新材料:化工领域的明星
□ 安信证券
近年我国新材料产业虽然取得了很大的进步,但与发达国家相比,总体水平相差仍达10~15年,主要表现在
跟踪仿制国外先进新材料多,拥有自主知识产权特别是具备高性能、高附加值的产品的专利成果依然相对较少;新
材料研究成果转化率低,规模化生产程度较低。
国家产业发展战略支持
我国“十一五”规划纲要中提出要加快发展高技术产业的方针。《高技术产业发展“十一五”规划》则明确了
新材料是促进产业创新发展的重要物质基础,要围绕信息、生物、航空航天、重大装备、新能源等产业发展的需求,
重点发展特种功能材料、高性能结构材料、纳米材料、复合材料、环保节能材料等产业群,建立和完善新材料创新
体系;支持开发航空航天和现代交通专用钛合金、铝合金、碳纤维、高温合金等高性能材料及其制备技术,实现产
业化生产;突破关键信息功能材料的核心制造技术,实现先进半导体、海量存储、平板显示等领域电子信息材料的
规模化生产;开发高性能的光伏、储能、节能等能源材料,实现绿色材料的产业化;形成特种功能材料、纳米材料、
复合材料等一批新材料产业群。
我国新材料行业将迎来快速发展机遇
经过“十五、十一五”期间的持续科技攻关,我国在新材料的某些领域已经达到与国际同步的水平,国家级的
新材料园、产业基地超过50个。《中国新材料产业发展报告(2008)》中指出,未来中国新材料产业市场增长率将
继续保持在20%以上,新材料产业市场规模在 2010年将达 823.7亿元,而在 2012年将超过1300亿元,见图1。
重点领域发展状况
1.生物材料与技术
近年来我国生物医药产业蓬勃发展,目前已初具规模。北京、上海、广州、深圳等地已建立了 20多个生物技
术园区。2009年我国生物技术企业总数为768家,行业从业人数超过11万。企业数量与从业人员数增长的同时,
我国的生物医药企业规模与盈利也均呈快速增长的趋势。据统计,2006~2009年我国生物医药企业平均销售收入
和总资产年增长率都保持在 14%以上,利润年增长率保持在35%以上,其中2008年销售、利润和总资产年增长率
分别为 44%、39%、29%,2006~2009年的利润率分别为11%、13%、12%、14%。我国力争到2020年实现生物医药技
术的跨越发展,使生物医药研发水平跃居世界先进行列;加速科技成果产业化,培育生物新产业,形成2.5万~3.0
万亿元的产值,力争使中国成为生物医药强国和生物医药产业大国。
2.信息技术及设备
我国已成为世界电子产品第一制造大国。信息产业主要包括电子信息产品的制造、软件开发、信息技术服务的
推广应用。其中信息技术制造业是信息化建设的物质基础。经过改革开发后信息产品制造业的快速发展,2009年
我国电子信息产业实现销售收入51305亿元,在全国工业中的比重达到10%左右。手机、个人电脑、数码相机、激
光视盘机产量分别占全球的 49.9%、60.9%、80%、85%,电子信息产品贸易额占全球的15%以上。
近几年,电子信息产业逐步从过去的高速增长期转入平稳发展的新阶段。产业各项指标增速开始趋向甚至慢于
工业平均水平,过去产业增长主要依赖产品出口、依赖外资企业、依赖东部地区。国际金融危机改变了这样的格局,
内需、内资企业、中西部地区在产业中的比重进一步攀升。
3.新能源
新能源中新材料应用以核电、风电以及太阳能材料为主。其中核电材料性能指标、化学成分要求严格,国产化
难度较大,除秦山一期 30万kW和秦山二期 2×60万kW我国自行设计和建造的核电站的国产化相对较高外,其余
核电站均由国外引进,国产化很低。上海电气和东方电气是国内主要的核电设备制造集团。
风力发电机的核心是风机叶片,为了提高风力发电机的容量,叶片长度要随之增加。材料以玻璃纤维强化树脂
材质为最多,利用其质轻、价廉、易成型及耐腐蚀、耐疲劳等特性。金风科技和东方电机是国内主要的风机设备制
造商。
目前,太阳能发电没有普及的原因有两个:太阳能电能交换效率低和费用昂贵。太阳能电池主要有单晶硅、多
晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳能电池变换效率最高,已达20%以上,但价格也最贵。非晶态硅太阳能电池变
换效率最低,但价格最便宜,是最有希望用于一般发电的电池。非晶硅大面积组件光电变换效率达到10%,每瓦
发电设备价格降到1~2美元时,便足以同现在的发电方式竞争。
说到新能源的应用不能不提到目前备受关注的新能源汽车。新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机
和能量转换控制系统,而动力电池要实现快速充电、安全等高性能,是技术门槛最高、也是利润最集中的部分。新
能源汽车将朝着“镍氢-锂电-燃料电池”产业化路径发展。现有混合动力电池 99%的市场份额为镍氢动力电池。但
是镍氢电池相比于锂电池有这样的缺点:有记忆效应、工作电压低、比能量小、工作寿命短。镍氢动力电池会在未
来 5~10年被锂电池所取代。氢燃料电池是无排放无污染的动力电池,但由于获取氢气的成本较高,且氢气是气
体燃料,体积大不易储存,具有一定安全隐患,燃料电池汽车并没有进行量产。不过,随着燃料电池的技术不断成
熟和成本的降低,燃料电池汽车必将成为新能源汽车的主流。
4.节能环保
节能主要包括建筑节能和工业节能,中国建筑节能的市场潜在规模巨大。目前我国城乡既有建筑总面积约400
亿m2,并以每年 20亿m2的速度增长,其中95%以上面积未进行任何节能处理,建筑节能市场至少有1500亿元的
市场规模。随着产业的不断发展,在建筑节能领域已经形成了一批具有较强竞争力的公司。这些公司大多拥有自己
的核心技术和产品,形成了一定的核心竞争力。
相变储能材料是近几年快速发展的新型建筑材料。相变储能材料在其本身发生相变的过程中可以吸收环境的热
(冷)量,并在需要时向环境放出热(冷)量,从而达到控制周围环境温度的目的。在德国,一栋普通住宅经过改
造,将相变储能材料复合到普通多孔建筑材料中去,减少空调利用率30%左右。相变储能材料在国内还没有大范围
的应用,是一块待开发的处女地。
5.航天航空、军工
航空工业领域从来就是先进材料技术展现风采的大舞台。碳纤维树脂基复合材料(PMC)将成为继铝合金、钛合
金和超高强度钢之后的最重要的航空结构材料之一。空客 A380是世界上最大的民用客机,该机共用25%左右的复
合材料,主要应用在中央翼、外翼、垂尾、平尾、机身地板梁和后承压框等,仅中央翼盒就用复合材料5.3t,实
现减重1.5t。与传统金属材料相比,复合材料具有密度低、比强度和比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐
蚀性能好、结构尺寸稳定性好、便于大面积整体成型以及具有特殊电磁性能等优点,符合大型飞机对选材的安全性、
经济性、舒适性和环保性的要求,并且具有在未来持续发展的潜力。
复合材料国产化的瓶颈是高品质碳纤维的供应。我国基本实现了T300的国产碳纤维规模生产线,并且有一些
企业已形成了T700以上水平的百吨生产线。我国碳纤维的生产尚处于起步阶段,国内碳纤维生产能力仅占世界高
性能碳纤维总产量的0.4%左右,2009年自给率提高到 16%以上,仍主要依赖进口。国内的碳纤维企业还相对比较
弱小,在技术、产量等各方面都需要进一步提升。我国大飞机项目的立项对复合材料设计制造的具有明显的拉动作
用。过去10年我国碳纤维消费年均增长率为12.4%,主要用于体育器材的制造,随着我国航空航天事业发展,我国
对于碳纤维的需求会不断增加。