新材料行业专题研究.docx

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1、新材料行业专题研究一、新材料供应链安全值得重视1、全球供应链安全面临挑战2018年，中美贸易摩擦发生，美国进一步对华开启科技战，中兴通讯、中芯国际、华为等多家国内科技公司受到美国制裁，我国对于科技领域“安全可控”、“自主可控”重视程度不断提升。2023年，新冠疫情爆发，阻断了全球供应链，金属矿产、纺织服装、半导体等多个领域因为某个环节的供应问题，造成整个产业供应链的紧缺，这使得各国开始对全球产业链分工过于细化、经济全球化程度过高产生一定的担忧。2023年，俄乌战争开始，由于俄乌在能源、部分金属矿产（如铝、银等）以及农产品等领域资源丰富，随着俄罗斯被北约集体制裁，相关产品难以出口，再次造成全球供

2、应链风险，能源及原材料价格大幅上涨。国内对供应链安全的强调也从科技转向了粮食、能源等国民经济的各个领域。2023年H月180,中共中央政治局会议审议了国家安全战略等重要文件，强调“要强化科技自立自强作为国家安全和发展的战略支撑作用”，“必须牢固树立总体国家安全观”，“确保粮食安全、能源矿产安全、重要基础设施安全，加强海外利益安全保护”，“加快提升生物安全、网络安全、数据安全、人工智能安全等领域的治理能力我们认为，在百年未有之大变局、国际关系愈发复杂的今天，供应链安全将会成为未来很长一段时间我国关注的重要问题，不少投资机会将由此诞生。2、我国高端新材料技术和生产偏弱，国产化需求迫切我国高端新材料

3、技术和生产偏弱，近年来产能虽有显著提高，但未能满足国内高端产品需求，材料强国之路任重而道远。根据工信部2019年的报告显示，我国新材料产业还有32%的关键材料处于空白状态，需要进口关键新材料达52%,进口依赖度高，尤其是智能终端处理器、制造及检测设备、高端专用芯片领域，进口依赖度分别达70%,95%,95%,存在巨大的国产化空间。“十四五”规划为新材料发展提供政策支持。2023年3月13日，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要发布，其中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指示：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、

4、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。同时，规划提出要发展壮大战略性新兴产业，聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力，培育壮大产业发展新动能。二、我国新材料突围进展如何1、轻量化材料(1)碳纤维：核心生产技术集中在日本、美国，我国龙头企业正逐步打破国外技术垄断碳纤维产业概况碳纤维是比强度和比刚度最

5、高的高性能纤维，用途十分广泛。碳纤维(CarbonFiber)是由聚丙烯般(PAN)(或沥青、粘胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维，是实现大批量生产的高性能纤维中具有最高比强度(强度比密度)和最高比刚度(模度比密度)的纤维。碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航天、风电、体育休闲、汽车等多个领域，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。按原丝类型分，碳纤维可分为聚丙烯月青(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，PAN基碳纤维占市场份额的90%以上。PAN基碳纤维是以丙烯般为原材料进行聚合反应生成聚丙烯月

6、青，聚丙烯晴经过纺丝得到聚丙烯月青原丝,再通过对原丝进行预氧化、碳化、表面处理等工艺而得。碳纤维生产工艺流程长,整个过程连续走丝，需要对参数精确控制，每个环节都会影响到碳纤维成品的质量和性能。原丝制备是碳纤维生产的核心环节，原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的质量、产量和生产成本，原丝成本占整个碳纤维生产成本的五成以上。行业预计未来十年碳纤维需求量将翻34倍，到2030年达到40万吨的规模。自2015年来，世界碳纤维需求量一直保持约12%的增长，近两年由于疫情原因，航空业受挫影响了高价值的高性能碳纤维销售，增速有所放缓。但由于碳纤维下游应用市场持续发力，未来碳纤维市场规模有望翻倍式增长。碳纤维

7、市场的四大应用行业是风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车，2023年四大下游行业碳纤维需求量的占比超过65%。日本东丽是世界上高性能碳纤维研究与生产领域的“领头羊”，其他国家基本上处于追赶阶段。国际上碳纤维的生产起步于20世纪60年代，经过五十余年的发展，生产工艺技术已经成熟。日、美等少数发达国家掌握了世界碳纤维的核心生产技术，尤其是新近开发的先进技术主要掌握在日本东丽、东邦帝人、三菱丽阳三大碳纤维生产企业中。从产能数据来看，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，占全球碳纤维运行产能的27.7沆其生产的碳纤维综合竞争力全球排名第一，业内一般对标东丽

8、的产品标准进行研发。其他主要的海外厂商包括美国赫氏(Hexce1),日本东邦(TohoZTeijin)、日本三菱丽阳(MCCFC)、德国西德里(SG1)、台塑(FPe)等。中国也涌现了诸如吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神、光威复材等碳纤维生产企业。碳纤维国产替代情况近年来我国碳纤维产能快速扩张，产能利用率快速提升。近年来受下游需求拉动,我国碳纤维产能快速扩张，2023年我国碳纤维运行产能6.35万吨，同比增长75.41%,占全球碳纤维运行产能的30.5%,产能规模全球第一。过去我国碳纤维产业“有产能无产量”的现象较为严重，产能利用率远低于国际平均水平，近年来随着国内企业不断实现技术突破

9、，产能利用率快速提升，从2016年的14.94%增长至2023年的51.1%,但较65%-85%的国际普遍水平仍有一定提升空间。我国碳纤维市场国产替代趋势明显。近年来我国碳纤维市场需求不断提升，2023年我国碳纤维市场需求量达6.24万吨，同比增长27.7%。国产化率从2016年的18.4%提升至2023年的46.9%,国产替代趋势明显。主要原因一是受疫情影响碳纤维进口难度增加；二是日本、美国等国限制碳纤维对华出口，国内需求缺口增加；三是国内碳纤维新产能投放，产量增加。我国碳纤维产品需求结构存在进一步升级的空间。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

10、球水平存在显著差距。从单价来看，应用于航空航天领域的碳纤维单价达7.2万美元/吨，价格水平为其他领域碳纤维价格的2.5倍以上。龙头企业正逐步打破国外技术垄断。经过长期的技术积累，我国以吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神股份、光威复材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，部分企业产品性能与国际龙头比肩。（2）铝合金汽车车身板：有效产能主要分布在欧美，国内仅南山铝业具有批量供应能力铝合金汽车车身板产业概况铝合金是理想的轻量化材料，迎合了汽车轻量化的趋势。铝合金是铝和镁、铜、硅、镒各种金属元素的产物，在和钢结构保持相同强度的条件下，比钢轻50%。铝合金塑性好，可

11、加工成各种型材，且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，且铝合金的回收率达到80%,对环境的破坏较小，是理想的轻量化材料，被广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。在应对气候变化、推动绿色发展的大趋势下，铝合金成了各国汽车制造商满足环保政策采用的主要减重手段之一。依照世界铝业协会的数据，汽车每减少10%的重量，可减少6%-8%的排放；每减少IoOkg重量，汽车百公里燃油消耗量能减少0.4-0.5升。汽车用铝合金主要分为四种：铸造铝材、锻造铝材、挤压铝材和压延铝材。使用最多的是铸造铝材，占比超过70%。铝合金车身板属于压延铝材，约占汽车用铝量的10%T5%,可用于生产如引擎盖等多个汽车车身的大型

12、部件。全球新能源汽车销量迅速跃升，推高汽车铝板需求。当前燃油车是汽车铝材消耗的主力，未来新能源车市场将成为汽车用铝的主要增量市场。从2016年到2023年，全球新能源汽车销量从75万辆跃升至约650万辆，过去五年复合增长率高达53.7%o据EVTANK最新预测，2030年全球新能源汽车销量有望达到4780万辆，占当年新车销量的比例接近50沆并且就单车耗铝量而言，纯电动车平均单车耗铝量比燃油车高约30kgo与此同时，汽车铝板是汽车用铝部件中增长最快的部分:依据duckerwor1dwide的估计，2015至2023年，北美汽车平均用铝量增长了约18%,期间汽车“四门两盖”平均用铝量增长高达163

13、%。在需求端的良好预期下,预计至2025年世界车用铝板需求将超过400万吨。汽车铝板有效产能主要分布在欧美地区，美国企业占据绝对领先地位。2023年全球汽车铝板年产能约在390万吨附近，集中在北美洲、欧洲和亚洲地区，中国产能占全球比重约26.2%,居于世界第二，但产能多为淘汰产能和落后产能，产能利用率严重偏低。从企业来看，全球汽车板产能主要集中在诺贝丽斯、肯联铝业、美国铝业、美国特殊合金、海德鲁、日本神户钢铁等国外企业。其中，美国企业利用其多年技术积累和全球化布局的优势，牢牢占据了汽车铝板产能的前几大席位。由于汽车车身铝板对使用性能及表面质量具有严格标准，国内生产企业设备和技术都存在一定壁垒，

14、南山铝业是国内唯一可以批量供应全系列、全型号覆盖的内资企业。铝合金汽车车身板国产替代情况我国车用铝板需求量大幅上升，自给率仅约502023年国内汽车年产量约为2500万辆。按照汽车铝化率30机汽车铝板占车用铝材10%测算，我国2023年汽车铝板的需求在38万吨左右。2023年国内车用铝板生产厂家总产量约18.6万吨,车用铝板自给率达到48.95%。随着国家对新能源车产业的大力支持，部分省市已开始制定禁售燃油车的时间表，新能源车销量还会进一步提升，从而继续推动车用铝板需求增长。我国单车用铝量相较欧美仍有较大提升潜力。2023年我国汽车平均单车用铝量仅130公斤，离欧洲的179公斤、北美的211公

15、斤有较大差距，国内汽车用铝产业还有很大增长潜力。根据世界铝业协会的估计，2025年国产汽车用铝量能够突破单车180kg,铝板等压延铝材占比由现在的13%提升至18%,按照汽车铝板占压延铝材50%计算，2025年国内汽车铝板年需求量能够达到60万吨。国内企业汽车铝板研究滞后，高性能产能尚待提升。中国汽车轻量化起步不足十年，对于汽车用铝的研究较为滞后。中国企业自2013年来陆续开始对汽车铝板进行研发，存在技术难度高、资金投入大、产品认证缓慢的问题。国内生产企业大多都没有技术基础，整条生产线生产设备均需进口，生产工艺多处于仿制国外阶段。国内生产厂家90%的产量为内板，生产技术较为复杂的外板产能以合资

16、厂商诺贝丽斯、神户钢铁为主。南山铝业是国内首家“四门两盖”铝板生产商，也是本土唯一能批量生产内外板的企业。目前拥有汽车板在产产能20万吨，开工率为30%,另有在建产能20万吨。2、航空航天材料(1)聚酰亚胺(PI)：行业寡头垄断特征明显，我国高端聚酰亚胺材料制造明显落后聚酰亚胺产业链产业概况聚酰亚胺(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”。该材料的使用温度范围很广，能在-200300。C的环境下长期工作，短时间耐受400。C以上的高温。同时，该材料还具有高绝缘强度、耐溶、耐辐照、保温绝热、无毒、吸声降噪、易安装维护等特点。当前，聚酰亚胺已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。根据具体产品形式的不同，聚酰亚胺应用方向可以细分为P1泡沫、PI薄膜、P1纤维、P1基复合材料、PSP1等多种产品。聚酰亚胺薄膜（P1膜）是最早进入商业流通且用量最大的P1材料。2023年，全球P1