01 先进陶瓷简介

先进陶瓷通常指的是采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成，精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异特性的陶瓷。先进陶瓷按种类可分为具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点的结构陶瓷，以及具有电气性能、磁性、生物特性、热敏性和光学特性等特点的功能陶瓷。先进陶瓷广泛应用于高温、腐蚀、电子、光学领域，作为一种新兴材料，以其优异的性能在材料领域独树一帜，受到人们的高度重视。

02 我国先进陶瓷行业发展简况

我国自20世纪50年代初以氧化铝陶瓷刀具为切入点，开始从事先进陶瓷材料的研究。20世纪60年代开始从事碳化硅陶瓷及压电陶瓷与铁电陶瓷的研究；20世纪60年代中期开始氮化硅和碳化硅陶瓷的研究，为我国先进耐火材料的研究奠定了良好的基础；20世纪70年代随着国际上先进陶瓷跨越式的发展，国内诸多高校和科研院所开始重视先进陶瓷材料研究，取得了一系列创新性成果。20世纪末，我国独创性地将纤维补强陶瓷基复合材料应用于战略导弹和各类卫星天线窗的保护框上。

陶瓷刀具（来源：潮州三环）

自20世纪80年代，以发动机用陶瓷零部件的研制为契机，研制成功了一系列新的陶瓷材料，并在先进陶瓷的应用方面取得了令人瞩目的成绩。普通电子陶瓷和结构陶瓷如IC基板、电容、电阻、电感、磁性材料、蜂鸣、滤波器等压电陶瓷无线电频率元件，中铝瓷，高铝瓷，电真空瓷，纺织瓷件，电熔石英、电熔刚玉等，在我国已能够大批量生产，产品质量稳定，并占领部分的国际市场。

03 我国先进陶瓷材料产业存在的问题简析

目前，我国先进陶瓷材料产业正处于发展期，并已初步形成比较完整的先进陶瓷材料产业体系，具有蓬勃的市场发展潜力，广阔的产业发展前景。通过对先进陶瓷材料产业的现状和特点的了解，我们发现其主要存在以下问题：

（1）缺乏生产高质量稳定的陶瓷粉体原料生产企业

尽管目前国内先进陶瓷粉体原料生产企业很多，但陶瓷粉体性能通常存在较大的分散性和不稳定性，因此直接影响后续批量化制备的陶瓷产品的性能和可靠性。

虽然近几年国内在一些高品质氧化物陶瓷粉体产业化方面已有突破，如国瓷材料采用先进的水热水解技术生产的纳米氧化锆粉已作为高端生物陶瓷的齿科材料获得广泛应用，在国内外均占有较大的市场份额；潮州三环生产的用于手机陶瓷背板的高强度高韧性氧化锆基专用粉，已成功用于小米等多款高端手机陶瓷背板。

齿科用氧化锆材料（来源：国瓷材料）

但是我国在许多其它重要的陶瓷粉体方面还达不到这种水平，许多高端的氧化铝陶瓷产品如氧化铝体系的生物陶瓷、陶瓷基板等所使用的氧化铝粉体还依赖从国外的一些公司进口。国内厂家在氧化铝粉体的杂质含量控制、烧结活性，特别是烧结成瓷后的显微结构均匀性和材料性能上还具有差距。

此外，高性能非氧化物陶瓷粉体，如氮化硅、氮化铝、碳化硅、碳化硼等陶瓷粉体，国内尚缺乏世界一流的生产商。例如用于制备高强度陶瓷轴承的氮化硅粉体、半导体芯片封装用的高导热基板用氮化铝陶瓷粉、高性能的碳化硅陶瓷粉体、高品质的防弹装甲用碳化硼、超高温陶瓷用硼化锆等粉体，等等。有业内专家认为，上述这些依赖进口的高端陶瓷粉体原料一旦被卡脖子（类似中兴芯片），将会被置于极端危险的境地。

（2）规模化生产的工艺技术与装备相对落后

虽然我国高性能陶瓷生产工艺技术已有很大提升，但在关键工艺技术和装备上仍然有较大差距，国产装备的性能和可靠性还难以达到国际先进水平。由于先进陶瓷生产的工艺装备，包括粉体处理装置、各种成型设备、不同类型高温烧结炉、精密研磨加工设备，大多不是市场上通用机械装备，开发这些专用设备其性能和可靠性与进口的设备比较均有差距，体现在设备的精度、可靠性和稳定性以及寿命方面。

气压烧结炉（来源：顶立科技）

例如像陶瓷粉体喷雾造粒装置、注射成型机、气氛压力烧结炉、热等静压烧结炉、陶瓷精加工的研磨设备、加工中心(CNC)等。尽管我国引进了国外先进的工艺装备来提高我国的技术装备水平，但因投资大，在经济上给企业造成了很大压力，从而限制了先进陶瓷的发展。

（3）部分高性能陶瓷结构件仍未产业化

随着新能源汽车、高铁和5G基站的快速发展，这些新产业中所用的大功率器件IGBT对最新一代的高导热高强度的氮化硅陶瓷基板需求巨大，日本的京瓷和美国罗杰斯等公司都已可批量生产和提供覆铜刻蚀的氮化硅陶瓷基板；国内起步较晚，近几年虽然加快研发并取得较大进展，但距产业化仍有一定差距。

氮化硅陶瓷基板（来源：日本京瓷）

氧化铝陶瓷平板电容式压力传感器在各种汽车上用量巨大，市场预估达近百亿，但目前这种氧化铝平板主要依赖进口。国产氧化铝板在材料的弹性模量、弹性变形循环次数、使用寿命和可靠性等方面还有差距，尚未进入商业化实际应用。

生物陶瓷髋关节市场需求巨大，全球平均每2分钟就有一例陶瓷髋关节置换手术，目前主要由德国赛琅泰克和日本京瓷等公司生产，国内每年进口数十万套。陶瓷髋关节材料性能和可靠性要求非常高，使用寿命至少20年。

生物陶瓷（来源：德国赛琅泰克）

（4）技术及新产品工程转化极度匮乏

国内先进陶瓷领域的企业数量虽多，但规模普遍较小，行业内中小微企业约占70%左右，多数中小微企业的关键技术、核心技术基本依赖引进，其产品单一，制备成本较高，缺乏自主创新能力、市场竞争力。

世界上开发了200多种陶瓷材料及2000多种应用产品。虽然我国同样能制备出性能良好的陶瓷材料，但绝大部分仍停留在实验室样品上，有的产品由于成本高及可靠性等问题，市场还不能接受，所以产品的销售额与发达国家相比相差甚远。

尽管全国拥有研究先进陶瓷的各类高校和科研院所数十家，拥有强大的科技研发能力，且在某些研究领域已经达到或超过国外的研究水平，但是诸多研发技术成功实现科技成果转化的很少，大部分成果（包含获奖成果）无异于摆设。

材料研发链条中存在较严重的短板问题，国内的研究工作往往局限于材料体系、制备工艺或某些关键技术研究，而忽视了研发链条内与之配套的相关技术、生产装备等基础研究，因此延误了许多优秀成果的产业化及应用推广步伐。

此外，实验室阶段的研究工作明显偏多，忽视了中试、工程化和产业化技术的研究。理论上，基础科研的实验室阶段，到成果转化的工程化阶段，再到形成生产力的产业化阶段，这三个阶段的投入比大致应该为1：10：100。但事实上，在我国，实验室阶段和工程化阶段的投入比仅为1：0.7，工程化阶段的投入明显偏低，实验室研制出来的成果距离产业化的目标还有相当大的距离。

（5）缺少具有国际品牌价值或高度专业化的公司

我国近几年虽然也涌现了像国瓷材料、潮州三环、中材高新等一批在国际上逐渐产生影响力的陶瓷材料企业，但绝大多数先进陶瓷材料企业的品牌价值和影响力尚未形成，具有高度专业化的陶瓷公司也比较少。

美、日、德、法、英等国家在先进陶瓷材料这一领域已有一批具有国际品牌价值和影响力的大公司，如美国的CoorsTec、Corning等、日本的京瓷(Kyocera)、NGK和NTK、德国CeramTec、法国圣戈班(Saint-Gobain)、英国的摩根(Morgan)，这些公司的产品品质高、种类多、销往全球。

此外，上述发达国家还有一批企业具有高度专业化的水准，如专业生产纳米氧化锆粉体原料的日本东曹(Tosoh)和专业生产氮化硅粉体原料的日本宇部(简称UBE)，在全球都享有盛誉。

（6）缺乏统筹规划和顶层的设计

目前重复性的研究工作较多，使得有限的人力、物力、财力等资源过于分散，同时盲目和粗放的发展方式导致了产品产能的过剩。例如近些年来陶瓷刀具、泡沫陶瓷、蜂窝陶瓷等均出现一定程度的“供大于求”的现象，相关产品均经历了惨烈的洗牌，部分中小企业经营困难，甚至破产。此外，许多中小型陶瓷企业的产品同质化现象严重，恶性竞争比较激烈。

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