中國粉體網(wǎng)訊  先進陶瓷,，又稱新型陶瓷,、特種陶瓷,、精細陶瓷、高技術(shù)陶瓷等,，它和金屬材料,、高分子材料并稱為“三大固體材料”,。它是指采用高純度,、超細人工合成或精選的無機化合物為原料,，具有精確的化學組成、精密的制造加工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計,，并具有優(yōu)異的力學,、聲、光,、熱、電,、生物等特性的陶瓷,，從而在航空航天、電子信息,、生物醫(yī)藥,、高端裝備制造等高端科技領(lǐng)域隨處可見。

 氧化鋯珠,，圖片來源：晶安高科

國內(nèi)先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路

我國的先進陶瓷行業(yè)發(fā)展相對較晚,，從20世紀80年代開始，經(jīng)過“六五”“ 七五”“ 八五”攻關(guān)及“863”“ 973”“ 科技支撐”“ 科技部重大專項”等國家級科研項目的投入和研發(fā),，突破了高效發(fā)動機中以高溫陶瓷為關(guān)鍵零部件的技術(shù)難題,，由此開展了陶瓷材料的組成設(shè)計、晶界工程,、氣壓燒結(jié),、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié),、凈尺寸成型等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作,，使得此后幾十年，我國在精尖陶瓷制備技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域取得了巨大發(fā)展成果。

進入21世紀后,，我國先進陶瓷材料制備技術(shù)快速發(fā)展,，不斷打破國外壟斷和技術(shù)封鎖，包括各種燒結(jié)技術(shù),、成型工藝,、粉末制備技術(shù)、精密加工工藝和陶瓷與金屬的封接技術(shù)等,。正是這些裝備技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用及科研人員的積極參與,，推動了我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域,，研制并開發(fā)出了耐高溫和抗熱震的氧化鋁坩堝,、氧化鋯陶瓷軸承球和研磨球、精密陶瓷劈刀等,，產(chǎn)品性能媲美國際先進水平且能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),。功能陶瓷方面，目前功能陶瓷占據(jù)我國先進陶瓷市場份額的70%,，產(chǎn)品種類多,、數(shù)量大，例如：集成電路用氧化鋁基片,、高導熱氮化鋁基片,、高導熱高絕緣BN陶瓷、獨石電容用粉料,、微波諧振器陶瓷,、特種微晶氧化鋁基片等新材料，在陶瓷電阻,、電容,、電感、陶瓷封裝基座,、陶瓷插芯等領(lǐng)域都發(fā)展迅速且已形成規(guī)�,；�產(chǎn)業(yè)，為我國工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的零部件配套材料,。

直徑1010mm高純氧化鋁盤和外徑200mm雙層同心高純氧化鋁圓筒

來源：上海硅酸鹽研究所

近年來,，我國對先進陶瓷的研究也得到了國家和各研究機構(gòu)的高度重視，先進陶瓷隨之進入快速發(fā)展期,，在精密成型,、燒結(jié)技術(shù)、低成本規(guī)�,；�制備技術(shù)等領(lǐng)域不斷打破國外壟斷和技術(shù)封鎖,，許多現(xiàn)代陶瓷理論和工藝在先進陶瓷的制備中得到應(yīng)用。

但是，整體來看,，我國的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)除少數(shù)達到甚至超過國外同行外,， 總體上是明顯落后于發(fā)達國家的水平，正面臨一些極為緊迫的問題,。

急——鳩占鵲巢,，國內(nèi)市場仍被國外廠商把控

全世界先進陶瓷產(chǎn)品的銷售總額超過300億美元，并以每年10％以上的速度增長,，我國的銷售額占比卻不到10%,，歐美日陶瓷廠商仍在我國陶瓷市場呼風喚雨，掌握著主要話語權(quán),。

特別是近幾年隨著我國5G基站,、5G通信、新能源汽車,、消費電子,、生物醫(yī)療、軌道交通,、半導體芯片與封裝,、機器人與人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的加速發(fā)展,，對電子功能陶瓷,、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷,、納米陶瓷粉體,、高端電子陶瓷元器件和結(jié)構(gòu)陶瓷零部件需求巨大，中國已成為全球最大的先進陶瓷市場,。接下來，先進陶瓷產(chǎn)業(yè)將迎來一個新的爆發(fā)增長期,，眾多細分領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代任務(wù)異常緊迫,，同時也為我國先進陶瓷的新材料、新產(chǎn)品,、新技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化帶來新的挑戰(zhàn)與機遇,。

難——落后就要挨打

雖然我國在先進陶瓷材料的開發(fā)上取得了不小的成績，與國際先進陶瓷領(lǐng)域領(lǐng)先的國家也拉近了距離,，然而在高精密,、高性能的粉體制備技術(shù)上與發(fā)達國家依舊存在較大差距。如：

1,、技術(shù)以及新產(chǎn)品的成果轉(zhuǎn)化非常匱乏

全球范圍內(nèi)大約研制出了200多種陶瓷材料及2000多種相關(guān)的應(yīng)用產(chǎn)品,，我國在制備相同材料和產(chǎn)品的條件下，所消耗的成本更高，可靠性更低,，大部分停留在實驗樣品而不能規(guī)�,；�生產(chǎn)的階段，所以產(chǎn)品的銷售額與發(fā)達國家相去甚遠,。

2,、高端精細粉體制備及分散技術(shù)落后

目前國內(nèi)先進陶瓷粉末原料生產(chǎn)企業(yè)很多，但陶瓷粉末性能通常存在較大的不穩(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)氧化物陶瓷粉末產(chǎn)業(yè)化方面已有突破，如山東國瓷和廣東華旺公司采用先進的水熱水解技術(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)的用于手機陶瓷背板的高強度高韌性氧化鋯基專用粉，已成功用于小米6,、小米MIX2,、等多款手機陶瓷背板，可經(jīng)受從1m高度不同角度的跌落無破裂,。但是我國在其他許多重要的結(jié)構(gòu)陶瓷粉末方面還達不到這種水平,，如氧化鋁體系的生物陶瓷、陶瓷基板,、真空管殼,、耐磨紡織瓷件、電子真空瓷件等所使用的氧化鋁粉末還依賴從日本大明公司,、住友公司,、昭和電工以及德國納博特公司、安邁公司和法國的一些公司進口,。

小米黑色陶瓷背板

3,、規(guī)模化生產(chǎn)的工藝技術(shù)與裝備相對落后

目前國內(nèi)精細粉體技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)大多從國外引進先進工藝裝備如氣壓燒結(jié)爐,、注射成型機,、流延機等來提高我國的技術(shù)裝備水平，但此類設(shè)備的引進,，通常要消耗巨大的資金,，給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟壓力，從而限制了先進陶瓷技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展,。例如近幾年快速發(fā)展起來的精密注射成型技術(shù),，可以制備形狀復雜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細的高附加值陶瓷產(chǎn)品，如陶瓷插芯,、陶瓷手術(shù)刀,、陶瓷關(guān)節(jié)等,，但由于國產(chǎn)密煉機和注射機以及模具的耐磨性和可控精度以及后續(xù)精密機加工設(shè)備等原因，導致一些精密陶瓷部件還無法商業(yè)化生產(chǎn),，還需從日本,、美國、瑞士進口,。

窘——以下重要產(chǎn)品話語權(quán)較弱

1,、MLCC電子陶瓷高端元器件

MLCC在電子制造業(yè)中占據(jù)越來越重要的位置，尤其是隨著消費類電子產(chǎn)品,、通信,、網(wǎng)絡(luò)、汽車,、工業(yè)和國防終端客戶的需求日益增多,，全球市場達到百億美元，并以每年10%～15%的速度增長,。日本是MLCC的生產(chǎn)大國,，日本村田、京瓷,、太陽誘電株式會社和TDK-EPC,、韓國的三星電機等公司都是全球著名的MLCC生產(chǎn)企業(yè)。MLCC的主流發(fā)展趨勢是小型化,、大容量,、薄層化、堿金屬化,、高可靠性,，單層陶瓷膜已達到0.5μm。

村田MLCC產(chǎn)品

2,、高性能微波介質(zhì)陶瓷及元器件

微波介質(zhì)陶瓷廣泛應(yīng)用于移動通信,、導航、全球衛(wèi)星系統(tǒng),、雷達,、藍牙技術(shù)及無線局域網(wǎng)等領(lǐng)域。由于構(gòu)成微波介質(zhì)陶瓷的濾波器,、諧振器和振蕩器等元器件在5G網(wǎng)絡(luò)中被廣泛使用，其質(zhì)量在很大程度上決定了微波通信產(chǎn)品的最終性能,、尺寸極限與成本,。低損耗、高穩(wěn)定性和可調(diào)制的微波電磁介質(zhì)材料是如今國際上的核心技術(shù),，目前微波介質(zhì)材料和器件的生產(chǎn)水平以日本村田,、京瓷和TDK-EPC,，美國Trans-Tech等公司為最高。國內(nèi)武漢凡谷,、大富科技,、深圳順絡(luò)和江蘇燦勤等企業(yè)與國際知名大企業(yè)相比較，在技術(shù)水平,、產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模上仍有一些差距,。

3、易燒結(jié)細晶Al₂O₃粉體及高端Al₂O₃制品

許多高端的Al₂O₃陶瓷產(chǎn)品,，如Al₂O₃體系的生物陶瓷,、陶瓷基板、耐磨紡織瓷件和電子真空瓷件等所使用的Al₂O₃粉末還依賴從日本,、德國和美國進口,。特別是制備Al₂O₃含量為99.5%、99.7%,、99.8%,、99.9%的晶粒細小、結(jié)構(gòu)均勻,、機電性能和耐磨性好Al₂O₃陶瓷零部件,。國內(nèi)廠家在Al₂O₃粉末的雜質(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,。

4、高純度高活性AlN,、Si3N4和SiC等陶瓷粉料

高性能AlN,、Si₃N₄、B₄C等非氧化物陶瓷粉末,，國內(nèi)一流的生產(chǎn)供應(yīng)商稀缺,。例如用于制備高強度陶瓷軸承的Si₃N₄粉末主要依賴從日本宇部興產(chǎn)株式會社進口、半導體芯片封裝用的高導熱基板用AlN陶瓷粉主要從日本德山曹達等公司進口,，而高性能的SiC陶瓷粉末還需從法國圣戈班公司進口,。

5、高導熱AlN和Si3N4陶瓷基板

隨著新能源汽車,、高鐵,、風力發(fā)電和5G基站的快速發(fā)展，這些新產(chǎn)業(yè)中所用的大功率IGBT模塊對最新一代的高導熱高強度的AlN和Si₃N₄陶瓷基板需求巨大,。日本京瓷和美國羅杰斯等公司都可批量生產(chǎn)和提供覆銅刻蝕的Si₃N₄陶瓷基板,。

京瓷氮化硅覆銅板

6、生物陶瓷髖關(guān)節(jié)

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),，對該材料性能和可靠性要求非常高,，使用壽命可達20年以上。目前,，陶瓷髖關(guān)節(jié)主要由德國賽瑯泰克和日本京瓷等公司生產(chǎn),，國內(nèi)每年需進口數(shù)十萬套。德國賽瑯泰克生產(chǎn)的ZrO₂和SrAl_12-xCr_xO₁₉板狀晶協(xié)同增強增韌Al₂O₃基復相陶瓷材料,，其抗彎強度和斷裂韌性分別達到1380MPa和6.5MPa•m^1/2,。

德國賽瑯泰克公司陶瓷髖關(guān)節(jié)

7、長壽命高耐磨陶瓷軸承球和軸承

在航天發(fā)動機,、風力發(fā)電和數(shù)控機床等高端裝備所使用的陶瓷軸承,，不但要求高的力學性能和熱學性能，而且還需優(yōu)異的耐磨性,、可靠性和長壽命,。目前國產(chǎn)的Si₃N₄陶瓷軸承球與日本東芝還有明顯差距，與著名的瑞典SKF,、德國FAG和日本KOYO等軸承公司相比,，我國的軸承還處于產(chǎn)業(yè)鏈的中低端，像風電和數(shù)控機床等高端產(chǎn)品還依賴進口,。

東芝氮化硅陶瓷軸承

8,、切削金屬用陶瓷或金屬陶瓷刀頭

在汽車、冶金,、航天航空領(lǐng)域的機械加工中大量使用陶瓷刀頭,，據(jù)統(tǒng)計市場需求達數(shù)十億元,，目前大量進口,。陶瓷刀具材料包括Al₂O₃基、Si₃N₄基,、Sialon陶瓷,、ZTA和Ti(N，C)體系等,，要求具有高硬度,、高強度和高可靠性。目前國內(nèi)企業(yè)只能生產(chǎn)少量非氧化物陶瓷刀具，像汽車產(chǎn)業(yè)加工用量巨大的氧化物陶瓷刀具還依賴從瑞典Sandvik,、日本京瓷和NTK,、德國CeramTec等公司進口。

9,、大尺寸透明透波陶瓷

在軍工國防用到的透明和透紅外線陶瓷材料,，如Y₂O₃,、MgO、AlON,、MgAl₂O₄陶瓷以及具有激光特性的Nd:YAG透明陶瓷,。目前我國的技術(shù)還限于制備小尺寸產(chǎn)品，而像美國surmet等公司已可制備0.5m以上的大尺寸透明透波陶瓷,，我國無論在工藝技術(shù)和裝備上與其均有差距,。

10,、光刻機等半導體設(shè)備用精密陶瓷部件

作為半導體生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵部件,，Al₂O₃,、AlN和SiC等多種精密陶瓷部件的研發(fā)生產(chǎn)直接影響著半導體裝備制造業(yè)乃至整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,。從上表我們可以看到,，精密陶瓷部件在化學氣相沉積、物理氣相沉積,、離子注入,、刻蝕等一系列半導體主要制造環(huán)節(jié)均有重要應(yīng)用。ESC靜電吸盤同樣是貫穿于幾大重要環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部件，在上表中它雖然沒有歸于“陶瓷件”一類,，但據(jù)粉體網(wǎng)編輯了解，目前陶瓷材料是靜電吸盤最熱門的主體材料,。可以說,，精密陶瓷部件是整個半導體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),。

碳化硅多孔吸盤，碳化硅組合式框架

（圖片來源：中國建筑材料科學研究總院）

因此,，無論從經(jīng)濟安全角度還是產(chǎn)業(yè)成本角度考慮,，要突破我國半導體產(chǎn)業(yè)面臨的“卡脖子”窘境，必須重視精密陶瓷部件等半導體生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化發(fā)展,。

盼——急需發(fā)展具有國際品牌價值或高度專業(yè)化的公司

美國,、日本、德國,、法國,、英國等發(fā)達國家在先進陶瓷材料這一領(lǐng)域已有一批具有國際品牌價值和影響力的大公司，如美國的CoorsTeK,、康寧,、賽瑞丹等公司，日本的京瓷,、村田,、NGK、東芝陶瓷,，德國賽瑯泰克(CeramTec),，法國圣戈班公司，英國的摩根公司,，這些大公司的產(chǎn)品品質(zhì)高,、種類多。此外上述發(fā)達國家還有一批企業(yè)具有高度專業(yè)化的水準,，如專業(yè)生產(chǎn)納米氧化鋯粉末原料的日本東曹(Tosoh)公司和專業(yè)生產(chǎn)氮化硅粉末原料日本宇部公司(簡稱UBE),，在全球享有盛譽，以至于美國蘋果公司的無線充電的智能手表后蓋,，指名必須采用日本Tosoh公司的原料,。又例如美國奎斯特技術(shù)公司(Quest Technology.LP)其技術(shù)核心是注射成型工藝和注射模具的制造，公司生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是氧化鋁,、氮化鋁,、氮化硅及復合陶瓷類等高技術(shù)結(jié)構(gòu)陶瓷，其生產(chǎn)最大的特點是精密注射成型生產(chǎn)線和相應(yīng)的注射摸具加工配套車間,，產(chǎn)品精度非常高,。

美國Armorline的大尺寸鎂鋁尖晶石透明陶瓷

我國近幾年雖然也涌現(xiàn)了像潮州三環(huán),、山東國瓷、順絡(luò)電子,、中材高新等大公司,，在國際上開始產(chǎn)生影響力，但絕大多數(shù)陶瓷企業(yè)的品牌價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,。此外，許多中小型陶瓷企業(yè)的產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重,，惡性競爭比較激烈,，且產(chǎn)品性能指標達不到國際先進水平，因此還難以進入廣闊的國際市場,。

推動我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策和建議

1,、大力發(fā)展關(guān)鍵戰(zhàn)略材料產(chǎn)業(yè)鏈

根據(jù)國家戰(zhàn)略要求、市場需求及研發(fā)程度,，進行初步分類，優(yōu)先解決具有重大需求且技術(shù)相對成熟的材料產(chǎn)業(yè)化,，然后解決研發(fā)周期長或者起步較晚的材料,，并制訂短期和長期目標。根據(jù)研發(fā)程度不同,，研發(fā)主體也應(yīng)該不同,，處于研發(fā)初期的以高校科研院所為主體,，以解決相關(guān)技術(shù)難題及產(chǎn)業(yè)化難題為目標,；處于產(chǎn)業(yè)化初期的以實力雄厚的新材料企業(yè)為主體，以提高材料成品率及穩(wěn)定性為目標,；處于產(chǎn)業(yè)化成熟階段的企業(yè)和行業(yè)協(xié)會應(yīng)該制定相關(guān)標準,，完善新材料的產(chǎn)業(yè)鏈，最終實現(xiàn)關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。

2,、優(yōu)化陶瓷材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

加快完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策和法律法規(guī)體系，制定相關(guān)的技術(shù)標準體系,，完善產(chǎn)業(yè)鏈,、創(chuàng)新鏈、資金鏈,。通過政府對先進陶瓷材料發(fā)展的規(guī)劃引導,，使企業(yè)聚焦到國家重點發(fā)展的材料產(chǎn)業(yè)，防止出現(xiàn)投資碎片化,、分散化,、內(nèi)卷化。培育重點龍頭企業(yè)，使其掌握核心技術(shù)和核心產(chǎn)品,。鼓勵企業(yè)與科研院所合作,，提高資源利用率。

3,、加大扶持政策

設(shè)立扶持先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金,，安排一定數(shù)量的資金對重點領(lǐng)域進行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造，對已獲得核心技術(shù)專利,、成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或者市場前景良好的重點產(chǎn)業(yè)加大資金支持力度,，對在研發(fā)領(lǐng)域作出重大貢獻的單位和個人進行獎勵；對相關(guān)研發(fā)企業(yè)實施低稅收政策,，尤其是中小型企業(yè),，可根據(jù)實際情況實行低稅收甚至免稅，使其先立足再發(fā)展,。

4,、加強人才隊伍建設(shè)

鼓勵高校、研究所,、企業(yè)聯(lián)合設(shè)立先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)人才培訓基地,，培養(yǎng)制造業(yè)急需的科研人員、技術(shù)骨干與復合型人才,。吸收國外高水平技術(shù)人才,，建立完善的技術(shù)創(chuàng)新激勵機制。鼓勵國際交流與合作,，引進國外先進技術(shù),，提升自身技術(shù)水平。

小結(jié)

從陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈來看,，我國先進陶瓷許多企業(yè)和產(chǎn)品還處于中低端,，總體水平與發(fā)達國家相比還有一定差距。但隨著產(chǎn)研界乃至國家層面的不斷重視,，以及隨著我國智能終端,、新能源汽車、生物醫(yī)療,、航空航天,、半導體等熱點行業(yè)的發(fā)展，先進陶瓷應(yīng)用范圍將進一步擴大,，可以預見,，我國先進陶瓷產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展時期，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)將迎來新的機遇,。

參考來源：

[1]李靜波等.精細陶瓷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其計量需求探討

[2]宋濤等.國內(nèi)外先進陶瓷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

[3]謝志鵬等.國內(nèi)先進陶瓷狀況與發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)

[4]張文毓.先進陶瓷材料的研究與應(yīng)用

[5]楊治華等.中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2021：先進陶瓷材料.今日新材料

[6]謝志鵬等.我國先進結(jié)構(gòu)陶瓷產(chǎn)業(yè)分布與發(fā)展及面臨的問題與挑戰(zhàn)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除