订购热线(免长途费) 010-63858100

当前位置:首页>行业分析报告 >>房产建筑行业

房产建筑行业

2020年碳化硅陶瓷行业投资可行性及应用前景分析

2020年碳化硅陶瓷行业投资可行性及应用前景分析

 

碳化硅陶瓷是在陶瓷集体中引入第二相材料,使之成为增强、增韧的多相材料,又称为多相复合陶瓷。陶瓷复合材料是20世纪80年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料。包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基符合材料、异相可理弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。其因具有耐高温,耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点,在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下,可以得到广泛的应用,成为理想的高温结构材料。

材料结构、性能及应用关系陶瓷复合材料的结构主要有四个层次,依次为:1)原子结构;2)原子结合键;3)原子排列方式;4)相与组织。从材料理论观点来看,材料结构决定材料性能;而材料的性能决定了材料的应用方向。因而,材料结构上的根本性差异,使得陶瓷材料相对于有机高分子及金属等固体材料,在应用上有所侧重。

碳化硅(SiC)陶瓷结构及性能陶瓷材料是由很强方向性和结合性共价键和离子键联接构成的,从而其表现出了高熔点、高硬度、良好化学稳定性及耐磨性等特点。碳化硅陶瓷作为陶瓷材料其中之一,其Si-C共价键率达到88%,展现了一般陶瓷材料优良性能。此外,也因本质结构原因,展现了特异优良性能。如图2所示,碳化硅陶瓷材料结构是Si/C双原子构成四面体;Si/C致其密度较小;相对其它陶瓷材料,碳化硅更是一种轻质陶瓷材料。而由Si/C两种原子构成碳化硅也具有低热膨胀系数、高导热系数和耐热震的性能特点。

碳化硅陶瓷的应用得益于碳化硅陶瓷一系列优良性能,使得碳化硅陶瓷在现代很多工业领域中得到了应用,主要集中在耐火材料、耐磨高温件、磨料模具和防弹装甲等四个方面。

(1)耐火材料:相对于磨料,碳化硅陶瓷在国外更多作为耐火材料;而我国也逐步扩大了碳化硅陶瓷在耐火材料方面上的应用。

(2)耐磨高温件由于碳化硅陶瓷具有高硬度、耐酸碱化学腐蚀、良好的耐磨损性和导热性,使得其常常被用于耐磨高温件,如:高温热交换器和轧钢机上的托辊。

(3)磨料模具:碳化硅是除了金刚石和碳化硼后,硬度最大的材料;因此,在机械加工行业中,各种磨削用的砂布、砂轮、砂纸及各类磨料很多都是由碳化硅陶瓷材料制备而成的。

(4)防弹装甲:现代化防弹材料追求防弹效果好、材质轻和价格低廉三位一体;而碳化硅的高硬度、密度相对较小及价格低廉的特点,使得其在防弹装甲上大有作为。在坦克、船舰、战斗机、防弹头盔和防弹衣领域,都有碳化硅陶瓷的一席之地。

(5)随着5G时代的到来, SiC作为最新的第三代半导体材料,助力于5G移动通信发展。5G时代的关键材料中,陶瓷材料也大有所作为

手机电磁屏蔽材料:5G时代智能手机的内部芯片尺寸和间距越来越小,可以说集成化程度和信号传输密度高;这就导致手机内部的电磁干扰越发严重,故手机电磁屏蔽材料是5G时代智能手机不可或缺的组成部分。据报道,碳化硅陶瓷复合材料具有吸波特性,加上它本身密度小和机械强度高,故有望作为5G智能手机内部小型轻量化的吸波器件。

手机导热散热材料:5G时代智能手机因功能越发强大,从而手机内部的芯片和模组集成化和密集化程度增大,从而导致半导体器件工作时产热急剧增加。而半导体器件失效关键原因之一就是热引发的,因此开发出配套良好的导热散热材料是十分迫切的。就导热散热陶瓷来讲,氧化铝陶瓷是目前最为成熟材料。不过,氧化铝陶瓷还是具有导热低与半导体芯片热膨胀系数相差大的缺点,容易累加内应力致芯片失效,故很难适应5G时代对导热散热材料的要求。而碳化硅陶瓷导热系数高,热膨胀系数小并且和芯片热膨胀系数匹配度极高;此外,如果5G时代,芯片材料使用的是最新一代的SiC半导体,热膨胀系数匹配度就趋于完美了。故SiC陶瓷在5G时代的手机导热散热材料领域有良好的前景。

据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国碳化硅陶瓷行业发展前景及投资战略预测咨询报告》统计数据显示::2019年全球碳化硅陶瓷市场总值达到了40亿元,预计2026年可以增长到42亿元,年复合增长率(CAGR)为0.4%。