壓電材料行業市場機遇深度分析2023

• 方蔓桃 2023年10月13日 來源：百度 263 9
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到目前為止，所有壓電材料都是固體的。這種材料之所以被稱為壓電材料，是因為它們具有正常情況下保持電荷，在承受壓力時釋放電荷的特性。這些固體壓電材料目前被廣泛用于聲吶設備、吉他拾音器和手機揚聲器等產品中。在最新研究中，密歇根州立大學化學家伊克巴勒·

壓電材料因外部作用發生形變時會產生電力，從而能夠將機械能轉化成電能。壓電性(壓電效應)是指材料在受擠壓或拉伸時可以產生電荷，或在材料兩端施加電壓后使材料伸長或縮短的特性。壓電材料不僅像馬達那樣可直接將電力轉換成驅動力，還可以用電產生聲波、超聲波等。壓電效應自發現以來，在電子、超聲、通信、引爆等許多技術領域均得到廣泛的應用。

壓電材料主要有三類，第一類是無機壓電材料：分為壓電晶體和壓電陶瓷，壓電晶體一般是指壓電單晶體;壓電陶瓷則泛指壓電多晶體;第二類有機壓電材料，又稱壓電聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它為代表的其他有機壓電(薄膜)材料;第三類復合壓電材料，這類材料是在有機聚合物基底材料中嵌入片狀、棒狀、桿狀、或粉末狀壓電材料構成的。

到目前為止，所有壓電材料都是固體的。這種材料之所以被稱為壓電材料，是因為它們具有正常情況下保持電荷，在承受壓力時釋放電荷的特性。這些固體壓電材料目前被廣泛用于聲吶設備、吉他拾音器和手機揚聲器等產品中。在最新研究中，密歇根州立大學化學家伊克巴勒·侯賽因等人發現了迄今第一種在室溫下以液體形式存在的壓電材料。

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從性能參數比較上來看，壓電陶瓷壓電性強、介電常數高、可以加工成任意形狀，但機械品質因子較低、電損耗較大、穩定性差，因而適合于大功率換能器和寬帶濾波器等應用，但對高頻、高穩定應用不理想。石英等壓電單晶壓電性弱，介電常數很低，受切型限制存在尺寸局限，但穩定性很高，機械品質因子高，多用來作標準頻率控制的振子、高選擇性(多屬高頻狹帶通)的濾波器以及高頻、高溫超聲換能器等。

最新發現的液體壓電材料是一種離子液體，離子液體由具有不對稱性的柔性有機陽離子和具有對稱性的弱配位陰離子的鹽制成。電在這些離子液體內部積聚，研究人員在用活塞向圓柱體內的離子液體樣本施加壓力時發現，電被釋放出來。他們還發現，釋放的電量與施加的壓力成正比。進一步的測試表明，離子液體的光學性質在其釋放電流時發生了變化，在某些情況下，液體彎曲光線的方式也發生了變化。

從壓電石英產業鏈來看，原材料是石英晶體。石英晶體介電系數和壓電系數的溫度穩定性特別好，其壓電系數在常溫范圍內幾乎不隨溫度變化，在20～200℃范圍內，溫度每升高1℃，壓電系數d11僅減少0.016%。在常壓下不同溫度時，石英晶體結構是不同的，在溫度低于573℃時，是α石英晶體;溫度在573～870℃時，是β石英晶體;溫度在870～1470℃時是鱗石英;溫度達到1470℃就轉變成方石英。用于制造壓電元器件的主要是α石英晶體。

壓電材料是受到壓力作用時會在兩端面間出現電壓的晶體材料。利用壓電材料的這些特性可實現機械振動(聲波)和交流電的互相轉換。因而壓電材料廣泛用于傳感器元件中，例如地震傳感器，力、速度和加速度的測量元件以及電聲傳感器等。

從全球市場規模來看，受益于濾波器市場不斷增長，全球壓電石英晶體元件市場銷售額保持穩定增長態勢。據統計，2021年全球壓電石英晶體元件市場銷售額達到31億美元，預計2028年將達到43億美元，CAGR將達到為4.3%。

智能化是當下新興產業發展的熱點，壓電技術既能用于傳感器又能用于驅動器，同時還能給無源傳感器供電，將在產業智能化過程中發揮重要的作用，也是功能陶瓷的研究熱點。

利用正壓電效應，壓電材料不僅可以用于壓電能量收集器件給信號燈或者無源傳感器自供電，也可以用于振動和加速度傳感器監測振動信號。利用逆壓電效應，施加直流電場時，壓電陶瓷可以產生納米級精度的位移，可制備用于高精密位移控制的壓電驅動器。壓電驅動器具有結構簡單、定位精度高、響應速度快、驅動力大等優點在航空航天、精密光學儀器、生物醫學、微型機器人等高新技術領域作為精確位移控制的核心元器件獲得廣泛應用。

壓電材料行業市場需求及前景分析

近年來，隨著物聯網、無線終端產業蓬勃發展，我國壓電材料市場處于供不應求，產量及需求量呈現波動增加趨勢。根據數據顯示，2020年我國壓電石英材料產量為1082噸，需求量為1544噸，2021年產需量分別為1100噸、1600噸。傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，它是單晶體，如石英晶體、酒石酸鉀鈉等;另一類是經過極化處理的壓電陶瓷，它是人工合成的多晶體，如鈦酸鋇等;第三類是有機壓電材料，是新型的壓電材料，如聚偏二氟乙烯等。

壓電材料是一種能夠進行機械能與電能之間相互轉化的智能材料，現已形成市場規模為每年近百億美元的巨大產業，應用范圍從手機等家用電子產品到航空航天、艦艇聲納、高速列車等領域。半個世紀以來，壓電材料產業一直由性能優異的鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷所統治。

政策大力支持，為新材料行業發展保駕護航。由于我國關鍵材料領域供給缺口較大，國家相繼頒布相關政策規劃大力發展新材料行業。2012年以來，各部門相繼出臺新材料產業發展規劃和指導意見，通過綱領性文件、指導性文件、規劃發展目標與任務等構筑起新材料發展政策金字塔，予以全產業鏈、全方位的指導。

壓電陶瓷應用領域涉及消費類電子、工業、醫療、軍工等，市場空間巨大。小型化、集成化、柔性、高性能是壓電陶瓷及器件的發展方向，壓電陶瓷及器件正從單層發展到多層器件;從純陶瓷發展到具有柔性陶瓷/聚合物復合器件，甚至到完全柔性的PVDF基器件;從壓電陶瓷器件發展到具有高分辨率、高帶寬壓電單晶器件等。

壓電陶瓷和壓電晶體為壓電材料主流產品。壓電陶瓷能夠提高和改善壓電傳感器以及聲換能器等的性能，市場需求日益旺盛。2021年全球壓電陶瓷市場規模達631.2億元，同比增長14.3%。隨著下游行業快速發展，未來壓電陶瓷市場規模將進一步擴大。

在市場競爭方面，我國壓電材料生產企業眾多，企業規模較小。我國壓電材料龍頭企業為無錫好達電子、天通股份以及中科三環，但以上三家企業僅占據我國市場不到10.0%的份額。受技術壁壘及原材料等因素影響，海外品牌占據我國高端壓電材料市場主導地位。

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