中国新材料自给率仅14%,看看我国哪些新材料被“卡了脖子”?

材料技术观察 2022-12-12
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近日,重庆信合启越科技有限公司历时10年完成了“立式石墨烯阵列材料的制备及其应用”全产业链技术开发,已建成年产4万片以上的石墨烯材料规模化生产线。该公司总经理李葵阳表示,立式石墨烯阵列材料具有强电子隧穿效应、高导电性、大比表面积、高强度、高结构稳定性等特点,它在电催化、场发射、电储能等领域具有很高的应用价值。

石墨烯被誉为“新材料之王”,是迄今为止自然界厚度最薄、硬度最高、导热导电性能最好的新材料。目前,石墨烯已在智能穿戴、新能源电池、电子元器件等多个领域推广试用。不过应用方面仍以中低端产品为主,也让这一备受期待的“新材料之王”被戏称为“工业味精”,急需向智能化、高端化转型。

对于这样新材料,有着比钢铁硬百倍的强度,却有着轻量化的密度,所以石墨烯在未来的制造业上的潜力是非常巨大的,引得中国在对石墨烯的研究中,开发出了一样以石墨烯为主体结构的合金,这让石墨烯在当今的新材料领域再添一位新成员,那么中国研制的这种新材料究竟是什么呢?

1、为客机量身打造的机体材料

早期航空工业中,金属材料是绝对的主角,这种情况一直持续到了上世纪冷战末期。金属材料的机身需要进行改进,起点便是军用运输机,从改造军用运输机开始,让有机非金属材料充当了机身的材料的主体,这样以来整体不仅更轻,还能使得机身更为牢固,在现代化空战中,生存能力更强。

所以有机非金属材料在这时得到了实战的应证,此后更是用到了客机身上,其中有一种材料便不得不提,它就是石墨烯。

石墨烯原本是一种用于电子工业的新材料,因为用于锂电池隔膜而名声大噪,所以石墨烯的固有印象就是一种用于电子工业的材料,不过中国科研人员却将它用于打造科技机身的材料。

对于为什么要用石墨烯,其实最主要还是石墨烯在材料结构上的优点。石墨烯密度小,材料强度却很大,这让它在同等重量之下,硬度更是超越了钢铁,这自然让石墨烯成为了中国科研人员眼中的宠儿,开始针对石墨烯进行反复研究。

让石墨烯成为机体材料的一部分,当然这不是要让石墨烯直接做成机体外壳,相反它是作为了机体外壳金属材料的辅助材料,也是出于弥补机体外壳的金属材料的缺点而打造的。

中国国产飞机C919科技所采用的机身外壳材料主要铝锂合金,这种合金虽然十分轻量化,易加工,可是这种材料也有自己的缺点,主要就是材料强度不够,硬度太低,这使得这种材料实际上是非常容易变形的,所以为了让这种材料成功地登上飞机,便加上了一种稳固材料,这便让石墨烯在飞机外壳之中的作用体现了出来。

18年以来,中美贸易摩擦、科技战、新冠疫情、俄乌冲突不断冲击着全球供应链。去年11月18日,政治局会议审议了《国家安全战略》,强调科技、能源矿产、粮食等供应链安全问题。我国高端新材料技术和生产偏弱,近年来产能虽有显著提高,但未能满足国内高端产品需求,材料强国之路任重而道远。

2、中国是制造大国,但所有产业利润率仅为10

1.中国是全球生产洗发水最多的国家,然而所有生产洗发水的企业利润率在10%左右。洗发水里有一些添加剂,可能1瓶洗发水仅需要添加1滴,这些材料的利润率在90%左右。

2.中国是全球第一大电脑生产国,其中联想是全球电脑生产制造体量最大的企业,其毛利率也仅为10%左右。然而电脑里的一些元器件和材料,其利润率至少在50%以上。

3.高铁号称中国四大发明之一。据业内人士统计,生产高铁和制造铁轨的企业,利润率也仅有10%。而高铁用的涂层、紧固高铁螺丝钉,特殊钢材,高性能复合材料等材料和器件,利润率在50%-90%。

然而,无论是洗发水用的添加剂,还是电脑或高铁用的关键元器件和核心材料,都严重依赖进口。

我们翻阅了杜邦陶氏、巴斯夫等500强的材料企业财报,发现其品种众多的材料业务给公司带来极高的营收和利润率,但这些高端材料大多数中国却做不了。

3、中国新材料的进口率高达86%,自给率仅14%

据业内统计,中国新材料的进口率是高达86%,自给率仅14%。在国外对中国禁运清单中,主要涉及特种材料与相关设备、材料加工、电子设备、计算机设备、通讯与信息安全、传感器与激光器、导航与航天电子设备、船舶类和航空航天与推进器等九大领域,其中涉及大量的材料(或元器件)问题、工艺问题以及设备问题。

今年7月,日本限制韩国进口日本生产的显示和半导体用的PI、光刻胶和高纯度氟化氢等关键材料。这三种材料在IC的大盘子里面,仅占21亿元的市场。然而缺了这3种材料,三星的面板厂就开不了工。

在目前申报科创板上市的120家企业里,材料企业排第四(约10家)。但在上市的29家里面,材料企业排第二。这些企业所研发的产品和技术可以解决我们国家的一些产业安全问题,实现关键材料、元器件以及设备的本土化。

4、16个新材料供应链:

一个材料从发明到应用,至少需要10年、20年甚至30年,这类可能更适合高校和科研院所来做前期的学术研究和早期研发。

碳纤维:我国企业产能扩张速度较快但核心技术缺失严重,高附加值的航空航天用碳纤维仍被“卡脖子”。

汽车铝板:我国企业核心设备与技术均需进口,高性能产品产能尚待提升。

聚酰亚胺:产品多用于军用领域,我国电子级PI薄膜质量落后于国际先进水平

SiC纤维:日美企业统治全球市场,我国第三代SiC纤维产业化处于起步阶段

硅片:我国企业产能集中于6英寸硅片,12英寸大硅片国产化率较低。

碳化硅:美国企业一家独大,我们龙头企业开始批量生产,进口依赖度度达80%。

半导体溅射靶材: 日美厂家占据垄断地位,我国国产化率仅20%。

尼龙66:己二腈技术有所突破,国内企业加速布局,全产业链进口替代可期。

聚乳酸:我国企业产能份额不断上升,原材料供应与生产工艺制约进一步发展。

电子陶瓷:我国企业占据中低端市场,陶瓷粉末技术有待突破,被日美卡脖子。

光学膜:PVA膜、TAC膜、增亮膜、扩散膜等基膜被日韩企业卡脖子。

光刻胶:我国半导体光刻胶国产化率2%,KrF、ArF光刻胶对外依赖最为严重。

有机发光材料:我国企业主要生产粗单体、中间体,终端成品材料有待突破。

聚苯醚:我国企业产销量跻身世界前列,但仍供不应求,品质、产量、品种牌号等方面与欧美企业尚有差距。

对位芳纶:产能尚停留于千吨级,良品率与产品质量严重阻碍产业发展。

高吸水性树脂:总产能迈入国际第一梯队,低端产能过剩,高端产能不足。

1998年的华为,体量仅10亿元左右。而目前华为交换机做到了全球第一。为什么呢?因为过去的二三十年,中国的TMT高速发展,催生了对交换机市场的巨大需求。

2005年的海康威视,还是一个规模体量很小的摄像头公司。目前已经成长为2000多亿市值的公司。为什么呢?因为当时中国的平安城市建设项目要求所有的摄像头都要用国产的。在这种情况下,催生了对国产摄像头巨大的市场需求。

第三个例子就是海能达,一家做对讲机的公司,目前是全球最大的对讲机公司,市值200-300亿。为什么呢?06年开始,国家公安系统在模拟数字化的过程中,要求对讲机国产化,便催生了对讲机的市场需求。

回到国家安全这个重要的话题。中国人要解决产业安全的问题,就是要解决材料、工艺、设备的问题。这个就是整体的大逻辑。

文章来源: DT新材料,科学知识点,数据宝,新材料在线官网

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