2017年透明陶瓷全球市场研究报告_37页_2mb

透明陶瓷全球市场研究报告总结

核心内容

透明陶瓷是一种基于陶瓷制备工艺制造出的接近理论密度、具有优异性能的多晶无机材料。它在多个领域如航天航空、机械化学、医疗卫生、光学器件、能源等有广泛应用。透明陶瓷具备高透明度、高硬度、高热导系数和高熔点等特性，使其成为高性能材料的理想选择。

主要观点

• 透明陶瓷的性能：

  • 直线透过率（RIT）低于86。
  • 热导系数高于10 W/mk。
  • 熔点高于1800℃。
  • 硬度在10-15维氏硬度之间。
  • 弹性模数在200-400 GPa之间。

• 透明玻璃陶瓷与玻璃的性能比较：

  • 透明玻璃陶瓷的RIT在90-95之间，热导系数为1-2 W/mk，熔点低于800℃。
  • 玻璃的RIT高于95，热导系数为1-2 W/mk，熔点低于700℃。
  • 透明玻璃陶瓷的硬度和弹性模量分别为陶瓷的一半和三分之一，但其熔点较低。

• 透明陶瓷的散射效应：

  • 气孔、晶界、表面和边界是主要的散射来源。
  • 减小气孔率、去除杂质、模糊晶界、提高表面光洁度、减小晶粒尺寸、选用具有立方结构的材料可提高透明度。

• 影响透明陶瓷性能的条件：

  • 气孔率需尽可能小。
  • 杂质应尽量避免。
  • 晶界结构应模糊。
  • 表面需研磨抛光。
  • 晶粒尺寸需小于入射光波长。
  • 材料应具有立方结构。

关键信息

材料类型

透明陶瓷主要由氧化物（如氧化铝、YAG、铝酸镁）、混合物和非氧化物组成。其中，氧化物材料占比达94.5%，而氧化铝占比接近50%。

应用领域

• 光学器件：发光二极管（LED）和光导纤维（光纤）是主要应用，预计2019年LED收入将翻倍。
• 航天航空安全防护：美国和欧洲处于领先地位，亚太国家占据少部分市场。
• 机械/化学领域：透明陶瓷用于耐高温器件，如高温熔炉窗口和轴承。
• 传感器和仪器仪表：透明陶瓷在传感器和仪器仪表市场有广泛应用。
• 医疗卫生：骨科植入物是主要应用，占据90%以上的收入，且2014-2019年收入增长显著。
• 个人消费：透明陶瓷用于家用电器的窗口或玻璃替代品，2014-2019年收入从1850亿美元增长到2200亿美元。
• 能源：主要应用于太阳能电池，如光伏电池和模块，其增长速度在2000年代初较快，近年来趋于稳定。

企业分布

• 全球共有22家主要透明陶瓷供应商，其中50%总部位于美国，27.3%位于欧洲，22.7%位于亚太地区。
• 美国企业以生产氧化物透明陶瓷为主，占比高达94.5%。
• 欧洲和亚太地区企业也有显著的生产比例。
• 透明陶瓷企业主要集中在西方发达国家，发展中国家仅有亚太地区有相关企业。

专利分析

• 2012-2014年，美国透明陶瓷相关专利数量逐年增加，且全球专利数量更多。
• 亚太地区申请专利数量最多，占42.4%。
• 专利类型以应用类为主，包括光电器件、航天航空安全防护、传感器等。

透明陶瓷的应用实例

• 光学器件：

  • 灯管、照相机镜头、车头灯、商业照明灯泡。
  • 光导纤维、非线性光学器件、感光开关、零售终端机窗口。
  • 发光二极管、智能手机屏幕、数字投影仪、超薄显示器。

• 航天航空：

  • 夜视镜、热成像仪、侦查传感器窗口、红外热线装置。
  • 军用透明防具、直升机下视镜、航天防爆屏蔽、航天器窗口。

• 消费品：

  • 电气用具、烧烤烤架、表盖。

• 医疗卫生：

  • 骨科植入物、医用设备传感器、颅骨植入物。

• 机械/化学：

  • 轴承、耐高温器件、高温熔炉窗口。

• 能源：

  • 太阳能电池、光伏模块。

透明陶瓷的制备工艺

透明陶瓷的制备主要包括以下步骤：

1. 纳米粉末的生产：使用溶胶凝胶法、湿化学法。
2. 混合、研磨、解聚：采用干磨或湿磨。
3. 成型加工：喷雾干燥+压制、冷冻干燥+冲压。
4. 预烧：采用热等静压。
5. 烧结：热压烧结、放电等离子烧结、真空烧结。
6. 烧结后处理：退火再结晶。

研究机构与成果

• 阿尔菲德大学：开发激光各向异性纳米结构透明陶瓷。
• 法国国家科学研究中心：研发透明钠掺杂氧化钇陶瓷，用于量子信息和光谱烧孔装置。
• 中国工程物理研究院：采用硅酸镁作为烧结助剂制备Nd:YAG透明陶瓷。
• 陶瓷材料科学与技术学院：研究高功率激光器用透明陶瓷。
• 洛桑联邦理工学院：进行纳米表征和透明多晶氧化铝光学建模。
• 弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所：开发高折射率多晶透明氧化锆陶瓷。
• 哈尔滨工业大学：研究基于高速飞行器的氮化硼纳米二氧化硅高强度透明陶瓷。
• 电子材料技术研究所：研发钇铝镁尖晶石、YAG透明陶瓷。
• 海军科学研究实验所：开发网状透明陶瓷。
• 上海光学精密机械研究所：研究透明稀土掺杂YAG发光二极管。
• 四川大学：开发透明Y3Al5O12陶瓷荧光粉用于白色光发射二极管。
• 香港理工大学：研发光电子用铋基新型无铅透明陶瓷。
• 东京研究实验室：研究高透明氧化锆陶瓷。
• 加利福利亚大学：开发用于颅骨植入物的YSZ陶瓷。

市场趋势

• 全球透明陶瓷市场总收入逐年增加，2014年比2012年增长近50%。
• 光学器件市场占据主导地位，收入占86%以上。
• 亚太地区是透明陶瓷研究专利的主要申请地，占42.4%。
• 透明陶瓷在多个领域展现出良好的发展前景，尤其是在医疗卫生和能源市场。

未来展望

透明陶瓷因其优异的物理化学性能，将在未来几年继续扩展其应用范围，尤其是在高科技和高端制造领域。随着技术的进步和市场需求的增加，透明陶瓷的市场规模预计将持续增长。