金属与材料行业研究周报：结构-功能一体化材料，泡沫金属应用前景广阔

行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 金属与材料 证券研究报告 2023 年 11 月 19 日 投资评级 行业评级 强于大市(维持评级) 上次评级 强于大市 作者 刘奕町 分析师 SAC 执业证书编号：S1110523050001 liuyiting@tfzq.com 项祈瑞 联系人 xiangqirui@tfzq.com 资料来源：聚源数据 相关报告 1 《金属与材料-行业专题研究:23Q3总结：资源端盈利分化，材料端或迎阶段性反转》 2023-11-14 2 《金属与材料-行业研究周报:钛合金难切削，3D 打印&MIM 成为产业发展新趋势》 2023-11-12 3 《金属与材料-行业研究周报:供需双 弱，金属价格小幅回调》 2023-11-12 行业走势图 结构-功能一体化材料，泡沫金属应用前景广阔 事件：南京工业大学聂政威副教授课题组以泡沫铜为实验材料，研究泡沫金属内空气流动与换热特性，相关研究成果以“高孔隙率泡沫金属内空气流动与换热特性”为题发表于《新能源进展》2023 年第 5 期。 泡沫金属结构独特，兼具金属特性和多孔材料功能属性 泡沫金属属于多孔金属材料，内部孔隙率可高达 90%以上，形貌如同“泡沫”或“蜂窝”，打破了金属致密结构的传统概念，既有金属“强壮”的特性又具有气泡“轻盈”的特性，是结构-功能一体化新型金属材料。由于结构独特，泡沫金属不但保留了基体金属材料的导电性、延展性、可焊接等特性，同时还具备多孔材料的吸能减振、消音降噪、电磁屏蔽、透气透水等功能属性，因而在国内外材料科学领域引起广泛关注，并广泛应用于航空航天、石油化工等领域。 集结构与功能于一体，泡沫金属应用领域广泛 泡沫金属集结构与功能于一体：作为结构材料，泡沫金属具有轻质、高比强度的特性；作为功能材料，泡沫金属具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。凭借独特的性能，泡沫金属在工业领域及高新技术领域得到了广泛应用：（1）利用轻质、高比强度特性，用其制作浮水器、运动器材（如雪橇等）、航空航天飞行器的相应零件；（2）利用多孔性，用其制作化学过滤器、供净化水使用的气化处理器、自动加油的含油轴承、带香味的装饰品等；（3）利用减振、阻尼性能，用其制作做缓冲器、吸振器，例如宇宙飞船的起落架、升降机传送安全垫和各种包装箱，特别是空运包装箱、机床床身、底座、阻尼环等；（4）利用其电磁屏蔽、轻质和优良的吸音、隔音性能，已将其用于制作建筑业的隔音板、电子仪器外壳和电屏蔽室等结构。 受下游市场发展&应用场景拓宽驱动，泡沫金属有望加速扩容 竞争格局方面，2021 年我国占据全球泡沫金属 57%的市场份额，但与发达国家相比在技术工艺等方面差距仍存，未来仍有较大提升空间。市场规模方面，受下游市场快速发展驱动，叠加 3D 打印等新工艺赋能拓宽新应用场景，泡沫金属市场规模有望持续扩容。据恒州博智信息咨询数据，2021 年全球泡沫金属市场规模约为 24 亿元（人民币），预计到 2028 年将达 51 亿元，2021-2028 年 7 年 CAGR 为 11.4%。未来，随着泡沫金属生产工艺的不断完善及对其研究开发的不断深入，泡沫金属应用领域有望进一步拓展，建议关注行业及公司相关进展。 风险提示：技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。 -20%-15%-10%-5%0%5%10%2022-112023-032023-07金属与材料沪深300 行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 1. 泡沫金属：既“强壮”又“轻盈”的新型金属材料 泡沫金属结构独特，兼具金属特性和多孔材料功能属性。泡沫金属属于多孔金属材料，内部孔隙率可高达 90%以上，形貌如同“泡沫”或“蜂窝”，打破了金属致密结构的传统概念，既有金属“强壮”的特性又具有气泡“轻盈”的特性，是结构-功能一体化新型金属材料。由于结构独特，泡沫金属不但保留了基体金属材料的导电性、延展性、可焊接等特性，同时还具备多孔材料的吸能减振、消音降噪、电磁屏蔽、透气透水等功能属性，因而在国内外材料科学领域引起广泛关注，并广泛应用于航空航天、石油化工等领域。 泡沫金属的主要分类方式有：（1）按孔径和孔隙率大小：孔径小于 0.3mm、孔隙率在 45%～ 90%之间，称为多孔金属；而孔径在 0.5～6mm、孔隙率大于 90%，称为泡沫金属；（2）按孔隙结构：分为通孔结构和闭孔结构；（3）按制备工艺：最初采用发泡法制备称为发泡金属，而后发展了渗流铸造等制备方法又称之为通气金属；（4）按基体种类：泡沫铝、泡沫镍、泡沫铜等。制备工艺方面，传统制备方法得到的泡沫金属多为复杂不规则的孔隙结构，而 3D 打印可精准控制孔隙结构，在精准度方面赋能泡沫金属拓宽应用场景，如多孔钛在医疗、精密仪器等领域填补了泡沫金属应用空白。 图 1：泡沫铝实物图 图 2：泡沫金属不同标准分类 资料来源：锦铝金属官网，天风证券研究所 资料来源：《泡沫金属的研究与应用进展》张士卫，天风证券研究所 2. 结构-功能一体化材料，泡沫金属应用前景广阔 泡沫金属集结构与功能于一体：作为结构材料，泡沫金属具有轻质、高比强度的特性；作为功能材料，泡沫金属具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。凭借独特的性能，泡沫金属在工业领域及高新技术领域得到了广泛应用：（1）利用轻质、高比强度特性，用其制作浮水器、运动器材（如雪橇等）、航空航天飞行器的相应零件；（2）利用多孔性，用其制作化学过滤器、供净化水使用的气化处理器、自动加油的含油轴承、带香味的装饰品等；（3）利用减振、阻尼性能，用其制作做缓冲器、吸振器，例如宇宙飞船的起落架、升降机传送安全垫和各种包装箱，特别是空运包装箱、机床床身、底座、阻尼环等；（4）利用其电磁屏蔽、轻质和优良的吸音、隔音性能，已将其用于制作建筑业的隔音板、电子仪器外壳和电屏蔽室等结构。 表 1：泡沫金属应用前景广阔 特性 具体应用 轻质、高比强度 浮水器、运动器材、航空航天飞行器零件等 多孔性 化学过滤器、气化处理器、自动加油的含油轴承、带香味的装饰品等 减振、阻尼性能 缓冲器、吸振器，例如宇宙飞船的起落架、升降机传送安全垫和各种包装箱等 电磁屏蔽、吸音、隔音 隔音板、电子仪器外壳和电屏蔽室等 资料来源：《泡沫金属的研究与应用进展》张士卫，天风证券研究所 在具体材料中，目前获得广泛使用的泡沫金属有铝、镍、铜及其合金，不同基体材料主要特性和应用领域有所差异。 行业报告 | 行业研究周报 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明