先进陶瓷——工业化应用及国际市场发展近况一览

先进陶瓷又称高性能陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等，是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有优异的力学、声、光、热、电、生物等特性的陶瓷。先进陶瓷在原料、工艺方面有别于传统陶瓷，特定的精细结构使其具有高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、绝缘、超导、生物相容等一系列优点，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等领域，是近年来我国重点支持发展的产业之一。

市场需求增长稳定

按其特性和用途，先进陶瓷可分为2大类：结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷，它具有高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、抗热震等特性；功能陶瓷是指具有电子、超导、磁性、光学、储能、生物等特性的一类陶瓷。功能陶瓷在先进陶瓷中约占70%的市场份额，其余为结构陶瓷。

据市场研究机构测算，2015年全球先进陶瓷市场规模约为567亿美元，随着先进陶瓷各种功能的不断发掘，其在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为支撑材料的地位将日益显著，市场容量也将进一步提升。预计到2024年，全球先进陶瓷市场规模将达1346亿美元，2015—2024年复合增速约为10%。

电子工业是先进陶瓷产业最大的终端应用市场，这一趋势仍将延续数年。从地域划分来看，亚太地区2014年电子陶瓷市场份额超过40%，是全球电子陶瓷市场规模最大的地区，而中国又是亚太地区电子陶瓷需求量最大的国家，其他依次为日本、韩国、印度。近年受益于通信、计算机、电子仪表、家用电器和数字电路技术的普及发展，电子陶瓷元器件的市场需求日益增长。在下游行业的拉动下，全球电子陶瓷行业保持稳定增长，2010年全球电子陶瓷市场规模为181.3亿美元，2014年增长至205.9亿美元。

竞争：各国先进陶瓷霸权

在先进陶瓷的技术研发与市场占有率方面，中国与国外先进国家还存在较大差距。目前在先进陶瓷发展中处于领先地位的国家和地区主要有美国、日本、欧盟等。其中，美国先进陶瓷在航空航天、核能等领域的应用处于领先地位；日本在先进陶瓷材料的产业化、民用领域方面占据领先地位，并占有约一半的市场份额；欧盟在先进陶瓷细分应用领域和机械装备领域处于领先地位；俄罗斯、乌克兰在结构陶瓷和陶瓷基复合材料方面实力雄厚。

其中，日本在先进陶瓷领域的领先地位目前还难以撼动。近年来，日本将先进陶瓷作为战略性产业，不断加大投资力度，在电子陶瓷、光导纤维、高韧性陶瓷等先进陶瓷材料方面，日本均处于领先地位。日本生产的先进陶瓷敏感元件已占据国际市场主要份额，包括热敏、压敏、磁敏、气敏、光敏等在内的各种先进陶瓷产品垄断着大部分市场；在泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑胶复合陶瓷以及各种先进陶瓷材料与陶瓷部件研发，高性能陶瓷电池、陶瓷发动机等研发开发方面，日本均处于领先地位。

进入21世纪，我国的先进陶瓷产业也进入了快速发展期。精密小尺寸产品、大尺寸陶瓷器件的成型、烧结技术、低成本规模化制备技术，陶瓷加工系统等领域不断打破国外垄断和技术封锁。许多先进陶瓷产品在我国已能大批量生产，产品质量较稳定，并能占领一定的国际市场。

目前我国从事先进陶瓷开发研制的高校、科研院所和生产企业已超过300家，其中研发生产功能陶瓷的单位占63.6%，研发生产结构陶瓷的单位占36.4%。中国科学院、上海硅酸盐研究所、清华大学等对我国特种材料研究起到了重要的推动作用。国内先进陶瓷产业主要集中在山东、江西、广东、江苏、浙江、河北、福建等几个省份，2015年这些省份产值比例约占全国产值的70%。其中，华东地区较大的先进陶瓷产业基地在山东淄博、江苏宜兴，华中地区较大的先进陶瓷产业基地在江西萍乡，华南地区较大的先进陶瓷产业基地在广东佛山。

虽然我国在先进陶瓷材料开发上取得了长足的进步，与领先国家的差距进一步缩小，但仍缺乏制备优质先进陶瓷材料的技术、装备和管理水平。在全球数百亿美元的先进陶瓷年销售额中，中国销售额仅占1%——2%。特别是高端装备中大量的陶瓷元件仍需进口，如手机中使用的片式压电陶瓷滤波器，风力发电机陶瓷绝缘轴承和高端超细纳米粉体等。

难题：国产化瓶颈扼喉

中国先进陶瓷的发展瓶颈究竟在哪？对此，华南理工大学材料学院饶平根教授深有感触。

“我给你看样东西，你就知道我们和国外的技术水平相差有多少。”饶平根拿出一块氧化铝小圆板向记者介绍，“不要小看这块氧化铝，这是1998年日本一家公司生产的，其纯度可高达99.99%，但烧结温度只需1300℃。当时我感到十分惊讶。随后几天就用该氧化铝粉压制和烧结了几个小圆板，烧结性能果然如此。一般来说，氧化铝纯度越高，烧结温度就越高，而我国生产的氧化铝纯度仅为99.5%，烧结温度则需要1600℃—1700℃。与此同时，该产品的抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度、冲蚀磨损率均比国产氧化铝的要好得多。目前世界上能生产出这样的氧化铝粉的企业，就只有日本的这一家公司。”

饶平根介绍，先进陶瓷的国产化难题有几方面，一是原料，目前各种高端原料都在日本，先进陶瓷的原料不像建筑陶瓷那样，在周边地区就可以采集，先进陶瓷对于原料的纯度和烧结活性要求高，因为这会影响特陶质量的稳定性。我国对陶瓷粉体的制备尚未引起足够的重视，多种陶瓷粉体尚无专业化生产企业，许多企业不得不“自产自销”。例如：高纯氮化硅粉仍受到日本UBE和德国H.C.Stark的限制，国内企业在粉体质量上仍存在较大的波动。

二是技术，国内先进陶瓷领域的企业数量虽多，但规模普遍较小，行业内中小微企业约占70%左右，多数中小微企业的核心技术基本依靠引进，其产品单一，制备成本较高，缺乏企业自主创新能力和市场竞争力。而在科研院所方面，虽然研发了很多技术成果，但绝大多数处于实验室研究阶段，成果距离产业化的目标还有较大距离。

三是设备问题，氧化物陶瓷对烧结设备的要求不是很高，但非氧化物如碳化物、硼化物、硅化物等材料对烧结设备要求很高，使用的设备大都依靠国外进口，而且烧结设备非常昂贵。而国产设备因加工水平差距，可靠性和稳定性暂时无法与国外产品相比。

最后，我国的先进陶瓷产业整体缺乏统筹规划和顶层设计，重复性的研究工作较多，使得有限的人、财、物等资源过于分散，盲目和粗放的发展方式同时导致了产品产能的过剩。例如近些年来陶瓷刀具、泡沫陶瓷均出现“供大于求”的现象，部分中小企业经营困难，甚至倒闭。

每当谈到我国特种陶瓷与国外水平上的差距，饶平根总有一股紧迫感，他认为，特种陶瓷目前还存在成本高以及产品力学性能、可靠性和稳定性还需要进一步改善等问题，这也是制约特种陶瓷大规模产业化的重要瓶颈，高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的设计和制备方法的研究显得尤为重要，任重道远。

对于先进陶瓷产业的发展，我国一直持扶持鼓励态度。2013年出台的《新材料产业标准化工作三年行动计划》，明确要重点研制电光陶瓷、压电陶瓷、碳化硅陶瓷等先进陶瓷。2016年发布的《新材料产业发展指南》也强调了先进陶瓷的地位。

由于国家陆续出台促进产业转型升级的政策，一些财力雄厚的建陶企业也产生向先进陶瓷这类新材料转型的想法，饶平根表示：“这些企业并不缺钱，但如果要将先进陶瓷产业化，我们的技术力量还是比较薄弱，先进陶瓷不像建筑陶瓷，买了设备也就有了技术，先进陶瓷对技术的要求比较高。”业内人士表示，先进陶瓷与建筑陶瓷、日用陶瓷不同的是，其进入门槛高，体现在技术要求高、资金需求多，与此同时，它的附加值也会比较高。