“卡脖子”新材料 “国产化”突围路

致力于研发生产碳纤维、聚酰亚胺、聚乳酸等关键新材料，突破产业链发展瓶颈

近年来，新冠疫情、地缘冲突不断冲击我国产业链供应链安全。过去，全球供应链和产业链分工以高效率和低成本为导向，各环节分工主要基于不同经济体的比较优势要素。未来，安全问题将成为各国产业链供应链布局的重要因素。刚刚召开的中央经济工作会议提出，优化产业政策实施方式，狠抓传统产业改造升级和战略性新兴产业培育壮大，着力补强产业链薄弱环节，在落实碳达峰碳中和目标任务过程中锻造新的产业竞争优势。

保障产业链供应链安全关键在于确保基础材料、核心技术等自主可控。作为推动我国传统产业升级和新兴产业加快发展的“基石”，新材料是全球科技竞争的关键领域，也是国家竞争力的重要体现。然而，我国材料强国之路任重而道远。研发生产关键新材料、突破产业链发展瓶颈对我国产业链供应链安全具有重要意义。

国家“十四五”规划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部署：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。本版深入分析我国被“卡脖子”的重点新材料，介绍其技术和生产的“突围”情况。

文字由 郭亚男 提供

轻量化材料

碳纤维

国外把持核心生产技术  国内逐步打破技术垄断

产业概况：

碳纤维是由聚丙烯腈(或沥青、粘胶)等有机纤维在高温环境下碳化制成的含碳量高于90%的无机高分子纤维，具有轻量化、高强度等出色性能，被广泛用于航空航天、风电、体育休闲、汽车等领域，是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料。碳纤维生产工艺流程长，技术壁垒极高。根据《2021全球碳纤维复合材料市场报告》，2021年，全球碳纤维需求量11.8万吨，未来十年碳纤维需求量将翻3~4倍，到2030年达到40万吨的规模，年复合增速14.5%。

当前，日本、美国等国家掌握了碳纤维的核心生产技术，尤其是日本东丽、东邦帝人、三菱丽阳等三大碳纤维生产企业掌握了新近开发的先进技术。其中，日本东丽是世界最大的碳纤维制造企业（含收购卓尔泰克产能），拥有碳纤维产能5.75万吨/年，占全球碳纤维运行产能的27.7%。

国产替代情况：

近年来，我国碳纤维产能快速扩张。2021年，我国碳纤维运行产能6.35万吨，占全球的30.5%，产能规模全球第一。但是，我国碳纤维应用以风电叶片和体育休闲为主，而高附加值的航空航天应用占比不到5%，与全球水平存在差距。以中国石化上海石化、吉林化纤、中复神鹰、光威复材、中简科技、宝旌、新创碳谷、恒神股份等为代表的国内碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断，产能规模不断扩张，部分产品性能与国际龙头企业产品比肩。

新型塑料

聚乳酸（PLA）

国内市场供不应求 关键原料依赖进口

产业概况：

聚乳酸（PLA）又称聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚酯类聚合物，是一种新型的生物降解材料，也是合成生物学在材料领域的最早应用之一。近年来，聚乳酸成为开发研究最活跃、研究最快的生物降解塑料。据统计，2019年，全球聚乳酸市场规模已达6.6亿美元，市场在2021~2026年将保持7.5%的年均复合增速，至2026年全球聚乳酸(PLA)市场规模将达11亿美元。

国产替代情况：

国外企业凭借农产品成本优势和聚乳酸技术的先发优势，已抢占全球主要的市场份额。据华经产业研究院数据，2020年美国Natureworks与TCP公司合计产能占全球聚乳酸产能的73%，2021年这一占比降至50%。我国聚乳酸产能市场份额全球占比已从2020年的7%跃至2021年的37%，但国内的聚乳酸市场仍处于供不应求的阶段，进口量仍持续增长，进出口差额较大。

国内聚乳酸产业在发展过程中主要存在两大劣势：第一，玉米原材料价格较高。近年来，国内一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入PLA产业，已建并投产的生产线并不多，且多数规模较小。由于国内玉米价格相对国外较高，国内玉米深加工企业在打造全产业链上背负成本劣势。第二，受制于技术因素，目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料丙交酯仍主要从国外进口。生产成本较高，已成为制约国内聚乳酸产业发展的重大技术瓶颈。

光学和电子化学品

光学膜

高端领域被垄断  国产替代需加快

产业概况：

光学膜是一种能够满足特定光学需求的材料，是一类材料的总称。根据功能不同，光学膜可分为反射膜、偏光片、扩散膜、增亮膜和滤光片等，液晶显示器是光学膜最主要的应用领域。

日本厂商在偏光片领域占据市场领先地位。在偏光片涉及的PVA膜和TAC膜方面，PVA膜市场目前主要由日本可乐丽垄断，占比近82%.

美国、日韩企业在背光组光学膜领域占据主导地位。扩散膜市场则被日本和韩国企业占有。

国产替代情况：

在国内市场，我国市场份额居前的光学膜本土生产企业主要包括双星新材、激智科技、康得新、航天彩虹、东材科技等公司。数据显示，2020年，这些公司市场占有率总计全球占比不超过15%，高端光学膜市场依旧被国际厂商垄断，国产替代之路任重道远。

半导体光刻胶

外企垄断技术市场  高端领域发展缓慢

产业概况：

光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。凭借这一特殊性质，光刻胶在微电子制造、微细图形线路蚀刻领域有极高的应用价值，是半导体制造中最关键的材料之一。

全球主要光刻胶原材料企业分布在日本、美国、中国、韩国、英国及荷兰。其中，日本企业占比最高，达50%左右。光刻胶制造的核心技术和大部分市场份额也都掌握在日本公司手中。

国产替代情况：

近年来，我国在半导体光刻胶领域追赶势头非常明显，在政策、产业、资本的全方位支持下发展速度较快。但目前，我国光刻胶量产产品仍以技术要求相对较低的i线/g线光刻胶为主。在高端光刻胶领域，目前国产替代比例非常低，更高端的EUV光刻胶仍处于研发阶段，未来追赶国际先进水平的空间仍然十分广阔。

有机发光材料 

产业链上游竞争力强  成品材料国产化率低

产业概况：

有机发光材料是OLED上游核心原材料，是OLED显示面板能够形成自发光特质的基础。制备有机发光材料首先需要将化学原材料合成为OLED中间体，再由中间体经合成形成粗单体，最后通过复杂的升华、提纯得到制作OLED显示面板的高纯发光材料。

有机发光材料可进一步细分为发光主体材料（红色、蓝色、绿色主体材料），以及掺杂材料。发光材料每一个细分领域的市场竞争结构都有明显的差异，但主要公司均为美国、日本、韩国、德国企业。

国产替代情况：

根据前瞻产业研究院数据，2021年我国有机发光材料市场规模约为47亿元。中国企业在OLED升华前材料（中间体、前端材料）领域中具备一定的国际竞争力。但在成品中，我国国产化比例维持在较低的水平。通用辅助材料（电子功能、空穴功能等材料）国内市场占比仅12%左右，而发光层材料占比不足5%。

多用途新材料

对位芳纶

国内产能仅千吨级  进口替代需求迫切

产业概况：

对位芳纶具有耐化学腐蚀、高强度、高模量、阻燃等优良性能，其强度是钢的3倍、涤纶工业丝的4倍。对位芳纶稳定性高，在150摄氏度下收缩率为零，在260摄氏度下仍可保持原强度的65%，有“防弹纤维”之称，是全球产量最大、用途最广的高性能纤维之一，应用领域主要包括防护服装（主要为防弹装备）、航空航天、汽车工业、光缆增强等。全球对位芳纶产业几乎由美国杜邦、日本帝人两家公司垄断。

国产替代情况：

芳纶拥有极高的技术壁垒，和碳纤维、聚酰亚胺薄膜（PI膜）并称为制约我国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料。前期，我国缺少对位芳纶的关键设备加工制造技术，导致国产化进程比较缓慢，产品不稳定，良品率不高。我国的对位芳纶产能尚停留于千吨级，国内仅中国石化仪征化纤、中化国际、泰和新材、中晨蓝光实现了对位芳纶的规模化生产。

根据前瞻产业研究院数据，2020年我国对位芳纶进口依存度约为87%，进口替代需求迫切。随着国内对位芳纶产能的陆续投产，国内企业产能初步形成了产业规模，未来，国产化率有望持续提升。

航空航天材料

聚酰亚胺

行业垄断特征较明显 我国对外依赖程度高

产业概况：

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”。该材料使用温度范围广，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，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。其中，聚酰亚胺薄膜（PI膜）是最早进入商业流通领域且用量最大的PI材料。

当前，PI薄膜行业产能集中在美国、日本、韩国。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，再加上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，使这一领域目前呈现寡头垄断的竞争格局。

国产替代情况：

目前，我国已实现电工级PI薄膜的大规模生产，但电子级PI薄膜仍对国外有较大依赖，进口依存度达80%。

半导体材料

半导体硅片

行业巨头集中度高 国内市场份额较小

产业概况：

硅是一种良好的半导体材料，耐高温、抗辐射性能较好，适宜制作大功率器件。硅片主要用于半导体、光伏两大领域。其中，半导体硅片在晶体、形状、尺寸、纯度等方面比光伏用晶片要求更高，制作工艺更加复杂，主要应用于集成电路、分立器件及传感器，是制造芯片的关键材料，影响着汽车、计算机等产业的发展，是半导体产业链的基石。

2021年，全球半导体硅片市场规模达140亿美元。全球半导体硅片行业被巨头垄断，集中度高，中国大陆地区厂商体量小。全球前五大硅片提供商分别为日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶圆、德国世创、韩国鲜京矽特隆，市场占有率合计超过90%。

国产替代情况：

2021年我国半导体硅片市场规模约为16.6亿美元，但国内企业所占份额较小，产能主要集中在6英寸硅片，12英寸硅片主要依赖进口，国产化率仅13%，8英寸硅片也只有少数厂商可以供应，国产替代空间广阔。