2020年碳化硅陶瓷行業(yè)投資可行性及應(yīng)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(fù)合陶瓷。陶瓷復(fù)合材料是20世紀80年代逐漸發(fā)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(fù)相陶瓷、原位生長陶瓷復(fù)合材料、梯度功能復(fù)合陶瓷及納米陶瓷復(fù)合材料。其因具有耐高溫，耐磨、抗高溫蠕變、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)低、耐化學(xué)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(yīng)用，成為理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。

材料結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用關(guān)系：陶瓷復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)主要有四個層次，依次為：1）原子結(jié)構(gòu)；2）原子結(jié)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(jié)構(gòu)決定材料性能；而材料的性能決定了材料的應(yīng)用方向。因而，材料結(jié)構(gòu)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(yīng)用上有所側(cè)重。

碳化硅(SiC)陶瓷結(jié)構(gòu)及性能：陶瓷材料是由很強方向性和結(jié)合性共價鍵和離子鍵聯(lián)接構(gòu)成的，從而其表現(xiàn)出了高熔點、高硬度、良好化學(xué)穩(wěn)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(xiàn)了一般陶瓷材料優(yōu)良性能。此外，也因本質(zhì)結(jié)構(gòu)原因，展現(xiàn)了特異優(yōu)良性能。如圖2所示，碳化硅陶瓷材料結(jié)構(gòu)是Si/C雙原子構(gòu)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(zhì)陶瓷材料。而由Si/C兩種原子構(gòu)成碳化硅也具有低熱膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱系數(shù)和耐熱震的性能特點。

碳化硅陶瓷的應(yīng)用：得益于碳化硅陶瓷一系列優(yōu)良性能，使得碳化硅陶瓷在現(xiàn)代很多工業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)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(yīng)用。

（2）耐磨高溫件：由于碳化硅陶瓷具有高硬度、耐酸堿化學(xué)腐蝕、良好的耐磨損性和導(dǎo)熱性，使得其常常被用于耐磨高溫件，如：高溫?zé)峤粨Q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(yè)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(xiàn)代化防彈材料追求防彈效果好、材質(zhì)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(zhàn)斗機、防彈頭盔和防彈衣領(lǐng)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(dǎo)體材料，助力于5G移動通信發(fā)展。5G時代的關(guān)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(nèi)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(dǎo)致手機內(nèi)部的電磁干擾越發(fā)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(jù)報道，碳化硅陶瓷復(fù)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(nèi)部小型輕量化的吸波器件。

②手機導(dǎo)熱散熱材料：5G時代智能手機因功能越發(fā)強大，從而手機內(nèi)部的芯片和模組集成化和密集化程度增大，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件工作時產(chǎn)熱急劇增加。而半導(dǎo)體器件失效關(guān)鍵原因之一就是熱引發(fā)的，因此開發(fā)出配套良好的導(dǎo)熱散熱材料是十分迫切的。就導(dǎo)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(dǎo)熱低與半導(dǎo)體芯片熱膨脹系數(shù)相差大的缺點，容易累加內(nèi)應(yīng)力致芯片失效，故很難適應(yīng)5G時代對導(dǎo)熱散熱材料的要求。而碳化硅陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)高，熱膨脹系數(shù)小并且和芯片熱膨脹系數(shù)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(dǎo)體，熱膨脹系數(shù)匹配度就趨于完美了。故SiC陶瓷在5G時代的手機導(dǎo)熱散熱材料領(lǐng)域有良好的前景。

據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國碳化硅陶瓷行業(yè)發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略預(yù)測咨詢報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：：2019年全球碳化硅陶瓷市場總值達到了40億元，預(yù)計2026年可以增長到42億元，年復(fù)合增長率(CAGR)為0.4%。