中國粉體網(wǎng)訊 石英玻璃具有耐高溫、低膨脹系數(shù)、耐熱震性、化學穩(wěn)定性好、電絕緣性好、透光性好等優(yōu)點，具有“玻璃王“的稱號。由于其特殊的物理化學特性，石英玻璃材料被廣泛運用于航空航天、軍事、半導體、光通訊、太陽能等領域，在國民經(jīng)濟和國防建設中具有不可替代的作用。
石英玻璃應用領域及應用形式
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1、發(fā)展概況
石英玻璃的應用始于1839年，法國人率先利用石英制造石英玻璃；到五十年代，隨著半導體和新型光源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，石英玻璃需求迅速增加，進而帶動石英玻璃產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展。半導體是石英玻璃應用的主要領域，占整個適應材料的市場份額約為 65%。
石英玻璃行業(yè)具有較高的門檻，是氣煉熔制技術、真空電熔技術、連熔連拉熔制技術等多種技術交叉的綜合學科，對技術有較高的要求，目前也僅有美國、德國、法國、日本、英國、中國等少數(shù)國家能夠大量生產(chǎn)石英玻璃。石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)的高技術門檻使得整個石英玻璃材料市場被邁圖、賀利氏、超精石英等少數(shù)幾家企業(yè)所主導。
我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)起步于 1957 年，基于國防建設的需要，石英玻璃被列入 12年科技發(fā)展規(guī)劃中；1957 年至 1966 年，我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)以生產(chǎn)工藝研究為主；1967 年至 1977 年，各個品種相繼形成規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模；1978年改革開放以后，通過引進國外先進技術、自主創(chuàng)新等方式，我國石英玻璃產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展，部分產(chǎn)品和技術達到世界先進水平。
但與國際先進的石英廠家相比，我國企業(yè)還存在材料純度不夠高、產(chǎn)品質量不夠穩(wěn)定等缺點，與國際先進水平還存在一定的差距。尤其是在半導體領域，我國產(chǎn)品的使用有限。向半導體和高端應用領域的擴張將會是我國石英玻璃企業(yè)發(fā)展的重要方向。
2、下游重點應用領域景氣度高，石英玻璃材料需求旺盛
在航空領域，石英玻璃材料主要用于制作透波增強材料，包括機載雷達罩、導彈雷達罩、干擾電磁發(fā)射窗口等。
戰(zhàn)斗機雷達罩
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雷達罩是隨著雷達行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，其主要功能有：1）保證機載雷達天線系統(tǒng)工作不受環(huán)境干擾，避免雷達天線在惡劣飛行環(huán)境中受到損壞；2）機載雷達天線罩具有透過電磁波的作用，是雷達天線系統(tǒng)的電磁窗口；3）機載雷達天線罩通常設計成流線型或卵形，具有改善飛機氣動外形的作用。雷達技術的發(fā)展使其天線罩對力學性能和透波性能要求越來越高，而材料是雷達罩性能的關鍵決定性因素，力學性能和介電性能是雷達罩材料的關鍵參數(shù)。常用的雷達罩增強纖維材料主要有玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維、石英玻璃纖維、凱夫拉以及 Spectra等。
在上述材料中，石英纖維是高性能機載天線罩最常用的增強纖維，它電絕緣性和隔熱性能優(yōu)良，與酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂都有很好的兼容性，并且具有彈性模量隨溫度升高而 增加的罕見特性；介電性能十分優(yōu)異，ε值和ｔａｎδ 值在玻璃纖維中最低，并且在較寬的頻帶范圍內基本不變化；再加上低密度、不吸濕性和優(yōu)秀的機械性能，使得石英纖維在實際中得到大量應用，如美國 F-15 戰(zhàn)斗機鼻椎天線罩都采用了石英纖維增強氰酸酯樹脂復合材料作為夾層結構的蒙皮，F(xiàn)-22等最新型戰(zhàn)斗機雷達罩也都選用了寬頻性能極佳的石英玻璃纖維。
機載雷達天線罩常用透波纖維及性能
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當前，我國軍機規(guī)模與美國相比還存在較大差距，我國全部軍機數(shù)量約為其1/4；運輸機數(shù)量約為其 1/9；武裝直升機數(shù)量不到其 1/10；教練機數(shù)量約為其 1/6；戰(zhàn)斗機總量約為其 3/4，但其中含有超過 500 架二代戰(zhàn)機。在數(shù)量和結構方面與美軍差距明顯，僅戰(zhàn)斗機數(shù)量提升和老舊裝備更新?lián)Q代需求就超過千架。隨著世界一流軍隊建設目標的提出，以及 J-20、Y-20 等新一代軍機列裝進度加快，航空裝備產(chǎn)業(yè)鏈景氣度有望進一步提升。雷達罩作為軍機結構的重要組成部分，其需要將隨著軍機需求的增長而快速增長。
中美全部軍機數(shù)量對比
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固網(wǎng)疊加 5G ，通信領域需求高速增長
在光通訊領域，石英玻璃材料主要用于生產(chǎn)制作光纖預制棒、預制棒生產(chǎn)支撐材料以及光纖拉絲用支撐材料等。石英玻璃材料產(chǎn)品主要用作預制棒生產(chǎn)支撐材料和光纖拉絲用支撐材料，客戶主要為下游光纖制造企業(yè)。
光纖棒制作 MCVD 工藝流程圖
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受寬帶中國、光纖入戶等相關政策的推動，我國光通信領域處于高景氣的狀態(tài)。2017 年前三季度，我國新增光纜長度 564 萬公里，同比增速達到 42%。在需求量增長的同時，光纖價格也開始上漲，中國聯(lián)通 2017 年集采價格增幅接近 20%。2016 年，我國發(fā)布了國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱，指出了到 2020 年光纖入戶用戶占總寬帶用戶的比率提升至 80%，固定寬帶家庭普及率提升到 70%，移動寬帶用戶普及率提升至 85%，在上述規(guī)劃指引下，我國光纖產(chǎn)業(yè)有望在十三五期間將保持持續(xù)、高速增長。
我國光纖光纜長度
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隨著 5G 發(fā)展的不斷推進，5G 建設將進一步拉動對光纖的需求。由于 5G 網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)傳輸量、傳輸速度要遠高于 4G 網(wǎng)絡，5G 承載網(wǎng)全光網(wǎng)絡化勢在必行。5G 全網(wǎng)覆蓋需要基站數(shù)量約為 4G 時代 1.5-2 倍，共需約 900 萬基站。在前傳環(huán)節(jié) 50%場景將會采用光纖直連方案、中傳、回傳全面采用 OTN 技術組網(wǎng)，光纖需求量將大幅增長。電信集團科技委主任韋樂平任在 2017 全球光纖光纜大會強調，5G 時代基站規(guī)模估計是 4G 基站的 2-3 倍，5G 基站建設需要光纖互聯(lián)，光纖將是光通信產(chǎn)業(yè)鏈的第一受益者。5G 時代的光纖用量將是 4G 時代的數(shù)十倍。
根據(jù)預測，未來五年，全球光纖需求量有望持續(xù)保持增長，2018年，有望達到 5.62 億芯公里。我國作為全球光纖的主要生產(chǎn)國和消費國，光纖需求和增速有望超過全球增速。石英材料有充分受益于光纖產(chǎn)業(yè)的高景氣度。
2017-2022 年全球光纖光纜供貨量與需求量預測
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(中國粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜)
