位于四川的一座碳酸锂工厂。经过一系列的发展与扩张后,逐步在锂行业确立了领先地位。凭借在锂产业链中的垂直整合优势以及丰富的资源储备,天齐锂业吸引了众多头部客户。这些重要客户包括比亚迪、特斯拉、宝马、大众等知名汽车品牌,还有宁德时代等国内领先的电池制造商。

合盛硅业于 2005 年成立。现今已构建起从工业硅至有机硅,再到多晶硅的完备产业链。合盛硅业给众多知名光伏企业供应多晶硅原料。在电子领域,有机硅产品在半导体封装以及电路板制造等领域得到广泛应用。去年的营收超过 260 亿元,相较于去年同期增长了 12%。

华友钴业于 2002 年成立。它经历了从主营铜钴开采研制业务到锂电材料一体化的发展转型。其产品覆盖了宁德时代、大众国轩、亿纬锂能、远景动力、卫蓝新能源等全球动力电池品牌企业。这些产品广泛应用于特斯拉、宝马、蔚来、大众等电动汽车。去年营收达 600 多亿元,同比增长 5%。

全国百强新材料企业分布(民营企业)

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高性能纤维及复合材料是新材料产业的重要构成部分,属于关键战略材料,在航空航天领域有广泛应用,在新型建材领域有广泛应用,在风力发电领域有广泛应用,在轨道交通领域有广泛应用

高性能纤维具有特殊的物理化学结构、性能和用途,也具有特殊功能,一般抗拉强度极高,杨氏模量也极高,同时具备耐高温、耐辐射、抗燃、耐高压、耐酸、耐碱、耐氧化剂腐蚀等特性;高性能纤维复合材料是以高性能纤维作增强材料,以树脂作基体,通过加工成型而得到的复合材料,具有质轻、高强高模、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等优异性能。全球高性能纤维及复合材料在发展方向上,正朝着制造技术变得先进,成本降低,材料性能提升且具备多种功能,以及应用范围扩大的方向发展。从应用技术和产业成熟度方面来看,当下高性能纤维当中,碳纤维、芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维最为强劲。并且随着下游复合材料成型制件技术的提高,市场的推广程度和需求数量在持续增加,同时呈现出加速扩张的态势。

碳纤维含碳量高于 95%,属于无机高分子纤维。它具有诸多优异性能,比如低密度,强度高,能耐高温,化学稳定性高,抗疲劳,耐磨擦。同时还有高振动衰减性,导电导热性能良好,电磁屏蔽性能佳,热膨胀系数较低。

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我国碳纤维产业在近些年获得了迅速的发展,并且政府推出了相关的政策来助力该产业的发展。碳纤维有着广泛的应用范畴,像航空航天领域、风电叶片领域、体育休闲领域、压力容器领域、碳/碳复合材料领域、交通建设领域以及海洋领域等。在产业链当中,原丝和碳化属于最为核心的环节,而我国在这方面已经取得了非常明显的进步。风电属于清洁能源。风电的新增装机量在不断提升。碳纤维在风电领域的应用,其增长空间在未来依然有着较大的潜力。

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碳纤维铺贴工艺

高性能纤维复合材料(代表企业)

中复神鹰于 2006 年成立。2022 年,它在上海证券交易所科创板上市。它隶属于中国建材集团有限公司。它是一家集碳纤维及其复合材料研发、生产、销售为一体的国家高新技术企业。公司系统掌握了 T700 级、T800 级、M30 级、M35 级千吨级技术,以及 T1000 级、M40 级百吨级技术。在国内,它率先实现了干喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化。它建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线。

光威复材创建于 1992 年。2017 年,它在深交所创业板上市。它隶属于威海光威集团。它是一家专业从事高性能碳纤维及复合材料研发生产的高新技术企业。它能够为客户提供从“原丝”到“复合材料制品”,再到“装备制造”“检测分析”“技术设计”等一系列环节的一体化全产业链服务,其中包括碳纤维、织物、树脂、预浸料等产品。

中简科技在 2008 年成立,2019 年在深交所创业板上市。该公司专门从事高性能碳纤维及相关产品的研发、生产、销售和技术服务,是高新技术企业。它是拥有完全自主知识产权的国产高性能碳纤维及相关产品的研发制造商,具备高强型 ZT7 系列(高于 T700 级)的能力,具备 ZT8 系列(T800 级)的能力,具备 ZT9 系列(T1000/T1100 级)的能力,还具备高模型 ZM40J(M40J 级)石墨纤维的工程产业化能力。

芳纶被称为“芳香族聚酰胺纤维”,是一种高科技特种纤维。它具备优异的力学性能和稳定的化学性能。芳纶主要分为间位芳纶和对位芳纶这两大类。间位芳纶拥有长久的热稳定性,具有本质阻燃性,还有优良的电绝缘性,以及优异的耐腐蚀、耐辐射等特性。它主要被应用于电绝缘服、高温防护服、高温传送带、高温过滤等领域。对位芳纶具备高强度、高模量以及高耐热性等特性,同时还具有良好的抗冲击、耐腐蚀和抗疲劳性能。基于这些特点,对位芳纶常常被称作“防弹纤维”,并且在国防军工、航空航天、个体防护以及体育休闲等领域得到了广泛应用。

因为技术封锁等缘故,我国芳纶的生产以及应用开始得比较晚。在 2004 年的时候,烟台氨纶(如今改名为泰和新材)达成了间位芳纶的产业化生产,并且逐渐发展成为全球第二大间位芳纶的供应商;芳纶的市场需求在不断地增长,国产化替代逐渐成为行业发展的趋向。

芳纶纤维(上市公司)

泰和新材在 1993 年成立。2008 年,它在深交所主板上市。它是一家科技型新材料企业,集高分子新材料科技公司、特种面料 ODM 全球工厂、新能源系统解决方案提供商、绿色化工制造商于一体。

民士达在 2009 年成立,2023 年在北交所上市。它是在泰和新材芳纶纸项目的基础上组建起来的国有股份制企业,专门从事芳纶纸及其衍生产品的生产销售。2015 年,民士达在全国中小企业股份转让系统进行挂牌交易。该公司是全国首家生产芳纶纸的企业,并且是目前国内芳纶纸行业的龙头企业,也是国内规模最大的芳纶纸制造企业。

超高分子量聚乙烯纤维强度高,它的模量也高。这种纤维质量轻,具备防弹、防刺、防割的性能。它防海水性好,耐化学腐蚀,能抗紫外线,耐磨度高,还耐低温。因其具有这些显著优点,所以广泛应用于国防军工、航空航天、安全防护、工程建筑、海洋渔业、民用纺织品等领域。

我国目前已成为全球最大的超高分子量聚乙烯纤维的生产国,产业规模在不断增长。同时也成为全球最大的超高分子量聚乙烯纤维的出口国,产品质量持续提升。并且其应用领域在不断拓展,还打破了长期以来国外在这方面的技术垄断以及产品禁售的局面。

超高分子量聚乙烯纤维(上市公司)

同益中在 1999 年成立。2021 年,它在上海证券交易所科创板上市。该公司隶属于国家开发投资公司,是一家国家高新技术企业,专业从事超高分子量聚乙烯纤维以及包含 PEUD、芳纶 UD 和防弹制品等的复合材料的研究、开发、生产和销售。

南山智尚在 2007 年成立,于 2020 年在深交所创业板上市,具备完整的毛纺织服饰产业链。去年一期的 600 吨高分子量聚乙烯纤维生产线全部以特种装备纤维制品作为主要产品;在二期 3000 吨高分子量聚乙烯纤维业务方面,公司会提升民用端绳索、海洋领域产品的占比,并且公司将加快新型纤维领域这一第二增长曲线的发展。

可实现对木材等其他材料的替代。

目前,高性能玻璃纤维的发展潜力非常大。其中,高硅氧玻璃纤维具有较大的优势。并且,它延伸出了一种发展趋势,即既注重更高的工艺性能,又注重降低成本和减少污染。我国玻纤市场集中度整体处于较高水平,有着较高的行业壁垒。龙头企业的成本在逐步降低,产能也在持续扩大。这些因素使得现有的寡头竞争格局难以被打破。另外,新能源市场和风电市场日益兴起,有望带来持续增长的需求态势。

高性能玻璃纤维(上市公司)

中材科技在 2001 年成立。2006 年,它在深交所主板上市,现今是国内最大的风电叶片企业。2016 年,公司收购了泰山玻纤 100%的股权,如今已成为全球和国内产能第二大的玻纤企业。同年,公司发起设立子公司中材锂膜,对 2.4 亿平锂电隔膜产能进行投资建设,并且在 2019 年出资收购了湖南中锂,现在已是国内第三大锂电隔膜企业。该公司还是亚洲最大的复合材料气瓶制造商,是车载 CNG 气瓶和车载氢气瓶的龙头企业。

中国巨石于 1998 年成立,它的前身是中国化学建材股份有限公司。1999 年,央企中国建材集团与民企振石控股集团共同组建了中国化建,该公司在上海证券交易所上市。之后,它又先后改名为“中国玻纤”“中国巨石”。现今,公司已发展成为行业的龙头企业,是中国建材股份有限公司玻璃纤维业务的核心企业。

山东玻纤创建于 2008 年。2020 年,它在上海证券交易所主板上市。它是山东能源集团控股经营的国有上市企业,主要业务包括玻璃纤维的生产以及初加工,还有热电产品。目前,公司拥有 6 条玻纤生产线,设计产能为 41 万吨/年,在全国位居第四。

聚酰亚胺被称作高分子材料金字塔的顶端材料;聚酰亚胺纤维作为重要的高性能纤维,其耐高温聚酰亚胺纤维是当前使用温度最高的有机合成纤维之一,能在 250 到 350℃的温度范围内使用,在耐光性、吸水性、耐热性等方面相较于芳纶纤维更具优势,其强度比芳纶约高出 1 倍,是当前力学性能最好的有机合成纤维之一。

我国是世界上开发聚酰亚胺薄膜最早的国家之一

全球高性能聚酰亚胺薄膜的研发与制造技术被美日韩等国所垄断,他们掌控着全球约 90%的市场份额。目前,国内国产聚酰亚胺薄膜 90%多应用于绝缘材料领域。已有深圳瑞华泰、溧阳华晶、山东万达等近 10 家企业运用流延法双向拉伸工艺来制造聚酰亚胺薄膜,并且这些企业陆续开展双向拉伸聚酰亚胺薄膜的产业化开发工作。

聚酰亚胺纤维(上市公司)

国风新材在 1998 年成立,同年在深交所主板上市。公司将重点放在双向拉伸聚丙烯薄膜、双向拉伸聚酯薄膜、预涂膜、聚酰亚胺薄膜等功能高分子膜材料上。公司具备研发、采购、生产、销售的完整体系。国风新材是国家高新技术企业,其企业技术中心被认定为国家企业技术中心。

他们共同成功签约了高性能纤维复合材料全产业链技术与装备创新平台。淮阴工学院党委书记常绿出席了签约仪式。

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高性能纤维复合材料全产业链技术与装备创新平台落户淮安项目

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高性能纤维复合材料企业分布

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市场天花板不断上移,高性能纤维及复合材料具有广阔成长性

我国高性能纤维及复合材料技术经过多年的发展与积累,实现了重大突破,进而进入了先进国家的行列。当下,我国已经成为了全球范围内品种覆盖面最为广泛且规模最大的高性能纤维生产国,在全球中占有重要的地位。

高性能纤维产品种类丰富。它已在航空航天领域广泛应用,也在国防军工领域有应用,还在风力发电领域、土木建筑领域、汽车工业领域、轨道交通领域、海洋工程领域、光缆通信领域、安全防护领域、环境保护领域、体育休闲领域等得到应用,并且已在特定领域形成了稳定的应用。高性能纤维的需求较为分散,具有非常广阔的成长空间。随着纤维材料技术的提升,其性价比优势逐渐显现,应用领域不断拓展,市场的天花板也将不断上升。

经过多年发展与积累,我国培育了一批各行业的骨干龙头企业。中复神鹰、威海光威、江苏恒神、吉林碳谷等是碳纤维生产的龙头企业;烟台泰和、中化国际、中芳特纤等是以芳纶生产为主的企业;九州星际、北京同益中、中国石化仪征化纤等是以超高分子量聚乙烯纤维生产为主的企业;江苏奥神、长春高琦等是以聚酰亚胺纤维生产为主的企业;这些企业形成了江苏、吉林、山东等高新纤维及其制品的产业集聚地。

产业集中度提升。中复神鹰、光威复材、浙江宝旌、江苏恒神、吉林国兴等企业的碳纤维产量超过国产碳纤维总量的 80%。宏发纵横、江苏澳盛等企业碳纤维年用量接近万吨。泰和新材、中化国际、中芳特纤等企业芳纶产量达国产芳纶总量的 90%。部分龙头企业的高性能纤维产能产量位居全球首位。这些龙头企业更为重要的是,它们基本都通过自身的自主研发,把具有自主知识产权的高性能纤维制备工艺技术或者应用工艺技术掌握在了手中,为我国高性能纤维产业能够快速发展提供了保障。

我国高性能纤维行业发展迅速,这推动了下游诸多领域技术水平的提升,使其提升速度较快。同时,也取得了明显的经济社会效益。高性能纤维实现国产化后,打破了日、美等发达国家长期对我国实施的技术封锁和市场垄断。这为我国制造业核心竞争力的提升注入了新的动力,并且在航空航天、国防军工、风力发电、土木建筑、汽车轻量化、海洋工程、环境保护等领域的高质量发展方面做出了重大的贡献。

高性能纤维对于实施制造强国战略以及推动制造业高质量发展而言,是不可或缺的关键基础材料。国产高性能纤维的生产和应用技术在不断进步,这使得我国高性能纤维有望迎来新的发展机遇,能够全面进入国际先进行列,从而为满足国民经济建设发挥更为重要的作用。

到 2025 年,国产高性能纤维的研发生产将达到国际先进水平。会建立以企业为核心的创新体系。依据高性能纤维制备的技术特点,会合理布局区域发展和产业链发展模式。从而实现高性能纤维及其复合材料工艺技术的多元化、品种系列化、产能规模化,以及关键装备的自主可控,全面提升产业链的安全。还将进一步突破国产高性能纤维的高性能、低成本、稳定化批量制备技术和服役性能,形成具有“设计—制造—评价—考核验证”完整核心竞争力的产业集群和研发平台。这样就能大幅提升高性能纤维及其复合材料的市场应用规模和水平,实现其在国防领域的自主保障,满足国民经济重大领域的应用需求。

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