中國粉體網(wǎng)訊 先進陶瓷材料作為一種高性能的新型材料，正逐漸成為支撐現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。由于其具有高模量、高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗侵蝕、生物相容性以及優(yōu)異的電絕緣和透光透波等特性，被廣泛應用于國防軍工、航空航天、電子信息、生物醫(yī)療、核電與新能源、機械化工等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并且將在微電子工業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)、自動化控制和未來智能化技術(shù)等方面發(fā)揮日益顯著的作用。
根據(jù)市場研究機構(gòu)Research and Market預測，到2024年全球先進陶瓷市場規(guī)模將達1346億美元，年復合增長率超過8%，全球先進陶瓷產(chǎn)業(yè)已達到數(shù)萬億級的市場規(guī)模。面對先進陶瓷的巨大市場與應用前景，世界各國均高度重視先進陶瓷材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
美國
美國高溫結(jié)構(gòu)先進陶瓷的發(fā)展良好，在航空航天和核能領(lǐng)域應用處于領(lǐng)先地位。目前在航天技術(shù)、航空器、核工程、汽車、醫(yī)療設(shè)備及機械動力等領(lǐng)域處于大范圍使用階段。美國國家航空和宇航局(NASA)在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的開發(fā)和制備技術(shù)方面正在實施大規(guī)模的研究與發(fā)展計劃，將高溫陶瓷基復合材料制備技術(shù)作為研究重點，其目標是將發(fā)動機熱端部件的使用溫度提高到1650℃或者更高。
同時，美國是結(jié)構(gòu)陶瓷生產(chǎn)大國，更是結(jié)構(gòu)陶瓷最大的消費國。其中較大的結(jié)構(gòu)陶瓷生產(chǎn)商是括Coors Tec公司和康寧公司。Coors Tec技術(shù)陶瓷公司是美國技術(shù)陶瓷市場最大的供應商，生產(chǎn)各種精密陶瓷部件、電真空陶瓷、半導體工業(yè)用陶瓷基板和半導體設(shè)備用陶瓷部件，其中Coors Tec在半導體設(shè)備用超高純碳化硅陶瓷的全球市場擁有較高份額；康寧公司是晶圓陶瓷、光電材料、高性能特種玻璃、玻璃纖維、光纜以及汽車尾氣過濾器等產(chǎn)品的供應商，特別是在蜂窩陶瓷技術(shù)和生產(chǎn)方面，康寧公司處于全球領(lǐng)先地位。
目前，美國已將新型陶瓷材料如納米陶瓷技術(shù)、陶瓷裝甲、環(huán)保陶瓷、核電用陶瓷、透光透波陶瓷等制備技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展方向，且已取得重大進展。其中，20世紀70年代美國陸軍實驗室和Raytheon公司開展了透明ALON的研究，使得Raytheon在20世紀末成為唯一可以生產(chǎn)高質(zhì)量ALON陶瓷的公司。而后，Surmet公司獲得了技術(shù)轉(zhuǎn)讓，并通過無壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)實現(xiàn)了批量化大尺寸AlON陶瓷的生產(chǎn)及工程化應用。美國賽瑞丹公司(Ceradyne)每年給美國軍方提供的防彈陶瓷裝甲達到10億美元以上。
歐州
歐州在功能陶瓷領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。歐洲從事陶瓷材料研究和開發(fā)的主要國家(如德國、法國、英國、意大利等)在航天航空所需的耐高溫抗燒蝕陶瓷基復合材料(如 Cf/SiC、SiCf/SiC)，超高溫陶瓷(ZrB2-SiC、HfB2-SiC)占有優(yōu)勢，歐洲在機械裝備領(lǐng)域先進陶瓷處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)業(yè)重點為應用在發(fā)電設(shè)備中的新型材料技術(shù)，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉(zhuǎn)子和燃氣輪轉(zhuǎn)子等。
德國：賽瑯泰克公司(Ceram Tec)是德國最大的技術(shù)陶瓷公司，其先進陶瓷產(chǎn)品包括工業(yè)、醫(yī)療兩大類，醫(yī)療產(chǎn)品專注于醫(yī)療植入陶瓷件，工業(yè)產(chǎn)品下游覆蓋汽車、航空、機械、電子、化工等領(lǐng)域。此外德國還有一批專業(yè)的中小型陶瓷原料公司如Starck公司、燒結(jié)設(shè)備公司如FCT公司。
來源：Ceram Tec官網(wǎng)
法國：圣戈班是一家法國公司，世界百強企業(yè)之一。在先進陶瓷領(lǐng)域，圣戈班陶瓷材料事業(yè)部隸屬于高功能解決方案全球事業(yè)部，主要從事各種先進陶瓷材料的研發(fā)生產(chǎn)，涵蓋多個業(yè)務單元。
英國：摩根公司(Morgan)是全球化的先進材料企業(yè)，產(chǎn)品涉及熱產(chǎn)品、碳與技術(shù)陶瓷兩塊。其中熱產(chǎn)品部門又由熱陶瓷、熔融金屬兩大業(yè)務板塊構(gòu)成；碳與工業(yè)陶瓷部門則分為電子碳素、密封件軸承，以及技術(shù)陶瓷三塊。
瑞典：世界軸承巨頭SKF公司是在20世紀80年代末期，開始研發(fā)和生產(chǎn)采用陶瓷材料的軸承和密封件產(chǎn)品，2023年SKF在中國第50萬顆應用于新能源汽車行業(yè)的陶瓷球軸承正式下線。瑞典Sandvik有先進的陶瓷刀具生產(chǎn)線，生產(chǎn)Al2O3基、Si3N4基，以及晶須增韌Al2O3陶瓷刀具。研制成功的SiC晶須增韌Al2O3陶瓷刀具Al2O3+SiCw，晶須的加入使 Al2O3基陶瓷的斷裂韌性提高兩倍多, 同時保留了很高的硬度，這種刀具投入市場，使Al2O3基陶瓷刀具能夠進軍對高硬材料有沖擊力的加工。
日本
日本在陶瓷粉體、先進陶瓷材料的產(chǎn)業(yè)化和民用領(lǐng)域方面占據(jù)領(lǐng)先地位，日資企業(yè)在全球先進陶瓷領(lǐng)域占據(jù)約50%的市場份額。日本自二十世紀八十年代以來，將先進陶瓷的研發(fā)制造放在國際競爭中的戰(zhàn)略性地位，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導纖維、高韌性陶瓷、陶瓷敏感原件、泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復合陶瓷、高性能陶瓷電池和陶瓷發(fā)動機部件等領(lǐng)域均處于國際領(lǐng)先地位。
與美國對比，日本先進陶瓷在功能陶瓷領(lǐng)域研究首屈一指，同時在陶瓷粉體的研究與應用也具有較強的競爭優(yōu)勢。全球高端功能陶瓷粉體市場大多由日本企業(yè)壟斷，如Sakai化學、NCI化學、日本德山等。從目前的市場格局來看，在陶瓷粉體市場，AlN粉體日本德山一家獨大，占據(jù)全球75%的市場份額；氮化硅粉體方面，日本宇部、電氣化學走在前列。在高性能MLCC陶瓷粉體方面，日系廠商（例如村田）根據(jù)大容量（10μF以上）的需求，在D50為100納米的濕法BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性，制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料，最終制作出10μF－100μF小尺寸（如0402、0201等）MLCC。
從全球先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，日本的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋較為全面。與此同時，日本孕育了眾多在各自領(lǐng)域內(nèi)具有顯著話語權(quán)的陶瓷業(yè)巨頭，諸如京瓷、村田、東芝、日本特殊陶業(yè)公司、NGK、昭和電工等知名企業(yè)。特別是京瓷與村田等，作為年銷售額高達千億級別的先進陶瓷領(lǐng)域的跨國公司，它們在全球范圍內(nèi)均展現(xiàn)出了非凡的影響力和重要地位。
俄羅斯
俄羅斯在先進陶瓷的研究開發(fā)和生產(chǎn)方面，基礎(chǔ)扎實，設(shè)施齊全。近些年，俄羅斯在高溫陶瓷材料、透波陶瓷、陶瓷復合基材料制備及加工技術(shù)、陶瓷3D打印技術(shù)方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢。
據(jù)了解，俄羅斯國家科學技術(shù)大學的材料科學家曾經(jīng)研制出一種氰化鉿陶瓷，理論上能承受4200℃高溫。在此之前，世界上公認的最耐高溫、最難熔化的人造物質(zhì)是鉭鉿碳化物。另外，俄羅斯采用SHS法（自蔓燃高溫合成技術(shù)）合成的化合物已多達700種，位居世界領(lǐng)先地位。
2022年，俄羅斯等國家積極探索核熱推進技術(shù)、旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機技術(shù)，高溫合金材料、增材制造、高溫陶瓷復合材料等發(fā)展。同年4月，俄羅斯科學院西伯利亞分院強度物理與材料科學研究所的研究人員開發(fā)出一種獨特的陶瓷復合材料，該材料硬度與金剛石相當，可承受高達2700℃的高溫，未來可應用于高超聲速飛行器熱端部件、火箭發(fā)動機和其他高溫環(huán)境運行的多種設(shè)備。8月，據(jù)俄羅斯《消息報》網(wǎng)站報道，俄羅斯工程師在世界上首次開發(fā)出了用陶瓷制造火箭發(fā)動機的技術(shù)，這種發(fā)動機比金屬發(fā)動機更耐高溫，因而效率更高。此外，俄羅斯科學院西伯利亞分院強度物理學與材料科學研究所科研人員開發(fā)出了一種能自我修復缺陷的陶瓷復合材料，新材料主要是為高能系統(tǒng)和高速飛機提供熱保護。
陶瓷3D打印技術(shù)方面，早在2006年，俄羅斯托木斯克理工大學學生借助3D打印技術(shù)研制了小型人造衛(wèi)星Tomsk-TPU-120。該衛(wèi)星是世界上第一個由大學生自主研制的利用3D打印技術(shù)制造的航天器，并成功登上了國際空間站，裝置的外殼利用的是熱塑性3D打印技術(shù)，電池組是通過氧化鋯陶瓷3D打印制作而成，續(xù)航能力更強。
中國
我國的先進陶瓷行業(yè)起步較晚，自20世紀80年代開始，歷經(jīng)多個國家級科研項目如“六五”“七五”“八五”攻關(guān)計劃，以及“863”“973”“科技支撐”和“科技部重大專項”等的大力投入與研發(fā)，我們成功攻克了高效發(fā)動機中高溫陶瓷關(guān)鍵零部件的技術(shù)難題。在此過程中，陶瓷材料的組成設(shè)計、晶界工程、氣壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)以及凈尺寸成型等關(guān)鍵技術(shù)也取得了顯著進展。這些努力使得我國在隨后的幾十年里，在精尖陶瓷制備技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面取得了重大突破和豐碩成果。
目前，國內(nèi)先進陶瓷產(chǎn)業(yè)分布主要集中在廣東、江蘇、山東，江西、湖南、浙江、河南、河北等地。其中廣東、江蘇、山東三省的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)集中度高，在技術(shù)和產(chǎn)品方面競爭力較強。
江蘇的宜興、蘇州、常州等地在精密紡織陶瓷、化工用結(jié)構(gòu)陶瓷、汽車尾氣凈化用蜂窩陶瓷、環(huán)保陶瓷、以及陶瓷軸承和陶瓷濾波器等領(lǐng)域具有優(yōu)勢。
廣東先進陶瓷產(chǎn)業(yè)占據(jù)優(yōu)勢地位，特別是在功能陶瓷和中高端結(jié)構(gòu)陶瓷與生物陶瓷領(lǐng)域，已擁有六家先進陶瓷上市公司。
山東的淄博和濰坊為工業(yè)陶瓷聚集區(qū)，擁有100余家工業(yè)陶瓷企業(yè)和五大類工業(yè)陶瓷產(chǎn)品，包括耐磨陶瓷內(nèi)襯、環(huán)保陶瓷、陶瓷缸套和球閥、透波石英陶瓷和Si3N4陶瓷、反應燒結(jié)SiC陶瓷。
隨著中國在泛半導體、新能源等領(lǐng)域全球制造地位日益提高，以及國家大力推動新材料發(fā)展，先進陶瓷的市場需求也在不斷擴大，產(chǎn)業(yè)向高端化發(fā)展，也孕育出一批實力企業(yè)正走上國際舞臺，例如國瓷材料、三環(huán)集團、中材高新、風華高科等等。此外，國內(nèi)從事先進結(jié)構(gòu)陶瓷及其陶瓷復合材料研究與開發(fā)的高等院校和科研院所已達近100家，為企業(yè)發(fā)展在一定程度上提供了技術(shù)支撐。以清華大學、上海硅酸鹽研究所為代表的研究單位，它們所研制的透明透波陶瓷、激光陶瓷、超高溫陶瓷、超低溫陶瓷、防彈陶瓷、陶瓷切削刀具、高溫陶瓷基復合材料的性能都接近或達到國際先進水平，許多技術(shù)和產(chǎn)品已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
來源：
鄭四華等：高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展評價及戰(zhàn)略研究
謝志鵬等：國際先進結(jié)構(gòu)陶瓷研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用發(fā)展狀況
張文毓：先進陶瓷材料的研究與應用
吳永慶：向先進陶瓷材料標準制高點邁進
中國工業(yè)報：全球七大最頂尖的新材料強國
科技導報：2022年航天裝備熱點回眸
科技日報、中國粉體網(wǎng)、珂瑪科技招股說明書
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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