纳米复合氧化锆性能优越,广泛应用于特种陶瓷领域。 氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,具有优越的耐热、绝热性能。而其中,纳米复合氧化锆由于具有高强度、耐高温、耐磨、绝热绝缘、高介电常数等优越的性能,被广泛地应用于义齿、氧传感器、电子消费品等功能材料领域,以及特种刀具等结构材料领域。
纳米复合氧化锆的应用
用途 | 采用纳米复合氧化锆理由 | 需求情况 |
齿科材料 | 产品韧性好,生物相容性好,外观与真牙十分接近 | 取决于普及程度 |
氧传感器 | 氧化锆薄膜可测定两边氧分压,控制空气/油混合比例 | 1000-2000 吨/年 |
人工环节 | 生物相容性好,是临床良好的人工材料 | 人口基数决定 |
光纤连接器 | 用作连接器的陶瓷括芯及套筒 | 1700 吨/年左右 |
特种刀具 | 强度高,韧性好,一般采用部分稳定氧化锆相变时产生的微裂纹来增韧 | 预计超过 6000 吨/年 |
新能源材料 | 可用于电解质及正负极的掺杂材料 | 引入阶段,前景广阔 |
电子数码产品 | 耐磨、手感好、可实现无线充电和指纹识别,可用于数码产品背板 | 取决于应用范围加速和渗透率 |
二)手机背板领域:氧化锆或迎来百亿新需求
氧化锆陶瓷兼具金属和塑料优势,将成为手机背板材料的新选择。 传统的手机背板材料中,塑料的各方面性能较差,但因为其成本低廉,所以在中低端手机中广泛应用。金属和玻璃材料各有所长:金属具有独特的金属质感,散热性能好,坚固不易碎;玻璃材料相对于金属材料,具有外形差异化且无信号屏蔽的优势,有助于实现手机无线充电和NFC技术。陶瓷材料结合了玻璃的外形差异化、无信号屏蔽、硬度高等性能优势,同时拥有接近于金属材料的优异散热性,正在逐渐渗透到中高端智能手机的后壳领域中。
氧化锆陶瓷兼顾金属和玻璃材料优势
材料 | 美观度 | 着色能力 | 散热性能 | 电磁屏蔽 | 耐磨 | 脆性 | 成本 |
塑料 | 差 | 较好 | 差 | 无屏蔽 | 差 | 好 | 最低 |
玻璃 | 较好 | 差 | 较好 | 无屏蔽 | 好 | 易碎 | 中等 |
金属 | 好 | 较差 | 好 | 有屏蔽 | 较好 | 较好 | 较高 |
氧化锆陶瓷 | 好 | 较好 | 较好 | 无屏蔽 | 最好 | 较好 | 最高 |
数据来源:公开资料整理
陶瓷背板市场认可度不断提升,需求有望快速跟随放量。 金立手机于2014年1月次推出以氧化锆陶瓷作为背板材料的智能手机—天鉴W808,此后华为、小米等手机厂商也相继推出了该类型手机,逐渐使得氧化锆陶瓷手机背板被大众知晓;而2017年4月小米6发布并将采用氧化锆陶瓷机身,进一步助长了市场热情。 美国苹果公司亦分别于06年和13年提交了氧化锆外壳领域的专利申请, 预计未来将会有越来越多使用陶瓷或玻璃后盖的手机上市,氧化锆陶瓷背板的需求也有望迎来高速增长。随着氧化锆生产成本的降低,陶瓷背板渗透率将逐渐提升。 目前,受制于成本和产能的限制,氧化锆在手机背板材料中的渗透率较低。截止2016年,手机背板中氧化锆陶瓷材料渗透率仅1%左右。而随着行业发展,生产工艺完善,良品率提升,氧化锆陶瓷背板的成本将不断降低,市场渗透率也会随之增长。氧化锆在手机背板领域存在百亿级市场规模。2017年全球手机出货量达到14.72亿部, 较2016年小幅度增长, 预计未来5年全球手机市场出货量将保持稳定。目前,每块氧化锆背板中,原料氧化锆成本占比35%左右,而每块背板的成本在150-200元/块,保守估计2021年市场渗透率达到10%,则市场空间将达到90亿元(注: 市场空间=手机销量×市场渗透率×原料成本)。未来随着5G或4.5G技术商业化应用, 凭借陶瓷材料优异的特性, 其渗透率将进一步提升。
IDC预计未来手机市场放货量
氧化锆市场空间预测
氧化锆材料广泛应用于牙齿修复。 目前,主要的牙齿修复方法根据牙齿受损程度由小到大可以分为以下三类:(1)嵌体修补,适用于牙齿部分受损,用嵌体进行填补以保护和修复牙齿。常用的嵌体修复材料主要有树脂、金属以及陶瓷;(2)牙冠修补,适用于牙齿缺损较大,或病变,但牙根仍在的情况。常用的牙冠材料有合金类、烤瓷以及全瓷;(3)义齿修复,适用于缺牙,或已拔牙。
氧化锆陶瓷材料在牙齿修复中的应用
氧化锆陶瓷相较于其他齿科材料具有性能优势。 牙科修复的材料主要有:树脂、普通合金(镍铬等)、贵金属合金(金铂等)和陶瓷(氧化锆和氧化铝等)。从美观性、 生物学性能、 稳定性、 机械性能以及成本这五个维度来考虑,氧化锆陶瓷类材料相对于其它材料具有优势显着。
不同齿科材料的性能对比
材料 | 美观性 | 生物学性能 | 稳定性 | 机械性能 | 成本 |
普通合金 | 较差 | 较差 | 较好 | 较好 | 最低 |
贵金属合金 | 较差 | 最好 | 较好 | 较好 | 较高 |
树脂 | 较好 | 较好 | 较差 | 较差 | 较低 |
其它陶瓷 | 较好 | 较好 | 较好 | 较差 | 较高 |
氧化锆 | 最好 | 较好 | 最好 | 较好 | 最高 |
老龄化、消费升级等助推氧化锆在义齿领域的发展。全球2020年假牙市场有望达到188亿美元。 国内假牙市场销量也有望保持稳步增长, 2015年我国义齿消费规模为57亿元, 在人口老龄化趋势下, 预计2020年国内市场规模达73亿元。预计2020年氧化锆义齿市场空间达20亿元以上。 成本较高制约氧化锆的市场渗透率,而随着国民收入水平不断提高,叠加氧化锆齿科材料生产工艺和技术的发展,生产成本的降低,未来氧化锆义齿占比将不断提升, 市场规模将由2015年的15亿增长至2020年20亿元。