导 读
大陆新材料产业正处于由中低端产品自给自足向中高端产品自主研发、进口替代的过渡阶段；国内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。
➢ 新材料方向之一—轻量化材料。以其出色的性能被用于航空航天、汽车等多个领域。大陆碳纤维产业存在产能利用低、高端产品少的问题。实现碳纤维规模生产和应用开发的双自主化，是提升大陆国防实力和保障供应链稳定的关键。板应用在汽车最重的车身，是实现轻量化目标的关键材料。大陆生产工艺复杂的铝合金车身板部分已经开始出口。铝合金车身板国产化是大陆汽车产业提高竞争力，帮助国家实现节能减排目标的关键。
➢ 新材料方向之二—航空航天材料。在航空航天、高端电子元器件、半导体等多个尖端领域有很高应用价值。大陆在高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 产品仍面临“卡脖子”问题。是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维。全球来看碳化硅纤维技术仍在快速发展和迭代，中国企业有望迎来弯道超车的机遇。
➢ 新材料方向之三—半导体材料。是半导体器件和太阳能电池的主要原材料。光伏用硅片产能大多集中在大陆，生产技术水平全球领先。半导体硅片制作工艺更为复杂，部分国内企业正努力打破技术壁垒。是功率器件的重要原材料，产业格局呈现美国独大的特点；近年来该材料不断在电动车、光伏、智能电网等领域渗透，拥有强劲的下游需求。是集成电路的核心材料之一；2013-2020 年全球靶材市场规模的复合增速达 14%。
➢ 新材料方向之四—新型塑料。受制于国外企业对于原材料 生产技术的技术壁垒。在“碳中和”及“以塑代钢”政策背景下，该材料国产替代对大陆新能源产业、电子通信、交通运输等领域的发展进步具有重大意义。是一种具备优异的物理化学性质的特种工程塑料，对汽车轻量化、大气污染防治做出了重要的贡献。因其优异的机械性、环保性 等特点而广泛应用于医药设备及 3D 打印等诸多领域，但进口依存度较大。
➢ 新材料方向之五—电子电器电容新材料。是制造厚膜电阻等电子元件的关键，广泛应用于在光伏、航空、军事等领域；目前国内电子浆料龙头企业正致力于生产高质量、高性价比的电子浆料，市占率有较大提升空间。可广泛应用于通信、工业、汽车等领域，其中 MLCC 作为产量和需求量最大的电子陶瓷，与电子元器件市场发展趋势和国家政策导向相匹配。
➢ 新材料方向之六—多用途新材料。被广泛用于电气机械、IT、汽 车、军工等，改性聚苯醚在全球的市场需求和消费量逐年上升。产业集中程度较高，目前国内对位芳纶产能自给率约 20%左右，进口依赖严重。高吸水性树脂（SAP）具有吸水性好、价格适中、安全性好等特点，预计 2025 年全球 SAP 需求量将增长至 440 万吨。国内人口老龄化趋势加重，叠加生 育政策放开，预计 2023 年中国 SAP 市场规模将达到 145.1 亿元。
➢ 新材料方向之七—光学和电子化学品。广泛应用在电子显示、建筑、 汽车、新能源等，目前大陆在中低端光学膜领域已经实现国产替代。在高端光学膜领域，大陆企业正通过内生、外延两种方式寻求技术突破和产业升级。是一种在半导体制造、PCB、面板行业中使用的尖端材料。当前大陆光刻胶国产化比例很低，高端半导体光刻胶基本完全依赖进口，突破光刻胶的海外技术垄断已经成为大陆科技前沿攻关的关键环节。是全球新一代显示技术的代表，有望在手机面板领域成为主流显示技术。大陆生产商在 OLED 面板产业中积极扩产，未来产能增长较快，国产化OLED 材料潜在需求旺盛。在高价值的发光材料成品领域中，大陆已经初步实现国产替代，部分细分产品已实现向国内面板厂商的大批量供货，但在技术和产能上和国际领先水平仍有差距，国际竞争力仍有较大增强空间。
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概述
1.1、材料历史
大陆新材料产业正处于由中低端产品自给自足向中高端产品自主研发、进口替代的过渡阶段，位于全球新材料产业的第二梯队，与美、日等优势企业还有一定的差距。2020 年大陆新材料总产值达到 5.3 万亿元，较上一年增长 15%，预计 2025 年新材料产业总产值增加至 10 万亿，年复合增长率约为 13.5%。产业结构呈以特种功能材料、现代高分子材料和高端金属结构材料为主要分布，分别占比 32%、24%和 19%。
新材料产业集聚效应显著，细分方向领域地理分布各有侧重。江苏、山东、浙江和广东四省新能源规模超过 10000 亿，福建、安徽、湖北次之，规模超 5000 亿。长三角新材料产业关注新能源汽车、生物、电子等领域，珠三角侧重于高性能复合材料等的研发，环渤海地区则对特种材料、前沿材料较为重视。
随着国家政策对航天航空、军事、光伏电子、生物医疗领域新材料及其下游产品的支持，市场需求不断扩大，同时对产品性能的要求持续提升，新材料企业产业规模急剧扩大、对企业、科研人员研发能力的要求不断提高。新材料产业高速发展促进了新材料企业与上下游产业的强黏性及多学科交叉融合性，大陆不少新材料龙头企业通过降低成本、提供与全球领先企业相当或更优的技术和更高的质量争取原与国外领先厂商合作的国内下游客户，并形成稳定的合作关系，这在全球疫情大流行趋势还未消减及国外厂商突发事件频发之际是大势所趋。多学科交叉融合性也促成了大陆相关新材料人才培养、企业多部门整合研发、生产政策的出台。
此外，随着国内、国际针对环保、节能产品的政策出台，大陆新材料产业也高度重视新材料生产工艺流程中消耗、污染的减少和产品效能、综合应用能力的提升。
大陆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。根据工信部 2019 年的报告显示，大陆新材料产业还有 32%的关键材料处于空白状态，需要进口关键新材料达 52%，进口依赖度高，尤其是智能终端处理器、制造及检测设备、高端专用芯片领域，进口依赖度分别达 70%，95%，95%，存在巨大的国产化空间。
下游消费电子、新能源、半导体、碳纤维等行业加速向国内转移，新材料国产化需求迫切，进口替代仍将继续推动大陆新材料产业投资的未来发展。大陆新材料领域投资在 2013-2017 年间显著增加，之后有所回落，其原因是高端材料的开发技术壁垒高、研发周期长、资本需求大、较难凸显成本优势。科创板的推出正扶持着一批初创期新材料企业，打通其融资渠道，鼓励企业加大研发创新，从而促进整体行业转型升级。
新材料企业的研发能力以及市占率决定着大陆新材料行业的国际地位。新材料产业的发展对大陆工业发展意义深远，其成熟化程度决定了大陆技术水平及装置设备的先进程度，是大陆政策引导下战略性新兴产业发展的重要支撑，大陆在全球范围内提升综合实力的助推器，也是巩固国防军事、彰显实力的重要保障。
1.2、十四五新材料规划
“十四五”规划中提出新材料作为大陆七大战略性新兴产业和“中国制造 2025”重点发展领域之一，在十四五期间会作为最具发展潜力且能对大陆国际竞争力有重要影响的 关键产业。“十四五”规划针对大陆新材料产业同发达国家相比上下游串联度较弱、业 内创新意识弱、能动性较差等问题作出表态。“十四五”规划认为大陆要通过打造合适、优势产业集群，充分发挥协同效应，完善新材料产业发展体系。同时，规划还明确了大陆需转变追求高速增长的思路，转向高质量发展，提高自给率，加强国产替代，让新材料产业转型升级的“新动能”作用得以施展，跻身产业中高端行列。
《“十四五”规划》为新材料发展提供政策支持。2021 年 3 月 13 日，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》发布，其中明确提出深入实施制造强国战略，并对高端新材料的发展做出明确指示：推动高端稀土功能材料、高品质特殊钢材、高性能合金、高温合金、高纯稀有金属材料、高性能陶瓷、电子玻璃等先进金属和无机非金属材料取得突破，加强碳纤维、芳纶等高性能纤维及其复合材料、生物基和生物医用材料研发应用，加快茂金属聚乙烯等高性能树脂和集成电路用光刻胶等电子高纯材料关键技术突破。
同时，规划提出要发展壮大战略性新兴产业，聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力，培育壮大产业发展新动能。
1.3、新材料图谱
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新材料方向之一——轻量化材料
2.1、碳纤维
碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航天、风电、体育休闲、汽车等多个领域，是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料，被誉为“新材料之王”。全球碳纤维市场需求近年快速增长，大陆也抓住机遇，发展成为全球第二大碳纤维生产国。但是，大陆碳纤维产业相比起国外还存在企业产能利用低、高端产品少、应用开发难的问题，下游行业还是严重依赖进口碳纤维产品。在当前国际环境下，实现碳纤维规模生产和应用开发的双自主化，是提升大陆国防和制造业实力，保障供应链稳定的关键。
碳纤维(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主链结构无机纤维，作为高性能材料产于上世纪 60 年代。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性：作为目前实现大批量生产的高性能纤维中具有最高比强度（强度比密度）和最高比刚度（模度比密度）的纤维，碳纤维是航空航天、风电叶片、新能源汽车等具有轻量化需求领域的理想材料。耐腐蚀、耐高温、膨胀系数小的特点使其得以作为恶劣环境下金属材料的替代；另外，导电导热特性拓展了其在通讯电子领域的应用。
按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维一般分为小丝束和大丝束两个类别。小丝束性能更优但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及高端体育用品；大丝束成本较低，往往应用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和能源设备等。
2020 年，全球碳纤维运行产能为 171650 吨，相比 2019 年增加了 16750 吨，增长率 10.8%。美国、中国、日本承担了主要的产能，分别占据 21.7%、21.1%、17.0%。当前各大生产商大约还有 8 万吨/年未建设完成的扩产计划，这也体现了厂家对行业前景的乐观预期。
需求层面，碳纤维市场的四大应用行业是航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车，2020 年四大下游行业碳纤维需求量的占比超过 70%，产值占比超过 76%。
自 2015 年来，行业估计世界碳纤维需求量一直保持约 12%的增长，但受疫情影响 2020 年全球对碳纤维需求量总计 10.7 万吨，相比 2019 年仅增长 3%。总销售金额约 26.15 亿美元，同比下降 8.8%，主要原因在于疫情导致航空业重挫影响了高价值的高性能碳纤维销售。风电领域则成为行业维持增长的主要推动力，碳纤维需求量在疫情下依然保持了 20%的年增长。
短期来看，2021 年世界航空业的恢复和风电设备的大量铺设能够让碳纤维市场回到快速增长的通道。长期来看，航空业需要消化 2020 年多余的产能，风电将继续作为未来碳纤维市场增长的主推动力。2020 年 10 月，全球 400 余家风能企业代表共同发布《风能北京宣言》，规划 2020-2025 年年度新增装机 5000 万千瓦以上。在各大风电厂家都扩产的背景下，目前碳纤维在风电机中的应用还未大规模铺开，仅世界风电巨头维斯塔斯一家形成了规模化应用。随着其他风电企业对碳纤维符合材料的应用开发，风电行业对碳纤维的需求可能会成倍增长。预计到 2025 年，世界碳纤维总需求量将超过 20 万吨，折合年增长率 13.3%。
此外，碳纤维在其他应用领域还有很大潜力可以挖掘。以主要竞争对手铝合金为例，碳纤维和铝合金同属替换钢材的轻量化材料，碳纤维在强度、化学稳定性等性能上都占优， 并且在飞机部件、高性能汽车车架、自行车架等产品相比铝合金都有更好的表现。但受累于高昂的价格，目前碳纤维应用大多局限于高附加值产品。2016 年世界铝材年需求量约是碳纤维的 500-600 倍，行业产值约为 50 倍，且受益于汽车工业的发展铝材需求近年也在快速增长。随着技术的进步压低碳纤维的成本，未来碳纤维还有广阔的市场空间。
碳纤维产业作为资本密集型和技术密集型产业，全球碳纤维核心生产技术集中在日本、美国和欧洲。中国、韩国属于近年来快速增长的产业区域。
企业方面，日本东丽(Toray)在收购美国卓尔泰克后从技术和产能上都明显领跑业界，拥有世界约 30%的产能，是绝对的龙头企业。其他主要的海外厂商包括日本东邦（Toho/Teijin）、日本三菱丽阳（MCCFC）、美国赫氏（Hexcel）、德国西德里（SGL）、台塑（FPC）等。中国作为世界第二大碳纤维生产国，也涌现了诸如吉林碳谷、中复神鹰、光威复材等碳纤维生产企业，但总体来说低端产品较多，产能较为分散，在高性能碳纤维领域少有建树，离行业巨头们都还有较大距离。
未来的碳纤维市场可能因地域政策和投资环境产生诸多变化。日本企业率先实行全球化战略，在碳纤维生产技术和产业链生态完备的欧洲和美国都布置了产线，如今海外产能已经超过日本本土产能，预计还将维持行业领头羊地位；美国企业受益于本土企业优势，把持美国军工碳纤维市场，同时享有极低的能源成本，未来发展同样有保障；韩国企业承接了日本东丽的产业转移，技术实现跨越，正逐渐在世界碳纤维市场上拥有越来越大的声音；欧洲企业产能受限于能源价格和严格的环保政策，只能生产高附加值碳纤维，这阻碍了其扩张脚步；中国企业当前扩张意愿强烈，陆续宣布扩产计划，但未来还是取决于技术突破和中国碳纤维应用市场的发展。
大陆国产碳纤维产业多年来一直有“企业多，需求大，高产能，低产量”的特点，主要 原因在于与国外产品的竞争劣势导致国产碳纤维需求低，再加上企业技术的落后导致无法充分释放产能。在产品研发应用方面，长期“摸着日本东丽过河”，以仿制为主，比较缺乏创新性。碳纤维作为国家重点关注的战略物资，其产业发展直接关系到大陆国防和制造业的稳定，是彰显大陆创新能力和研发能力的进步，保障民生供应链安全的重要发展目标。
在不利条件下，部分国内企业抓住了 2016 年后碳纤维需求爆发式增长的机遇，实现技术突破完成了部分碳纤维产品的国产替代，推动大陆成为世界第二大碳纤维生产国。2020 年中国碳纤维的总需求为 48,801 吨，相比 2019 年增长 29%，对比 2016 年的 19563 吨，复合年增长率高达 20%；其中，国产碳纤维供应量为 18450 吨，量相比 2019 年增长了 53.8%，碳纤维供给国产率也由 31.7%增至 37.8%。2020 年美国日本皆因政策收紧碳纤维对中国的出口，大陆碳纤维产业提高自给率实现国产替代不仅是趋势，也是紧迫的任务。
虽然大陆碳纤维产业发展态势喜人，但从产业综合发展角度看，大陆依然只能处于世界中游水平，主要体现在大陆的碳纤维应用市场与国际市场有较大不同。大陆碳纤维应用中体育休闲行业等低附加值产品的比例较高，体育器材占据全球 90%的产量，是国内碳纤维应用市场的绝对支柱。碳纤维四大应用行业中的航空业、风电虽形成一定规模，与国外相比比例依然较低。汽车行业、压力容器等产业的碳纤维应用则刚刚起步，还未迎来快速发展期。实现碳纤维产能和应用的双重进步，完善碳纤维产业链，是保障整个行业发展，提升大陆制造业实力的重中之重。
目前，大陆有望在风电领域碳纤维应用开拓取得较大进步，2018 年大陆生产风电叶片用碳纤维所用 8000 吨全部依赖进口，且客户大多在国外，2019 年则有 1000 吨来自国内供应商，实现了零的突破。风电叶片碳纤维当前已经成长为数万吨级别的市场，如果国内企业能够在生产上突破对外国原材料的依赖，并在应用上完成突破，能够大大改善国内碳纤维企业的盈利空间，提高中国碳纤维产业在国际上的地位，对中国碳纤维产业是一次极大提振。
碳纤维作为关系国民经济的关键物资，国家出台了一系列政策支持碳纤维及碳纤维复合材料的进步，实现碳纤维的国产化、自主化、应用多样化，实现碳纤维产业链的内循环，推动碳纤维产业的健康发展。
2.2、铝合金汽车车身板
铝合金是工业中应用最广泛的合金，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。在国家节能减排的政策导向下，汽车行业仅仅通过设计优化汽车能耗已很难达到国家越来越严格的燃油排放标准，因此汽车的轻质化是行业确定的发展方向。铝合金是汽车行业轻量化的主力材料，其中铝合金车身板（Automotive body sheet, ABS）应用在汽车最重的车身，是实现轻量化目标的关键材料。目前大陆已逐渐打开国产车用铝合金市场甚至部分企业已经开始出口，其中国内企业和外企在国内工厂均有生产。铝合金车身板的国产化是大陆汽车产业提高竞争力，帮助国家实现节能减排目标的关键。
铝合金是铝和镁、铜、硅、锰各种金属元素的产物，在和钢结构保持相同强度的条件下， 依旧比钢架构 50%。铝合金塑性好，可加工成各种型材，且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。铝是自然界含量最多的金属元素，原材料矿物方便取得。目前铝材工业上广泛使用，使用量仅次于钢。且铝合金的回收率达到 80%，对环境的破坏较小，是理想的轻量化材料，被广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。
为了应对气候变化、推动绿色发展，各国制定了严格的汽车排放标准，驱使汽车产业向环保迈进。以中国为例，中国规划 2035 年国内乘用车平均油耗由 2019 年的 5.6L/km 下降到 2L/km，汽车碳排放总量减少 20%。
汽车轻量化作为有效优化汽车能耗的方法，成为了行业节能减排的重点发展方向。依照世界铝业协会的数据，汽车每减少 10%的重量，可减少 6%-8%的排放；每减少 100kg 重量，汽车百公里燃油消耗量能减少 0.4-0.5 升，铝合金成了各国汽车制造商满足环保政策采用的主要减重手段之一。
汽车用铝合金主要分为四种：铸造铝材、锻造铝材、挤压铝材和压延铝材。使用最多的是铸造铝材，占比超过 70%。铝合金车身板属于压延铝材，约占汽车用铝量的 10%- 15% ，可用于生产如引擎盖等多个汽车车身的大型部件。
中国是世界上最大的原铝和铝合金生产国。目前大陆在汽车铝合金零部件的生产使用上已经形成规模，但铝合金车身板的研发生产进步缓慢，严重依赖进口。汽车车身约占汽车总重量的 30%，是汽车中重量最大的部件，使用铝合金板代替传统使用的钢板生产汽车内外板最多可使整车减重 10% 左右，可见铝合金车身板是汽车轻量化重要的部件。
2020 年全球汽车铝板带年产能约在 390 万吨附近，集中在北美洲、欧洲和亚洲地区， 中国产能占全球比重约 26.2%，年产能约 102 万吨，居于世界第二，产能多为淘汰产能和落后产能。从产量和排产计划看，订单少，需求量低，产品也大多处于研发和验证阶段（部分产品不达标因此接单量较低），2020 年综合开工率仅 20%，产能利用率严重偏低。
在汽车轻量化需求增长的大趋势下，汽车用铝需求有很大增长空间。目前汽车产业用铝量在整车重量占比 20%-40%，单车耗铝量 120-200 公斤。当前燃油车销量占据市场超过 90%的份额，是汽车铝材消耗的主力。未来新能源车市场将成为汽车用铝的主要增量市场：多国政府表示希望在 2025 年将新能源车市场占有率提升至 20%及以上，而纯电动车作为主力新能源车品种，平均单车耗铝量比燃油车高约 30kg。从 2018 年到 2020 年，全球新能源车销量从约 200 万辆跃升至 331 万辆，预计到 2025 年能够增长至千万辆级别。
汽车铝板是汽车用铝部件中增长最快的部分：依据 duckerworldwide 的估计，2015 至 2020 年，北美汽车平均用铝量增长了约 18%，期间汽车“四门两盖“平均用铝量增长高达 163%。其中，北美汽车引擎盖铝化率从 2015 年的 50%升至 2020 年的 63%， 2025 年铝化率可能超过 80%；车门的铝化率从 2015 年的 5%升至 2020 年的 21%，至 2025 年可能超过 30%。在需求端的良好预期下，预计至 2025 年世界车用铝板需求能够从现在的 250 万吨增至超过 400 万吨。
目前全球范围内汽车铝板有效产能主要分布在欧洲，北美和日本。规模较大的公司主要有：欧洲海德鲁铝业公司、年邦铝业(AMAG)；北美美国铝业公司、肯联铝业 （Constellium）、诺贝丽斯公司、特殊合金公司；日本神户钢铁、日本联合铝业（UACJ） 等公司。
美国企业经过多年发展和全球化布局的优势，逐渐在市场取得领先地位。美国几大公司在世界各大汽车产地投资开设汽车铝板工厂，利用供应链优势占领市场。欧洲企业在市场竞争中举步维艰，挪威海德鲁公司已宣布于今年 3 月份出售了自己的压延铝产线；日本企业则选择了拥抱美国企业，合作建立工厂，2017 年神户钢铁还爆发了造假事件， 市场地位进一步下降。
中国企业自 2013 年来陆续开始对汽车铝板进行研发，目前已小范围供货国内外车企。 但目前国内生产厂家 90%的产量为内板，生产技术较为复杂的外板产能以合资厂商诺贝丽斯、神户钢铁为主。高性能汽车铝板产能的提升是增强大陆企业竞争力的关键。
中国汽车轻量化起步不足十年，对于汽车用铝的研究较为滞后。在汽车铝板的研发上，存在技术难度高、资金投入大、产品认证缓慢的问题。国内生产企业大多都没有技术基础，整条生产线生产设备均需进口，生产工艺多处于仿制国外阶段，目前国外产品依然有较大竞争优势。车用铝板作为当前汽车轻量化领域发展最快的方向，保障其国产化是助力大陆汽车工业升级和完成大陆节能减排任务的关键。
大陆第一条车身铝板产线由美国企业诺贝丽斯在 2012 年投资建设，2014 年建设完成，年产能在 12 万吨。但当时国内汽车铝板的应用还未普及，产品仅能供货中高端合资车辆，需求量长期较低。随着近年国家对环保的重视和汽车产业的发展，铝板需求量大幅上升。2020 年国内汽车年产量约为 2500 万辆。按照汽车铝化率 30%、汽车铝板占车用铝材 10%测算，大陆 2020 年汽车铝板的需求在 38 万吨左右。国内车用铝板生产厂家总产量约 18.6 万吨，2020 年车用铝板自给率达到 48.95%。
新能源车的快速发展给予了国内企业机遇：2020年新能源汽车年产量达到136.7万辆， 自 2018 年复合增长率 11.1%。随着国家对新能源车产业的大力支持，部分省市已开始制定禁售燃油车的时间表，新能源车销量还会进一步提升。2020 年大陆汽车平均单车用铝量仅 130 公斤，国产新能源车用铝量也只有 160 公斤，离欧洲的 179 公斤、北美的 211 公斤有较大差距，这提升了汽车销量增长和汽车用铝量预期，也表明国内汽车用铝产业都还有很大增长潜力。
根据世界铝业协会的估计，2025 年国产汽车用铝量能够突破单车 180kg，年汽车用铝量突破 700 万吨， 其中铝板等压延铝材占比由现在的 13%提升至 18%，按照汽车铝板占压延铝材 50%计算，2025 年国内汽车铝板年需求量能够达到 60 万吨。
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新材料方向之二——航空航天材料
3.1、聚酰亚胺
聚酰亚胺（PI）材料在航空航天、高端电子元器件、半导体等多个尖端领域有着很高的应用价值，在材料更新迭代方面扮演着重要的角色。目前，全球聚酰亚胺市场需求不断增长，但很多高端 PI 产品、特种功能 PI 产品的大批量生产仍被少数发达国家垄断，相关生产技术被严格保护。目前，大陆已在中低端 PI 薄膜、PI 纤维领域实现大规模生产， 并在电工级 PI 薄膜领域获得全球竞争力。但是，高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 产品仍面临“卡脖子”或产能不足的问题，导致明显的结构性供需失衡。突破高端聚酰亚胺产品的大规模量产对大陆制造业升级、军备升级换代、自主可控有着重要意义。
聚酰亚胺（PI）是综合性能突出的有机高分子材料， 被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”。该材料的使用温度范围很广，能在-200～300℃的环境下长期工作，短时间耐受 400℃以上的高温。聚酰亚胺没有明显熔点，是目前能够实际应用的最耐高温的高分子材料。同时，该材料还具有高绝缘强度、耐溶、耐辐照、保温绝热、无毒、吸声降噪、易安装维护等特点。当前，聚酰亚胺已广泛应用在航空航天、船舶制造、半导体、 电子工业、纳米材料、柔性显示、激光等领域。根据具体产品形式的不同，聚酰亚胺可以细分为 PI 泡沫、PI 薄膜、PI 纤维、PI 基复合材料、PSPI 等多种产品。
2017 年，全球聚酰亚胺总产量达 14.9 万吨左右，2010-2017 年间复合年增长率约 4.98%。同年，全球聚酰亚胺消费量达 14.7 万吨，2010-2017 年间复合年增长率约 4.92%。但是，由于各国技术水平、主导产业等方面的差异，不同国家生产的聚酰亚胺产品结构明显不同。以美国、日本为代表的发达国家拥有比较完善的技术储备和产业布局，具备大规模生产多种聚酰亚胺产品的能力。中国聚酰亚胺产品以 PI 薄膜为主，2010 年以来产能扩张速度较快，根据头豹研究院数据，PI 薄膜占到了大陆聚酰亚胺产量的 70%以上。目前，国内其他产品出货规模相对较小，或仍处于研发阶段。
中国聚酰亚胺行业正处于快速增长期，增速高于全球水平。根据头豹研究院数据，2019年大陆聚酰亚胺市场规模约为 135.0 亿元。随着聚酰亚胺在下游领域渗透率的不断提升，到 2024 年，预计大陆聚酰亚胺市场规模将达到 203.0 亿元，2019-2024年间复合年增长率有望达到 8.5%。
PI 薄膜是市场规模最大的聚酰亚胺细分领域。2010 年以来，智能手机、电子显示、柔性电路板等领域快速发展，驱动 PI 薄膜产业快速发展。在 5G 与消费电子创新周期的驱动下，天线材料、电子元器件、柔性显示等领域有望维持强劲的发展势头。另外，主要国家在航空航天领域加大投入，将会拉动高性能特种 PI 膜的需求。
在 PI 泡沫领域，目前产品以满足军用舰船、航空器的需求为主，在民用航空业、豪华游轮、液化天然气船方面也有一定使用价值。相比于聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺泡沫材料的军事敏感度更高，发达国家技术封锁力度更大。随着全球主要国家军费开支的稳步上升，聚酰亚胺泡沫材料在军品更新换代过程中的渗透率有望逐渐上升，驱动该领域市场稳步扩容。
PI 薄膜是最主要的聚酰亚胺产品，目前这一领域呈现寡头垄断的竞争格局，90%以上的市场份额掌握在美国、日本、韩国生产商的手中。发达国家行业寡头对 PI 薄膜生产技术、生产工艺进行严格保护。杜邦（Dupont）、日本宇部兴产（Ube）、钟渊化学（Kaneka）、 日本三菱瓦斯 MGC、韩国PI尖端素材（原 SKPI）以及中国台湾地区达迈科技（Taimide） 是当前全球聚酰亚胺薄膜的主要生产商。生产高性能 PI 膜对设备定制、制作工艺、技术人才等方面要求苛刻，且产品具备定制化、差异化的特征。生产商需要丰富的经验积累和充足的研发投入才能产出高性能 PI 膜。因此，高性能、高价值量 PI 膜的进入壁垒很高。
其他聚酰亚胺产品市场与 PI 薄膜市场类似，主要市场份额掌握在少数企业手中，且以海外知名公司为主，呈现寡头竞争的市场格局。其中，光敏型聚酰亚胺的生产基本被日本和美国企业垄断。
整体来看，虽然大陆高等院校、研究所、多领域头部公司已布局多种类型聚酰亚胺材料的研究开发工作。但是，在高性能、特种用途的聚酰亚胺材料制造方面，大陆仍明显落后于发达国家。高端聚酰亚胺材料在航空航天、军工、半导体、高端电子制造等尖端行业中有非常高的应用价值，未来潜在需求旺盛。因此，实现多种高端聚酰亚胺材料的量产是保障大陆供应链安全、自主可控、提升国防实力、推动制造业升级的重要一步。
在 PI 泡沫领域，大陆在技术研发和生产方面均与发达国家存在着明显差距，许多研究与实践活动仍处于起步阶段，规模化的生产工艺有待进一步完善。大陆参与 PI 泡沫研发的机构主要包括中科院长春应用化学研究所、中科院宁波材料所、天晟新材、康达新材、青岛海洋等。其中，康达新材与青岛海洋两家聚酰亚胺泡沫产品通过了军方鉴定，取得了实质性进展。
在发达国家严密封锁 PI 泡沫技术的大背景下，大陆国产 PI 泡沫有明显的需求缺口。在海军舰船方面，美国海军通过运用 PI 泡沫，在耐热、阻燃、耐辐射的基础上实现了舰艇的减重。而中国目前广泛采用岩棉作为舰船防火绝缘材料，材料性能与重量均与 PI 泡沫存在明显差距。在航空器方面，PI 泡沫可用于飞机隔热减震降噪。世界局势风云变幻，中国国防安全重要性与日俱增，未来大陆在航空器、舰船领域广泛采用 PI 泡沫进行升级换代是大势所趋。
在 PI 纤维领域，大陆的研究始于上世纪 70 年代，中国上海合成纤维研究所和华东化工学院最先实现小批量量产。2006 年，中科院长春应化自主研发的 PI 纤维性能实现了对美国杜邦公司 Kevlar-49 的超越。2010 年，中科院长春应化所与长春高琦聚酰亚胺材料公司合作开展 PI 纤维的产业化工作。根据新思界产业研究中心数据，2013 年，长春高琦 PI 纤维年产能已达到 1000 吨。此外，江苏奥神新材料、江苏先诺、科聚新材等公司均在 PI 纤维领域取得生产技术的重要突破，关键性能指标有了进一步提高。随着国产 PI 纤维性能增强，生产成本下降，未来高温滤料、阻燃材料、特种防护等领域对 PI纤维的需求有望实现突破。根据新思界产业研究院预测，2024 年国内 PI 纤维需求量将达到 4800 吨。
在 PI 薄膜领域，大陆是世界上最早布局的国家之一。自 20 世纪 70 年代，大陆开始尝试自主研发 PI 薄膜的生产工艺。1993 年，深圳兴邦电工器材完成国内第一条 PI 薄膜的工业化产线。截至目前，国内已有桂林电器、山东万达微电子、株洲时代、深圳瑞华泰等数十家企业具备 PI 薄膜的生产能力或规划生产。在制造过程相对简单的电工级 PI 薄膜领域，大陆已经实现大规模生产，产品质量处于全球领先位置。目前，此类产品主要应用于绝缘材料和柔性覆铜板（FCCL）的生产制造。在全球电子产业链向中国大陆转移的大背景下，近年大陆电子工业发展迅速，给 PI 薄膜创造了巨大的市场空间。
2010 年至 2019 年间，大陆聚酰亚胺薄膜维持快速扩张的趋势，多家企业切入 PI 薄膜生产领域，老牌厂商也进行了多轮次产能升级与设备改造。十年间，大陆 PI 薄膜产能从 2200 吨扩大到 8910 吨，年复合增长率达到 16.8%。
但是，由于大陆原材料、设备等其他环节发展水平有限，国内高端 PI 膜的制造水平仍明显落后于发达国家。目前，大陆高端 PI 膜存在需求缺口，市场呈现供需结构性失衡的特征。在电子级 PI 膜领域中，大陆产能与质量方面与国外厂商相差较大。根据头豹研究院数据，大陆电子级 PI 薄膜超过 80%依赖于进口。因此，目前国内航空航天等高端制造领域存在“卡脖子”的问题。凭借寡头垄断地位，美日等发达国家掌握着全球电子级 PI 膜的定价权，获取高额利润，并对大陆产业链自主可控产生一定威胁。
未来，大陆 PI 薄膜国产替代有着广阔的市场空间。航空航天、柔性显示、半导体产业链、动力电池隔膜的国产化需求均有望驱动特种功能型 PI 薄膜的发展。在高端化、国产替代的动力驱使下，大陆 PI 膜产能有望在未来几年维持中高速增长。
聚酰亚胺材料下游在航空航天、军工、半导体等关键型前沿产业有着重要作用，但目前中国在聚酰亚胺材料领域面对着严苛的进出口管制与技术封锁。国民经济关键领域的核心技术自主化、国产化已经成为大陆政策支持的重点。在此背景下，聚酰亚胺材料已被列入多项国家级政策规划。
当前，大陆出台的“十四五”规划充分考虑并重点强调了国际经贸形式的复杂性，国家战略科技力量、战略性新兴产业、国内产业链自主可控的重要性日益凸显。考虑到聚酰亚胺材料在自主可控、国防安全、航空航天领域的社会价值，未来几年大陆聚酰亚胺产业链有望得到持续的政策扶持，相关高新技术企业有望在资本、人才、税收等多个维度上获得政策支持。
3.2、碳化硅纤维
碳化硅纤维（SiC 纤维）是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维，属国家战略性新兴材料。当前，采用碳化硅纤维制造的陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用价值非常显著，西方发达国家已成功应用此类产品改良航空发动机多个部件，提升了航空发动机的效率。大陆在碳化硅纤维的研究上布局较早，在科研机构和新材料企业的合作攻关下，目前已实现碳化硅纤维的量产，并取得了一定的应用成果。但是，当前国产碳化硅纤维在产能、质量以及实际应用上均落后于发达国家。但是，从全球范围来看，碳化硅纤维技术仍在快速发展和迭代。在技术迭代过程中，中国企业有望迎来弯道超车的机遇。随着碳化硅纤维性能进一步改善，生产工艺逐步优化，未来该材料有望在更多航空发动机部件上应用，并有望扩展至其他高价值民用领域，潜在市场空间广阔。
SiC 纤维是一种以有机硅化合物为原料，经纺丝、碳化或气相沉积而制得的具有β-碳化硅结构的无机纤维，属于陶瓷纤维一类。自 20 世纪 80 年代 SiC 纤维问世以来，SiC 纤维已有三次明显的产品迭代，其耐热性与强度都得到了明显增强。目前，第三代碳化硅纤维的最高耐热温度达 1800-1900℃，耐热性和耐氧化性均优于碳纤维。材料强度方面，第三代碳化硅纤维拉伸强度达 2.5～4GPa，拉伸模量达 290～400GPa，在最高使用温度下强度保持率在 80%以上。目前，碳化硅纤维的潜在应用包括耐热材料、耐腐蚀材料、纤维增强金属、装甲陶瓷、增强材料等方向，在航空航天、军工装备、民用航空器等领域有较高使用价值。
SiC 纤维的一个主要用途是制作 SiC 复合陶瓷基材料（CMC 材料）。这种材料是在 SiC 陶瓷基体的基础上，将 SiC 纤维作为增强材料引入基体中制作而成的，是一种尖端复合材料。CMC 材料是高温合金的替代品，相比于高温合金具有更强的耐热性、抗氧化性，同时具有更低的密度。在航空发动机领域，应用 CMC 材料可以进一步提高涡轮进气度，进而提升发动机效率。同时，CMC 材料降低了结构密度，实现了轻量化，提升了航空器的推重比。因此，SiC 复合陶瓷基材料被认为是临近空间飞行器、可重复使用航天器的热结构部件的理想材料，其研发和应用得到了主流机构与航空发动机制造商的高度重视。
目前，西方发达国家生产商已将 CMC 材料应用于多个航空发动机热端部件，主要包括发动机尾喷口、涡轮静子叶片、喷管调节片、燃烧室火焰筒等部位。但是，由于 CMC材料具有脆性易断、加工性弱的缺点，其在涡轮转子、高压涡轮领域的运用仍在探索中。
据不完全统计，2015 年全球连续碳化硅纤维的总产量达 300 吨。未来几年，随着美日主要生产商进一步扩产，中国、中东生产商入局，预计世界碳化硅纤维总产量至 2025 年有望增长至 500 吨左右。根据 Stratistics MRC 预测，SiC 纤维市场 2017 年的估值为 2.5 亿美元左右。随着 SiC 纤维的研究工作不断深入、使用场景逐步增加，其市场需求有望快速扩大。预计到 2026 年 SiC 纤维的市场规模将增长至 35.87 亿美元，复合年增长率将达到 34.4%。
SiC下游最主要的应用之一是 CMC 材料，根据 MarketsandMarkets 预测，2021 年全球 CMC 材料市场的市场规模达到 88 亿美元。未来十年，伴随着综合国力的增强以及国际形势的不确定性，以中国为代表的主要发展中国家有望加大航空航天领域的投入力度，对新一代的航空器及航空发动机的需求有望大幅提升。在此背景下，凭借轻量化、高耐热、抗氧化的显著优势，SiC 纤维复合陶瓷基材料（CMC 材料）的使用率有望大幅增长。
1975 年，日本东北大学 Yajima（矢岛圣使）教授使用聚碳硅烷作为原材料，利用先驱体转化法，成功制作出连续的无机 SiC 纤维。20 世纪 80 年代末，宇部兴产公司（Ube Industries）和日本碳素公司（Nippon Carbon）先后实现了 SiC 纤维的工业化生产，SiC 纤维的大规模生产在日本率先展开。
经历了几十年的发展，美日等发达国家已经形成了多个代际的 SiC 纤维产品体系，并推出了高性能、高纯度、高价值的第三代 SiC 纤维产品。目前，日本碳素公司（Nippon Carbon）和宇部兴产公司（Ube Industries）的 SiC 纤维产品产量最大，能达到百吨级。
此外，出于对全球航空航天升级趋势的看好，主要发达国家生产商正在推进第三代碳化硅纤维扩产进程，以及更高性能碳化硅纤维产品的研究开发工作。宇部兴产公司（UbeIndustries）正推进其位于日本山口县的 SiC 纤维生产基地的扩建项目，预计 2025 年的产能将达到 200 吨1。在美国，GE 位于阿拉巴马州的碳化硅工厂已于 2018 年正式投产，预计至 2020 年第三代碳化硅纤维产能为 10 吨/年；同时，以美国 NASA 为代表的研究机构正在研究使用编织法提升碳化硅纤维的性能的方法，目前研制出的 SylramiciBN 在性能方面已经优于市面上所有第三代碳化硅纤维产品。如果能取得产业化层面的突破，碳化硅纤维应用场景有望进一步拓宽，市场需求将得到提振。
连续碳化硅纤维在航空航天、国防军工等领域有极高的应用价值，属于军事敏感物资。因此，西方发达国家对碳化硅纤维产品、技术实施严格的保密封锁，中国只能依靠自主研发实现高性能碳化硅纤维的国产化。突破碳化硅纤维新材料的大规模量产，是大陆实现空军现代化、高性能航空发动机国产化的重要一环。考虑到国防安全、自主可控的战略意义，以及大陆航空制造、空军装备的广阔升级空间，国产高性能碳化硅纤维的潜在需求巨大。当前，在建军百年奋斗目标的指引下，国防、军队现代化进程有望加速推进，大陆碳化硅纤维行业将迎来历史性的发展机遇。
大陆对高性能连续 SiC 纤维产品的研究始于上世纪 80 年代，经过 30 余年的发展，目前已经实现了多项关键技术的实质性突破。截至目前，中国国产 SiC 纤维产品性能已接近国外第二代 SiC 纤维产品。
2005 年，苏州赛菲集团有限公司与国防科技大学接洽成果转化任务，并于 2010 年历史性地实现大陆连续碳化硅纤维的产业化，成为世界第 4 家产业化的企业（日本 2 家，美国 1 家），同时也使大陆成为全球第 3 个公开称掌握该技术的国家。此后，赛菲集团在苏州、宿迁、镇江等地完成了碳化硅产业链的布局。2016 年，国内首条年产 10 吨级第一代 SiC 纤维生产线投产。同年，国防科技大学与宁波众兴新材料公司签订技术转让合作协议。2017 年底，宁波众兴的国内首条 10 吨级第二代连续碳化硅纤维生产线通过验收，经改进后年产量可达 20 吨。此外，公司预留了能支撑远期 80-100 吨碳化硅纤维产能的 3 条生产线空间，为今后的扩产奠定基础。
但是，大陆在第三代高性能碳化硅纤维的制造水平上仍与发达国家有明显差距，主要机构仍处于开发研究阶段。国防科技大学已开展第三代碳化硅纤维的小规模制备，主要性能达到或接近国外同类水平，但尚未开展大规模产业化制造。
高性能碳化硅纤维是大陆航空航天材料领域中需要重点突破的环节，未来潜在需求巨 大。当前，高性能碳化硅纤维主要应用于航空发动机制造，因此国防军工行业是最重要下游应用领域之一。在建军百年奋斗目标的指引下，我军队现代化进程有望加速推进，以碳化硅纤维为代表的新材料的渗透率有望在升级换代过程中明显提升。
精选报告来源：银创智库
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