2023年新材料行業(yè)研究報(bào)告

2023年新材料行業(yè)研究報(bào)告2023年4月目錄一、新材料概述 PAGEREFToc343080598\h41、新材料整體定義 PAGEREFToc343080599\h42、新材料行業(yè)的發(fā)展歷史和未來趨勢 PAGEREFToc343080600\h53、新材料的分類方法 PAGEREFToc343080601\h7二、金屬結(jié)構(gòu)材料 PAGEREFToc343080602\h81、高品質(zhì)特殊鋼 PAGEREFToc343080603\h82、鈦合金類 PAGEREFToc343080604\h153、鋯合金類 PAGEREFToc343080605\h194、鎂鋁輕質(zhì)合金 PAGEREFToc343080606\h215、硬質(zhì)合金 PAGEREFToc343080607\h26三、金屬功能材料 PAGEREFToc343080608\h271、稀土永磁材料 PAGEREFToc343080609\h272、金屬能源材料 PAGEREFToc343080610\h303、其他金屬功能材料 PAGEREFToc343080611\h32四、無機(jī)非金屬材料 PAGEREFToc343080612\h331、新型陶瓷材料 PAGEREFToc343080613\h332、光導(dǎo)纖維 PAGEREFToc343080614\h343、特種玻璃 PAGEREFToc343080615\h34五、有機(jī)高分子材料 PAGEREFToc343080616\h351、高分子分離膜 PAGEREFToc343080617\h362、特種橡膠 PAGEREFToc343080618\h363、工程塑料 PAGEREFToc343080619\h37六、復(fù)合材料 PAGEREFToc343080620\h371、樹脂基復(fù)合材料 PAGEREFToc343080621\h372、金屬基復(fù)合材料 PAGEREFToc343080622\h403、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料 PAGEREFToc343080623\h424、碳碳復(fù)合材料 PAGEREFToc343080624\h43七、生物醫(yī)療材料 PAGEREFToc343080625\h441、醫(yī)用金屬材料 PAGEREFToc343080626\h452、醫(yī)用高分子材料 PAGEREFToc343080627\h463、醫(yī)用無機(jī)材料 PAGEREFToc343080628\h464、醫(yī)用復(fù)合材料 PAGEREFToc343080629\h47一、新材料概述1、新材料整體定義新材料，是指使用物理研究、材料設(shè)計(jì)、材料加工、試驗(yàn)評價(jià)等一系列研究方法，生產(chǎn)加工或合成出的具備優(yōu)于傳統(tǒng)材料性能的新型材料。按照工業(yè)與信息化部《新材料十四五規(guī)劃》文件定義，新材料是一個(gè)內(nèi)涵豐富、且不斷發(fā)展的概念：新材料涉及領(lǐng)域廣泛，一般指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料，主要包括新型功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料和先進(jìn)復(fù)合材料，其范圍隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級不斷發(fā)生變化。而新材料行業(yè)，則指的是新材料研發(fā)、生產(chǎn)、加工、銷售和應(yīng)用有關(guān)的產(chǎn)業(yè)集合，對其他多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展具備引領(lǐng)、支撐和相互促進(jìn)的作用，在能源、信息、裝備制造、交通等多個(gè)下游具有廣闊的應(yīng)用空間，是最具推動(dòng)力的共性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)：2、新材料行業(yè)的發(fā)展歷史和未來趨勢材料是人類社會(huì)生存、發(fā)展的重要基礎(chǔ)，自公元前3000-5000年期間即有人類使用石器、玉器、陶器、青銅器的歷史，按照材料發(fā)展的脈絡(luò)和水平，可以將整個(gè)材料的發(fā)展歷史劃分為如下三個(gè)階段：根據(jù)上表可以看出，材料行業(yè)的發(fā)展不僅僅依賴于材料科學(xué)的進(jìn)步，有關(guān)的物理、化學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的突破也對新型材料的研發(fā)提供了巨大推動(dòng)，與此同時(shí)，下游裝備制造業(yè)、航空航天、能源科技、信息產(chǎn)業(yè)對材料的性能也提出了更高的要求：因此，我們認(rèn)為未來新材料主要的發(fā)展趨勢在于如下的幾個(gè)方面：多個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科交叉帶來新的材料研發(fā)方法和理念，使得新型材料不斷涌現(xiàn)。上下游之間不斷整合。更加注重可持續(xù)發(fā)展，新能源、環(huán)保材料更加受到重視，其余材料的節(jié)能環(huán)保特性也日益突出。新材料更多地向智能化、多功能化轉(zhuǎn)變，開發(fā)與應(yīng)用聯(lián)系更加緊密。向微觀尺度不斷延伸，材料的研究方法不斷創(chuàng)新。合成工藝不斷發(fā)展，粉末冶金、熱等靜壓等工藝不斷得到應(yīng)用發(fā)展。目前我國新材料行業(yè)發(fā)展水平與國外相比仍存在較大差距，基礎(chǔ)學(xué)科研究、產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等方面都存在巨大的差距，具體表現(xiàn)為：為了更好地推動(dòng)我國新材料行業(yè)發(fā)展，政府在產(chǎn)業(yè)政策、科研經(jīng)費(fèi)、人才引進(jìn)等多個(gè)方面予以扶持，同時(shí)制定了行業(yè)發(fā)展目標(biāo)：1）按照我國有關(guān)部分規(guī)劃，在十四五期間，我國新材料行業(yè)要達(dá)到總產(chǎn)值2萬億元，年均復(fù)合增長率25%以上，企業(yè)創(chuàng)新能力增強(qiáng)、重點(diǎn)新材料企業(yè)研發(fā)投入要占銷售收入5%；2）新材料產(chǎn)品綜合保障能力提高到70%，關(guān)鍵新材料保障能力達(dá)到50%，實(shí)現(xiàn)碳纖維、鈦合金、耐蝕鋼、先進(jìn)儲(chǔ)能材料、半導(dǎo)體材料、膜材料、丁基橡膠、聚碳酸酯等關(guān)鍵品種產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?、新材料的分類方法新材料包含了上萬種材料的細(xì)分品種，如何進(jìn)行合理、清晰的分類至關(guān)重要，目前常見的分類方法包括組成成分分類、功能分類等，首先是按照組成成分分類，可將其分為金屬新材料、無機(jī)非金屬新材料、有機(jī)新材料、復(fù)合新材料四大類。其次，是按照構(gòu)成結(jié)構(gòu)來分類，可分為新型結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料和結(jié)構(gòu)功能一體化材料三大類。二、金屬結(jié)構(gòu)材料是指較傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料具有更高的強(qiáng)度、韌性和耐高溫、抗腐蝕等性能的金屬材料，包括高品質(zhì)特殊鋼、鈦合金類、鋯合金類、鎂鋁輕型合金類、硬質(zhì)合金等。1、高品質(zhì)特殊鋼特鋼是相對于普鋼而言的，也稱特殊鋼或特殊質(zhì)量鋼。由于在冶煉過程中加入較多的合金元素，并采用特殊的生產(chǎn)、加工工藝，特鋼的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)以及機(jī)械性能明顯優(yōu)于普鋼，從而在汽車、機(jī)械、化工、船舶、鐵路、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特鋼行業(yè)近年來呈現(xiàn)出越來越好的發(fā)展勢頭，自07年以來特鋼的增速明顯高于普鋼，占比快速提升；而特鋼產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也在不斷優(yōu)化，合金鋼占比在08、09年均大幅增加。特鋼的分類方法有多種，首先是按成份劃分，分為特殊質(zhì)量非合金鋼、特殊質(zhì)量低合金鋼、特殊質(zhì)量合金鋼和不銹鋼，低合金鋼與合金鋼的區(qū)別在于合金元素含量（以5%為界），不銹鋼本屬合金鋼，因其重要性而單列一類。按照用途分類，也是最常見的分類，特鋼包括結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、工具鋼、模具鋼、彈簧鋼、冷鐓鋼、特種合金等。也可以按照交貨狀態(tài)分類，主要包括棒材、線材、板帶材和管材，其中棒線材占大多數(shù)，國內(nèi)該比例超過60%，板帶材和管材分別用于生產(chǎn)各種合金鋼板和鋼管。與普鋼產(chǎn)品大量應(yīng)用于建筑業(yè)不同，特鋼產(chǎn)品主要用于工業(yè)領(lǐng)域。以不同鋼種為例，結(jié)構(gòu)鋼用于各類工業(yè)機(jī)械傳動(dòng)件、緊固件、結(jié)構(gòu)件等；軸承鋼用于生產(chǎn)機(jī)械用滾珠、軸承和軸承套；工模具鋼用來制造各類切削刀具、刃具、量具及模具；特種合金是滿足特殊性能要求的合金材料，常用于航空航天、核能、軍工產(chǎn)品中。從材型上看，除結(jié)構(gòu)鋼大多為板材或鍛件外，其它品種多為棒線材形式交貨。世界主要特鋼生產(chǎn)國有瑞典、日本、美國、德國、法國、意大利、西班牙、韓國等，總計(jì)占據(jù)全球90%以上特鋼貿(mào)易份額。瑞典是世界上特鋼占比最高的國家，以高度專業(yè)化生產(chǎn)著稱；日本特鋼代表世界最高水平，產(chǎn)品高端比例大，綜合競爭力強(qiáng)；除此之外，德國的軸承鋼、法國的不銹鋼、西班牙的汽車用鋼等也具有較高知名度。各國特鋼工業(yè)都是在汽車、機(jī)械、造船、國防軍工等重工業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在上世紀(jì)80年代或更早時(shí)已發(fā)展成熟，但目前整體實(shí)力仍在不斷增強(qiáng)。我國特鋼最初為國防軍工、航空航天配套而建，近十幾年來隨著汽車工業(yè)的壯大快速發(fā)展。2023年全年特鋼產(chǎn)量4502萬噸，占世界比例大約為15-20%。目前國內(nèi)主要的特鋼企業(yè)有32家（特鋼協(xié)會(huì)會(huì)員單位），承擔(dān)我國60%以上的特鋼生產(chǎn)任務(wù)，其余部分由普特結(jié)合的大鋼企和為數(shù)眾多的小民企完成。處于龍頭地位的包括東北特鋼、中信特鋼、石鋼、寶鋼特鋼和淮鋼等5家大型綜合性企業(yè)以及太鋼（不銹鋼）、舞鋼（合金鋼板）、天管（鋼管）等3家專業(yè)化企業(yè)，分布在華東、東北、華中等經(jīng)濟(jì)活躍或工業(yè)基礎(chǔ)雄厚的地區(qū)。當(dāng)然隨著制造業(yè)升級，對應(yīng)的高端裝備制造業(yè)對材料要求更加苛刻，特鋼對質(zhì)量及性能的要求日益嚴(yán)格。新興產(chǎn)業(yè)更是未來特鋼重要的應(yīng)用領(lǐng)域。不僅如此，隨著特鋼新產(chǎn)品的開發(fā)速度也在加快，“新材料之路”愈加明顯，其它新材料將隨著特鋼的技術(shù)發(fā)展，在新興產(chǎn)業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。對應(yīng)的上市公司為鋼研高納、撫順特鋼、大冶特鋼、西寧特鋼、方大特鋼、中原特鋼。1）鋼研高納（300034.SZ）：主要從事航空航天材料中高溫材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，涵蓋鑄造高溫合金、變形高溫合金和新型高溫合金三大細(xì)分領(lǐng)域，是國內(nèi)航空航天用高溫材料重要的生產(chǎn)基地，同時(shí)也是國內(nèi)電力工業(yè)用高溫材料的重要供應(yīng)商，目前是國內(nèi)高端和新型高溫材料制品生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一，多個(gè)細(xì)分產(chǎn)品占據(jù)市場主導(dǎo)地位。2）撫順特鋼（600399.SH）：是東北特鋼集團(tuán)旗下最重要的生產(chǎn)基地之一，是中國國防軍工、航空航天等高科技領(lǐng)域使用特殊鋼料的重要生產(chǎn)研發(fā)基地。作為在新中國冶金史上曾創(chuàng)造過諸多第一的老牌特鋼企業(yè)，公司擁有雄厚的研發(fā)能力和一流的特種冶煉、鍛造生產(chǎn)能力。3）大冶特鋼（000708.SZ）：主要生產(chǎn)齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、工模具鋼、高溫合金鋼、高速工具鋼等特殊鋼材，擁有800多個(gè)品種，1800多種規(guī)格。生產(chǎn)產(chǎn)品主要向汽車、石油、化工、煤炭、電力、機(jī)械制造、鐵路運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)以及航海、航空、航天等領(lǐng)域提供服務(wù)。公司特鋼產(chǎn)品品種多，規(guī)格全，應(yīng)用范圍覆蓋軍用、民用各個(gè)領(lǐng)域。4）西寧特鋼（600117.SH）：資源型百萬噸精品特鋼生產(chǎn)企業(yè)，目前已形成年產(chǎn)鐵100萬噸、鋼120萬噸、鋼材110萬噸、焦煤120萬噸、焦炭70萬噸、采選鐵礦360萬噸、鐵精粉120萬噸的綜合生產(chǎn)能力。5）方大特鋼（600507.SH）：國內(nèi)彈簧扁鋼和汽車板簧的龍頭企業(yè)，目前具備300萬噸生鐵、330萬噸鋼材的生產(chǎn)能力，主要包括彈簧扁鋼及汽車板簧、螺紋鋼和高速線材、大盤卷及汽車穩(wěn)定桿等配件三大部分的產(chǎn)品。6）中原特鋼（002423.SZ）：主要從事工業(yè)專用裝備及大型特殊鋼精鍛件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，是國內(nèi)目前擁有從熔煉、鍛造、熱處理到機(jī)械加工完整生產(chǎn)線的大型鍛件生產(chǎn)企業(yè)，主要服務(wù)于石油、電力、船舶、冶金、機(jī)械等重大裝備制造業(yè)，未來將受益于油氣開采、重大裝備制造等領(lǐng)域的快速發(fā)展。2、鈦合金類鈦是一種金屬元素，常溫下呈灰色，其比強(qiáng)度為金屬之首，是不銹鋼的3倍、是鋁合金的1.3倍，且具有1668±4℃的高熔點(diǎn)。在空氣中，鈦會(huì)與氧氣反應(yīng)生成一層極薄致密的氧化膜，這層膜能夠抵御王水、絕大多數(shù)強(qiáng)酸強(qiáng)堿的腐蝕。鈦具有一種非常重要的物理性質(zhì)，即同素異構(gòu)體：低于882℃時(shí)呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪?，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金（titaniumalloys）。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金，（α+β）合金和β合金。國內(nèi)分別以TA、TC、TB表示。正是基于上述獨(dú)特的物理性質(zhì)，鈦及鈦合金具備了一系列優(yōu)良的性能：1950年美國首次在軍用戰(zhàn)斗機(jī)上將鈦合金用作非承力構(gòu)件，后來鈦合金更加廣泛地應(yīng)用在民用飛機(jī)上。且隨著民用客機(jī)的不斷發(fā)展和性能提升，使用鈦合金材料的比例也逐漸提高：未來我國隨著民航運(yùn)輸量的不斷提高、人民生活水平對航空交通的需求不斷增加，未來國內(nèi)、國外對民用客機(jī)需求量也將不斷提升，因此除了單架客機(jī)使用鈦合金比例提升外，飛機(jī)制造量也將上升，未來客機(jī)領(lǐng)域?qū)︹伜辖鹦枨罅繉⒅饾u提升。鈦合金除了應(yīng)用在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域外，主要的下游需求還包括汽車、海水淡化、艦艇船舶建造和生物醫(yī)療材料。在汽車領(lǐng)域，鈦合金的應(yīng)用主要可以分為兩方面：第一類是用來減少內(nèi)燃機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量，該部件質(zhì)量的減輕可以大幅降低能耗，主要包括閥門、閥簧、閥簧承座、連桿等部件；第二類即用來減輕汽車總重量，主要是底盤部分，包括彈簧、排氣系統(tǒng)、半軸和緊固件等。圖13汽車部件中鈦合金材料的應(yīng)用實(shí)際上鈦合金自上世紀(jì)90年代以來已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)，發(fā)展比較緩慢的主要制約因素即成本問題，鈦合金的原材料成本和加工成本均相對較高，為了解決這一問題，目前主要的發(fā)展方向?yàn)椋焊倪M(jìn)鈦金屬的提煉工藝，降低生產(chǎn)成本；同時(shí)使用價(jià)格相對較低的鐵元素作為鈦合金的合金元素，替代目前常用的較為昂貴的釩、鋁。采用粉末冶金、激光成型、金屬粉末注射成型等先進(jìn)加工技術(shù)提高加工效率、生產(chǎn)形狀復(fù)雜、特殊的部件，降低成本。在海水淡化方面，鈦合金材料主要應(yīng)用于海水管道、冷凝器、熱交換器等部件，主要是因?yàn)楹Ｋ哂休^高的腐蝕性，使用普碳鋼或者不銹鋼生產(chǎn)上述部件，海水流通時(shí)會(huì)對管材產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，顯著降低使用壽命，導(dǎo)致部件的更換次數(shù)增加、停工頻繁，帶來巨大的成本增幅。除了海水淡化外，電站冷凝器、化學(xué)工業(yè)、海洋艦艇船舶及海洋工程等都需要大量鈦材使用，其主要價(jià)值都是在于抗腐蝕性能。有關(guān)上市公司主要為寶鈦股份、嘉寶集團(tuán)：1）寶鈦股份（600456.SH）：國內(nèi)最大的鈦及鈦合金生產(chǎn)科研基地，2023年鈦合金材料銷售近18000噸，囊括海綿鈦、管材、板材、棒材等多種產(chǎn)品，同時(shí)公司還涉及鎳合金、鋯合金和復(fù)合材料領(lǐng)域。2）嘉寶集團(tuán)（600622.SH）：國內(nèi)最早的上市公司之一，涉及地產(chǎn)和物業(yè)租賃、電子元件和特殊光源等業(yè)務(wù)，其中公司近年來開始進(jìn)入鈦合金管材領(lǐng)域。3、鋯合金類鋯是一種銀白色的金屬，密度為6.49g/cm3，熔點(diǎn)可達(dá)1852±2℃。鋯的表面能夠形成一層氧化膜，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，同時(shí)鋯金屬也具有極高的強(qiáng)度和硬度等物理性能。以金屬鋯為基體元素同時(shí)加入一種或多種合金元素組成的合金被稱為鋯合金，其具有較低的原子熱中子吸收截面，以及具有良好的力學(xué)性能和耐蝕性能，因此被用于水冷反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)材料等核電領(lǐng)域，這一下游是鋯合金的最大應(yīng)用，此外，鋯合金也被應(yīng)用于制作耐蝕部件和制藥器件、發(fā)光材料、消氣材料，氯氧化鋯、二氧化鋯、硅酸鋯等也被用于耐火材料、陶瓷生產(chǎn)和其他多種工業(yè)用途。其中，鋯金屬和鋯合金材料的應(yīng)用可以劃分為如下兩部分：核級鋯，主要用于核電站、核動(dòng)力艦艇的反應(yīng)堆的構(gòu)件材料、核燃料包殼等；工業(yè)鋯，主要用于化工設(shè)備、制藥器件等。其中目前國內(nèi)較為稀缺、生產(chǎn)技術(shù)工藝最復(fù)雜的為核級鋯。生產(chǎn)核級鋯首先需要從鋯礦石中提煉鋯金屬，然后經(jīng)過熔鑄、鍛造、熱擠、冷加工和精整。其中，生產(chǎn)鋯金屬需要的主要工藝如下：目前我國的氯氧化鋯產(chǎn)量居世界首位，占據(jù)全球90%以上的產(chǎn)量，生產(chǎn)高端鋯合金的主要瓶頸在于使用金屬鋯加工成成品核級鋯材。目前我國現(xiàn)已商業(yè)運(yùn)營、即將商業(yè)運(yùn)營的核電站中，大量使用了進(jìn)口鋯合金材料，如大亞灣18個(gè)換料燃料組件用的法國M5，嶺澳和秦山二期燃料組件使用的法國低錫Zr-4和發(fā)展用M5，田灣核電站使用的俄羅斯Zr-1Nb等。未來隨著我國核電建設(shè)的發(fā)展和國產(chǎn)化替代進(jìn)口逐步推進(jìn)，鋯合金材料的需求將逐步提升。4、鎂鋁輕質(zhì)合金鎂、鋁類合金是航空航天、汽車制造、工業(yè)和民用領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的合金材料之一，由于該兩類合金材料具有相對較輕的密度，又被稱為輕質(zhì)合金。鋁是一種銀白色的金屬，其密度僅為2.702g/cm3，熔點(diǎn)為660℃，能在空氣中和氧氣作用形成一層致密的氧化膜，防止鋁進(jìn)一步被氧化，因此鋁在大氣中是抗腐蝕的。此外，鋁還具有良好的低溫性能、導(dǎo)電性、無磁性和高塑性。純鋁的應(yīng)用主要包括如下幾個(gè)領(lǐng)域：純鋁的應(yīng)用主要為科研、化工、電子、食品等，如化工設(shè)備、食品軟管、熱交換器、電解電容器箔等；超高純鋁的應(yīng)用主要為電子工業(yè)和航空航天，包括半導(dǎo)體制造業(yè)用濺射靶材、集成電路配線、超導(dǎo)電纜穩(wěn)定化材料等；由于純鋁的強(qiáng)度、硬度相對不高，為了獲取更好的力學(xué)性能，在鋁中添加多種合金元素以獲取需要的性能：鋁合金按照加工方式可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金，前者主要用作軋制、鍛造，后者則主要用作鑄造。按照國際通用的合金命名系統(tǒng)，鋁合金被劃分為7個(gè)系列：鋁合金在應(yīng)用初期主要用于軍用飛機(jī)制造，在第二次世界大戰(zhàn)之后，鋁合金開始逐步進(jìn)入民用領(lǐng)域，一系列新型合金研發(fā)成功，目前是用量僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。鋁合金的應(yīng)用主要包括：1）導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)和其他航天器的結(jié)構(gòu)材料，2）裝甲、坦克、艦艇等國防軍工領(lǐng)域，3）汽車、輕軌列車、高速火車等交通運(yùn)輸工具制造，4）建筑、機(jī)械等其他領(lǐng)域。其中，未來發(fā)展較為樂觀應(yīng)為民用飛機(jī)制造和汽車、輕軌列車、高速列車的制造。民用飛機(jī)、軍用飛機(jī)中盡管近年來復(fù)合材料、鈦金屬材料逐步開始應(yīng)用，但是總體使用量最大的仍是鋁合金材料，如結(jié)構(gòu)柳釘、結(jié)構(gòu)件、蒙皮、隔框、翼肋、起落架等。汽車和輕軌列車、高速列車建造也是鋁合金未來重要的下游應(yīng)用之一，其符合節(jié)能減排的必然趨勢和國家戰(zhàn)略：按照美國鋁協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，汽車上每使用0.45千克鋁就可減輕車重1千克，理論上的全鋁汽車可相對鋼制汽車減輕40%左右。對于一輛1300千克重的轎車，若重量減輕10%，其燃油消耗可降低8%。此外，在輕軌列車和高速列車領(lǐng)域，受益于我國未來城市軌道交通發(fā)展和高速鐵路建設(shè)推進(jìn)，未來列車需求量非?？捎^。其中，鋁型材等合金材料也得到了大規(guī)模應(yīng)用，可以大幅減輕車體重量：因此，輕軌列車、高速列車對鋁合金材料、尤其是大型鋁型材的需求將較為樂觀。鎂是一種銀白色金屬，具有極低的密度1.8g/cm3，僅為鋁的三分之二，是鐵的四分之一，同時(shí)具有較高的比強(qiáng)度、耐腐蝕性能良好。目前應(yīng)用最廣的鎂鋁合金，其次為鎂錳合金、鎂鋅鋯合金等。鎂合金的下游應(yīng)用可以概括為如下幾個(gè)方面：汽車殼體類，如離合器殼體、閥蓋、儀表板、變速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋等；支架類，如方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、車鏡支架等，受限于鎂合金的性能和成本相對鋁合金、鈦合金不具有明顯優(yōu)勢，該領(lǐng)域需求發(fā)展速度不大。手機(jī)、筆記本電腦的殼體、支撐框架，計(jì)算機(jī)、投影儀、電視機(jī)的外殼、散熱部件等。因此，鎂合金的下游發(fā)展主要取決于消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求情況，未來大概率屬于穩(wěn)定增長趨勢。5、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是指主要應(yīng)用于現(xiàn)代工具材料、耐磨材料、高溫和耐腐蝕材料的合金材料，主要分為鎢鈷類合金、鎢鈦鈷類合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、碳化鈦基合金等，其主要性能在于高硬度、高耐磨性、高彈性模量、高抗壓強(qiáng)度及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。硬質(zhì)合金的出現(xiàn)對金屬切削加工工業(yè)帶來了巨大變革，是工具材料發(fā)展的重要里程碑，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）大幅提高工具壽命、金屬切削速度和地殼鉆進(jìn)速度；2）提高被加工零部件的尺寸精度和表面光滑度，同時(shí)可以加工高速鋼難以加工的耐熱合金、特硬鑄鐵等材料；3）可以制造某些耐腐蝕、耐高溫的零件，提高機(jī)械和儀器的使用壽命。我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量在全球居于領(lǐng)先地位，我國主要的硬質(zhì)合金企業(yè)包括株洲硬質(zhì)合金、自貢硬質(zhì)合金等：圖18我國主要硬質(zhì)合金企業(yè)產(chǎn)量、出口量（2023）目前我國硬質(zhì)合金的使用主要分布在切削工具、地礦勘探、耐磨零件、混合料和無磁硬質(zhì)合金等其他領(lǐng)域。各領(lǐng)域主要的占比如下：目前我國硬質(zhì)合金生產(chǎn)能力占全球總產(chǎn)能的30%以上，產(chǎn)能在體量上并不存在大的缺口，目前主要瓶頸在于國內(nèi)產(chǎn)品集中在中低端合金，深加工的高附加值產(chǎn)品比例較低：目前我國仍需每年從國外進(jìn)口部分硬質(zhì)合金，且進(jìn)口部分多為高端的數(shù)控機(jī)床配套的切削刀片，價(jià)格較高，因此未來我國硬質(zhì)合金需重點(diǎn)突破高端品種，占據(jù)高附加值產(chǎn)品的有利競爭地位。三、金屬功能材料1、稀土永磁材料磁體是重要的功能材料，通過其磁性可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、電磁學(xué)的多項(xiàng)功能，隨著材料科技的演進(jìn)，磁體技術(shù)得到了不斷突破，其技術(shù)進(jìn)步主要集中在以下幾個(gè)方面：首先是磁體性能的提升，包括矯頑力、剩磁等核心參數(shù)，其次是磁體制造成本的改變，再次是生產(chǎn)工藝的改革。釹鐵硼磁體是日本住友特殊金屬的佐川真人等利用粉末冶金技術(shù)，于1983年首次制備成功，隨后美國通用汽車公司成功開發(fā)了以Nd2Fe14B相為基礎(chǔ)的適用磁體，開啟了工業(yè)化應(yīng)用。其在問世后的30年內(nèi)，磁體性能不斷提高，目前能夠達(dá)到448KJ/m3，距離理論最大磁能積尚有一定空間，這一技術(shù)已經(jīng)較為成熟、穩(wěn)定。釹鐵硼磁體按照生產(chǎn)工藝不同，可以分為兩大類：燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體：燒結(jié)釹鐵硼磁體是采用粉末冶金工藝，熔煉后的合金制成粉末并在磁場中壓制成壓坯，壓坯在惰性氣體或真空中燒結(jié)達(dá)到致密化，而為了提高磁體的矯頑力，通常還要進(jìn)行時(shí)效熱處理。粘結(jié)釹鐵硼磁體是將釹鐵硼永磁粉末與樹脂混合，在磁場中壓制成型。燒結(jié)釹鐵硼磁體具有磁能積大、尺寸和尺寸公差較大的特性，因此多用于電機(jī)領(lǐng)域，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、汽車電機(jī)、節(jié)能電梯、變頻空調(diào)壓縮機(jī)等領(lǐng)域。粘結(jié)釹鐵硼磁體則具有良好的可加工性、尺寸精度高，適用于電子產(chǎn)品和微型電機(jī)，如硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、手機(jī)、家用電器等。粘結(jié)與燒結(jié)釹鐵硼競爭的決定性因素有三：工藝、成本、性能。粘結(jié)釹鐵硼在工藝上有著顯著的優(yōu)勢，但在成本與性能上有著相對劣勢。工藝優(yōu)勢：粘結(jié)工藝加工的釹鐵硼（1）可制成復(fù)雜形狀、可與其他元件合成一體；（2）磁性能一致性好，磁性均勻；（3）磁體外觀尺寸精確,不需要后續(xù)加工。成本劣勢：粘結(jié)釹鐵硼上游磁粉——MQ粉的專利為MQI（麥格昆磁公司）所有。由于磁體主要應(yīng)用地歐美與日本都在該公司專利覆蓋范圍之內(nèi)，所以目前MQ粉供應(yīng)被MQI所壟斷。由于MQI公司采取高價(jià)策略，以至于中國粘結(jié)磁粉接近于燒結(jié)磁體價(jià)格，粘結(jié)磁體價(jià)格更是曾經(jīng)長期高出燒結(jié)磁體40%。粘結(jié)釹鐵硼在成本上有著巨大的劣勢。性能劣勢：粘結(jié)釹鐵硼在磁體性能上落后于燒結(jié)釹鐵硼。各向同性粘結(jié)釹鐵硼的磁能積不到燒結(jié)磁體的1/3，磁剩也不到燒結(jié)磁體的1/2。目前世界上除了燒結(jié)和粘結(jié)之外，能夠大規(guī)模生產(chǎn)釹鐵硼磁體的工藝還有一種，即熱壓法，但目前該方法僅有歐洲等部分國家使用，技術(shù)成熟度相對較低，且無法生產(chǎn)環(huán)狀等復(fù)雜的磁體，應(yīng)用范圍有限。我們認(rèn)為，根據(jù)燒結(jié)、粘結(jié)兩種生產(chǎn)工藝來看，燒結(jié)磁體的下游更加貼近國家發(fā)展戰(zhàn)略和長期必然趨勢：節(jié)能減排，客觀上要求工業(yè)電機(jī)、樓宇用電、汽車的節(jié)能降耗將得到扶持和發(fā)展，其對應(yīng)的釹鐵硼節(jié)能電機(jī)、節(jié)能電梯和變頻空調(diào)、新能源汽車（純電動(dòng)和混動(dòng)）、都將是長期趨勢向上的子行業(yè)，而這些領(lǐng)域無一例外地需要燒結(jié)釹鐵硼磁體；清潔能源，未來隨著環(huán)保要求的提高和化石能源的難以為繼，可再生能源由于其永續(xù)性和清潔性將得到逐步發(fā)展，風(fēng)電、太陽能、海洋發(fā)電等都是重要的發(fā)展發(fā)方向，其中風(fēng)電領(lǐng)域仍是燒結(jié)釹鐵硼磁體的重要下游之一。下游領(lǐng)域具有明顯的成長性，這是釹鐵硼磁體需求增長的最有力支撐。我們認(rèn)為可關(guān)注的公司為：正海磁材（300224.SZ）：我國燒結(jié)釹鐵硼磁體的龍頭企業(yè)，專注于高端釹鐵硼磁體的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，自2023起在國內(nèi)率先開始生產(chǎn)；下游客戶主要包括風(fēng)電、節(jié)能電梯、變頻空調(diào)壓縮機(jī)、新能源汽車和汽車EPS系統(tǒng)等。公司定位高端工業(yè)電機(jī)、逐步建立上游資源保障，國際客戶認(rèn)證等前期工作已經(jīng)展開，2023年專利到期后將享受出口紅利。2、金屬能源材料能源材料，廣義上來說能源工業(yè)及能源技術(shù)所需的材料都可稱為能源材料，但是從新材料領(lǐng)域的研究范疇來說，主要指的是新能源領(lǐng)域應(yīng)用的材料，即新能源材料，其主要解決的是三個(gè)問題：能把原來使用的傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化為新能源；可提高貯能效率、有效地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；可以增加能源利用的新途徑。其中金屬類的能源材料占有重要地位，主要包括儲(chǔ)氫材料、電池材料等。在此我們重點(diǎn)闡述儲(chǔ)氫材料。儲(chǔ)氫材料是指為了解決氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題，通過與氫氣的吸收、吸附或化學(xué)可逆反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫氣高效儲(chǔ)存的新型材料，可以分為活性炭、無機(jī)化合物、有機(jī)化合物和合金化合物四大類。儲(chǔ)氫合金要達(dá)到盡可能高效的實(shí)用目的，需要在以下幾個(gè)方面滿足性能要求：儲(chǔ)氫量大、具備較高的能量密度，且吸氫和放氫速度快；氫化物生成熱小，容易活化；化學(xué)穩(wěn)定性好，易于運(yùn)輸儲(chǔ)存；原料來源廣、成本較低，操作簡便。目前，主流的儲(chǔ)氫合金材料包括如下幾種：稀土鑭鎳系、鎂系、鈦鐵系、鈦/鋯系。其性能情況如下表：使用儲(chǔ)氫合金可以極大地提高儲(chǔ)氫效率、減少需要占用的體積：3、其他金屬功能材料除了上述的金屬功能材料外，還有多種，包括催化凈化材料、超導(dǎo)材料、信息材料等，其主要情況如下：超導(dǎo)材料：具有在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻為零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料，其具有兩大基本性能——零電阻和完全抗磁性，可分為元素超導(dǎo)體、合金超導(dǎo)體、化合物超導(dǎo)體、超導(dǎo)陶瓷，其中合金超導(dǎo)體是一種重要的金屬功能材料，可應(yīng)用于電機(jī)、粒子加速器、磁懸浮運(yùn)輸、大容量輸電等。催化凈化材料：用于實(shí)現(xiàn)將汽車尾氣、化工廢氣等中的一氧化碳、氮氧化物等轉(zhuǎn)化為對環(huán)境和人體無害的氣體，對于保護(hù)環(huán)境和人類健康具有重大意義。主要包括金屬鉑、銠、鈀和稀土材料。信息材料：包括信息的收集、存儲(chǔ)、處理、傳遞和顯示材料，其中多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都有金屬材料的應(yīng)用，如金屬應(yīng)變電阻材料、光學(xué)敏感材料、磁粉、晶態(tài)磁性合金、非晶材料、半導(dǎo)體材料等。其他金屬功能材料：記憶合金、電熱合金等，在此不詳細(xì)闡述。四、無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料，是指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物等化合物與硅酸鹽、鈦酸鹽、磷酸鹽等含氧酸鹽為主要組成的無機(jī)材料。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料包括水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料等，而目前隨著材料科技的不斷進(jìn)步，多種新型無機(jī)非金屬材料得到快速發(fā)展，如特種玻璃、新型陶瓷、光纖材料等。1、新型陶瓷材料包括新型結(jié)構(gòu)陶瓷、新型功能陶瓷兩大類：1）新型結(jié)構(gòu)陶瓷：多個(gè)方面的力學(xué)性能相對傳統(tǒng)陶瓷大幅提高，如強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕、耐高溫能力等，尤其是在克服傳統(tǒng)陶瓷的致命問題脆性上具有很大改進(jìn)。按照組成成分，可以分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷等。除此之外，較為常用的新型結(jié)構(gòu)陶瓷還包括氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷等。2）新型功能陶瓷：是以電、磁、光、聲、熱等信息的檢測、轉(zhuǎn)換、耦合、傳輸、處理和存儲(chǔ)等功能為其特征的新型材料，在微電子、激光、信息處理、建筑、電力等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2、光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維，即光纖，是利用光的全反射效應(yīng)來傳導(dǎo)光線的透明度極高的玻璃微絲，將多根經(jīng)過技術(shù)處理的光纖纏繞在一起，即形成光纜。3、特種玻璃傳統(tǒng)玻璃主要應(yīng)用于民用建筑領(lǐng)域，而近年來具有特殊功能的玻璃材料不斷出現(xiàn)，主要包括如下幾類：1）低輻射鍍膜玻璃：又被稱為Low-E玻璃，能夠有效降低輻射傳熱，達(dá)到節(jié)能60%以上的效果。目前我國單位建筑面積能耗相當(dāng)于同等氣候條件發(fā)達(dá)國家的2-3倍，建筑能耗已經(jīng)占社會(huì)總能耗的30%以上，節(jié)能任務(wù)艱巨。目前我國低輻射鍍膜玻璃覆蓋率不足5%，未來市場空間巨大。2）光電-建筑一體化TCO鍍膜玻璃：太陽能玻璃主要指用于光伏發(fā)電和太陽能光熱組件的封裝或蓋板玻璃，其中光伏發(fā)電組件可分為晶體硅、非晶硅薄膜兩類，前者使用的是太陽能超白壓花玻璃，后者主要是超白浮法玻璃。而光電-建筑一體化的玻璃幕墻可以有效利用幕墻、屋頂、采光頂?shù)龋瑢?shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電，同時(shí)減少土地占用，非晶硅薄膜玻璃因其良好的弱光性、美觀性而成為該類設(shè)施的首先材料。目前該類鍍膜技術(shù)為國外廠家壟斷，國內(nèi)僅有南玻集團(tuán)具備一定產(chǎn)能，未來市場空間將隨著技術(shù)成熟度和政策推動(dòng)而釋放。3）除此之外，特種玻璃還包括鋼化玻璃、夾層玻璃、防火玻璃、智能玻璃等。除了上述種類外，新型無機(jī)非金屬材料還包括特種水泥、耐火材料等，在此不一一闡述。五、有機(jī)高分子材料是由一種或幾種結(jié)構(gòu)單元多次重復(fù)連接起來的化合物，其組成元素相對簡單，但分子量很大。傳統(tǒng)的有機(jī)高分子材料包括塑料、橡膠、化纖等，新型有機(jī)高分子材料則是在傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的技術(shù)改革，具備了更加優(yōu)異的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能。1、高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜，與以壓力差、溫度梯度、濃度梯度、電位差為動(dòng)力，使氣體混合物、液體混合物或有機(jī)物、無機(jī)物的溶液進(jìn)行分離的傳統(tǒng)方法相比，該工藝具有節(jié)能、高效和分離效果良好的特點(diǎn)。目前常用的分離膜材料如下：主要下游應(yīng)用包括水處理、混合物質(zhì)分離濃縮、工業(yè)金屬和鹽的回收分離、氣體的濃縮富集、電化學(xué)、食品加工、醫(yī)療生物領(lǐng)域等：2、特種橡膠是指具有耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化等特殊性能的橡膠，常用的有硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠等，主要應(yīng)用于防水工具、需要耐油的工業(yè)領(lǐng)域、航空、汽車、電氣工業(yè)和其他多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。3、工程塑料是指被用作工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是硬度強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性和抗老化性能優(yōu)良的塑料材料。如聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚和聚苯硫醚等產(chǎn)品，可應(yīng)用于汽車、建筑玻璃、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療技術(shù)、電氣電子等。六、復(fù)合材料復(fù)合材料，是多功能的材料系統(tǒng)，具備任何單一材料所無法獲得的性能，它是由兩種或多種成分不同、性質(zhì)不同的相容性材料以物理方式結(jié)合而成。按照基體材料的不同，可以將復(fù)合材料劃分為樹脂基、無機(jī)非金屬基、金屬基、碳基四種。1、樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料，是目前技術(shù)較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的一類復(fù)合材料，這種材料是使用短切的或連續(xù)纖維及其織物增強(qiáng)熱固性或熱塑性的樹脂基體，經(jīng)復(fù)合而成。該類材料最早出現(xiàn)美國，以手糊成型制成了玻璃纖維增強(qiáng)聚酯的軍用飛機(jī)雷達(dá)罩，后來隨著高分子材料和加工技術(shù)不斷發(fā)展，聚合物基復(fù)合材料種類不斷增加，應(yīng)用范圍也逐步得到拓寬。按照成型方式，可分為熱固性聚合物基復(fù)合材料和熱塑性聚合物基復(fù)合材料，目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料主要包括高性能連續(xù)纖維增強(qiáng)環(huán)氧、雙馬和聚酰亞胺復(fù)合材料。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、便于大面積整體成型以及具有特殊電磁性能等特點(diǎn),已經(jīng)成為繼鋁合金、鈦合金和鋼之后的最重要航空結(jié)構(gòu)材料之一。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)15%～30%減重效益。據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，全世界樹脂基復(fù)合材料制品共有4萬多種，全球僅纖維增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)量目前達(dá)到750多萬t，從業(yè)約45萬人，年產(chǎn)值415億歐元，其市場分布情況為：樹脂基復(fù)合材料以其典型的輕量特性、卓越的比強(qiáng)度、比模量、獨(dú)特的耐燒蝕和隱蔽性、材料性能的可設(shè)計(jì)性、制備的靈活性和易加工性等,在實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)輕量化、快速反應(yīng)能力、高威力、大射程、精確打擊等方面起著巨大作用，使它成為航空航天工業(yè)中非常理想的材料。圖23復(fù)合材料在不同類型飛機(jī)上的使用比例除了在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用外，由于樹脂基復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性和良好的力學(xué)性能，其可用于建筑物的承載結(jié)構(gòu)以及建筑物加固。用作承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料建筑制品有柱、桁架、梁、基礎(chǔ)、承重折板、屋面板、樓板等。樹脂基復(fù)合材料圍護(hù)結(jié)構(gòu)制品有各種玻璃鋼波紋板、夾層結(jié)構(gòu)板、整體式和裝配式折板結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)。樹脂基復(fù)合材料除具有優(yōu)越的力學(xué)性能外，往往還兼有耐腐蝕、低振動(dòng)阻尼和吸收電磁波等功能，但其價(jià)格昂貴，只能用在艦船上關(guān)鍵性的部位，如大型核潛艇的聲納導(dǎo)流罩、大深度魚雷的殼體、深海潛水器殼體以及高性能艇的艇體結(jié)構(gòu)、水面艦艇的重要甲板構(gòu)件等處。樹脂基復(fù)合材料用于汽車工業(yè)近年來發(fā)展迅速，歐美國家在汽車工業(yè)上的應(yīng)用占復(fù)合材料總量的23%，高于建筑和航空工業(yè)。汽車上應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料可以減輕自重、降低油耗，從而提高運(yùn)載能力，用于車輛內(nèi)部裝飾具有舒適隔聲、隔熱、降低震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。樹脂基復(fù)合材料汽車部件制品主要有車身殼體、汽車頂蓬、引擎蓋、保險(xiǎn)扛、儀器盤、油箱、座椅、剎車片和安全氣袋等。2、金屬基復(fù)合材料是指以金屬或合金為基體，并以纖維、晶須、顆粒等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。按所用的基體金屬的不同，使用溫度范圍為350～1200℃。其特點(diǎn)在力學(xué)方面為橫向及剪切強(qiáng)度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時(shí)還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無污染等優(yōu)點(diǎn)。按照基體材料的不同，可以分為鎂基、鋁基、鈦基、高溫合金基、金屬間化合物基等類型。金屬基復(fù)合材料的主要下游為陸上運(yùn)輸、電子/熱控、航空航天、工業(yè)、消費(fèi)產(chǎn)品等5個(gè)部分，其中，陸上運(yùn)輸（包括汽車和軌道車輛）和高附加值散熱組件仍然是該類材料的主導(dǎo)市場，用量占比分別超過60%和30%。圖24金屬基復(fù)合材料主要下游分布變化隨著能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，世界各國實(shí)行越來越嚴(yán)格的燃油效率標(biāo)準(zhǔn)和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，這迫使各汽車生產(chǎn)商采用輕質(zhì)的金屬基復(fù)合材料取代目前的鑄鐵和鋼，以減輕汽車重量。目前該類應(yīng)用主要包括兩類：汽車驅(qū)動(dòng)軸、剎車件。與傳統(tǒng)的鋼或鋁合金驅(qū)動(dòng)軸相比，金屬基復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)軸可承受更高的轉(zhuǎn)速，同時(shí)產(chǎn)生較小的振動(dòng)噪聲。剎車件是金屬基復(fù)合材料用量增長最快的部分，年增長率超過10%。相對于傳統(tǒng)的鑄鐵和鋼，Al2O3或SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料用作剎車材料，能夠帶來高達(dá)50%～60%的減重效益及高耐磨、高導(dǎo)熱等性能特點(diǎn)，可使慣性力、油耗和噪音都得到下降。除了汽車以外，火車、軌道交通列車上，金屬基復(fù)合材料也得到了大量使用：2）目前，Cu-W和Cu2Mo等第一代熱管理材料仍然占據(jù)著市場主導(dǎo)地位。但微波電子、微電子、光電子和功率半導(dǎo)體器件的微型化及多功能化對熱管理材料提出了更高要求，以鋁碳化硅金屬基復(fù)合材料為代表的第二代熱管理材料，具備高熱導(dǎo)率和低密度，在微處理器蓋板、高功率襯底、IGBT基板等器件上都得到了大量應(yīng)用。圖26微處理器蓋板（a），光電封裝基座（b）3）金屬基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用，軍用、民用領(lǐng)域都有涉及。目前應(yīng)用較多的主要是鋁基和鈦基復(fù)合材料，包括飛機(jī)的加油口蓋板、風(fēng)扇導(dǎo)向葉片、武器掛架、液壓系統(tǒng)分路閥箱等。4）此外，金屬基復(fù)合材料還在鐵基復(fù)合材料（可替代工具鋼）、核電、輸電等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用價(jià)值。3、無機(jī)非金屬基復(fù)合材料無機(jī)非金屬基復(fù)合材料主要是指陶瓷基復(fù)合材料，是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，其致命的弱點(diǎn)是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，可有效提高陶瓷韌性和可靠性，纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。目前該類材料的下游應(yīng)用可以分為軍用和民用兩個(gè)方面：軍用領(lǐng)域，主要包括火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、推力室、防熱結(jié)構(gòu)一體化的組合襟翼、液氫/液氧推力室整體噴管、推力矢量調(diào)節(jié)片等，在火箭、航天器、導(dǎo)彈等領(lǐng)域均具有極大的應(yīng)用價(jià)值。民用領(lǐng)域，主要包括熱交換器陶瓷管、增加乙炔轉(zhuǎn)換效率的陶瓷管、改善燃燒爐效率的陶瓷板、工業(yè)汽輪機(jī)的陶瓷部件等。4、碳碳復(fù)合材料碳/碳復(fù)合材料是碳纖維增強(qiáng)碳基體的復(fù)合材料，具有高強(qiáng)高模、比重輕、熱膨脹系數(shù)小、抗腐蝕、抗熱沖擊、耐摩擦性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)異性能，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、飛機(jī)及賽車的剎車裝置、熱元件和機(jī)械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件、高功率電子裝置的散熱裝置和撐桿等。其下游應(yīng)用主要包括如下方面：1）航空航天和國防軍工領(lǐng)域，如飛行器鼻錐、端頭帽、面板、防熱瓦、薄殼熱結(jié)構(gòu)等。2）碳碳復(fù)合材料自上世紀(jì)70年代首次作為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯飛行成功以來，極大地推動(dòng)了噴管材料的發(fā)展。采用碳碳復(fù)合材料的喉襯、擴(kuò)張段、延伸出口錐，具有極低的燒蝕率和良好的燒蝕輪廓，可提高噴管效率1%-3%，即可大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖。3）碳碳復(fù)合材料剎車盤的實(shí)驗(yàn)性研究始于上世紀(jì)，目前一半以上的碳碳復(fù)合材料用作飛機(jī)剎車裝置。該類材料制造的剎車盤具備高比熱容、高熔點(diǎn)以及高溫下的強(qiáng)度等優(yōu)良性能，同金屬剎車相比，可節(jié)省40%的結(jié)構(gòu)重量。而且碳剎車盤的使用壽命是金屬剎車盤的5～7倍，剎車力矩平穩(wěn)，剎車時(shí)噪聲小。4）碳碳復(fù)合材料在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，主要包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片和活塞、內(nèi)燃機(jī)的活塞等。5）生物醫(yī)療方面，碳碳復(fù)合材料因其良好的生物相容性和物理性能，可用于生產(chǎn)人工心臟瓣膜、骨盤骨夾板等。復(fù)合材料領(lǐng)域可關(guān)注的上市公司為：1）銀邦股份（300337.SZ）：致力于鋁合金復(fù)合材料、鋁基多金屬復(fù)合材料以及鋁合金非復(fù)合材料的研究、生產(chǎn)和銷售，是國內(nèi)規(guī)模最大的釬焊用鋁合金復(fù)合板帶箔生產(chǎn)企業(yè)之一，也是國內(nèi)唯一的電站空冷系統(tǒng)用鋁鋼復(fù)合帶材的生產(chǎn)企業(yè)。未來公司還將進(jìn)軍3D打印領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)粉末材料。七、生物醫(yī)療材料生物醫(yī)療材料，即生物醫(yī)學(xué)材料，是指以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無生命的材料，能夠?qū)?xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生。按照組成成分劃分，可將其分為醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用無機(jī)材料、醫(yī)用復(fù)合材料等。按照材料功能劃分，則可分為硬組織相容性材料、軟組織相容性材料、血液相容性材料、生物降解材料等。1、醫(yī)用金屬材料醫(yī)用金屬材料是指一類用作生物材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料。該類材料具有良好的生物惰性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，以及良好的生物力學(xué)性能等。該類材料是臨床手術(shù)中最常用的承力植入材料，已經(jīng)成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料。目前常用的金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類，貴金屬、記憶合金等也有應(yīng)用：2、醫(yī)用高分子材料醫(yī)用高分子材料，是指在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的、尤其是能在機(jī)體內(nèi)使用的高分子材料，包括天然高分子醫(yī)用材料、合成高分子醫(yī)用材料兩大類。3、醫(yī)用無機(jī)材料醫(yī)用無機(jī)材料是指與生物體具有良好的生物相容性、耐腐蝕的無機(jī)材料，主要包括生物陶瓷、生物玻璃等，用于齒科、骨科修復(fù)、植入材料等。其中應(yīng)用范圍最廣的為生物陶瓷：按照廣義的劃分，生物陶瓷應(yīng)該包括與人體相關(guān)的陶瓷和與生物化學(xué)相關(guān)的陶瓷，前者即為種植類陶瓷，后者為生物工程類陶瓷。按照生物活性劃分，生物陶瓷可被分為生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，其中氧化鋁陶瓷、羥基磷灰石等是較為常用的材料。4、醫(yī)用復(fù)合材料主要的生物醫(yī)療材料，如無機(jī)非金屬類的生物陶瓷、生物金屬材料、生物高分子材料等，其性能都具備較為突出的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有自身性能的局限性：因此，為了結(jié)合不同類型材料的特點(diǎn)，生物醫(yī)療復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，已在多個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用：

2023年電子行業(yè)智能化分析報(bào)告2023年9月目錄一、消費(fèi)電子發(fā)展趨勢：智能性和便攜性 3二、谷歌眼鏡開創(chuàng)可穿戴設(shè)備先河 4三、智能手表將續(xù)寫可穿戴設(shè)備輝煌 51、第一代智能手表缺乏外觀設(shè)計(jì)和生態(tài)系統(tǒng)支持 52、第二代智能手表側(cè)重運(yùn)動(dòng)和健康監(jiān)測 53、即將出現(xiàn)的第三代智能手表功能更強(qiáng)大 6（1）蘋果iWatch有望年底亮相 7（2）三星有望發(fā)布多款產(chǎn)品 7四、智能手表+眼鏡解放雙手，埋葬智能手機(jī) 8五、硬件變革大，投資機(jī)會(huì)多 91、水晶光電：光學(xué)龍頭，智能眼鏡最顯著受易標(biāo)的 102、環(huán)旭電子：設(shè)備連接的無線紐帶，微小化貼片工藝先鋒 113、歌爾聲學(xué)：聲學(xué)龍頭，小空間實(shí)現(xiàn)高音質(zhì) 114、共達(dá)電聲 12六、附錄—可穿戴設(shè)備近期新聞匯總 121、屏幕有點(diǎn)小蘋果智能手表iWatch要來了 122、Google智慧手錶具雙觸控板、能無線上網(wǎng) 133、三星ProjectJ計(jì)劃曝光：智能手表不讓蘋果專美 14一、消費(fèi)電子發(fā)展趨勢：智能性和便攜性消費(fèi)電子沿著智能性和便攜性兩個(gè)維度發(fā)展。在過去幾年，市場關(guān)注的焦點(diǎn)在于智能性維度，即設(shè)備從功能型向智能型的演變；直至最近，谷歌眼鏡才引發(fā)了市場對便攜性維度的關(guān)注。在便攜性的維度，我們把電子產(chǎn)品分為四種類型：固定型、可攜帶型、可穿戴型和嵌入人體型。我們認(rèn)為，消費(fèi)電子產(chǎn)品從可攜帶型向可穿戴型的演變剛剛開始，未來甚至?xí)蚩汕度胄脱葑儯顿Y機(jī)會(huì)將非常豐富。JuniperResearch預(yù)計(jì)：至2023年，整個(gè)可穿戴電子設(shè)備市場將會(huì)超過150億美元，比2021年將近翻一倍，可穿戴智能設(shè)備的銷量至2022年預(yù)計(jì)將達(dá)到7000萬臺。正如應(yīng)用的成長促進(jìn)了智能手機(jī)市場的興盛，可穿戴技術(shù)領(lǐng)域也會(huì)出現(xiàn)類似的成長：做到應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)與可穿戴設(shè)備同步增長，各種新功能的產(chǎn)品將層出不窮。谷歌、蘋果、三星等大廠商均已在可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域有所布局，期望能把握下一輪移動(dòng)技術(shù)變革的行情。當(dāng)前各大廠商關(guān)注度較高的可穿戴式智能設(shè)備主要是智能眼鏡和智能手表。二、谷歌眼鏡開創(chuàng)可穿戴設(shè)備先河谷歌眼鏡給硬件行業(yè)帶來了重大變革和機(jī)遇，其對硬件的要求體現(xiàn)在四個(gè)方面：1）人機(jī)互動(dòng)友好性（包括信息輸入和輸出）；2）續(xù)航時(shí)間長；3）連接性；4）輕薄微型化。谷歌眼鏡在硬件方面的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在信息輸出和續(xù)航時(shí)間上，信息輸出的創(chuàng)新之處在于采用微投和反射顯示屏的圖像輸出方案以及骨傳導(dǎo)耳機(jī)的聲音輸出方案，通常的微投具有功耗高的問題，谷歌的創(chuàng)新能夠大大降低功耗，延長續(xù)航時(shí)間。谷歌眼鏡硬件的創(chuàng)新關(guān)鍵在于微投和反射顯示屏。關(guān)于谷歌眼鏡的詳細(xì)論述請參見我們3月25日專題報(bào)告《谷歌眼鏡--無邊界創(chuàng)新時(shí)代的開啟》。三、智能手表將續(xù)寫可穿戴設(shè)備輝煌1、第一代智能手表缺乏外觀設(shè)計(jì)和生態(tài)系統(tǒng)支持最早面市的智能手表是精工Ruputer在1998年推出的一款兼容Win95、售價(jià)達(dá)330美元的智能手表，其后陸續(xù)有其他公司推出智能手表，但均未引起普通消費(fèi)者的關(guān)注。我們認(rèn)為，在智能手機(jī)尚未普及的時(shí)期，消費(fèi)者對智能終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知度低，創(chuàng)新跨度過大的智能手表不可能取得勝利。此外，第一代智能手表在外觀設(shè)計(jì)和生態(tài)系統(tǒng)支持等方面都較為薄弱。2、第二代智能手表側(cè)重運(yùn)動(dòng)和健康監(jiān)測摩托羅拉在2020年發(fā)布了MotoActv智能手表，主打運(yùn)動(dòng)監(jiān)測功能。產(chǎn)品內(nèi)臵8GB空間，配有1.6寸彩色觸控屏幕，采用強(qiáng)化玻璃，可以防汗、防雨及防刮；可與Android2.1系統(tǒng)或以上的智能手機(jī)同步；采用了MotorolaAccuSense技術(shù)，也內(nèi)臵了GPS系統(tǒng)，可以讓用戶在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以準(zhǔn)確追蹤所在位臵及記錄時(shí)間、距離、速度、心跳及熱量消耗；內(nèi)臵258mAh鋰電池，不夠非常理想，運(yùn)動(dòng)時(shí)可連續(xù)使用5至10小時(shí)。2022年面市的Pebble智能手表是第一款完全支持iOS功能的智能手表。產(chǎn)品允許多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，搭載iOS或Android2.3以上系統(tǒng)。配有分辨率為144x168的1.26寸黑白背光屏幕，采用e-paper電子紙技術(shù)，可以通過藍(lán)牙2.1+EDR與其他設(shè)備連接；內(nèi)臵震動(dòng)馬達(dá)和三軸加速度計(jì)，可安裝位運(yùn)動(dòng)專門設(shè)計(jì)的程序。3、即將出現(xiàn)的第三代智能手表功能更強(qiáng)大第二代智能手表在功能上還無法與智能手機(jī)相媲美，但蘋果、三星、谷歌等巨頭的動(dòng)向讓我們堅(jiān)信第三代智能手表功能將更為強(qiáng)大，有望與智能手機(jī)相當(dāng)。（1）蘋果iWatch有望年底亮相消息稱，蘋果已經(jīng)建立了一支100的團(tuán)隊(duì)來研制智能手表iWatch，已經(jīng)開始試產(chǎn)，富士康已經(jīng)收到了蘋果的訂單，并有望在年底面市。蘋果的iWatch智能手表具有步程計(jì)和健康指標(biāo)傳感器等第二代智能手表的功能，也能通過連接智能手機(jī)來顯示電子郵件、IM和其他數(shù)據(jù)，此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)的通話功能，并通過內(nèi)臵地圖實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。在硬件配臵方面，iWatch將采用1.5寸OLED屏幕（臺灣錸寶科技RiTdisplay）和OGS觸摸屏，內(nèi)臵的電池僅可續(xù)航1-2天（蘋果的目標(biāo)是續(xù)航4天至5天）。（2）三星有望發(fā)布多款產(chǎn)品科技網(wǎng)站SamMobile報(bào)道：三星的ProjectJActiveFortius的智能手表有以下配件：針對Fortius開發(fā)的臂帶、固定在自行車上的裝臵以及囊狀態(tài)。三星也設(shè)計(jì)了健康軟件SHealth，預(yù)示著運(yùn)動(dòng)和健康監(jiān)測將是三星可穿戴電子設(shè)備的重要賣點(diǎn)。媒體也傳出三星智能手表將命名為GALAXYAltius，屏幕分辨率為500x500。四、智能手表+眼鏡解放雙手，埋葬智能手機(jī)智能手機(jī)在功能手機(jī)通話和短信功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了上網(wǎng)、安裝應(yīng)用程序、收發(fā)郵件等功能。智能手機(jī)和平板電腦在很大程度上替代了便攜性較差的電腦，我們判斷，便攜性更強(qiáng)的可穿戴設(shè)備智能手機(jī)+眼鏡將埋葬智能手機(jī)。智能手機(jī)、智能手表和智能眼鏡三種設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)：1.智能手機(jī)是最成熟產(chǎn)品，功能豐富，但屏幕較小，并需要手持操作，約束了在駕車等場合的使用；2.智能眼鏡輸出畫面大，視覺效果較好，但裝在鏡腳的觸摸屏面積小，僅僅具有簡單動(dòng)作識別功能，信息輸入不方便，不適合復(fù)雜的操作；3.智能手表具有合適輸入的觸摸屏，操作方便，可以完成復(fù)雜的信息輸入，但屏幕太小，不適合人眼長時(shí)間觀看。我們認(rèn)為，智能眼鏡和智能手表具有信息輸入和輸出優(yōu)勢互補(bǔ)的特點(diǎn)，兩者的結(jié)合將兼具各自優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)在手表上輸入復(fù)雜內(nèi)容，在眼鏡上觀看大的畫面，從而實(shí)現(xiàn)較好的視覺體驗(yàn)。智能眼鏡+手表的硬件組合也具有智能手機(jī)所不具備的優(yōu)點(diǎn)：一方面，眼鏡和手表持續(xù)與人體接觸，并可以通過傳感器自然地獲得人體信息，從而提供更加智能化的服務(wù)；另一方面，眼鏡和手表都不需要手持操作，解放了雙手，適合在各種不同場合的應(yīng)用，更勝于必須手持操作的智能手機(jī)，有望替代智能手機(jī)，從而帶來消費(fèi)電子的革命性變化。五、硬件變革大，投資機(jī)會(huì)多可穿戴設(shè)備的外在形態(tài)完全不同于智能手機(jī)等傳統(tǒng)硬件產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在硬件方面的變革很大，其中，智能眼鏡側(cè)重于光學(xué)方面的創(chuàng)新，智能手表是智能手機(jī)的縮小版，并加入更多傳感器以讀取人體脈搏等信息，部分廠商也可能在腕帶處采用柔性化硬件設(shè)計(jì)。此外，智能眼鏡+手表的硬件組合也需要兩個(gè)產(chǎn)品之間頻繁的信號互聯(lián)，勢必增加對無線模組的需求。我們認(rèn)為，水晶光電、環(huán)旭電子、歌爾聲學(xué)等公司將顯著受益于可穿戴設(shè)備的高速發(fā)展。1、水晶光電：光學(xué)龍頭，智能眼鏡最顯著受易標(biāo)的公司是手機(jī)鏡頭用紅外截止濾光片和數(shù)碼相機(jī)用光學(xué)低通濾波器的領(lǐng)先廠商。公司在產(chǎn)品升級和新產(chǎn)品拓展兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn)增長。光學(xué)低通濾波器的單價(jià)隨著從卡片機(jī)升級為單反微單而增長10倍以上，隨著攝像模組對像素和成像質(zhì)量要求的提高，紅外截至濾光片材質(zhì)從普通光學(xué)玻璃升級為藍(lán)玻璃，單價(jià)和市場空間有10倍的提高。公司不斷拓展微投、Kinect產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)產(chǎn)品等新產(chǎn)品。我們在3月25日專題報(bào)告《谷歌眼鏡--無邊界創(chuàng)新時(shí)代的開啟》中討論到，谷歌眼鏡硬件的創(chuàng)新關(guān)鍵在于微投和反射顯示屏，而微投的核心技術(shù)是光學(xué)加工、光引擎設(shè)計(jì)和鍍膜。水晶光電在這三方面均具有深厚的技術(shù)積累。在光學(xué)加工方面，水晶光電具有十來年的經(jīng)驗(yàn)積累；在光引擎設(shè)計(jì)方面，水晶光電與芯片設(shè)計(jì)商奇景及LCOS專利持有人合作；鍍膜更是水晶光電的核心優(yōu)勢，其光學(xué)鍍膜的產(chǎn)能規(guī)模位居全球第一。水晶光電當(dāng)前已進(jìn)入某海外客戶的智能眼鏡產(chǎn)業(yè)鏈，踏上了智能眼鏡技術(shù)創(chuàng)新的第一波浪潮。2、環(huán)旭電子：設(shè)備連接的無線紐帶，微小化貼片工藝先鋒環(huán)旭電子是蘋果無線模組的兩大供應(yīng)商之一，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于MacBook、iPhone和iPad上。如我們在3月25日專題報(bào)告《谷歌眼鏡--無邊界創(chuàng)新時(shí)代的開啟》討論，智能眼鏡的重量是一般智能手機(jī)的1/3,輕薄化要