压电材料行业市场机遇深度分析2023

压电材料因外部作用发生形变时会产生电力，从而能够将机械能转化成电能。压电性(压电效应)是指材料在受挤压或拉伸时可以产生电荷，或在材料两端施加电压后使材料伸长或缩短的特性。压电材料不仅像马达那样可直接将电力转换成驱动力，还可以用电产生声波、超声波等。压电效应自发现以来，在电子、超声、通信、引爆等许多技术领域均得到广泛的应用。

压电材料主要有三类，第一类是无机压电材料：分为压电晶体和压电陶瓷，压电晶体一般是指压电单晶体;压电陶瓷则泛指压电多晶体;第二类有机压电材料，又称压电聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它为代表的其他有机压电(薄膜)材料;第三类复合压电材料，这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的。

到目前为止，所有压电材料都是固体的。这种材料之所以被称为压电材料，是因为它们具有正常情况下保持电荷，在承受压力时释放电荷的特性。这些固体压电材料目前被广泛用于声呐设备、吉他拾音器和手机扬声器等产品中。在最新研究中，密歇根州立大学化学家伊克巴勒·侯赛因等人发现了迄今第一种在室温下以液体形式存在的压电材料。

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从性能参数比较上来看，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状，但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想。石英等压电单晶压电性弱，介电常数很低，受切型限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因子高，多用来作标准频率控制的振子、高选择性(多属高频狭带通)的滤波器以及高频、高温超声换能器等。

最新发现的液体压电材料是一种离子液体，离子液体由具有不对称性的柔性有机阳离子和具有对称性的弱配位阴离子的盐制成。电在这些离子液体内部积聚，研究人员在用活塞向圆柱体内的离子液体样本施加压力时发现，电被释放出来。他们还发现，释放的电量与施加的压力成正比。进一步的测试表明，离子液体的光学性质在其释放电流时发生了变化，在某些情况下，液体弯曲光线的方式也发生了变化。

从压电石英产业链来看，原材料是石英晶体。石英晶体介电系数和压电系数的温度稳定性特别好，其压电系数在常温范围内几乎不随温度变化，在20～200℃范围内，温度每升高1℃，压电系数d11仅减少0.016%。在常压下不同温度时，石英晶体结构是不同的，在温度低于573℃时，是α石英晶体;温度在573～870℃时，是β石英晶体;温度在870～1470℃时是鳞石英;温度达到1470℃就转变成方石英。用于制造压电元器件的主要是α石英晶体。

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。因而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。

从全球市场规模来看，受益于滤波器市场不断增长，全球压电石英晶体元件市场销售额保持稳定增长态势。据统计，2021年全球压电石英晶体元件市场销售额达到31亿美元，预计2028年将达到43亿美元，CAGR将达到为4.3%。

智能化是当下新兴产业发展的热点，压电技术既能用于传感器又能用于驱动器，同时还能给无源传感器供电，将在产业智能化过程中发挥重要的作用，也是功能陶瓷的研究热点。

利用正压电效应，压电材料不仅可以用于压电能量收集器件给信号灯或者无源传感器自供电，也可以用于振动和加速度传感器监测振动信号。利用逆压电效应，施加直流电场时，压电陶瓷可以产生纳米级精度的位移，可制备用于高精密位移控制的压电驱动器。压电驱动器具有结构简单、定位精度高、响应速度快、驱动力大等优点在航空航天、精密光学仪器、生物医学、微型机器人等高新技术领域作为精确位移控制的核心元器件获得广泛应用。

压电材料行业市场需求及前景分析

近年来，随着物联网、无线终端产业蓬勃发展，我国压电材料市场处于供不应求，产量及需求量呈现波动增加趋势。根据数据显示，2020年我国压电石英材料产量为1082吨，需求量为1544吨，2021年产需量分别为1100吨、1600吨。传感器中的压电材料通常有三类：一类是压电晶体，它是单晶体，如石英晶体、酒石酸钾钠等;另一类是经过极化处理的压电陶瓷，它是人工合成的多晶体，如钛酸钡等;第三类是有机压电材料，是新型的压电材料，如聚偏二氟乙烯等。

压电材料是一种能够进行机械能与电能之间相互转化的智能材料，现已形成市场规模为每年近百亿美元的巨大产业，应用范围从手机等家用电子产品到航空航天、舰艇声纳、高速列车等领域。半个世纪以来，压电材料产业一直由性能优异的锆钛酸铅(PZT)陶瓷所统治。

政策大力支持，为新材料行业发展保驾护航。由于我国关键材料领域供给缺口较大，国家相继颁布相关政策规划大力发展新材料行业。2012年以来，各部门相继出台新材料产业发展规划和指导意见，通过纲领性文件、指导性文件、规划发展目标与任务等构筑起新材料发展政策金字塔，予以全产业链、全方位的指导。

压电陶瓷应用领域涉及消费类电子、工业、医疗、军工等，市场空间巨大。小型化、集成化、柔性、高性能是压电陶瓷及器件的发展方向，压电陶瓷及器件正从单层发展到多层器件;从纯陶瓷发展到具有柔性陶瓷/聚合物复合器件，甚至到完全柔性的PVDF基器件;从压电陶瓷器件发展到具有高分辨率、高带宽压电单晶器件等。

压电陶瓷和压电晶体为压电材料主流产品。压电陶瓷能够提高和改善压电传感器以及声换能器等的性能，市场需求日益旺盛。2021年全球压电陶瓷市场规模达631.2亿元，同比增长14.3%。随着下游行业快速发展，未来压电陶瓷市场规模将进一步扩大。

在市场竞争方面，我国压电材料生产企业众多，企业规模较小。我国压电材料龙头企业为无锡好达电子、天通股份以及中科三环，但以上三家企业仅占据我国市场不到10.0%的份额。受技术壁垒及原材料等因素影响，海外品牌占据我国高端压电材料市场主导地位。

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