Gốm sứ silicon carbide (SiC), nổi tiếng với độ bền, độ cứng, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn đặc biệt, đang chuẩn bị cách mạng hóa các ngành công nghiệp từ năng lượng đến hàng không vũ trụ. Ngoài những lợi thế vật liệu nội tại của chúng, bối cảnh công nghệ, chính sách và tính bền vững đang phát triển đang thúc đẩy các cơ hội tăng trưởng chưa từng có cho gốm SiC. Bài viết này khám phá triển vọng phát triển mang tính chuyển đổi của gốm SiC, tập trung vào động lực thị trường, xu hướng đổi mới và sự thay đổi công nghiệp toàn cầu giúp phân biệt quỹ đạo tương lai của nó với các ứng dụng thông thường.
1. Sự mở rộng thị trường bùng nổ được thúc đẩy bởi nhu cầu liên ngành
Thị trường gốm SiC toàn cầu dự kiến sẽ tăng trưởng ở tốc độ CAGR là 9,2% từ năm 2024 đến năm 2030, nhờ vào vai trò không thể thay thế của nó trong các công nghệ thế hệ tiếp theo:
（1）Sự thống trị của chất bán dẫn: Là xương sống của thiết bị điện tử công suất trong xe điện và hệ thống năng lượng tái tạo, chất nền gốm SiC rất quan trọng đối với các thiết bị điện áp cao, tần số cao. Riêng ngành xe điện dự kiến sẽ thúc đẩy 30% nhu cầu về SiC vào năm 2030.
（2）Kinh tế vũ trụ: Với hơn 15.000 vệ tinh dự kiến phóng trong thập kỷ này, gốm SiC đóng vai trò quan trọng đối với các thành phần nhẹ, chống bức xạ trong động cơ đẩy vệ tinh và tấm chắn nhiệt.
（3）Cuộc cách mạng hydro: Thiết bị điện phân oxit rắn (SOEC) để sản xuất hydro xanh dựa vào tính ổn định của SiC trong môi trường oxy hóa khử khắc nghiệt, phù hợp với mục tiêu khử cacbon toàn cầu.
2. Chính sách toàn cầu thúc đẩy định hình lại chuỗi cung ứng
Chính phủ đang ưu tiên gốm sứ SiC trong các kế hoạch chiến lược quốc gia:
（1）Đạo luật CHIPS của Hoa Kỳ: Phân bổ 52 tỷ đô la để củng cố chuỗi cung ứng chất bán dẫn, trong đó sản xuất tấm wafer SiC nhận được trợ cấp có mục tiêu.
（2）Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 của Trung Quốc: Chỉ định gốm sứ tiên tiến là “vật liệu mới quan trọng”, đặt mục tiêu tự cung cấp 70% linh kiện SiC trong nước vào năm 2025.
（3）Đạo luật về nguyên liệu thô quan trọng của EU: Bao gồm silicon carbide vào danh sách vật liệu chiến lược, khuyến khích sản xuất nội địa hóa để giảm sự phụ thuộc vào hàng nhập khẩu từ châu Á.
3. Sự nhảy vọt về công nghệ trong sản xuất
Những đột phá trong tổng hợp và xử lý đang vượt qua những trở ngại trong lịch sử:
（1）Sản xuất bồi đắp: In 3D bằng laser hiện nay cho phép tạo ra các thành phần SiC phức tạp, gần như dạng lưới với độ chính xác <20 μm, giúp giảm 40% lãng phí vật liệu.
（2）Tối ưu hóa quy trình do AI thúc đẩy: Các thuật toán học máy đang cắt giảm thời gian thiêu kết tới 35% đồng thời tăng cường độ bền gãy tới 25%.
（3）Bước nhảy vọt về độ tinh khiết: Công nghệ lắng đọng hơi hóa học tăng cường bằng plasma (PE-CVD) đạt được lớp phủ SiC tinh khiết 99,9995%, mở ra các ứng dụng y sinh trong thay khớp và cấy ghép răng.
4. Tính bền vững như một chất xúc tác tăng trưởng
Gốm SiC đang trở thành chốt chặn của các hệ thống công nghiệp tuần hoàn:
（1）Chất xúc tác trung hòa carbon: Các lò phản ứng lót SiC cải thiện hiệu suất xúc tác trong các hệ thống thu giữ carbon lên 18%, hỗ trợ trực tiếp cho mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
（2）Ưu điểm về vòng đời: So với kim loại truyền thống, các thành phần SiC trong lò công nghiệp giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng tới 22% trong suốt hơn 10 năm tuổi thọ của chúng.
（3）Đổi mới tái chế: Các quy trình thủy luyện mới thu hồi 95% SiC từ các thành phần hết hạn sử dụng, biến chất thải thành nguyên liệu có độ tinh khiết cao.
5. Biên giới cạnh tranh mới: Hợp tác hệ sinh thái
Khi sự cạnh tranh trên thị trường ngày càng gay gắt, thành công phụ thuộc vào quan hệ đối tác chiến lược:
（1）Tích hợp theo chiều dọc: Các công ty hàng đầu như CoorsTek và KYOCERA đang mua lại các mỏ nguyên liệu silicon carbide để đảm bảo chuỗi cung ứng.
（2）Liên minh liên ngành: Các công ty ô tô lớn (ví dụ: Tesla) đang cùng phát triển đĩa phanh gốm SiC với các nhà cung cấp vật liệu, hướng tới mục tiêu giảm 50% trọng lượng so với gang.
（3）Nền tảng đổi mới mở: Liên đoàn SiC toàn cầu, được ra mắt vào năm 2023, tập hợp các nguồn lực R&D từ hơn 50 tổ chức để chuẩn hóa các giao thức thử nghiệm và đẩy nhanh quá trình chứng nhận.
6. Thị trường mới nổi định nghĩa lại nhu cầu địa lý
Trong khi các thị trường truyền thống ngày càng phát triển, các trung tâm tăng trưởng mới đang nổi lên:
（1）Đông Nam Á: Các nhà máy sản xuất chất bán dẫn tại Malaysia và Việt Nam sẽ thúc đẩy nhu cầu gốm SiC trong khu vực trị giá 1,2 tỷ đô la vào năm 2027.
（2）Châu Phi: Các dự án hiện đại hóa khai thác mỏ ở khu vực Copperbelt đòi hỏi các bộ phận chịu mài mòn dựa trên SiC, tạo ra thị trường ngách trị giá 300 triệu đô la.
（3）Cơ sở hạ tầng Bắc Cực: Khi các tuyến đường cực được mở ra, gốm SiC đóng vai trò thiết yếu đối với các cảm biến chống băng và pin nhiên liệu nhiệt độ thấp tại các trung tâm hậu cần Bắc Cực.
Kết luận: Khám phá thời kỳ Phục hưng của Gốm sứ SiC
Ngành công nghiệp gốm sứ silicon carbide đang ở điểm uốn, nơi tham vọng công nghệ gặp phải sự cấp bách về địa chính trị và môi trường. Với giá trị thị trường dự kiến vượt quá 12 tỷ đô la vào năm 2030, sự tăng trưởng của ngành này sẽ được định hình không chỉ bởi các đặc tính vật liệu mà còn bởi hiệu quả mà các bên liên quan có thể:
- Tận dụng cơ chế tài trợ công tư
- Thu hẹp khoảng cách nhân tài thông qua các chương trình kỹ thuật gốm sứ chuyên ngành
- Phát triển chuỗi cung ứng linh hoạt, đa tầng
- Điều chỉnh lộ trình sản phẩm phù hợp với Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên hợp quốc
Đối với các doanh nghiệp có tư duy tiến bộ, gốm silicon carbide không chỉ là vật liệu hiệu suất cao mà còn là tài sản chiến lược trong cuộc đua toàn cầu về chủ quyền công nghệ và công nghiệp hóa bền vững. Câu hỏi không còn là liệu gốm SiC có chuyển đổi các ngành công nghiệp hay không, mà là các tổ chức có thể thích ứng nhanh như thế nào để khai thác hết tiềm năng của chúng.
Thời gian đăng: 19-03-2025