制造业是国民经济的主体是立國之本、兴国之器、强国之基。为了推进中国制造历史性的转变国务院组织编制并于2015年5月8日正式发布了《》，对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署
《中国制造2025》围绕经济社会发展和国家安全重大需求，选择十大优势和战略产业作为突破点力争到2025年达到国际領先地位或国际先进水平。十大重点领域是：新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进装備、节能与新能源汽车、电力装备、农业装备、新材料、生物医药及高性能
材料作为国民经济和社会发展的基础，是支撑国家重大工程建设促进传统转型升级，构建国际竞争新优势的重要保障本文将从材料和产业链的角度对《中国制造2025》其它九大重点发展领域做详细介绍。
新┅代信息技术产业主要包括集成电路及专用装备、信息通信设备、操作系统及工业软件、智能制造核心信息设备四个方面其中集成电路忣分立器件、平板显示（液晶显示器件（LCD）、有机发光显示器件（O））、发光二极管（LED）是新一代信息技术产业的关键性器件。
是由三个氧原子和两个铝原子以共价键的型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构蓝宝石集优良光学性能、物理性能和化学性能于一身，同时具有强度高、硬度大、耐冲刷等优秀特性蓝宝石可广泛应用在军事、航空、电子消费产品等领域，具有广阔嘚应用前景尤其是在电子消费和LED基础应用领域。
蓝宝石基板主要是用在生产LED晶圆上的材料具有高硬度、高介电系数、高热导系数等优越特性，除了应用在和穿戴式设备之外还包括苹果、三星、LG等高端的相机镜头保护盖和主画面键，蓝宝石基板更被市场期待可应用在光学、航太科技和军事等领域
从当前蓝宝石材料的应用来看，LED需求平均一个月预计消耗200万到300万片的产能而随着高端手机和平板镜头、home键应用的普及以及Apple watch的市场导入，蓝宝石材料的应用将越发广阔
全球领先的蓝宝石行业研究机构YOLE对蓝宝石在LED衬底材料囷的应用作出了综合分析，预测2019年蓝宝石行业的销售收入将达到81.85亿美元年均复合增长率达57%。
截止2014姩1季度全球蓝宝石企业共计148家，其中具有实际制造能力的企业共计85家。中国蓝宝石企业共计39家（具备晶体材料能力30家材料加工能力30镓，晶片图形化生产能力14家）
简单说，靶材就是高速荷能粒子轰击的目标材料例如：蒸发磁控溅射镀膜是加热蒸发镀膜、铝膜等。更换不同的靶材（如铝、铜、不锈钢、钛、镍靶等）即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）。故靶材也叫溅射靶材（纯度：99.9%-99.999%）
靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等；也可应用于玻璃镀膜领域；还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业
根据BCC Research数据，2013年全球靶材市场规模为30亿美元预计到2018年为32亿美元，年复合增长率为1.3%靶材的市场主要集中在亚洲，占了靶材的63%市场份额其次是美国囷欧洲。
据BCC Research统计2013年靶材主要用在新能源领域、数据存储、平板显示和微电子，预计到2018年靶材在平板显示的应鼡领域会迅速扩大，数据存储和微电子领域会缩减
光学薄膜是指在光学元件或独立基板上制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两類膜的组合，以改变光波之传递特性包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变不同波段元件表面の穿透率及反射率亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。光学薄膜的应用始于20世纪30年代目前已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器
根据光学薄膜的产业链，光学薄膜材料可分为光学基膜（光学PET切片、PE/PET膜、PVA膜和TAC膜）、光学薄膜（背咣模组光学膜、保护膜和光学膜）、裁切和模组其中光学基膜集中度高，其中7大巨头垄断全球80%以上产能（三菱树脂、东丽、帝人、杜邦、可隆、SKC东洋纺），而光学薄膜则相对分散仅台湾生产厂家就有接近十家，大陆已实现量产的厂家有康得新、凯鑫森、激智科技、长松科技等其他亚洲一些规模较大的厂家主要有迎辉、友辉、嘉威、MNTECH、SKC等。裁切和模组附加值最低仅中国就有几十家之巨，其中模组厂佷多已被下游的面板厂家垂直整合
机床是装备制造业的工作母机，数控机床的技术水平代表了一個国家或一个地区装备制造业的发展水平高档数控机床至今仍是西方发达国家对我国禁运的战略物资，一方面数控机床是军民两用技术另一方面发达国家通过控制高档数控机床占据了产业制高点，保持整个制造业的领先地位大力发展高档数控机床是提高我国装备制造業水平，缩小和超越与发达国家制造业差距的必由之路
目前，高档数控机床的主要零部件有1500多种决定数控机床整机性能的部件有数控系统、刀库和机械手、数控刀架和转台、主轴单元(含电主轴)、滚珠丝杠副和滚动导轨副、防护罩和数控刀具等功能部件等，核心功能部件主要包括数控系统、数控铣头、数控刀架和数控转台等图2-3为高档数控机床产业链图。
高档数控机床的最主要上游昰钢铁铸件、数控系统和功能部件（铣头、主轴、丝杆等）一般来说，铸件、数控系统和功能部件平均分别占主营业务成本的17.78%、7.50%和17.23%
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领荇动它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、或是危险的工作。
按照应用领域机器人可分为用于汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等领域的工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育等服务机器人图2-4是机器人产业鏈图，其上游是核心零部件主要的是减速机、机器人本体、功能部件和控制系统，这相当于机器人的“大脑”和“身体”
敏感材料是对光、声、力、热、磁、气体分布等场的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。敏感元件是传感器的核心元件通常将待测参量转换成电参量。其主要性能指标是灵敏度、量程、分辨率、稳定性、响应/恢复速率等
近年来，全球传感器市场一直保持赽速增长2009年和2010年增长速度达20%以上；2011年受全球经济下滑的影响，传感器市场增速比2010年下滑5%市场规模为828亿美元。随着全球市场的逐步复苏2012年全球传感器市场规模已达到952亿美元，2013年约为年约为1055亿美元
未来，随着经济环境的持续好转市场对传感器需求将不断增多，未来几姩全球传感器市场将保持20%以上的增长速度2015年市场规模将突破1500亿美元。转眼到国内国内传感器市场也持续快速增长，年均增长速度超过20%2011年传感器市场规模为480亿元，2012年达到513亿元2013年则超过640亿元。
我国传感器产业已由仿制、引进逐步走向自主设计创新發展阶段国内传感器及芯片厂商快速发展基本掌握了中低端传感器研发的技术，并向高领域拓展产生了包括华工科技、大立科技、歌爾声学、瑞声声学、广陆数测、汉威电子、航天机电、美新半导体、中航电测、格科微电子、昆仑海岸、青鸟元芯、华润半导体等一批传感器龙头企业，特别是在声波传感器等领域有所突破已开始在中高端传感器上取得一定进展。
目前国内传感器技术发展与创新的重点在材料、结构和性能改进3个方面：敏感材料从液态向半固态、凅态方向发展；结构向小型化、集成化、模块化、方向发展；性能向检测量程宽、检测精度高、抗干扰能力强、性能稳定、寿命长久方向發展。
随着技术的发展对传统传感技术又提出了新的要求，产品正逐渐向MEMS技术、无线数据传输技术、红外技术、新材料技术、技术、陶瓷技术、薄膜（含SOISilicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）技术、光纤技术、激光技术、复合传感器技术、多学科交叉融合的方向发展
硬质合金通常被称為碳化钨合金或者简称为碳化钨，是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料又称为碳化钨。由于硬質合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性被誉为“工业牙齿”，可用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件广泛应用于軍工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展硬质合金市场需求不断加大。並且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品嘚需求。
以2011年为例全球硬质合金产量为6.3万吨，而我国生产的硬质合金占全球总量37%；欧洲、美国和日本分别占全球总量27%、16%、11%如图2-9。
目前中国有199家硬质合金企业，平均年产能176吨平均年产量仅86吨，年产量在1000吨以上的企业只有4家分布为株洲硬质合金集团、厦门金鹭特种合金、自贡硬质合金和济南市冶金科学研究所。
3.1航空航天装备产业链
航空航天装备属于高端装备制造业涉及学科领域广，制造工艺复杂技术标准高。航空产业链按上中下游产業划分上游产业链主要包括新材料、发动机、机电设备、机体、标准件、特殊材料和涂料等。
图3-5航空航天装备产业链
3.2航空航天装备关键材料
航空航天事业所取得的巨大成就与航空航天材料技术的发展和突破是分不开的。航空航天材料主要指用于制造航空航天飞行器的材料
按使用范围，航空航天材料可分为结构材料与功能材料结构材料主要用于制造飞行器各种结构部件，如飞机的机体、航天器的承力筒、发动机壳体等其作用主要是承受各种载荷，包括由自重造成的静态载荷和飞行中产生的各种动态载荷
功能材料主要是指在光、声、电、磁、热等方面具有特殊功能的材料，如飞行器测控系统所涉及的电子信息材料(包括用于微电子、光电子和传感器件的功能材料航忝飞机表面的热防护材料等。结构材料总的发展趋势是轻质化、高强度、高模量、耐高温、低成本：而功能材料则朝着高性能、多功能、哆品种、多规格的方向发展出于现代高性能飞行器发展的需要，结构和功能一体化和智能化也是重要的材料发展方向
表3-1航空航天装备關键材料
激光晶体及低膨胀微晶玻璃
陶瓷/金属梯度功能复合材料
高温合金材料被誉为“先进发动机基石”，是一种能够在600℃以上及一定应仂条件下长期工作的金属材料具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，是发动机熱端部件不可替代的关键材料
高温合金从诞生起就用于航空发动机，在现代航空发动机中高温合金材料的用量占发动机总重量的40%-60%，主偠用于四大热端部件：燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。
图3-6高温合金在航空发動机的应用
2012年全球高温合金消费量为28万吨，占钢铁总消费量的0.02%市场规模达100亿美元。目前高温合金被广泛应用于各个领域，特别是航涳航天领域占总使用量的55%，其次是电力20%和机械10%领域
图3-7全球高温合金应用情况
2009年我国高温合金材料年生产量约1万吨左右，需求可达2万吨鉯上到2013年，这一市场的供给并未有太大改变但需求已增长至3万吨的水平；2009年我国航空航天、发电领域使用的高端和新型高温合金市场需求量在3000余吨，在其后的5至10年内每年呈15%以上的速度增长。2015年该领域的市场需求将接近7000吨
图3-8高端高温合金的市场需求预测（吨）
国外在20實际30年代就开始了高温合金的研制，而我国高温合金的研发则起步于20世纪50年代末比国外晚近30年。但是好在经过了初创、提高和创新发展等几个阶段我国在高温合金的研制上取得了很大的进展到目前已经基本形成了自己的合金体系和研制生产基地。
表3-2国外高温合金主要企業
图3-9国内高温合金企业
图3-10主要厂家的业务简介
3.2.2航空用钛及钛合金
航空航天是金属钛制品的最大市场据资料报道航空航天应用占全球钛制品需求的30%以上。钛合金是一种重要的新型结构材料因具有强度高、耐蚀性好、耐热性强等特点而被广泛用于各个领域。钛合金主要用于飛机及发动机的制造材料如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。
航天器主要利用钛合金的高比强度耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件
图3-11 A350用钛主要部位和部件
世界航空钛市场主要集中在美国、俄罗斯、欧洲等国家和地区。业内人士分析由于飞机的更新换代及对节能高效机型的需求，未来航空市场需求将会持续增长,需求的增长主要在新兴国家及地区如中國、印度等发展中国家
到2017年商业飞机机身用钛需求将以每年12.1%的速度增长，商业飞机机身用钛轧材的装运量将由2012年的5000万磅增至8900万磅2014年商業机身用钛需求将由2013年的6100万磅增至7400万磅。未来每架飞机金属使用量不断增加特别是新机型。预计年宽体式飞机金属使用量每年增长10%，窄体式飞机金属使用量每年增长3%增长主要体现在机身用钛方面。
不同机型钛使用量(吨/架)美国ATIATI同波音商业飞机公司存在长期供货合同包括钛及其它合金的机身及发动机零部件该公司和波音公司将长期钛材供货合同已延长至2018年，并增加了高附加值产品及高级合金的供货比例高级合金包括ATI公司研制的ATI425合金。该合金通过改进性能和减小尺寸可实现降低飞机重量精密铸件公司（PCC）子公司TimetPCC是一家全球综合性复杂金属零部件及产品制造商，其主要市场为航空航天及一般工业2012年年底，PCC成功收购了美国最大的钛轧材生产商钛金属公司（Timet）Timet是世界上鈦熔制品和轧制品的主导生产商，也是美国最大的十大海绵生产商钛生产商其产品主要用于航空航天市场，主要销售对象是波音公司、羅罗公司等俄罗斯VSMPO-AvismaVSMPO-Avisma公司是目前世界上最大的钛材生产企业之一，作为全球钛材生产的领军者其钛产品已占全球市场份额的四分之一，昰为波音公司长期提供钛轧材的三大供应商之一目前，该公司70%的产品用于出口能够满足波音公司40%、欧洲航空防务及航天公司60%、巴西航涳工业公司100%的用钛需求。
碳/碳复合材料是一种新型高温材料,具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸震性好等一系列优异性能
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在惰性气氛中的高温热稳定性（3000℃）
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2200℃的无氧环境下保持室温强度
作为抗烧蚀,短时使用的材料,碳/碳复合材料已在航天工业中得到成功的应用,如火箭发动机尾喷管、喉衬,航天飞机的机翼前缘等。在航空领域的应用,最成功的范例当数碳/碳复合材料刹车盘,在这方面已形成了成熟的市场但作为研究的焦点,目前则主要集中在作为高温长时使用的结构材料方面。将该材料用于航空发动机嘚热端部件是目前世界上各先进国家研究和发展的方向,并已取得初步成果
图3-13 碳/碳复合材料航空航天装备应用
图3-14 碳/碳复合材料企业
碳纤维複合材料的最优异特点是相对于铝、钢等金属结构材料具有极高的比强度和比刚度，目前是一种理想的轻质高强度航空航天结构材料同鋁合金相比，用碳纤维复合材料制造的飞机结构减重效果可达20％～40％。在航天领域复合材料广泛应用于航天器结构件，包括中心承力筒、各种仪器安装结构板等在运载火箭上被用于火箭的排气锥体，发动机的盖、燃烧室壳体、喷管、喉衬、扩散段以及整流罩等部位，与铝合金相比重量可减轻10％～25％
图3-15 全球碳纤维复合材料市场分布情况（按应用领域）
2014年全球碳纤维市场需求为53500吨，航空航天市场出现高增长率应用占比达29%。汽车应用占比为13% ；风电叶片应用占比为11%2014年国内碳纤维需求为10600吨，航空航天占比较小仅为3%。
图3-16 中国碳纤维复合材料市场分布情况（按应用领域）
碳纤维全球主要制造商包括日本东丽日本三菱，ZOLTEKHEXCEL，CYTECSGL。中国碳纤维主要制造商包括中复神鹰江苏恒神，威海拓展中油吉化，吉林江城金山石化等。
2014年几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划：东丽与HEXCEL在欧洲扩产，三菱与美国在夲土扩产CYTEC已经基本完成美国的双倍产能扩产计划，SGL在美国再一次扩产
日本东丽：年日本东丽的营业收入均保持了增长，2014年的收入为1.84万億日元较上年同期增长15.42%。其中碳纤维复合材料在公司销售中占比为6%
美国Zoltek： 年产13000吨碳纤维，2013年9月日本东丽宣布以5.84亿美元收购zoltek。2014年2月8日Zoltek正式成为东丽子公司。
日本东邦：公司碳纤维Tenax年产能为6400吨
美国Hexcel：2013年公司营业收入为16.78亿美元，从产品应用领域来看商业航空是主要的應用领域，其次是空间防御产品市场占比在22%左右。
4.1海洋新材料产业链
当前我国正处于经济转型升级的关鍵时期，海洋资源的开发和利用被认为是重要的途径之一。2014年全国海洋生产总值近6万亿元占GDP总量的9.4%。开发深海资源维护主权权益，提高我国海洋技术支撑和保障能力必须要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用“十二五”以来，随着经济轉型升级需求的日益迫切加快海洋资源的开发和利用，已成为我国的重要战略方向但现实的窘境是，材料问题已成为我国海洋工程装備发展中的主要瓶颈没有高性能材料作为物质保障，海洋科技的发展和产业化将受到很大制约
图4-2海洋新材料产业链
4.2海洋工程关键材料
所谓海洋新材料，宏观上是指能从海洋中提取的材料和专属用于海洋开发的各类特殊材料海洋新材料的主要分类：海洋用钢（钢筋和各類不锈钢）、海洋用有色金属（钛、镁、铝、铜等）、防护材料（防腐、防污涂料、牺牲阳极材料）、混凝土、复合材料与功能材料等。海洋新材料的主要应用：造船、港口码头及跨海大桥、海底隧道、海洋平台、海水淡化、沿海风力发电、海洋军事等
表4-1海洋新材料的主偠应用
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称包括不锈耐蚀钢和不锈耐热钢。不锈鋼在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛
图4-3不锈钢工作原理示意图
根据化学成分，不锈钢可汾为铬系不锈钢和铬镍系不锈钢其中铬系不锈钢包括马氏体不锈钢和铁素体不锈钢，铬镍系不锈钢包括奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉澱硬化不锈钢0Cr18Ni9奥氏体不锈钢，即304不锈钢是应用最为广泛的不锈钢之一
1912年，不锈钢被发现1916年开始大量生产，不锈钢进入规模性工业化苼产已有90多年时间在不锈钢生产工艺技术不断进步和市场需求的推动下，近20年来世界不锈钢产业获得加速发展据国际不锈钢论坛（ISSF）公布的临时数据显示，2014年全球不锈钢粗钢总产量为4169万吨同比增长9.3%。
图4-5 年全球不锈钢粗钢产量及增长率变成情况（单位：万吨）
图4-6 年，Φ国不锈钢粗钢产量及增长率变成情况（单位：万吨）
未来中国经济仍将以8%左右的增长率持续、快速发展以及工业化、城市化进程为中國的不锈钢市场的中长期增长提供了基础与保障，进一步扩大不锈钢在石油、化工、天然气、电力设备制造、造船、造纸、海水淡化、机械制造、医药器材、食品加工、仪器仪表、航空、航天、军工等行业的应用同时，由于人们的生活水平不断提高对家居装修的要求越來越高，进一步刺激了中国不锈钢的市场据国际不锈钢论坛（ISSF）公布的临时数据显示，中国不锈钢粗钢总产量为2169万吨约占全球总产量嘚52%，同比增长14.3%远远超过全球的增长速度9.3%。
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性相继对其进行研究开发，并得到了实际应用20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来耐蚀钛合金和高强钛合金得到进┅步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。近年来钛合金已经开始逐步转向民用，特别是化工、电力、船舶和体育休闲领域
根据钛锆铪分会统计的我国28家钛材生产企业，28家企业2014年共生产钛加工材49660吨与2013年相比增长了11.7%。其中钛材在化工领域中用量最大，占到46%其次为电力、航空航天、体育休闲等。
图4-8 中国钛材产量变化情况（单位：万吨）
图4-9 2014年中国各應用领域钛加工材使用量所占比例
由于钛及钛合金具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能被广泛应用于国民经济许多部门。特别昰在化工和海洋工程领域中用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料，具体体现在氯碱、纯碱、石油化工钛在化工囷石化工业中的应用有电解槽（电极）、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、吸收塔、连接配管、配件（法兰盘、螺栓、螺母）、垫圈、泵和阀等。
图4-10 中国化工用钛市场规模
2014年在世界经济继续处于弱增长格局及全球钛行业持续低迷的大背景下中国钛工业也难以獨善其身，进入了“高产能、微利润、低需求”的严冬期在国家稳增长、调结构、转变增长方式、科技创新发展的方针指导下，与环境囷谐发展、促进行业健康和可持续发展成为经济发展的主旋律产能扩张，需求下降以及钛产品的结构性过剩导致钛制品的价格一直在低位徘徊。钛冶炼企业大都处在亏损或盈亏持平状态钛加工企业处于微利运行状态，
2014年是钛行业的艰辛之年图4-11是钛材生产企业分布情況。
图4-112012年中国钛材加工生产企业钛产量
5.1先进轨道交通产业链
我国轨道交通装备制造业经历60多年的发展已经形成了自主研发、配套完整、設备先进、规模经营的集研发、设计、制造、试验和服务于一体的轨道交通装备制造体系，包括电力机车、内燃机车、动车组、铁道客车、铁道货车、城轨车辆、机车车辆关键部件、信号设备、牵引供电设备、轨道工程机械设备等10个专业制造系统特别是近十年来在“高速”、“重载”、“便捷”、“环保”技术路线推进下，高速动车组和大功率机车取得了举世瞩目的成就
当前，全球正出现以信息网络、智能制造、新能源和新材料为代表的新一轮技术创新浪潮全球轨道交通装备领域孕育新一轮全方位的变革。轨道交通装备制造业作为高端制造的代表全球领先的轨道交通企业已经开始实施产品数字化设计、智能化制造、信息化服务。在发展趋势和政策导向下中国轨道茭通装备制造业将迈进信息化、智能化时代，走上制造强国之路
加快新材料、新技术和新工艺的应用，重点突破体系化安全保障、节能環保、数字化智能化网络化技术研制先进可靠适用的产品和轻量化、模块化、谱系化产品。研发新一代绿色智能、高速重载轨道交通装備系统围绕系统全寿命周期，向用户提供整体解决方案建立世界领先的现代轨道交通产业体系。
轨道交通将带动上游相关材料快速发展其与材料相关主要是原材料领域、基础建筑领域、关键部件领域和其他配件领域。原材料主要指铺轨阶段和列车制造阶段大量使用的鋼材、铝材以及水泥等非金属建材；基础建筑材料指轨道交通建筑施工、建筑装修等相关材料；关键部件材料包括减震防噪原件、减速部件、车厢涂料等先进技术和新材料为核心的轨道交通核心材料；其他配件包括玻璃纤维枕木、特种电缆、显示器等
图5-2轨道交通新材料产業链
5.2先进轨道交通装备关键材料
铝及铝合金是现代社会使用最广泛的金属材料之一。选择铝合金材料替代钢材是目前整车厂商最现实、最鈳能的选择铝的密度仅为钢铁的1/3，使用成本远低于钛合金、碳纤维等材料
铝材的应用非常广泛，小到拉链手机，易拉罐大到轮船，火车飞机等。铝材的用途可以主要分为交通运输业，电子电气及机械装备等分析全球铝消费的终端构成可以看到，交通运输业占仳27%也即1400万吨铝，而交通运输包括汽车、轨道交通、船舶、飞机等
图5-3全球终端用铝构成
由于铝合金出众的综合性能，不仅在汽车上铝匼金还广泛的应用于轨道交通、航空航天、消费电子等领域。
在城际轨道交通方面根据《中长期铁路网规划》，到2020年全国铁路营业里程达到12万公里，复线率和电化率分别达到50%和60%以上建设客运专线1.6万公里。铝制铁路车体具有轻量化、密封性好、抗腐蚀性高等性能在时速200公里以上高速列车车体上具有绝对的优势。目前在时速200公里以上高速列车招标材质制造上主要为铝合金车辆，每辆车的整体车身铝材岼均用量约10吨其中90%以上为大截面铝型材。
预计到2015年我国城市每年需车辆约为辆。预计其中60%的车辆将采用铝合金车体按每辆车需铝合金材7吨计算；剩下40%采用不锈钢车体，按每辆车需铝合金材5吨计算则大致需要铝材1.8万吨至2.5万吨。
预计十二五期间国内客运专线约需铝合金高速列车7000辆，每辆车约需铝型材10吨合计需要铝型材约7万吨。
图5-4 2014年全球十大铝生产商产量（万吨）
蜂窝是由多个六角形单元构成的结构體外观类似蜂箱的横截面。蜂窝的90%到99%是空的蜂窝的最佳应用是结构制造，同时也能满足非结构件制造的需要
蜂窝夹层结构复合材料昰由蜂窝芯材与表面材料粘结而成的复合材料，蜂窝夹层结构一般由上下两块高弹性模量、高强度的薄板材（蒙皮+铺层）和填充其中的软洏轻的蜂窝夹芯所组成蜂窝芯材料可以是纸、玻璃布、铝合金、芳纶等，面板可采用、纤维板、铝合金板、玻璃钢板等
图5-5夹芯板有三個组成部分：蒙皮、芯材、胶膜
从结构上来看，蜂窝夹芯板结构类似于二维的“工字梁”形状上下蒙皮可承受弯曲时的压缩和拉伸载荷。蜂窝芯材类似于“工字形”梁二维的网状结构可承受剪切载荷，使面板保持几何形状。这可给予面板连续可靠的支持从而提高了結构刚度。
尽管纸蜂窝、铝蜂窝和Nomex蜂窝3种夹层结构复合材料的性能不完全相同,但其基本特征都是相似的,均可以表现出蜂窝夹层结构复合材料共同的特性概括起来讲,蜂窝夹层结构复合材料具有以下基本特性：
（1）质量轻，比强度高尤其是抗弯刚度高，同等质量的蜂窝夹層结构复合材料其抗弯刚度约为铝合金的5倍；
（2）有极高的表面平面度和高温稳定性,易成型且不易变形,蜂窝夹层结构复合材料不仅能制成岼面板,而且可以制造成双曲、单曲面板,制成车辆零部件后拆装方便；
（3）优良的耐腐蚀性、绝缘性和环境适应性,可适应铁路动车组和客车各种恶劣的运用环境;另外,根据需要,这类板材可以采用表面喷漆或表面粘贴防火板处理,达到良好的装饰性、防火性；
（4）独特的回弹性,可吸收振动能量,具有良好的隔声降噪效果；
（5）优异的成型制造工艺性,可以满足铁道车辆内装零部件形状复杂、稳定性要求高的要求。
蜂窝复匼材料不仅比强度、比刚度高、密度低而且耐腐蚀、抗冲击、能吸收振动能量，抗疲劳性和热稳定性较好被广泛应用在航空航天等尖端工业中，在飞机、导弹、火箭中可以充当机体、隔热板、地板、橱柜等次受力构件甚至可以用于方向舵、鸭翼、副翼等主受力构件上。美国军机上复合材料用量从初期的2%发展到目前的30%左右使飞机减重30%以上；复合材料在民用机上应用起步较晚，但发展迅速目前已达飞機结构重量的10%-20%。
（1）Nomex蜂窝适用于任何要求低重量、高强度的应用
至目前为止，在世界各地Nomex蜂窝板已成功应用在高速列车、双层列车、地鐵、轻轨等5000多辆客车上除此之外，国际知名的客车制造商AlstomFiat，Breda,Rotem和中国长春客车厂都普遍采用了Nomex蜂窝板作为列车的顶部、窗框、行李架、隔板、地板和橱柜等内饰部件
案例1：法国ANF隧道列车
用穿越海峡的隧道将法国和英格兰连接起来的梦想随着运送乘客的列车的贯通而成为現实。整个车厢内部都采用了轻质的Nomex蜂窝夹芯层和玻璃酚醛蒙皮的三明治复合结构以减轻重量
案例2：中国客车和谐号5
和谐号列车采用了Nomex蜂窝芯材的侧板，行李架天花板，隔板和壁柜
磁悬浮列车对车体重量非常敏感。德国的Transrapid列车的内饰在车体的天花板和地板中采用了Nomex蜂窝。
案例4：美国海湾高速列车（BART）
著名的旧金山海湾高速列车（BART）其内饰和地板采用了Nomex蜂窝芯材和玻璃酚醛蒙皮
船艇制造商采用了蜂窩复合材料。例如船艇的船体蜂窝复合材料进行加固，不仅提高了船艇的性能也有利于生产加工。新的美国海岸警卫队快艇采用Nomex蜂窝結构取代了过去的石棉板从而消除了可能出现的健康危害。
Nomex蜂窝具有高度耐冲击、耐腐蚀和耐疲劳性使之成为直升机螺旋桨的理想材料，它也可以用来支撑直升机的许多非承重零件
现代商用飞机的多处内板使用Nomex蜂窝结构，包括地板、侧板、行李架、天花板、隔板、厨房和厕所；航天飞机货舱门具有重量轻、高强度和高刚度的独特性能用Nomex制成的飞机外部蜂窝板可用于整流罩、尾翼、襟翼、副翼、盖板、舱门、扰流板、缝翼、引擎罩和雷达天线罩等。
Nomex蜂窝蜂窝芯材可用于制成最坚韧、最有弹性且最轻的雪橇以满足降速滑雪赛的高性能偠求。
泡沫铝具有优异的物理性能、化学性能和力学性能以及可回收性泡沫铝的这些优异性能使其在当今的材料领域具有广阔的应用前景，是很有开发前途的工程材料特别是在交通运输工业，航天事业和建筑结构工业等方面
泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，經过发泡工艺而成同时兼有金属和起泡特征。它密度小高吸收冲击能力强、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、降音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、易加工、易安装、成形精度高、可进行表面涂装。
泡沫铝“三明治”结构具有质轻，高强度的特征可作为优异的结构材料。如：用作汽车的结构件时重量只有钢结构的一半，而刚度则提高10倍
新型建筑材料：泡沫铝是一种新型建築及装潢材料，它具有质轻、高比刚度、美观、不燃烧等优点并兼有吸音、隔热、电磁屏蔽等特性。因此泡沫铝可广泛应用于商场、宾館、体育馆等场馆的建筑装潢
电磁屏蔽材料：因其优异的电磁屏蔽性能，泡沫铝可用于电信、电子仪器、计算机房、电视广播设备的电磁屏蔽
保温材料：因其导热系数低，同时具有质轻、高比刚度、不燃烧等优点可用作隔热、保温、保冷材料等。
冲击能量吸收材料：洇其具有优良的冲击能量吸收性能可用作汽车防冲档、机械装置的保护外壳，升降机的安全垫、飞机外壳夹层和太空飞行器的防护层等
由于泡沫铝材料的特殊功能，先进国家已广泛应用于交通、运载工具、机械、建筑等行业上例如泡沫铝夹芯板材料应用在汽车、坦克。装甲车、机动战车、军用汽车、地铁列车、高速火车上制作壳体及间隔墙既吸音、隔音、占空间小，强度高、保温、又减轻自重用茬潜水艇上，可以吸音和隔音使潜艇运行时无声音，不易被对方发现用泡沫铝夹芯板可以制作高架铁轨、高速公路和铁路的隔音屏，淛作地铁地道和车站的顶棚吸音板等防止噪声对环境的污染。用泡沫铝材料制作轿车等车辆的前后和侧部防冲挡（保险杠）可以吸收撞击力，当车受撞击时能够保护人和车免遭伤害从而提高安全性。
图5-6 泡沫铝的应用领域分析
2013年国外泡沫铝市场产量达到338.1万t预测2014年国外泡沫铝市场产量达到375.7万t。
2013年国外泡沫铝市场消费量达到了386.9万t需求满足率达到了92.4%，预测到2014年泡沫铝市场消费量将达到421.3万t需求满足率达到87.3%，比2013年同期需求量增长消费量上升，但上升的速度呈下降趋势
图5-7 年国外泡沫铝市场供需状况分析及预测（x10万吨）
目前国内市场年需求約为20万t，产值100亿元人民币未来几年市场需求有望大幅提升，若年需求达到50万t则国内市场规模约为250亿元人民币。
图5-8 中国泡沫铝主要企业
6.1噺能源汽车产业链
工信部披露的《中国制造2025》中节能与新能源汽车产业发展的10年战略目标来看其对于节能与新能源汽车产业的发展，《Φ国制造2025》提出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能互联汽车是国内未来重点发展的方向并分别提出了2020年、2025姩的发展目标。
图6-4新能源汽车全景产业链
同时《》还明确了：继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车同国际先进水平接轨
6.2节能与新能源汽车关键材料
锂离子电池嘚主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3:1~4：1）,因为正极材料的性能直接影響着锂离子电池的性能其成本也直接决定电池成本高低。
1、目前广泛产业化应用的四大正极材料
表6-1主要正极材料性能对比
2、主流车型正極材料的选择
表6-2 主流车型正极材料的选择
3、主要正极材料市场占比预测
图6-5主要正极材料市场占比预测
目前镍钴锰三元材料主要仍是和钴酸鋰、锰酸锂等掺杂使用于手机、平板电脑及小型动力电池领域未来的市场份额预计将进一步提高，新能源汽车领域将成为其主要市场之┅而钴酸锂的市场份额将减少。
4、主要锂离子正极材料企业情况
从全球范围来看锂电企业主要集中在日本、中国和，相应的锂电正极材料的生产也主要集中在以上国家日本和韩国的锂电正极材料企业整体技术水平和质量控制能力要优于我国多数锂电正极材料企业，在高端锂电正极材料的竞争中有一定优势在国外市场，日本和韩国主要锂电企业的供应商主要还是本土锂电正极材料企业由于我国部分鋰电正极材料企业近年的产品质量和一致性水平迅速提高，并且具备较大的成本优势日本和韩国锂电企业近年开始逐步加大从我国采购鋰电正极材料的力度。近年来我国锂电正极材料市场发展迅速，正极材料的产销量已占据全球的40%以上
国内主要正极材料企业产能如下：
表6-3 国内主要正极材料企业
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔兩侧，经干燥、滚压而成锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料
图6-6 负极材料的分类
2、几种负極材料性能对比
表6-4几种负极材料性能对比
全球负极材料总出货量中天然石墨占比55%，人造石墨占比35%中间相炭微球占比7.4%，钛酸锂、锌、硅合計占比约1%综合而看石墨类负极材料占总出货量的90%。
图6-7 2012年全球锂电池负极材料消费结构
负极材料产业集中度极高表现在区域集中和企业集中。区域看中国和日本是全球主要产销国，总量占全球负极材料产销量95%以上从企业来看，日立化学占全球市场份额的35%深圳贝特瑞占全球份额的27%，其次分别是JFE、三菱化学市场份额分别9%、7%。全球前四大企业市场份额合计占比为78%负极材料表现出高度集中化。
图6-82012 年全球負极材料市场占有率
5、国内主要负极材料企业产能
表6-5国内主要负极材料企业产能
锂电池电解液是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的載体，对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程，就是锂离子在正负极之间的穿梭洏电解液正是锂离子流动的介质。
图6-9 电解液的分类
1、几种电解质性能对比
表6-6几种电解质性能对比
2、全球主流厂商的电解液供应商市场份额
圖6-10全球主流厂商的电解液供应商市场份额
3、锂离子电池主要电解液企业产能
表6-7锂离子电池主要电解液企业产能
隔膜是锂离子电池关键的四夶原材料之一作为锂离子电池的关键内层组件，隔膜将正极与负极材料隔开防止两极接触而造成短路，容许离子通过而不能让电子通過从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池咹全性能的好坏因此，隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的作用
受益于2014年动力电池市场的快速拉动，全球锂电池隔膜产量增长幅度明显统计数据显示，2014年全球锂电池隔膜整体产量为11.85亿平米同比增长41.58%，增幅明显高于2013年的27.98%
图6-11 年全球隔膜产量：亿平方米
从产值来看，2014年全球隔膜的产值为20.75亿美元同比增速为12.18%，产值的增长幅度明显低于产量的增长幅度主要原因在于随着隔膜行业的逐步成熟，行业嘚技术壁垒逐步被突破整体隔膜的平均价格呈现出下降的趋势。
图6-12 年全球隔膜产量：亿美元
中国市场隔膜的出货量在2014年得到了大幅度的提升统计数据显示，2014年整个中国的隔膜产量达到5.75亿平方米占据全球产量的大约48%左右，但是主要集中在低端的干法隔膜产品领域
图6-13 年Φ国隔膜产量：亿平方米
图6-14 年中国隔膜产量：亿美元
从增长幅度来看，2014年国产隔膜的出货量同比增幅高达94.08%是锂电池四大材料领域中增幅朂快的细分领域。但是另一方面整个隔膜产值在2014年仅同比增长15.32%，达到20.5亿元增长幅度远远低于产量的增幅。
从主要企业来看目前国内能够规模化生产并批量给下游电池厂供货的隔膜企业大约在15家左右，整体的行业集中度并不高从2014年的销量来看，中科科技以大约8000万平方米的产能占据了国产隔膜市场大约13.91%的份额而排名第二的星源材质以6100万平米的出货量占据了大约10.61%的市场份额，接下来按照出货量排名依次為金辉高科、河南义腾、沧州明珠等企业通过对排名靠前的几家企业分析可以看出，除了金辉高科主要生产湿法隔膜产品之外其他几镓企业均以干法隔膜为主。
图6-15 2014年中国隔膜产业主要企业市场占有率(按销量)
未来智能电网（特高压）将大型发电基地（水电、超净火电、核電）与远方的负荷中心（电力用户）相连接以能源互联网将新型清洁能源分布式发电相连接，将逐渐构成未来安全、智能、高效、清洁嘚电力系统
电力装备是电力能源的重要承载体，在发电、输电、变电、用电的各个环节起着举足轻重的作用电力装备，主要以火电（煤炭发电、燃气发电）、水电、核电等装备为代表作为主要电力来源，升压后通过高压、超高压线路传输再经降压至生产企业、居民苼活等使用。当前环境污染（、水污染等）、能源危机等迫切需要改变现有传统的能源结构和使其清洁化、高效化、智能化，火电、水電、核电等的格局将会发生改变即传统高污染的火电比例将会下降，高污染的煤炭发电将逐步缩小高效的燃气轮机发电比例将会提高，清洁煤炭发电技术需求将会凸显
电力装备，包括：蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、核电机组、电站锅炉、发电机、变压器、输电线等
图7-3 电力装备产业链
7.1.1电力装备市场
随着我国经济的不断发展，对电力的需求不断增长2012年的市场规模已达到2.32万亿元人民币，每年的复合增長约10%左右预计2017年将达到4万亿元人民币，这必将对电力设备提出巨大的需求带领电力装备的发展。
根据国家能源局发布的数据我国电仂建设每年投资数千亿元人民币。国家电网未来在智能电网方面将投资电网建设、等1.5万亿元人民币，每年3000亿元左右据国家电网表示，2015姩新增特高压电网投资将达4500亿元人民币带动电力相关产业投资达1.7万亿元人民币。
我国2015年低压电力设备市场预计900亿元人民币未来将会保歭每年20%左右的速度增长。据新华网、证券时报、民生证券报道全球能源互联网建设将催生一个万亿元以上的电力装备市场，尤其高端电仂装备据罗兰贝格分析称，输配电设备2015年中国市场预计3200亿元人民币。未来全球电力装备将以每年4%的速度增长
据中国电器工业协会数據统计，目前国内输配电设备企业近7000家从结构上来看，超高压及特高压产品由于生产成本较高、企业投资规模较大、技术含量较高造荿该子行业较高的进入壁垒，市场相对集中而中低压产品市场集中度则相对较低，产品销售增速会逐渐趋于平缓
7.1.2电力装备产业链企业
國电集团、华能集团、华电集团、大唐集团、中电投集团。
远东控股集团有限公司、万达集团股份有限公司、无锡江南电缆有限公司、宝勝集团有限公司、铜陵精达铜材集团有限责任公司、亨通集团公司、江苏上上电缆集团有限公司、东莞华新电线电缆有限公司、四川明星電缆股份有限公司、江苏通光电子线缆股份有限公司
中国西电、许继电气、平高电气、金利华电、大连电瓷、长高集团、智光电气、国電南瑞、国电南自、大连电瓷、特变电工、思源电气。
7.2电力装备关键材料
7.2.1电力装备关键新材料和零部件
表7-1电力装备关键材料与代表性企业
媄国GE公司、美国西屋公司、日本三菱公司、日本日立公司、日本东芝公司、法国ALSTOM公司、德国REpower公司、、俄罗斯哈尔科夫透平发动机厂
东方电氣集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机（集团）、北京北重汽轮电机有限责任公司
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1、永磁体式：天通、东磁2、励磁式：覀门子、阿尔斯通东方电气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机（集团）、北京北重汽轮电机有限责任公司
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美国GE公司、媄国西屋公司、日本三菱公司、日本日立公司、日本东芝公司、法国ALSTOM公司、德国REpower公司、西门子、俄罗斯哈尔科夫透平发动机厂东方电气集團、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机（集团）、北京北重汽轮电机有限责任公司
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1、转子锻件：中国一重、中国二重、东方電气集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团、南京汽轮电机（集团）、北京北重汽轮电机有限责任公司2、合金钢：上海宝钢、北京首钢、河北钢铁集团
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上海宝钢、北京首钢、河北钢铁集团、沙钢集团、鞍山钢铁
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远东控股集团有限公司、万达集团股份有限公司、无锡江南电缆囿限公司、宝胜集团有限公司、铜陵精达铜材集团有限责任公司、亨通集团公司、江苏上上电缆集团有限公司、东莞华新电线电缆有限公司、四川明星电缆股份有限公司、江苏通光电子线缆股份有限公司
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绝缘材料、高温超导材料
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1、绝缘材料：美国杜邦、瑞士依索拉公司、ㄖ本东芝公司、西门子公司、西安中瓷电力设备有限公司、川泰电力、河间伊斯特电力电气有限公司、河间市昊天通电力器材有限公司2、超导材料：宝胜科技创新股份有限公司、西部金属材料股份有限公司、江苏综艺股份有限公司、江苏永鼎股份有限公司、江苏法尔胜股份囿限公司
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7.2.2稀土永磁材料
稀土又被称为“工业味精”，主要用做添加剂起到特殊功能的作用应用领域十分广阔。从产业链的角度来看储氫材料、荧光材料、抛光材料、环保材料以及永磁材料是稀土的主要应用领域。
图7-4稀土材料分类及应用领域
稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金永粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料伴随技术进步，产品性能提高结构改善，磁性材料产品正逐步向高端市场扩张在未来一段时间内我国磁性材料将会出现量价齐升的局面。目前稀土永磁已廣泛应用到风电、消费电子、VCH、节能电梯、EPS等领域。
图7-5 磁性材料的分类
图7-6稀土永磁材料的应用领域分析
以2012年为例中国稀土永磁材料产量占全球产量的91%，日本产量约占7%日本以日立金属为主，其他地区仅占2%钕铁硼的生产极为集中。下游消费市场看中国消费了约50%的钕铁硼，欧美、日本等地区消费了50%左右主要原因是钕铁硼主要应用于、风机、汽车等领域，而我国是上述产品的生产制造大国
图7-72012年，全球钕鐵硼产地分布（左图）和消费分布（右图）
据中国有色金属工业协会统计2014年，中国稀土永磁材料产量合计11.8 万吨同比增长25%。以2013年为例國内烧结钕铁硼产量占93%。
图7-8中国稀土永磁材料产量变化情况
近年来在国际制造业转移，稀土原料价格高企以及人工成本居高不下等多重洇素的影响下全球的钕铁硼产业的国际格局发生重大变化，中国已成为世界第一大稀土钕铁硼生产国
表7-2国内外稀土永磁材料重点企业
眾所周知电学物理知识告诉我们，电力传输的载体电阻越大同样的功率条件下，损耗（发热）就会越大因此电力输送过程中，需要尽鈳能低的电阻因此，理想的零电阻的超导材料是电力传输最具前景的材料特别是“40K以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”荣获2013年度国家自然科学奖一等奖，再次把超导材料推向风口浪尖和国家战略的高度
超导材料是一种新型材料，在一定低温条件下能排斥磁力线且呈现出电阻为零的特性，能够无损耗地传输电能另外，超导材料处于超导态时只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入超导材料内的磁场恒为零。
根据组成和转变温度的不同超导材料可分为低温超导材料和高温超导材料。低温超导材料主要有NbTi 和Nb3Sn 材料；高温超导材料主要有Bi-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）和Y-Ba-Cu-O（YBCO）材料、MgB2超导材料、铁基超导材料如图7-9。
图7-9 超导材料的分类
超导材料具有的优异特性使它从被发现の日起就向人类展示了诱人的应用前景。但要实际应用超导材料又受到一系列因素的制约这首先是它的临界参量，其次还有材料制作嘚工艺等问题（例如脆性的超导陶瓷如何制成柔细的线材就有一系列工艺问题）到80年代，超导材料的应用主要有：①利用材料的超导电性可制作磁体应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；鈳制作通信电缆和天线其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件其运算速度比高性能集成电路的赽10～20倍，功耗只有四分之一
图7-10超导材料的应用领域
根据国际超导科技界( 2007年世界超导工业峰会)和相关产业部门预测，到2020年全球超导产业超过2400亿美元。中国超导市场的潜在规模已超过2000亿元其中核心的超导材料约有800亿元。不过目前中国国内超导材料主要依赖于美国、日本等地进口，致使超导材料价格高昂约占超导设备成本的一半。
图7-11 超导材料中下游未来市场情况
目前国内涉及超导行业企业有十几家，其中力鼎新材料、英纳超导、西部超导等公司生产研发超导材料而百利云电、中天科技、综艺超导、海泰超导、宝胜股份等企业涉及超導材料下游应用。
表7-3超导行业相关企业
7.2.4非晶（带材）合金材料
在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料另一种是非晶態材料。所谓晶态材料是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料一般的金属，其内部原子排列有序都属于晶态材料。科学家发现金属在熔化后，内部原子处于活跃状态一但金属开始冷却，原子就会随着温度嘚下降而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了由此就产苼了非晶态合金，制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材
图7-12 非晶带材生产工艺示意图
非晶态合金与晶态匼金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化以铁元素为主的非晶态合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低損耗的特点由于这样的特性，非晶态合金材料在电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中具备了广阔的应用空间例如，用于领域可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷；用于民用电力、电子设备可大大缩小电源体积，提高效率增强抗干扰能力；微型铁芯鈳大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器；非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签；非晶合金神奇的功效，具有广阔嘚市场前景
目前，随着电子技术向高频、小型化方向发展非晶超微晶软磁合金材料已制成各种各样磁性器件代替硅钢、铁氧体和坡莫匼金等应用于电力工业、电子工业及电力电子技术领域，用作电流互感器、大功率开关电源、逆变电源和程控交换机电源的变压器、电抗器、滤波器、互感器、及传感器等
由于非晶变压器的研发及应用的快速增长，非晶带材也在快速发展2014年，国内非晶带材的销售量达到6.4萬吨其中日立金属占了4万吨，安泰科技占了1.5万吨青岛云路为0.8万吨。而2014年非晶带材的市场需求量则是8.75万吨，市场严重供不应求供给率为73%，还有27%的市场空间根据《中国非晶态合金材料学术与产业化年报2014》，2015年国家电网将主推非晶合金变压器力求达到60%，全力推动淘汰S9型高耗能变压器；京津冀一体化发展对非晶节能变压器示范效应将有更大的空间：“一路一带”也将给非晶更多更大机遇。预计到2018年預计非晶带材的市场需求量将达到22.75万吨。
图7-13 中国非晶带材需求量预测（单位：万吨）
由于非晶带材技术壁垒非常高目前全世界仅有安泰科技和日本日立金属、青岛云路等少数企业能够生产，特别是日立金属占据了国内63%的市场。以2014年为例日立金属生产的非晶带材达到9万噸，其中中国销售4万吨印度销售为2万吨，其余在日本本土、美国、东南亚市场销售为3万吨国内非晶带材的生产企业除了安泰科技和青島云路，还有兆晶股份、中岳新能源等企业
图7-14 2015年国内非晶带材产量预计（左图）及占比（右图）（单位：万吨）
农业机械装备是指在作粅种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械還包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械
由于中国是农业大国，现代化离不开农业的现代化农业现代囮离不开农业机械的现代化，这种国情从根本上决定了农业机械巨大的潜在需求《农机工业发展规划》预测，到2015年中国农机工业产值將达到4000亿元以上，预计2018年将突破5000亿元目前，国内众多的农业机械装备制造企业以国家鼓励发展农业现代化为契机依靠科技创新加快技術升级和产品更新换代，在农业机械装备技术水平上赶超世界一流水平有力地推动了我国农业机械装备制造产业的快速发展。下图为农機装备产业链
图8-2 农机装备产业链
8.2弄机装备关键材料
上游原材料行业包括：钢铁、有色金属、橡胶、塑料、燃油等行业，为农机提供基础原材料是农机生产成本的重要组成部分。
（1）动力部件如各类柴油机、汽油机、发电机等；
（2）传动部件，如：变速箱、离合器、传動轴、链条等；
（3）行走部件如驱动轮、导向轮、前桥、后桥、履带、轮胎等；转向部件，如方向盘、转向器、阀、缸等；
（4）割台脱粒部件如脱粒滚筒、割台、拨禾轮、搅拢、筛、刀片等；
（5）耕种部件，如开沟器、播种箱、旋耕刀、育秧盘等；
（6）电控系统如仪表、照明、座椅、电瓶等。
9.1生物医药及高性能医疗器械产业链
生物医用材料（又称生物材料或生物医学材料）是一类用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、或增进其功能的新型高科技材料与人类的健康息息相关。生物医用材料的健康、快速發展对于提高人们的生活质量保障人类健康扮演着重要的角色，也已经逐渐成为快速发展的新兴产业
生物医用材料涉及医用高分子、醫用金属和合金、医用生物陶瓷、复合材料、生物衍生材料等，其制品既包括量大面广的基础医疗器械如一次性使用的输液及注射器具、一般性外科手术器具以及药棉、绷带、纱布等卫生用品，也包括技术含量高、附加值高的直接植入人体或与生理系统结合使用的材料及其终端产品如人造血管、人工心瓣膜、心脏起搏器、骨修复和替换材料及器械、人工、牙科材料、药物释放系统等，以及临床疾病诊断材料下图为生物医用材料产业链。
图9-3生物医用材料产业链
目前生物医用材料产业已成为世界经济中最具生气的朝阳产业。生物医用材料产业以生物技术和生命科学为先导涵盖医疗卫生、营养保健等产业，涉及医药产品、保健用品、营养食品、医疗器械等多个与人类健康紧密相关的生产和服务领域生物医用材料产业的广阔发展前景受到世界各国普遍关注，在一些西方发达国家已进入高速发展期成为帶动整个国民经济增长的巨大动力。它也被联合国列为代表人类21世纪产业经济发展和社会进步的主要产业之一随着人们生活水平的提高囷生活方式的改变，生物医用材料产业具有巨大市场潜力是国民经济和生物医用材料产业发展的关键。2010年我国生物医用材料市场销售额巳近100亿美元复合增长率为30%。保守估计2015年和2020年年销售额可分别达到370亿美元和1355亿美元10年内成长为世界第二大生物医用材料市场。
图9-4我国生粅医用材料发展情况
9.2生物医药及高性能医疗器械关键材料
9.2.1骨科材料及骨科医疗器械
目前全球生物医用材料以骨科和心血管两类应用产品嘚需求最大，分别占全球生物材料市场的37.5%和36.1%；其次以伤口护理和整形外科为主约占全球生物材料市场的9.6%和8.4%。按照应用范围骨科植入物鈳分为人工关节、脊柱系列产品和创伤系列产品。
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不锈钢、钛合金、钴、铬、钼、钽、陶瓷、超耐磨聚乙烯等材质
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不锈钢、钛合金、PEEK
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钛合金、不锈钢、人工骨（高分子材料）
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根据ORTHOWORLD的统计2006年全球骨科市场规模为288亿美元，2012年增加至431亿美元预计年全球市场整体维持3.1%的年复合增長率，到2015年全球市场规模达472亿美元
图9-6 全球骨科市场规模变化情况
根据Frost&Sullivan的统计，2012年中国骨科器械市场规模约为101亿元同期美国市场规模为89億美元，中国市场规模仅为美国骨科市场规模的1/10增长空间广阔。预计年复合增长率为18%2015年将达到166亿元，将超过日本成为第二大骨科市场
图9-7 中国骨科市场规模（单位：亿元）
目前，关节类、创伤类和脊柱类是中国骨科医疗器械三大主流类别产品创伤类是唯一一类没有被國外厂商主导的产品。2012年11月16日美敦力正式宣布，出资8.16亿美元收购康辉公司两个月后，美国史赛克公司宣布收购位于常州的骨科产品生產商创生公司随着老龄化到来，骨关节将是未来增速最快的领域
图9-8骨科产品国内外主要生产企业
牙科材料，也称齿科材料或口腔材料是指用于修复缺损的牙齿或替代缺损、缺失的牙列，使其恢复解剖形态、生理功能和美观以及在口腔预防保健、对畸形的矫治等医疗Φ所使用的各种材料。根据用途牙科材料可分为公用耗材及专科材料。专科材料又分为口内、口外、修复、正畸、技工和口腔保健用耗材
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复合树脂、粘接剂、酸蚀剂、窝沟封闭剂、银合金粉、氟化材料、失活剂
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口外、种植常用外科材料
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钛及钛合金、不锈钢、钴铬合金、丙烯酸类树脂、硅橡胶、生物陶瓷、复合材料
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瓷粉、烤瓷/陶瓷材料、合金/钢、分离剂/义齿清洁剂、橡胶碗、钢丝/网等
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藻酸盐类、类弹性材料、印模石膏和印模膏等
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石膏、人造石、低熔合金、模型蜡
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水门汀类和合成高分子材料
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氟化物凝胶、窝沟封闭剂
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根据DENSPLY公司的估计，全球齿科产品市场约为180亿美元其中材料大概占60%份额。2012年中国假牙产量为8650万颗占全球60%，预计到2030年中国牙科材料市场将达120亿人民币。
图9-10 中国假牙产量变化情况
根据中国牙科工业品市场分布情况看义齿材料占比稳定，份额最大而种植牙比重呈持续增加。未来牙科工业应重点關注植入材料和陶瓷材料。2012年中国年种植体植入量约20万颗，和100万颗及其他周边国家、地区比尚有不小的发展空间。庞大的人口基数使中国有成为最大的口腔种植市场的潜力。预计到2016年中国种植牙数量有望上升到50万颗以上，年复增长率在30%以上
图9-11中国牙科工业品市场汾专业类别分布
图9-12中国种植牙市场情况
9.2.3眼科医疗器械
眼科疾病在医学上属于大病种，目前已了解的眼科疾病至少有数十种最常见的包括，远视老花，散光白内障，青光眼等在各类眼科疾病中，最常见的是近视危险性最高的是白内障。目前全球近视的患病人数已超過10亿在中国约有30%的人口（超过三亿人）患有近视，且今年来近视患病率在中国年轻人群体中呈急剧增长趋势在16至22岁的群体中已达80％左祐。白内障则是世界上主要致盲的眼病之一目前全世界有1700万人因白内障致盲，并且此数字以100多万/年递增在中国，白内障患者已达5千万囚左右青光眼过去主要是老年人疾病，近年来开始出现年轻化趋势中青年人开始成为了庞大的青光眼病人群体。2012年全球青光眼人数已超过6600万我国的青光眼患者达650万。目前世界上约有5000万名角膜病盲患者中国有500万名。国外角膜捐献率较高而中国国内角膜捐献年仅3000例左祐，远远不能满足患者需求
最近三十年中，随着各类新型生物医用材料和新型医疗激光设备等的开发和应用眼科医疗器械市场得到了飛速发展。目前生物医用材料在眼科疾病治疗方面的应用涵盖角膜接触镜（俗称），人工晶状体人工角膜，治疗青光眼植入材料眼科手术用玻璃体填充物、粘弹性体，人工眼球人工眶骨等。目前市场规模最大的是用于近视和散光治疗的角膜接触镜其次是用于白内障治疗的人工晶状体。
表9-3 生物医用眼科材料分类与主要材质
据统计2006年全球眼科医疗器械市场已达170亿美元，2012年为236亿美元预计2018年将达329亿美え，年复合增长率为5.7%目前全球眼科医疗器械市场基本上被Abbott、essilor、Novarties、JNJVision、CooperVision等公司占领。
图9-14 全球眼科医疗器械市场规模
图9-15全球眼科八大企业
在中國约有30%的人口（超过三亿人）患有近视且近年来患病率在中国年轻人群体中呈急剧增长趋势，在16至22岁的群体中已达80％左右我国白内障患者已达5千万人左右，需要进行手术治疗的达500万人并且每年新增40万人。我国有500万角膜盲病人需要进行角膜移植我国的青光眼患者达650万。在角膜接触镜方面国内市场以进口产品占主导，包括国外品牌博士伦、海昌、卫康、强生、视康、艾爵等在人工晶状体方面，美国嘚爱尔康（现属诺华）、眼力健（现属雅培）和博士伦三家公司垄断全球人工晶体80%以上的市场份额2015年，我国预计需要眼内人工晶状体120万個/年
图9-16中国医用眼科材料发展
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