前言：

《明泽观察》一直强调新能源对当下中国经济转型升级乃至后续主导全球产业链的重大意义，同时我们也注意到本轮新能源产业发展前所未有，除了后续十之存一的真正头部外其他所谓新势力只是历史车轮的陪跑者，但随其进程发展，持续受益的是新材料或是材料性能上的重大改进。历史的经验告诉我们，任何产业的鼓励和蓬勃发展都会对其基础产业产生革命性推进，新材料产业才是科技进步发展的核心驱动力，也是全周期受益者！正因此规律，十四五规划再次强调要加快壮大新材料等行业支持。本期我们将对未来新材料产业的发展机遇进行阐述。

一、新材料的前世今生

材料是人类社会前进的物质基础，是人类进步的标志，是人们用于制造物品、器械、机械或其他物品的那些物质，是物质的一大类。材料总是和一定用途紧密相联。材料可由一种或几种物质组成，同一种物质，由于加工制造方法的不同，可成为用途截然不同类型和性能的材料。

材料是人类生存和发展的物质基础，与经济发展、国防建设和人们生活水平休戚相关。20世纪70年代把信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱，80年代以高技术为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术称为新技术革命的标志和风向标。

材料除了具有重要性和普遍性外，还具有多样性。由于种类的多样性，所以没有一个统一的分类标准。按照材料的物理化学性能不同，可把它们分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和由不同类型材料组成的复合材料。按照材料的用途，可以分为：电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等等。更常见的分类法是把材料分为结构材料和功能材料、传统材料与高新材料。

结构材料是以力学性能为基础，用于制造受力结构件的一类材料。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性能或生物功能特性等而形成的一类材料。功能材料可分为无机功能材料与有机功能和复合功能材料。

传统材料是指那些成熟且可以商业化、批量生产与大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于用量大、产值高、涉及面广，又是不少支柱产业的基础，所以又被称为基础材料。

新型材料，是指那些具有优秀性能和应用前景广阔、且在发展着的一类材料。传统材料与新材料之间并无鲜明界限。采用新技术可提高传统材料的性能，增加附加值便成为新型材料；新型材料发展成熟且在工业中批量生产并大量应用之后也就成为传统材料了。传统材料是发展新材料的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。

图表1：新材料分类

资料来源：明泽资本整理

新材料的发展史，与整个人类文明的发展史密切相关。整个人类文明的发展史，可以看作是新材料、新能源的利用史。石器文明、青铜器文明、铁器文明，都见证着人类发现、掌握、使用材料的漫漫历程。三次工业革命的进程正好体现了新材料发展史上的三次重大变革。

（一）第一次工业革命（18世纪60年代）

在英国主导的第一次工业革命中，钢铁工业无疑是生产力飞跃的物质基础。1708年，亚伯拉罕·达比首次实现了焦炭炼铁的试验，从此廉价而广泛的煤炭逐渐成为冶铁的主要能源；1742年，亨茨曼首次应用坩埚炼钢法，在欧洲历史上第一次炼得了液态钢水；1762年，斯米顿引进了水力风箱，大大提高了冶炼高炉的温度；1776年，瓦特蒸汽机代替水力鼓风在高炉炼铁中得到应用，炼铁业摆脱了对木材和水力的依赖。丰富廉价的煤炭与铁矿石相结合，使英国率先从木器时代进入钢铁时代。

（二）第二次工业革命（19世纪60年代末期）

第二次工业革命始于19世纪60年代末期，以电能的突破、应用以及内燃机的出现为标志，德国是这一场工业革命的引领者，美国则是集大成者。在第二次工业革命中，化工行业的兴起与蓬勃发展，极大地丰富了人类社会所需求的物质。化工染料、合成橡胶、塑料制品、化学制药、化肥等产品的出现，为人类的衣食住行等各个环节提供了物质保障。德国化学工业与化工材料在第二次工业革命中异军突起，更成为了德国经济弯道超车、军事迅猛崛起的基础。

（三）第三次工业革命（20世纪50年代）

第三次工业革命起始于20世纪50年，以计算机的发明、信息化和通信产业的变革为标志，美国是这一次革命的发起者与领军者。美国在核技术、生物技术、喷气航空技术、载人航天技术、微电子技术和信息技术等领域几乎全面领先于世界。随着互联网、移动互联网、物联网的迅猛发展，信息技术对经济活动和人类生活方式产生了较为深刻的影响，半导体材料作为信息产业最为重要的技术之一，也是美国保持信息产业霸主地位的主要因素。

（四）近现代

目前，国际上新材料领域全面领先的仍然是美国。冷战时期（1947-1991年），美国为压制苏联，科研方向主要向国防军事领域倾斜。与国防密切相关的航空航天、计算机与信息技术、生物工程等领域，成为美国引领全球科技发展的着力点，并直接带动了美国电子信息材料、空间材料、化工新材料的迅速发展。冷战结束后（1991-现在），受到日本与欧盟在科技领域的强势挑战，美国将科技政策转为军民融合，并先后出台了一系列与新材料发展有关的政策。克林顿时期，美国新材料技术不断取得新突破，在空间材料、超导材料、生物材料、能源材料等领域全球领先。小布什时期，美国把半导体技术、纳米技术和氢能源等作为研发重点领域。奥巴马时期，美国政府加强基础性和前沿性技术研究，大力发展可再生能源，积极推进生物技术研究，保持美国在空间领域的优势地位，振兴钢铁工业，推广新能源汽车，培育纳米技术产业。经过第二、三次工业革命的洗礼，美国诞生了一大批新材料产业的巨头，如化工行业的宣伟、PPG、陶氏、埃克森美孚，纳米与半导体行业的应用材料、德州仪器、英特尔，以及航空航天行业的通用电气、波音等。

虽然人类文明发展的进程中新材料的发现层出不穷，看似很轻易就能发现一项性能优异的新材料，但实际上一种全新的材料的发现往往伴随着较大的不确定性。不论是历史上还是到近代，一些材料的问世往往是由一些意外被发现，可能是某一次试验出错，也可能是失之东隅收之桑榆。从另外一个角度来说，要想发掘出新材料，需要锲而不舍的尝试和精细入微的观察力，同时还需要一点点运气。

图表2：无意中被发现的新材料

资料来源：明泽资本整理

二、新能源催生新材料加快壮大

新材料的发展并非一蹴而就，需要大量的人力物力投入去推动。因此，新材料的发展进度总是和下游应用的需求密不可分，当下游应用有更多的需求，就会由此投入大量资本去研发攻关，从而推动新材料的发现和改进。而在当下，新能源汽车行业就是一个具有巨大发展前景的、大量资本聚集的、对高性能新材料有高需求的行业。处于新能源风口下的新材料开发，一定会得到更多的资源倾斜，未来也会有更大的概率出成果。当然，事实上现在已经有源源不断的成果在出现。

例如近期市场上关注度很高的固态电池、广汽埃安发布的石墨烯基电池，且不去讨论技术路线正确与否，或是其性能参数是否夸大或者造假，我们看到的是因为目前的三元锂电池在续航和充电速度方面已经到达了瓶颈，要突破这个瓶颈必须要依赖于性能更加优异的新材料。石墨烯目前由于其优异的导电性成为了市场选择的主要方向，未来在其具体应用及如何降低制造成本方面还有很多功课要做。虽然石墨烯并非中国人所发现，但在石墨烯具体应用上的进一步开发中国人却做了很多功课，目前在石墨烯上的专利数量中国占据了大半。

图表3：广汽石墨烯基电池宣传图

资料来源：广汽集团

在电池方面，下游产业应用的痛点在于如何继续提高容量和充电速度，同时还要兼顾性能的衰减、使用环境的影响以及安全性和稳定性，未来在相应领域的新材料发展还有很大的空间。

在今年正式启动“十城千辆”计划的氢能源领域，则有更多需求。例如高效而安全的储氢材料、更高效的质子交换膜材料、更好的制氢催化剂等等。同时，现有的氢能源车辆造价居高不下，主要还是由于原材料成本过高。降低新材料的制造成本，发明新的制造工艺，将新材料变为传统材料，也是新材料行业的重要任务。

在半导体材料方面，第三代半导体碳化硅、氮化镓由于其制备过程对精度要求相对较低，在被美国进行科技封锁的情况下仍然具有发展前景，目前也被市场重点关注。由于它们各自具备有独特的性能优势，目前碳化硅主要为新能源车以及光伏服务，尤其在新能源车的新能源车OBC、DC/DC、逆变器、充电桩，及光伏逆变器都需要大量使用功率器件，而碳化硅基功率器件则拥有更优异的性能。氮化镓目前则主要应用在充电领域，此前小米就发布了一款氮化镓充电器，其他厂商也有相似产品推出，目前主要应用于手机行业，未来也有进一步延伸使用范围的可能。

图表4：小米氮化镓充电器

资料来源：小米官网

目前大量资金涌入新能源车行业，各个行业巨头纷纷入局试图在这个领域分一杯羹。但这必然将会面临严峻的考验和残酷的市场竞争，最终行业必然会呈现二八分化格局，能存活下来的只有少数头部企业。大量的资本涌入推动整个新能源车产业发展之下，必然会带来对整个产业链发展和技术进步的推动力，利好整个上下游产业链的发展。而在整个产业链的高速发展之下，必然会诞生新的核心产业，例如石墨烯基电池、硅基电池、碳化硅、氮化镓、质子交换膜、制氢催化剂、储氢材料等等，或许还会出现新配方的锂离子电池。最终，我们将会看到上下游产业链整体的技术水平会不断进步，整个产业链和中国的科技水平将会大大提高。

三、专利权是重点

我国过去用几十年的时间，通过政策扶持和科学家们的努力，建立了新材料的应用研发体系，例如中科院、北化所、过程所、宁波院、上海有机所、大化所、兰化所、应化所、煤化所等等，为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。此外，还有大量大型企业的研发中心，对产品应用的研究及配套的检測仪器设备很多达世界领先水平。但遗憾的是，我们的新材料产业仍然与国外具有较大的差距。我国缺乏超前的研发优势和研发成果，目前主要还是以仿制以及下游应用专利为主。虽然很多新材料已有能力生产，可是相关专利仍有大多数是国外的，关键部分极可能会受制于人。

由于新能源产业的发展，必然会不断催生新的技术指标和要求，就会推动市场不断去发明新的材料和技术，以此推动新材料产业发展。事实上，在历史上每次技术发展都是从下游需求发起，下游应用上某方面性能要求的大幅提升对应的大多是需要在材料性能上的突破。新材料的发明对应的是一系列的相关专利，材料本身的专利及衍生出去的一系列专利。当我们在某一领域的专利数量足够多，我们就拥有了这一细分领域的专利权和定价权，从而在技术封锁中打开突破口。

图表5：1995-2015年全球专利申请分布

资料来源：中国产业信息网、明泽资本整理

我们要在美国的技术封锁中实现弯道超车，目前主要依靠整个新能源产业链的发展，并不是依靠产业本身发展带来的经济收益，而是靠产业链发展中带来的材料方面的进步，带来的大量新的专利。从历史上看，历次工业革命进程都是以材料的更替作为标志，那么这一次新能源革命也应该要以某种新材料的问世作为代表性事件。中国要想崛起就必须要在这个领域发力，就如同历史上的英国、美国、德国。

当然，我们也不必过于妄自菲薄。事实上，中国的科学技术水平已经有了长足的进步，我们可以看到近年来中国的专利申请数量在逐年提高，而发达国家的专利申请数量已基本停止增长，有的国家甚至在逐渐减少。随着我们在新能源等优势产业上不断发展提高技术水平，就会不断产生新的专利，这样我们就能在未来新能源产业全球化进程中占据优势！

结论：科技类投资下半场看新材料

短期看，新材料行业主要关注第三代半导体、石墨烯、锂电池基础材料等已经大量投入使用的新材料。随着新能源产业的加速发展，渗透率逐步提高，对上游原材料会带来收益上的实质利好。从中长期看，建议关注在现有材料上的技术改进和升级，以及新材料的发现，同时带来的专利权和定价权将会是未来的投资机会，建议持续关注！当前新能源板块估值整体已处于高位，外溢的资金将会关照上下游产业链，同时产业的发展会带来业绩上的提升，无论是从资金面还是从基本面，新材料值得全周期持有！

文章观点仅供参考，不构成投资建议。