材料科学新篇章：探索高性能膜材料的设计应用与未来趋势

观点速览

高性能膜材料行业应用广泛，国际竞争激烈。 国产膜产能迅速增长，广泛应用于废水处理、食品、医药、化工等行业。中国企业通过技术创新和市场拓展，在国际竞争中取得显著进步，部分产品达到国际先进水平，并在国际市场中占据一定份额。 

新质生产力发展加速高性能膜材料应用拓展。 目前，我国新材料产业正处于由中低端产品自给自足向中高端产品自主研发、进口替代的过渡阶段。高性能膜材料的应用领域在发展新质生产力的背景下不断拓展，除了在传统的水处理、食品饮料等领域外，还逐渐渗透到电子信息、新能源、生物医药等新兴领域。 

高性能膜材料重要应用场景市场将保持高态势增长。 中国高性能膜材料市场规模不断扩大，预计在未来几年内将保持高速增长态势。例如，有数据显示2023年中国高性能膜材料市场规模已达到912亿元，并预计2024年可达到更高水平。 

随着市场需求增加、技术创新和产业升级，高性能膜材料行业将面临更广阔的发展前景。膜材料正处于产业快速发展阶段，膜品种与应用规模不断增加，销售额进入高速增长期，行业已初步产业化，随着环保要求的提高，更多高性能膜材料能够获得发展迅速。

一、高性能膜材料行业现状与竞争格局

（一）高性能膜材料行业概述

1、行业现状与膜材料分类

高性能膜材料此前作为战略性新材料被列入我国“十三五”规划专项工程，包括膜在内的新材料应用被国务院四部委列为九大急需突破的重点领域之首。近年来，我国在水处理膜材料、特种分离膜材料、气体分离膜材料等方向上均得到了长足发展，水处理膜材料的性能得到显著提高，缩小了与国际先进水平的差距，特种分离膜和气体分离膜材料达到国际先进水平。国产膜材料的产能得到快速扩展，并已在废水处理、食品、医药、化工等领域广泛应用。

高性能膜材料是新型高效分离技术的核心材料，具有节约能源和环境友好等特征，是解决水资源、能源、环境问题和传统产业技术升级的战略性新材料，已成为支撑环境污染治理、节能减排、民生保障等领域的关键共性技术之一，在促进我国国民经济发展、国家技术进步与增强国际竞争力等方面发挥着重要作用。 

根据材料特性和应用领域可以将高性能膜分为聚合物膜、无机膜、复合膜、离子交换膜、气体分离膜、生物膜、电解质膜和特殊用途膜，具体材料示例和应用情况如下： 

2、高性能膜材料行业政策支持

为了促进高性能膜行业的发展，我国陆续发布了许多政策，如黑龙江省发布的《黑龙江省人民政府关于印发黑龙江省中长期科学和技术发展规划（2021—2035年）的通知》提出围绕高性能膜材料，开展水处理用膜、特种分离膜、电池膜等材料制备技术的研究与应用。加强新型功能涂层材料、聚合物材料、柔性材料、二次电池材料、新型催化材料及助剂、特种胶黏剂等制备技术的研究与应用。 

3、高性能膜材料产业链

高性能膜材料行业产业链上游主要为原材料供应商，主要包括提供制造高性能膜所需的原材料的供应商，如聚合物树脂、化学品、无机粉末等。原材料的质量和特性对最终膜材料的性能具有重要影响。产业链下游环节涉及将高性能膜材料应用于各种领域的制造商。这包括水处理、食品和饮料、生物医药、能源等领域的公司，他们使用高性能膜材料来制造产品或处理特定的工艺。 

（二）高性能膜材料行业竞争格局分析

1、市场集中度

高性能膜材料行业的市场集中度可能因地区、产品类型及企业规模而异。一般来说，行业内存在着一定数量的领军企业，这些企业在技术研发、生产能力、市场占有率等方面具有较强优势。然而，随着市场需求的增长和技术的不断进步，新进入者也在不断涌现，市场竞争日益激烈。 

2、主要竞争者

高性能膜材料行业的主要竞争者包括国内外知名企业。这些企业凭借先进的技术、丰富的产品线、完善的销售渠道和强大的品牌影响力，在市场中占据重要地位。同时，一些新兴企业也在通过技术创新和差异化竞争策略逐步崭露头角。 

3、竞争特点

技术创新驱动： 高性能膜材料行业是技术密集型行业，技术创新是企业竞争的核心。企业不断投入研发资源，提升产品性能，以满足市场不断变化的需求。 

定制化服务： 由于不同客户对膜材料性能的需求各异，高性能膜材料企业往往提供定制化服务，根据客户需求进行产品设计和生产。这种定制化服务有助于企业提高客户满意度和市场占有率。 

产业链整合： 高性能膜材料行业涉及原材料、生产设备、生产工艺等多个环节，企业需要具备完整的产业链整合能力。通过整合产业链，企业可以更好地控制产品质量和生产成本，提高产品的竞争力。 

国际化竞争： 随着全球化进程的加速，高性能膜材料行业的竞争已经跨越国界。国内外企业纷纷拓展国际市场，寻求新的增长点。 

4、竞争格局变化趋势

高性能膜材料行业是一个高技术门槛、高附加值的产业，国际竞争非常激烈。美国、日本、欧洲等发达国家和地区在高性能膜材料领域具有较为明显的技术优势和市场地位。然而，中国企业在近年来通过不断的技术创新和市场拓展，已经取得了显著进步，部分产品已达到国际先进水平，并在国际市场上占据了一定份额。

二、新质生产力发展加速高性能膜材料应用拓展

（一）发展背景：新材料产业是加快发展新质生产力的重要方向

新材料是新型工业化的重要支撑，是国家大力发展的战略性新兴产业之一，是加快发展新质生产力、扎实推进高质量发展的重要产业方向，同时也是落实“补链强链”战略的重要举措。新材料产业作为战略性、基础性产业，是高新技术产业发展的基石和先导。随着科技的进步，新材料在新能源、生物医药、电子信息、航空航天等领域的应用越来越广泛，对推动经济高质量发展起到了关键作用。 

新材料产业的发展不仅能够促进传统产业的转型升级，还能催生新的产业和商业模式。新材料在智能制造、绿色建筑、新能源汽车等领域的应用，推动着这些行业的快速发展。此外，通过新材料的研发和应用，可以推动科学技术的进步，提高生产效率和产品质量，让更多中国企业在全球市场中占据有利地位。 

使用AF防指纹材料后的手机屏幕，气凝胶材料，素材来源：公开信息 

然而，我国新材料产业与世界先进水平相比仍有较大差距，发展过程中还存在一些突出矛盾和问题，这已成为制约新材料产业快速发展的瓶颈。目前，我国新材料产业正处于由中低端产品自给自足向中高端产品自主研发、进口替代的过渡阶段。

从国内各地区发布的新材料产业规划来看，相关产业布局顶层设计不足，没有立足于自身条件和优势进行合理定位和差异化分工，存在着严重的趋同现象。一些产业已出现了产业链上游的产品无法在下游使用，致使上游产能过剩、下游市场有效供给不足的现象。 

此外，我国新材料行业存在原始创新能力不足的问题。企业作为创新主体，参与创新研发少、生产跟踪仿制多，普遍存在关键技术自给率低、发明专利少、关键元器件和核心部件受制于人，使得“中国制造”产品中缺乏“中国创造”元素，依靠廉价销售与低层次竞争寻找出路，很大程度上制约了新材料产业的跨越式发展。 

因此，发展新材料产业是推动新质生产力发展的重要途径，对于促进经济结构优化升级、实现可持续发展具有重要意义。我国从战略上高度重视新材料产业的发展，并且通过政策支持和资金投入，大力推动新材料产业的创新和应用。工业和信息化部、国务院国资委等部门发布了《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》，旨在加快前沿材料产业化创新发展，引导形成发展合力。 

未来，通过政府的鼓励和支持以及企业的持续研发，我国新材料产业将迎来更好的发展机遇和更加广阔的市场前景，有望在未来实现更大的技术突破，为我国经济的高质量发展提供强有力的支撑。 

（二）创新应用领域拓展

高性能膜材料的应用领域不断拓展，除了在传统的水处理、食品饮料等领域外，还逐渐渗透到电子信息、新能源、生物医药等新兴领域。例如，在电子信息行业，高性能膜材料被广泛应用于集成电路、平板显示等领域；在新能源行业，则用于太阳能光伏发电、燃料电池等领域。其中，电力系统、建筑行业、汽车膜材等是高性能膜材料的主要创新应用领域。

1、安全是电力行业最重要的议题

电力是重要基础产业，电力安全生产事关人民生命财产安全，关系国计民生和经济发展全局。2021年底，国家能源局印发《电力安全生产“十四五”行动计划》，为“十四五”时期不断提升全国电力安全生产水平，保障电力系统安全稳定运行和电力可靠供应作出相关部署。其中指出，要严格安全生产准入，构建电力安全治理长效机制；运用现代科技手段，推动电力安全治理数字化转型升级；强化电力安全生产主体责任。 

气凝胶材料，素材来源：公开信息

变电站作为电力系统中实现电能传输和分配的重要中继站，其安全运行直接关系到整个电力系统的可靠性和稳定性。在变电站的建设过程中，不仅要完全保证电力系统的正常运行，还需要确保变电站本身的安全性和稳定性，而变电站外墙材料的选择，是其中的一个重要环节。 

变电站外层墙面的材料能够直接影响到设备的运行及其使用寿命。传统的墙面材料如涂料、瓷砖等，防潮、防尘和耐腐蚀的性能往往无法满足严苛的工业需求，目前国内市场上使用较多的是聚氨酯和岩棉保温板，具备一定的保温、防火性能，成本较低；而国外发达国家用得较多的材质是气凝胶，其保温、防火性能远高于聚氨酯和岩棉保温板，但成本较高。因此，国内新材料领域也在积极研发和尝试新型材料，能够实现更高性能的基础上，降低材料使用成本，为我国电力行业安全发展提供有力支撑。

2、“城市绿建”是我国实现可持续发展战略的重要组成部分

在“双碳”时代背景下，绿色发展已经成为推动经济社会发展全面绿色转型的重要方向，是实现高质量生产力发展的新赛道。绿色建筑能够在以人为本的前提下更好地处理与自然的关系，实现节能降碳。通过采用节能材料、优化设计、提高能源使用效率等方式，减少了对环境的影响，同时也提升了居住和使用的舒适度。不仅有助于减少能源消耗和碳排放，还有助于改善室内空气质量、提供更加健康的居住环境。 

近年来，中国政府高度重视绿色建筑行业的发展，国务院、国家发改委、工信部、生态环境部、能源局等多部门都陆续出台了一系列政策和指导意见，以支持和引导绿色建筑行业的发展。《城乡建设领域碳达峰实施方案》和《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》均以2025年为时间节点，提出了城镇绿色建筑的应用与推广的不同要求与支持引导，旨在推动建筑行业向更加节能、环保的方向发展，促进建筑领域实现“双碳”目标。 

“城市绿建”已经成为城市发展与人居建设必须面对的重要命题。城市绿建不仅关乎城市的可持续发展，也关乎居民的生活质量。通过推广绿色建筑，可以促进城市生态环境的改善，提高城市的宜居性，同时也有助于推动城市经济的转型升级。另外，对于企业来说，使用绿色建筑，能够降低企业在进行经营过程中的碳排放。尤其欧盟和美国等发达国家对于进口产品的“碳足迹”的认证标准愈发严格，那么对于一些具有出口业务的企业来说，如何降低经营生产活动过程中的碳排放就尤为迫切。碳排放环节众多，因此，降低碳排放不只是降低生产过程中的排放，建筑方面的碳排放也成为现在企业关注的重点。 

此外，绿色建筑的推广也能够带动一系列产业的发展，如建筑保温、防火材料等，而这些行业的技术发展，也可以助推绿色建筑更加有效地减少建筑物内外的热量交换，降低能源消耗，提高能源利用效率，助力行业实现“双碳”目标。 

另外，随着全球对可持续发展和绿色建筑的日益重视，光伏建筑一体化（Building Integrated Photovoltaic，BIPV）作为一种创新的能源解决方案，正逐渐走进大众视野。BIPV是一种将太阳能发电产品集成到建筑上的技术，使建筑兼具发电功能和建材属性。这种技术将传统的建筑材料与光伏材料结合，例如光伏玻璃、光伏屋顶瓦片等，让建筑物的外墙、窗户、屋顶等部分不仅起到遮风挡雨、隔断空间的作用，同时还能产生清洁的电能，供建筑物自身使用或者并网供电。在城市建筑中，这一技术的应用不仅大幅减少能源消耗，还直接降低了建筑的碳排放，为碳中和目标的实现贡献着力量。 

BIPV技术是实现建筑节能和绿色建筑的重要手段之一，有助于减少建筑对传统能源的依赖，降低建筑物的碳足迹，符合可持续发展的要求。在中国，推广BIPV技术是响应国家节能减排政策、推动能源结构调整和绿色发展的重要措施。 

光伏建筑一体化，素材来源：视觉中国 

BIPV为建筑行业带来了绿色和可持续的解决方案的同时，也为上游材料领域带来更多的发展空间和更多的发展机遇 。传统的建筑材料往往对环境有不可忽视的影响，保温效果较差且不环保，很难保证能量在建筑内部的循环利用。而使用现代新材料和新部件，如太阳能电池板作为建筑的一部分，不仅能够收集太阳能，还可以代替传统的建筑材料，减少碳排放量，同时电池板可以通过镀膜，使得建筑达到更好的保温以及隔绝紫外线和红外线的效果，实现更好的环保效果。而这种可持续的建筑方式更有助于减少能源消耗，降低环境污染，促进可持续发展。 

3、降低能耗是汽车行业迈向“双碳”目标的必然发展趋势

我国是全球最大的能源消费国之一，能源供应主要依赖于煤炭和石油，特别是石油。据统计，2023年我国进口原油总量高达56399.38万吨，位居全球第一位。然而，石油作为一种不可再生资源，终究会面临枯竭的威胁。随着资源的日益紧张和可再生能源技术的发展，国家亟须进行能源结构的转型。增加新能源和可再生能源在能源消费结构中的比例，是节约常规能源的重要途径。 

我国汽车成品油消耗量接近石油消费总量的一半，发展新能源汽车可以减少国家石油资源消耗，是顺应我国能源结构调整的关键环节。发展新能源汽车，不仅减少了对化石能源的依赖，也促进了可再生能源的发展，进一步保障了国家的能源安全。然而，对于新能源汽车来说，如何降低新能源车电耗水平同样对降低汽车产业的总体能耗有着重要影响。除了自身续航能力外，整车耗电量对纯电动车的续航有着直接且显著的影响，在同等续航能力下，车辆耗电量越低，电池负担越小，耗电量自然下降，续航里程则相应提升。 

随着技术进步，如轻量化环保新材料的使用、动力系统的优化、能量回收系统的改进等都在推动这一趋势。而政府政策的支持和市场需求的转变也在加速这一进程，使得节能降耗成为汽车行业的共识。 

素材来源：公开信息 

此外，在汽车出口方面，国外一些国家尤其是欧盟国家对于汽车的碳排放有着极其严格的标准。自2022年起，欧盟成员国与欧洲议会共同制定了政策，旨在通过逐步收紧二氧化碳（CO₂）排放标准，推动汽车工业向更加可持续、低碳的方向转型。对汽车贴膜的材料，欧盟有严格的要求，确保其不含有害物质，如苯、甲醛等，以保障车内人员的健康‌。 

欧盟的REACH法规要求明确表示，所有进入欧盟市场的汽车零部件必须符合环保标准，汽车贴膜也不例外，这包括对材料的成分进行申报和授权，确保其不会对环境和人体健康造成危害‌。对于汽车出口第一大国的我国来说，在面临欧盟关税的问题的同时，既要满足汽车零部件符合欧盟的标准，尽可能地能的降低成本，对冲关税带来的不利影响，因此，汽车部件如隔热膜之类的产品，在提高产品性能和环保性能的同时，满足车企降低成本的要求就尤为迫切。

三、高性能膜材料市场规模与未来趋势

（一）市场规模与增长

中国高性能膜材料市场规模不断扩大，预计在未来几年内将保持高速增长态势。例如，有数据显示2023年中国高性能膜材料市场规模已达到912亿元，并预计2024年可达到更高水平。 

在全球气候变化和可持续发展的大背景下，ESG（环境、社会和治理）标准已经成为衡量企业可持续发展和社会责任的重要指标。建筑行业和汽车行业作为两个重要的经济部门，在ESG方面的表现受到了越来越多的关注。 

1、未来五年国内建筑光伏一体化市场规模将达到4000亿元

绿色建筑作为实现ESG理念的重要途径，逐渐成为房地产行业的新亮点，而BIPV技术作为实现绿色建筑的有效手段，是实现可持续能源利用的重要技术路径。随着全球对可再生能源和绿色建筑的重视，以及我国双碳政策的深入实施，近年来国内建筑光伏一体化（BIPV）市场持续增长。据统计，我国2022年BIPV新增装机量达到11.9GW；2023年BIPV新增装机量约达到24.5GW，预计未来五年（2024-2028）年均复合增长率约为23.09%，到2028年达到78.5GW，市场规模将达到4000亿元左右，成为推动绿色建筑发展的核心力量。

此外，近年来随着城市化进程的加速和建筑需求的增长，特别是商业、住宅和公共建筑的兴建，建筑幕墙行业市场规模持续扩大。城市高层建筑、大跨度建筑、异型建筑等不断涌现，对建筑幕墙的需求大幅增加。此外，高档写字楼、酒店、体育场馆、会展中心等公共建筑和商业建筑对幕墙的需求持续增长，尤其是具有装饰效果和节能功能的幕墙产品更受欢迎。 

随着环保意识的增强，绿色建筑和节能环保成为幕墙行业的重要发展方向，考虑到能源效率和室内舒适度的价值，隔热材料（如隔热膜）的需求不断提升。而随着我国政策对于建筑能耗的要求越发严格，隔热材料的需求持续增加，以满足新建和改建建筑的需要。 

2024年，住宅建筑终端应用行业在隔热膜市场中占据最大份额，约40%。而本项目建设完成后生产的高性能保温阻燃材料和高分子红外阻隔薄膜作为新型节能材料将受到下游市场带动，迎来需求爆发期。据预测，目前建筑幕墙保温阻燃材料市场规模约14.7亿平方米，内装市场约45亿平方米。 

2、2030年我国汽车隔热膜市场规模将达513.82亿元

在汽车领域，汽车隔热膜能够减少太阳热量和紫外线进入车内，还能避免玻璃碎片飞溅导致人员受伤和防止眩光，从而提高乘坐舒适度和保护车内物品。受益于汽车保有量的增加、消费者对车内环境舒适度要求的提升以及节能环保意识的增强，我国汽车隔热膜行业近年来快速发展，市场需求持续增长。 

据统计，2023年我国汽车隔热膜市场规模323.34亿元，较2022年增长45.39亿元；汽车隔热膜需求量1.46亿平方米，较2022年增长0.1亿平方米；汽车隔热膜产量1.39亿平方米，较2022年增长0.17亿平方米；预计到2030年我国汽车隔热膜市场规模将达到513.82亿元。

（二）高性能膜材料行业发展趋势分析

1、技术创新与产业升级

高性能膜材料作为新型高效分离技术的核心，其技术创新是推动行业发展的关键。随着材料科学、化学工程等相关领域的技术进步，高性能膜材料的研发水平将不断提升，新型膜材料将不断涌现。这些新材料将具有更高的分离效率、更好的耐腐蚀性、更强的机械强度等优异性能，从而满足更多领域的需求。同时，产业升级也将成为行业发展的重要趋势，企业将加大在生产线自动化、智能化方面的投入，提高生产效率和产品质量。 

2、应用领域不断拓展

随着环保意识的提高和新能源产业的快速发展，高性能膜材料的应用领域将不断拓展。除了传统的水处理、食品饮料等领域外，高性能膜材料还将广泛应用于电子信息、新能源、生物医药等新兴领域。例如，在电子信息行业，高性能膜材料可用于集成电路的封装、平板显示的保护等；在新能源行业，可用于太阳能电池的光伏背板、燃料电池的质子交换膜等。这些新兴领域的应用将为高性能膜材料行业带来新的增长点。 

3、绿色环保与可持续发展

在全球环保形势日益严峻的背景下，绿色环保与可持续发展已成为高性能膜材料行业的重要发展方向。企业将更加注重原材料的环保性、生产过程的节能减排以及产品的可回收性。同时，随着“碳中和”目标的提出，高性能膜材料在节能减排、资源循环利用等方面的作用将更加凸显。 

4、国际化竞争加剧

高性能膜材料行业是一个高技术门槛、高附加值的产业，国际竞争非常激烈。随着全球市场的融合和贸易壁垒的降低，国内外企业之间的竞争将更加直接和激烈。国内企业需要不断提升自身的技术实力和市场竞争力，以应对国际市场的挑战。同时，加强国际合作、引进先进技术和管理经验也是提升国内企业竞争力的重要途径。 

（三）高性能膜材料行业发展前景分析

1、市场规模持续增长

随着环保要求的提高、新能源产业的快速发展以及传统产业的转型升级，高性能膜材料的市场需求将持续增长。据相关报告分析，未来几年内中国高性能膜材料市场规模将保持高速增长态势。同时，随着国际市场的拓展和“一带一路”倡议的推进，高性能膜材料的出口量也将不断增加。 

2、政策支持力度加大

为了促进高性能膜材料行业的发展，国家将出台一系列支持政策。这些政策将包括财政补贴、税收优惠、技术创新支持等多个方面。同时，地方政府也将加大对高性能膜材料产业的扶持力度，推动产业集聚和产业链完善。这些政策的实施将为高性能膜材料行业的发展提供有力保障。 

3、行业整合加速

随着市场竞争的加剧和行业发展的需要，高性能膜材料行业的整合速度将加快。一些技术实力较弱、市场竞争力不强的中小企业将被淘汰出局；而一些具有技术优势、市场占有率高的大型企业将通过兼并重组等方式扩大规模、提升竞争力。这种整合将有助于优化行业结构、提高产业集中度、推动行业健康发展。 

4、新兴领域成为增长点

随着电子信息、新能源、生物医药等新兴领域的快速发展，高性能膜材料在这些领域的应用将成为行业新的增长点。这些领域对高性能膜材料的需求量大、增长速度快、附加值高，将为高性能膜材料行业带来广阔的发展空间。同时，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，高性能膜材料在这些领域的应用将更加广泛和深入。

四、总结

高性能膜材料行业作为新型高效分离技术的核心领域，近年来展现出强劲的发展势头。这类材料以其优越的分离效率、耐腐蚀性和机械强度，在水处理、食品饮料、电子信息、新能源及生物医药等多个领域展现出广泛应用潜力。 

其产业链涵盖了上游原材料供应、中游膜材料制造以及下游应用领域。上游企业负责提供高质量的原材料，中游企业则专注于膜材料的研发、生产和加工，而下游企业则涉及膜材料的应用、销售和服务。 

随着环保意识的提升和新能源产业的快速发展，高性能膜材料的市场需求持续增长，产业链各环节也呈现出协同发展的良好态势。未来，行业整合加速，技术创新将成为推动高性能膜材料行业进一步发展的关键动力。 

本文来自微信公众号“万创投行”，作者：万创研究院，36氪经授权发布。