量子点行业发展现状与阻碍行业发展因素(附报告目录)
1、行业发展现状
量子点是可溶液加工、尺寸在量子限域范围内的无机半导体纳米晶体。量子点具有优异的光学性质,包括全光谱发光峰位连续可调、色纯度高、稳定性好,是一种优异的发光和光电材料,量子点显示是利用量子点的特殊性能来实现高性能、低成本的显示技术。
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经过长期发展,我国新材料产业得到长足发展,在产业规模、技术进步和体系建设等方面取得明显成就,为国民经济建设做出了重大贡献。对于新材料产业,国家政策的大力扶植是保证行业健康发展的基础,不断增长的需求是行业持续进步的动力。
从整体新材料行业看,稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅等产能居世界前列。部分关键技术取得重大突破。我国自主开发的非晶合金、高磁感取向硅钢、超硬材料、超导材料等生产技术已达到或接近国际水平。新材料品种不断增加,高端金属结构材料、新型无机非金属材料和高性能复合材料保障能力明显增强,先进高分子材料和特种金属功能材料自给水平逐步提高。
量子点材料,是 20 世纪 80 年代开始发展的一种新型材料,具备在多领域得到应用的潜力,在过去的 30 年,引起了学术界和产业界的广泛关注。量子点(或称半导体纳米晶),是一种由 IIB-VI 族或 III-V 族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于 1~10nm 之间,由于电子和空穴被量子限域,连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。基于量子效应,量子点可以在显示、照明、生物标记等领域得到广泛的应用。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点,并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。
现代量子点技术起源于上世纪八十年代,贝尔实验室的 Louis E. Brus 博士与同事发现不同大小的硫化镉颗粒能够产生不同的颜色,即半导体纳米晶的发光颜色可以通过控制晶体颗粒大小来调控。这种优异而独特的尺寸相关性质是其它发光材料不可能实现的。同时,这种独特性质要求合成得到的量子点具有接近完美的尺寸、形貌、表面控制。由于制备方法上采用了二甲基镉,二甲基锌等剧毒且不易操作的金属有机原材料,如何实现在常规实验条件下合成量子点,在二十世纪末一直是材料合成化学的一大挑战,这一点也影响了量子点的工业化进程。
保证量子点材料的高性能(量子效率、半峰宽、稳定性)和规模化生产是量子点材料行业的一大难题。最近几年,量子点的工业级制备技术不断得到发展,目前全球仅极少数公司具备量子点材料的工业化生产能力并能够保证量子点材料的高性能。量子点的高性能是量子点能应用于其他应用产品的基础,伴随量子点制备技术的进步,在应用产品中的应用不断取得突破,以量子点材料为基础的在照明、显示和生物等领域的应用产品已经研发成功并开始逐步得到实际应用。
2、行业业内企业与竞争程度分析
量子点材料和量子点显示技术目前处于美、中、韩三强竞争的格局。从全球范围看,主要包括 Nanosys,QD Vision,Nanoco等企业。
在材料的性能方面:量子效率、半峰宽、稳定性是量子点材料性能的三个重要指标,全球的量子点公司中能达到同等水平的公司还非常少,包括 Nanoco,Nanosys,QD vision 等世界 领先的量子点材料公司。量子点材料在性能方面的优势体现在应用中非常关键,比如稳定性和半峰宽直接决定了其在显示领域应用的可行性,量子点背光在液晶显示中可实现 100%NTSC,但前提是量子点性能必须达标。在保障光效的条件下,量子点发射光谱的半峰宽尽可能窄,并且发射波长可以在设定范围内任意可调,除半峰宽外,量子点材料必须实现温度稳定性和光稳定性。
在量子点的后加工能力方面:量子点的后加工能力非常重要,量子点材料原溶液并不能直接应用于显示、生物等领域。以显示为例,必须先获得量子点胶水,而量子点胶水的制备门槛很高,量子点胶水即量子点在高分子或硅胶中的分散液。
3、阻碍行业发展因素
(1)技术研发需提高
全行业尚处于应用研发阶段和产品导入初期阶段。从近几年发展看,未来能否大面积被下游产业广泛接受,仍需进一步验证。新材料的价值需要以应用产品的形式作为载体,量子点材料具有多领域的应用可能性,开发过程中需要跨行业的应用研发能力,这对于以新材料研发为核心的公司是极大的挑战,研发能力的缺失导致研发效率低,研发方向偏差。
(2)行业相关国家标准缺失
标准是引导产业发展的关键,也是知识产权的核心。总体上看,我国新材料标准体系仍以传统材料标准为主,关键标准前期研究、技术攻关相对不足,标准制定所需的工艺参数、材料性能等基础数据缺乏。新材料产业标准体系目前正在制定中。在国际竞争愈来愈烈的今天,先有标准后有制造已成为跨国公司跑马圈地的重要手段。
随着量子点技术的发展,量子点材料及应用量子点材料的相关产品的国家标准的重要性变得尤为突出,因此,我国能否尽快建立起完善的量子点新材料及新产品的相关国家标准对该行业发展有重大影响。
4、进入本行业的壁垒
(1)资金壁垒
量子点新材料的研发需要大量资金的投入,进入到新材料生产阶段和应用产品制造阶段,规模化生产是降低成本的必要手段。长期、持续的研发投入和生产资金需求,为行业建立了一定的进入壁垒。
(2)技术壁垒
量子点行业有很高的技术门槛,高性能量子点的规模化生产和量子点的后加工能力均需要相当高的技术才能达到,目前全球只有几家公司具备量子点规模化生产能力和通过量子点的后加工实现应用产品开发的能力。
只有具备强大的创新能力的企业才能在新材料领域保证立于不败之地,量子点新材料仍处于科学发展和技术进步的阶段,各种应用工艺需要探索和创新、新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显,新材料产业需要具有完善的技术开发和风险投资机制,只有保证技术研发等优势,才能在高技术含量、高附加值的新材料领域中占主导地位。
(3)人才壁垒
保持企业长期稳定发展、持续经营乃至快速发展的关键是人才,量子点新材料更是需要人才的领域,几家全球领先的公司的经验充分证明了这一点,有人才,赢天下。量子点企业能否在行业内取得核心竞争力,核心研发人才团队的作用举足轻重。由于量子点相关行业还处于前期阶段,量子点行业的人才有一定稀缺性,因此有无足够的人才是进入此行业的一个壁垒。