2020年碳化硅陶瓷行業投資可行性及應用前景分析

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碳化硅陶瓷是在陶瓷集體中引入第二相材料，使之成為增強、增韌的多相材料，又稱為多相復合陶瓷。陶瓷復合材料是20世紀80年代逐漸發展起來的新型陶瓷材料。包括纖維（或晶須）增韌（或增強）陶瓷基符合材料、異相可理彌散強化復相陶瓷、原位生長陶瓷復合材料、梯度功能復合陶瓷及納米陶瓷復合材料。其因具有耐高溫，耐磨、抗高溫蠕變、熱導率低、熱膨脹系數低、耐化學腐蝕、強度高、硬度大及介電、透波等特點，在有機材料基和金屬材料基不能滿足性能要求的工況下，可以得到廣泛的應用，成為理想的高溫結構材料。

材料結構、性能及應用關系：陶瓷復合材料的結構主要有四個層次，依次為：1）原子結構；2）原子結合鍵；3）原子排列方式；4）相與組織。從材料理論觀點來看，材料結構決定材料性能；而材料的性能決定了材料的應用方向。因而，材料結構上的根本性差異，使得陶瓷材料相對于有機高分子及金屬等固體材料，在應用上有所側重。

碳化硅(SiC)陶瓷結構及性能：陶瓷材料是由很強方向性和結合性共價鍵和離子鍵聯接構成的，從而其表現出了高熔點、高硬度、良好化學穩定性及耐磨性等特點。碳化硅陶瓷作為陶瓷材料其中之一，其Si-C共價鍵率達到88%，展現了一般陶瓷材料優良性能。此外，也因本質結構原因，展現了特異優良性能。如圖2所示，碳化硅陶瓷材料結構是Si/C雙原子構成四面體；Si/C致其密度較小；相對其它陶瓷材料，碳化硅更是一種輕質陶瓷材料。而由Si/C兩種原子構成碳化硅也具有低熱膨脹系數、高導熱系數和耐熱震的性能特點。

碳化硅陶瓷的應用：得益于碳化硅陶瓷一系列優良性能，使得碳化硅陶瓷在現代很多工業領域中得到了應用，主要集中在耐火材料、耐磨高溫件、磨料模具和防彈裝甲等四個方面。

（1）耐火材料：相對于磨料，碳化硅陶瓷在國外更多作為耐火材料；而我國也逐步擴大了碳化硅陶瓷在耐火材料方面上的應用。

（2）耐磨高溫件：由于碳化硅陶瓷具有高硬度、耐酸堿化學腐蝕、良好的耐磨損性和導熱性，使得其常常被用于耐磨高溫件，如：高溫熱交換器和軋鋼機上的托輥。

（3）磨料模具：碳化硅是除了金剛石和碳化硼后，硬度最大的材料；因此，在機械加工行業中，各種磨削用的砂布、砂輪、砂紙及各類磨料很多都是由碳化硅陶瓷材料制備而成的。

（4）防彈裝甲：現代化防彈材料追求防彈效果好、材質輕和價格低廉三位一體；而碳化硅的高硬度、密度相對較小及價格低廉的特點，使得其在防彈裝甲上大有作為。在坦克、船艦、戰斗機、防彈頭盔和防彈衣領域，都有碳化硅陶瓷的一席之地。

（5）隨著5G時代的到來，?SiC作為最新的第三代半導體材料，助力于5G移動通信發展。5G時代的關鍵材料中，陶瓷材料也大有所作為。

①手機電磁屏蔽材料：5G時代智能手機的內部芯片尺寸和間距越來越小，可以說集成化程度和信號傳輸密度高；這就導致手機內部的電磁干擾越發嚴重，故手機電磁屏蔽材料是5G時代智能手機不可或缺的組成部分。據報道，碳化硅陶瓷復合材料具有吸波特性，加上它本身密度小和機械強度高,故有望作為5G智能手機內部小型輕量化的吸波器件。

②手機導熱散熱材料：5G時代智能手機因功能越發強大，從而手機內部的芯片和模組集成化和密集化程度增大，從而導致半導體器件工作時產熱急劇增加。而半導體器件失效關鍵原因之一就是熱引發的，因此開發出配套良好的導熱散熱材料是十分迫切的。就導熱散熱陶瓷來講，氧化鋁陶瓷是目前最為成熟材料。不過，氧化鋁陶瓷還是具有導熱低與半導體芯片熱膨脹系數相差大的缺點，容易累加內應力致芯片失效，故很難適應5G時代對導熱散熱材料的要求。而碳化硅陶瓷導熱系數高，熱膨脹系數小并且和芯片熱膨脹系數匹配度極高；此外，如果5G時代，芯片材料使用的是最新一代的SiC半導體，熱膨脹系數匹配度就趨于完美了。故SiC陶瓷在5G時代的手機導熱散熱材料領域有良好的前景。

據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國碳化硅陶瓷行業發展前景及投資戰略預測咨詢報告》統計數據顯示：：2019年全球碳化硅陶瓷市場總值達到了40億元，預計2026年可以增長到42億元，年復合增長率(CAGR)為0.4%。