一、等静压石墨为特种石墨市场中制备技术难度最大、商业价值最高、应用领域最广的产品
等静压石墨是一种采用等静压成型工艺制备的高性能新型碳材料,以高纯炭质原料经高压成型、多次焙烧浸渍与石墨化处理制成。与中粗结构石墨、模压石墨相比,等静压石墨凭借高密度、高强度、高稳定性、高规格等突出特点,成为特种石墨市场中制备技术难度最大、商业价值最高、应用领域最广的产品。目前,等静压石墨的制备工艺较为复杂,国内传统工艺主要包括 “二焙一化”“三焙一化”“四焙一化” 等路线,即通过 1~3 次沥青浸渍与焙烧循环进行增密,即通过1~3次沥青浸渍与焙烧的循环增密方式,提升产品的密度及热力学性能。
中粗结构石墨、模压石墨和等静压石墨特性对比情况
| 特性 | 中粗结构石墨 | 模压石墨 | 等静压石墨 |
| 成型方式 | 振动成型 | 模压成型 | 等静压成型 |
| 成型压力 | 低压力成型 | 高压力成型 | 高压力成型(等静压) |
| 密度 | 低,通常在1.55-1.75g/cm³之间 | 高,通常在 1.80g/cm³左右 | 高,通常在 1.80g/cm³左右 |
| 机械强度 | 较低,强度较差 | 较高,适合承受较大压力和负载 | 高,适合高负载和高强度应用 |
| 耐热性 | 较差 | 普通 | 优越 |
| 导电性 | 较差 | 普通 | 优越 |
| 适用领域 | 主要用于一些对强度要求不高的领域 | 主要用于要求较高机械性能的领域 | 主要用于要求高强度、高密度的高端应用 |
| 规格指标 | 规格较大,市场上较为 普 遍 的 规 格 为500mm×500mm×2000mm 、Ø1200mm×360mm等。 | 规格较小,市场上较为普遍的规格为330mm×330mm×180mm 、 Ø300mm×250mm等。 | 规格尺寸较大,市场常见规格为1600mm×650mm×300mm、2000mm×830mm×350mm、Ø1120mm×1100mm 等 |
| 生产成本 | 较低 | 较高 | 较高 |
| 质量与稳定性 | 表面粗糙,灰分(杂质)较高,适用于化工、冶炼等非精密加工场景 | 表面光滑,灰分较低,结构致密,适用于光伏、锂电等具备精密加工需求的场景 | 受成型方式影响,原块表面不规整,经切割表层后表面细腻光滑。产品灰分极低,稳定性极高,适用于工业精密模具、半导体、航空航天等对精密度、稳定性要求较高的场景 |
资料来源:公开资料,观研天下整理
资料来源:公开资料,观研天下整理
二、光伏、半导体等下游行业技术革新与发展,为等静压石墨行业带来发展机遇
根据观研报告网发布的《中国等静压石墨行业现状深度研究与发展前景分析报告(2026-2033年)》显示,目前,等静压石墨已在光伏、半导体、冶金、航空航天、军工、核电等多个高端领域形成不可替代的应用价值,其应用场景与下游行业的高端化、精密化发展需求高度契合。随着上述下游各行业的技术革新并持续推进、产业规模不断扩张,不仅对等静压石墨的产品性能、规格提出了更高、更精细化的要求,为行业提供了全新的产品研发方向,更将进一步拓宽其应用边界,为等静压石墨行业开拓更广阔的市场空间。以下面几个行业为例:
(1)光伏领域:
在光伏领域,特种石墨的应用贯穿了多晶硅和单晶硅的生产、晶圆加工和电池片制造等各个阶段,而等静压石墨更是凭借优异性能成为该领域的核心材料。
在多晶硅铸锭炉中,热场系统的石墨部件(如石墨加热器、热场石墨、石墨坩埚)需要具备优良的耐高温和抗氧化性能,同时要求铸锭过程中熔融硅料的容器在高温下不与硅料发生反应,等静压石墨的耐高温、抗热震性和抗腐蚀等性能恰好能应对上述严苛挑战。
在光伏电池片制造领域,管式PECVD镀膜工序作为电池片核心制程环节,需在高温等离子体环境下实现氮化硅减反钝化膜的均匀沉积,对承载及电极部件的导电性能、耐高温性与高纯洁净度提出严苛要求,而作为该设备核心工装的石墨舟,需兼具硅片承载与射频电极双重功能,等静压高纯石墨所具备的优良导电性、耐高温、抗热震性、低杂质含量及化学稳定性,可完美适配镀膜过程中均匀电场构建、高温尺寸稳定与硅片低污染防护的多重技术需求,成为保障电池片转换效率与制程良率的关键材料。
得益于“碳中和”政策,近年来我国光伏行业呈现蓬勃式发展。数据显示,2021-2024年我国大陆光伏累计装机容量从306.97GW上涨至887.93GW,复合增长率为 42.48%;多晶硅产量从51万吨上涨至 182 万吨,复合增长率为53.32%。截至2025年底,我国大陆光伏累计装机容量1200GW,同比增长35.4%;多晶硅产量达134万吨。
数据来源:据国际可再生能源机构(IRENA),公开数据,观研天下整理
数据来源:中国光伏行业协会,观研天下整理
综上,光伏产业的迅猛发展持续为等静压石墨带来旺盛需求。与此同时,随着光伏产业向高效化、大型化、高端化发展方向迭代,对等静压石墨的性能要求也不断提升。如等静压石墨作为光伏单晶炉热场系统的核心材料,其性能升级正紧密跟随大尺寸、高功率硅片的技术迭代。
(2)半导体:
半导体通常是以硅为基础的一类材料及器件产品,而晶圆则是制造半导体器件的基础性原材料,为满足电子级高性能需求,其通常由高纯度的单晶硅片组成。在硅晶片上,通过精细的工艺加工,可以制作出各式各样的电路元件结构,从而赋予其特定的电性功能,形成 IC 产品。由于生长半导体晶体的所有工艺都在高温、侵蚀性环境下运行,而石墨具有优良的导热性能和高温稳定性,能够确保炉内温度分布的均匀性,为单晶硅的生长提供稳定的热源。因此,等静压石墨可以有效减少杂质对单晶硅的污染,提高单晶硅的纯度。
全球及中国半导体产业的持续复苏与增长,为等静压石墨行业带来广阔市场空间。据美国半导体行业协会(SIA)发布的报告,2025年全球半导体销售额达到7917亿美元,同比增长25.6%,创下历史新纪录,预计2026年将进一步攀升至约1万亿美元。
数据来源:美国半导体行业协会(SIA),观研天下整理
中国半导体市场表现同样强劲,成为全球产业增长的重要引擎。根据SIA数据,2025年中国半导体销售额首次突破2000亿美元,达到2100亿美元以上,同比增速超过15%,占全球总额的三成左右。海关总署数据显示,2025年中国集成电路出口总额达14442亿元人民币,同比增长超27%,出口单价首次突破4元/个,出口规模与单价双双创下历史新高;同时,出口额与进口额的比值接近0.48倍,连续五年递增,表明我国半导体产业自主可控能力持续提升,对外依赖度不断下降。
数据来源:美国半导体行业协会(SIA),观研天下整理
半导体产业的高速扩张,正持续推高对等静压石墨的市场需求。与此同时,随着半导体制程向5nm及以下先进节点、12英寸大尺寸晶圆方向迭代,以及SiC、GaAs等第三代半导体材料的加速渗透,行业对等静压石墨的性能指标提出了更为严苛的要求。
具体而言,用于先进制程的等静压石墨需满足碳含量≥99.9995%(灰分≤5ppm)、体积密度≥1.82g/cm³、抗折强度≥55MPa的核心指标,且对材料的各向同性度、热稳定性、表面光洁度等参数的一致性要求进一步提升。这直接推动等静压石墨产品向超细颗粒结构(颗粒尺寸≤10μm)、大规格一体化成型(直径≥1200mm)、低金属杂质含量(单个金属元素≤0.1ppm)的高端方向升级,以适配第三代半导体单晶生长、先进封装等精密工艺的需求。
(3)航空:
宇航石墨是用于导弹、航天器关键部件的特种石墨,是航天工程中不可或缺的防热与结构承力材料。气动热环境是航天工程最具代表性的特殊工作环境,无论是火箭发动机产生的高温高速燃气流场,还是导弹弹头的加热场,都具备高温、高压、高热流的显著特征,处于该流场区的工程结构材料必须具备可靠的防热性能与结构强度。
石墨之所以能成为各类航天器的理想防热与承力材料,得益于其诸多优良特性:密度小、常压下不熔化、3700℃时升华,2500℃以下强度随温度升高而增加,同时具备较高的化学稳定性、良好的抗烧蚀能力、抗冲刷能力及优越的抗热震性。基于此,石墨在导弹和航天器上应用广泛,既可作为耐高温承力构件(如液体火箭发动机的燃气舵、固体火箭发动机的喷管喉衬等),也可作为高性能防热材料(如导弹端头体等)。
而通过等静压方式制备的细颗粒高纯度石墨,经特殊浸渍、涂层工艺处理后,其强度与韧性可得到极大提升,能够完美满足航空航天、军工等领域的严苛使用条件,为我国航空航天事业的高质量发展提供了重要的材料支撑,也为等静压石墨行业开辟了高端应用市场。
(4)核电:
在核电领域,等静压高纯石墨有着极为重要的应用,主要作为中子慢化剂、堆芯结构材料等,主要功能包括中子慢化、结构支撑、导热散热和耐高温抗中子辐照等方面。以中子慢化剂为例,由于碳原子的中子散射截面较大,等静压高纯石墨对快中子的慢化能力高且热稳定性强,使其成为一种理想的中子慢化剂,其能有效减缓中子的速度,使快中子转变为热中子,进而提高核裂变链式反应的安全性、可控性和稳定性。
我国核电装机容量持续攀升,为等静压石墨带来稳定需求。截至2025年底,我国大陆并网运行的核电机组59台,装机容量6251.87万千瓦(额定装机容量),机组数量仅次于美国的94台,位居世界第二位;全年发电量为4670.19亿千瓦时,占全国累计发电量的4.82%。据中国核能行业协会发布《中国核能发展报告(2023)》蓝皮书显示,预计2030年前,我国在运核电装机规模有望成为世界第一,在世界核电产业格局中占据更加重要的地位;预计到2035年,我国核能发电量在总发电量的占比将达到10%左右,较 2025 年实现翻倍。核电产业的快速发展将持续拉动国内等静压石墨需求增长。
数据来源:国家核安全局,观研天下整理
数据来源:国家核安全局,观研天下整理
随着核电装机规模的持续扩容,等静压石墨作为核反应堆核心结构材料的应用空间正不断拓宽。尤其在第四代核电技术(如高温气冷堆、超高温气冷堆)商业化提速的背景下,其作为中子慢化剂与反射层的关键地位愈发凸显,市场需求呈现快速增长态势。与此同时,核电产业向高安全性、长寿命、高功率密度的迭代升级,正对等静压石墨的性能指标提出更为严苛的要求。
三、全球等静压石墨生产企业主要以日本和欧美国家为主,我国本土企业正加速追赶
当前全球等静压石墨市场的生产企业主要集中在日本和欧美国家,包括日本东洋炭素株式会社(TOYO TANSO)、日本东海炭素株式会社(Tokai)、日本揖斐电株式会社(IBIDEN)等、德国SGL、法国Mersen等。这一格局的形成,主要源于等静压石墨制备周期长、工艺流程复杂,涉及粉体制备、流体浸渍、超高压成型(150MPa 级)、高温传热传质等多学科技术交叉;同时,其应用覆盖航空、航天及核工业等关键领域,使得细结构等静压高纯石墨具备较高的商业与政治价值。因此,美日欧等国在细结构等静压高纯石墨的原材料、工艺技术、生产装备及检测评价等方面,对我国实施了全面且严密的技术封锁。
与美日欧发达国家相比,我国等静压石墨产业起步较晚,始于上世纪 90 年代后期,且生产工艺成熟度不足、成本偏高,与国外龙头企业差距明显:国外主流企业的等静压石墨年产量已超过60000吨,而我国大部分企业的年产量仅在10000吨及以下。目前,中国本土涉及等静压石墨研制和生产的企业数量不多,其中产能较大的有五星新材、成都炭材(方大炭素)、大同新成新材料、东方碳素、赛迈科等。
不过近年来,我国本土企业正加速追赶,五星新材、东方碳素、成都炭材、宁新新材等企业表现突出,已在光伏与部分半导体领域实现进口替代,并逐步向高端核级材料领域突破。
以五星新材为例:经过多年的研发和数据积累,五星新材攻克了焦炭颗粒级配与整形、高结焦值沥青优化、焙烧曲线控制等系统性工艺难题,构建了“原料配方-工艺参数-微观结构-材料性能”之间的内在关联,在此基础上,通过原料配方和制备工艺优化设计,实现了“一焙一化”等静压高纯石墨的高致密化制备,减少了多次浸渍再焙烧增密环节,大幅缩短石墨生产周期,进而有效降低材料制造成本。
基于先进的技术积累,五星新材生产的等静压石墨产品相关指标处于国内领先地位,表现出了更高的密度、更强的抗压和抗折性能,并在多个应用领域中表现突出。在电火花加工领域,公司产品具有导电性能好、放电效率高、长寿命、易于精密机械加工等优点;在半导体领域,公司产品具备导热性能高、组织结构致密、高温和强腐蚀环境下结构和性能稳定等优点,有效改善了半导体衬底品形差、成品率低的技术难题;在金属连铸领域,公司产品具有高导热、质地均匀、结构致密、低气孔率和高强度等优点,有效地延长了石墨结晶器的使用寿命;在 3D 热弯玻璃领域,公司产品表面光洁度高、抗氧化性好、导热性好、机械加工性能好易于加工成型,使用寿命更长等。
目前我国等静压石墨市场主要公司相关产品性能指标
|
公司 |
产品型号 |
体积密度(g/cm³) |
抗压强度(MPa) |
抗折强度(MPa) |
电阻率(µΩ·m) |
灰分(%) |
|
五星新材 |
WX-4 |
1.81 |
73.17 |
40.23 |
8.9 |
0.0009 |
|
WX-5 |
1.88 |
88.6 |
47.58 |
8.03 |
0.0013 |
|
|
WX-6 |
1.89 |
89.65 |
53.85 |
8.25 |
0.0007 |
|
|
WX-89 |
1.91 |
232.9 |
93.8 |
17.3 |
0.0010 |
|
|
红-5 |
1.72 |
101.27 |
47.8 |
13.4 |
0.0007 |
|
|
红-7 |
1.9 |
105.23 |
55.97 |
9.77 |
0.0009 |
|
|
红-8 |
1.9 |
156 |
71.3 |
11.1 |
0.0004 |
|
|
红-9 |
1.98 |
158.8 |
80 |
10.2 |
0.0004 |
|
|
BD900 |
1.83 |
111.7 |
57.4 |
10.7 |
0.0012 |
|
|
BD950 |
1.81 |
89.23 |
50.23 |
11.8 |
0.0009 |
|
|
RW800 |
1.88 |
125.03 |
70.67 |
9.9 |
0.0011 |
|
|
RW860 |
1.86 |
167.2 |
82.63 |
13.8 |
0.0013 |
|
|
最优值 |
1.98 |
232.9 |
93.8 |
8.03 |
0.0004 |
|
|
东海碳素 |
G330 |
1.79 |
80 |
39.2 |
13 |
高纯化后可<0.0005 |
|
G347 |
1.85 |
100 |
49 |
11 |
||
|
G348 |
1.92 |
128 |
63.7 |
10 |
||
|
G458 |
1.86 |
108 |
53.9 |
9.5 |
||
|
G540 |
1.85 |
178 |
88.2 |
15 |
||
|
HK-2 |
1.82 |
/ |
64 |
13.5 |
||
|
HK-6 |
1.86 |
/ |
85 |
12 |
||
|
G140 |
1.7 |
32 |
15.7 |
8.5 |
0.1000 |
|
|
G145 |
1.7 |
29 |
14.7 |
8.5 |
0.1000 |
|
|
最优值 |
1.92 |
178 |
88.2 |
8.5 |
<0.0005 |
|
|
美尔森 |
2220 |
1.84 |
124 |
58 |
11.4 |
0.0300 |
|
2230 |
1.9 |
129 |
59 |
11.4 |
0.1000 |
|
|
Ellor®+18 |
1.78 |
99 |
45 |
13.7 |
高纯化后可以<0.0005 |
|
|
Ellor®+30 |
1.87 |
134 |
65 |
12.2 |
||
|
Ellor®+50 |
1.86 |
154 |
76 |
13.7 |
||
|
Ellor®+DS4 |
1.88 |
154 |
76 |
12.7 |
||
|
最优值 |
1.9 |
154 |
76 |
11.4 |
<0.0005 |
|
|
西格里 |
R6300 |
1.73 |
85 |
40 |
16 |
高纯化后可以<0.0005 |
|
R6500 |
1.77 |
110 |
50 |
14 |
||
|
R6650 |
1.84 |
150 |
65 |
14 |
||
|
R6710 |
1.88 |
170 |
85 |
13 |
||
|
最优值 |
1.88 |
170 |
85 |
13 |
<0.0005 |
|
|
东方碳素 |
DF-6 |
1.89 |
130 |
64 |
12 |
0.0300 |
|
DF-7 |
1.86 |
88 |
53.1 |
12.5 |
0.0870 |
|
|
DF-10 |
1.9 |
120 |
57.1 |
12.6 |
0.1400 |
|
|
最优值 |
1.9 |
130 |
64 |
12 |
0.0300 |
|
|
成都炭材 |
CDI-4G |
1.85 |
102 |
48 |
12 |
0.0020 |
|
CDI-9L |
1.88 |
105 |
50 |
13 |
0.0400 |
|
|
CDI-S2 |
1.82 |
105 |
50 |
11 |
0.0005 |
|
|
EDM-10 |
1.83 |
110 |
52 |
12 |
0.0500 |
|
|
EDM-60 |
1.88 |
160 |
80 |
13 |
0.0500 |
|
|
M32 |
1.86 |
165 |
80 |
14 |
未披露 |
|
|
M33 |
1.72 |
155 |
65 |
20 |
未披露 |
|
|
最优值 |
1.88 |
165 |
80 |
11 |
0.0005 |
|
|
宁新新材 |
等静压石墨 |
1.89 |
107.2 |
68.4 |
12.2 |
≤0.02 |
资料来源:河南五星新材科技股份有限公司招股说明书,观研天下整理(WW)
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