01 先進(jìn)陶瓷簡介

先進(jìn)陶瓷通常指的是采用高純度、超細(xì)人工合成或精選的無機(jī)化合物為原料，具有精確的化學(xué)組成，精密的制造加工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。先進(jìn)陶瓷按種類可分為具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化等特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)陶瓷，以及具有電氣性能、磁性、生物特性、熱敏性和光學(xué)特性等特點(diǎn)的功能陶瓷。先進(jìn)陶瓷廣泛應(yīng)用于高溫、腐蝕、電子、光學(xué)領(lǐng)域，作為一種新興材料，以其優(yōu)異的性能在材料領(lǐng)域獨(dú)樹一幟，受到人們的高度重視。

02 我國先進(jìn)陶瓷行業(yè)發(fā)展簡況

我國自20世紀(jì)50年代初以氧化鋁陶瓷刀具為切入點(diǎn)，開始從事先進(jìn)陶瓷材料的研究。20世紀(jì)60年代開始從事碳化硅陶瓷及壓電陶瓷與鐵電陶瓷的研究；20世紀(jì)60年代中期開始氮化硅和碳化硅陶瓷的研究，為我國先進(jìn)耐火材料的研究奠定了良好的基礎(chǔ)；20世紀(jì)70年代隨著國際上先進(jìn)陶瓷跨越式的發(fā)展，國內(nèi)諸多高校和科研院所開始重視先進(jìn)陶瓷材料研究，取得了一系列創(chuàng)新性成果。20世紀(jì)末，我國獨(dú)創(chuàng)性地將纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈和各類衛(wèi)星天線窗的保護(hù)框上。

陶瓷刀具（來源：潮州三環(huán)）

自20世紀(jì)80年代，以發(fā)動(dòng)機(jī)用陶瓷零部件的研制為契機(jī)，研制成功了一系列新的陶瓷材料，并在先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用方面取得了令人矚目的成績。普通電子陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷如IC基板、電容、電阻、電感、磁性材料、蜂鳴、濾波器等壓電陶瓷無線電頻率元件，中鋁瓷，高鋁瓷，電真空瓷，紡織瓷件，電熔石英、電熔剛玉等，在我國已能夠大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并占領(lǐng)部分的國際市場。

03 我國先進(jìn)陶瓷材料產(chǎn)業(yè)存在的問題簡析

目前，我國先進(jìn)陶瓷材料產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展期，并已初步形成比較完整的先進(jìn)陶瓷材料產(chǎn)業(yè)體系，具有蓬勃的市場發(fā)展?jié)摿?，廣闊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。通過對(duì)先進(jìn)陶瓷材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)的了解，我們發(fā)現(xiàn)其主要存在以下問題：

（1）缺乏生產(chǎn)高質(zhì)量穩(wěn)定的陶瓷粉體原料生產(chǎn)企業(yè)

盡管目前國內(nèi)先進(jìn)陶瓷粉體原料生產(chǎn)企業(yè)很多，但陶瓷粉體性能通常存在較大的分散性和不穩(wěn)定性，因此直接影響后續(xù)批量化制備的陶瓷產(chǎn)品的性能和可靠性。

雖然近幾年國內(nèi)在一些高品質(zhì)氧化物陶瓷粉體產(chǎn)業(yè)化方面已有突破，如國瓷材料采用先進(jìn)的水熱水解技術(shù)生產(chǎn)的納米氧化鋯粉已作為高端生物陶瓷的齒科材料獲得廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)外均占有較大的市場份額；潮州三環(huán)生產(chǎn)的用于手機(jī)陶瓷背板的高強(qiáng)度高韌性氧化鋯基專用粉，已成功用于小米等多款高端手機(jī)陶瓷背板。

齒科用氧化鋯材料（來源：國瓷材料）

但是我國在許多其它重要的陶瓷粉體方面還達(dá)不到這種水平，許多高端的氧化鋁陶瓷產(chǎn)品如氧化鋁體系的生物陶瓷、陶瓷基板等所使用的氧化鋁粉體還依賴從國外的一些公司進(jìn)口。國內(nèi)廠家在氧化鋁粉體的雜質(zhì)含量控制、燒結(jié)活性，特別是燒結(jié)成瓷后的顯微結(jié)構(gòu)均勻性和材料性能上還具有差距。

此外，高性能非氧化物陶瓷粉體，如氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼等陶瓷粉體，國內(nèi)尚缺乏世界一流的生產(chǎn)商。例如用于制備高強(qiáng)度陶瓷軸承的氮化硅粉體、半導(dǎo)體芯片封裝用的高導(dǎo)熱基板用氮化鋁陶瓷粉、高性能的碳化硅陶瓷粉體、高品質(zhì)的防彈裝甲用碳化硼、超高溫陶瓷用硼化鋯等粉體，等等。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，上述這些依賴進(jìn)口的高端陶瓷粉體原料一旦被卡脖子（類似中興芯片），將會(huì)被置于極端危險(xiǎn)的境地。

（2）規(guī)?；a(chǎn)的工藝技術(shù)與裝備相對(duì)落后

雖然我國高性能陶瓷生產(chǎn)工藝技術(shù)已有很大提升，但在關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備上仍然有較大差距，國產(chǎn)裝備的性能和可靠性還難以達(dá)到國際先進(jìn)水平。由于先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)的工藝裝備，包括粉體處理裝置、各種成型設(shè)備、不同類型高溫?zé)Y(jié)爐、精密研磨加工設(shè)備，大多不是市場上通用機(jī)械裝備，開發(fā)這些專用設(shè)備其性能和可靠性與進(jìn)口的設(shè)備比較均有差距，體現(xiàn)在設(shè)備的精度、可靠性和穩(wěn)定性以及壽命方面。

氣壓燒結(jié)爐（來源：頂立科技）

例如像陶瓷粉體噴霧造粒裝置、注射成型機(jī)、氣氛壓力燒結(jié)爐、熱等靜壓燒結(jié)爐、陶瓷精加工的研磨設(shè)備、加工中心(CNC)等。盡管我國引進(jìn)了國外先進(jìn)的工藝裝備來提高我國的技術(shù)裝備水平，但因投資大，在經(jīng)濟(jì)上給企業(yè)造成了很大壓力，從而限制了先進(jìn)陶瓷的發(fā)展。

（3）部分高性能陶瓷結(jié)構(gòu)件仍未產(chǎn)業(yè)化

隨著新能源汽車、高鐵和5G基站的快速發(fā)展，這些新產(chǎn)業(yè)中所用的大功率器件IGBT對(duì)最新一代的高導(dǎo)熱高強(qiáng)度的氮化硅陶瓷基板需求巨大，日本的京瓷和美國羅杰斯等公司都已可批量生產(chǎn)和提供覆銅刻蝕的氮化硅陶瓷基板；國內(nèi)起步較晚，近幾年雖然加快研發(fā)并取得較大進(jìn)展，但距產(chǎn)業(yè)化仍有一定差距。

氮化硅陶瓷基板（來源：日本京瓷）

氧化鋁陶瓷平板電容式壓力傳感器在各種汽車上用量巨大，市場預(yù)估達(dá)近百億，但目前這種氧化鋁平板主要依賴進(jìn)口。國產(chǎn)氧化鋁板在材料的彈性模量、彈性變形循環(huán)次數(shù)、使用壽命和可靠性等方面還有差距，尚未進(jìn)入商業(yè)化實(shí)際應(yīng)用。

生物陶瓷髖關(guān)節(jié)市場需求巨大，全球平均每2分鐘就有一例陶瓷髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，目前主要由德國賽瑯泰克和日本京瓷等公司生產(chǎn)，國內(nèi)每年進(jìn)口數(shù)十萬套。陶瓷髖關(guān)節(jié)材料性能和可靠性要求非常高，使用壽命至少20年。

生物陶瓷（來源：德國賽瑯泰克）

（4）技術(shù)及新產(chǎn)品工程轉(zhuǎn)化極度匱乏

國內(nèi)先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量雖多，但規(guī)模普遍較小，行業(yè)內(nèi)中小微企業(yè)約占70%左右，多數(shù)中小微企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)基本依賴引進(jìn)，其產(chǎn)品單一，制備成本較高，缺乏自主創(chuàng)新能力、市場競爭力。

世界上開發(fā)了200多種陶瓷材料及2000多種應(yīng)用產(chǎn)品。雖然我國同樣能制備出性能良好的陶瓷材料，但絕大部分仍停留在實(shí)驗(yàn)室樣品上，有的產(chǎn)品由于成本高及可靠性等問題，市場還不能接受，所以產(chǎn)品的銷售額與發(fā)達(dá)國家相比相差甚遠(yuǎn)。

盡管全國擁有研究先進(jìn)陶瓷的各類高校和科研院所數(shù)十家，擁有強(qiáng)大的科技研發(fā)能力，且在某些研究領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到或超過國外的研究水平，但是諸多研發(fā)技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化的很少，大部分成果（包含獲獎(jiǎng)成果）無異于擺設(shè)。

材料研發(fā)鏈條中存在較嚴(yán)重的短板問題，國內(nèi)的研究工作往往局限于材料體系、制備工藝或某些關(guān)鍵技術(shù)研究，而忽視了研發(fā)鏈條內(nèi)與之配套的相關(guān)技術(shù)、生產(chǎn)裝備等基礎(chǔ)研究，因此延誤了許多優(yōu)秀成果的產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用推廣步伐。

此外，實(shí)驗(yàn)室階段的研究工作明顯偏多，忽視了中試、工程化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究。理論上，基礎(chǔ)科研的實(shí)驗(yàn)室階段，到成果轉(zhuǎn)化的工程化階段，再到形成生產(chǎn)力的產(chǎn)業(yè)化階段，這三個(gè)階段的投入比大致應(yīng)該為1：10：100。但事實(shí)上，在我國，實(shí)驗(yàn)室階段和工程化階段的投入比僅為1：0.7，工程化階段的投入明顯偏低，實(shí)驗(yàn)室研制出來的成果距離產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)還有相當(dāng)大的距離。

（5）缺少具有國際品牌價(jià)值或高度專業(yè)化的公司

我國近幾年雖然也涌現(xiàn)了像國瓷材料、潮州三環(huán)、中材高新等一批在國際上逐漸產(chǎn)生影響力的陶瓷材料企業(yè)，但絕大多數(shù)先進(jìn)陶瓷材料企業(yè)的品牌價(jià)值和影響力尚未形成，具有高度專業(yè)化的陶瓷公司也比較少。

美、日、德、法、英等國家在先進(jìn)陶瓷材料這一領(lǐng)域已有一批具有國際品牌價(jià)值和影響力的大公司，如美國的CoorsTec、Corning等、日本的京瓷(Kyocera)、NGK和NTK、德國CeramTec、法國圣戈班(Saint-Gobain)、英國的摩根(Morgan)，這些公司的產(chǎn)品品質(zhì)高、種類多、銷往全球。

此外，上述發(fā)達(dá)國家還有一批企業(yè)具有高度專業(yè)化的水準(zhǔn)，如專業(yè)生產(chǎn)納米氧化鋯粉體原料的日本東曹(Tosoh)和專業(yè)生產(chǎn)氮化硅粉體原料的日本宇部(簡稱UBE)，在全球都享有盛譽(yù)。

（6）缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層的設(shè)計(jì)

目前重復(fù)性的研究工作較多，使得有限的人力、物力、財(cái)力等資源過于分散，同時(shí)盲目和粗放的發(fā)展方式導(dǎo)致了產(chǎn)品產(chǎn)能的過剩。例如近些年來陶瓷刀具、泡沫陶瓷、蜂窩陶瓷等均出現(xiàn)一定程度的“供大于求”的現(xiàn)象，相關(guān)產(chǎn)品均經(jīng)歷了慘烈的洗牌，部分中小企業(yè)經(jīng)營困難，甚至破產(chǎn)。此外，許多中小型陶瓷企業(yè)的產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，惡性競爭比較激烈。

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