2023碳纖維行業(yè)發(fā)展分析 碳纖維復合材料未來潛力巨大

• 黃文玉 2023年4月7日 來源：互聯網 282 11
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碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料。

一、碳纖維的概況

碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。

碳纖維質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有高硬度、高強度、重量輕、高耐化學性、耐高溫的特性。碳纖維耐高溫居所有化纖之首，用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成，是制造航天航空等高技術器材的優(yōu)良材料。碳纖維具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維，這也使其在航空航天、土木工程、軍事、賽車與其他競技體育運動制品很受歡迎。

碳纖維制品，就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。

二、碳纖維行業(yè)發(fā)展現狀分析

目前，碳纖維材料在高速列車上的應用還有一定的局限性，大多數產品仍處于研究開發(fā)階段，僅部分產品得到實際應用，因此，應用前景非常廣泛。碳纖維是最重要的無機高性能纖維，這點是由其材料本性、產業(yè)技術復雜性、應用領域重要性和市場規(guī)模性等因素決定的，其首個市場化應用是1972年市售的碳纖維增強樹脂釣魚竿。此后，碳纖維應用快速向以航空航天器主結構材料為代表的高端化發(fā)展。

碳纖維的物理性質主要是表現在具有很強的抗拉力和纖維柔軟可加工性，它的拉伸強度可以達到一定的范圍，而且在經過了高溫的石墨化處理后，密度可以達到很低，還有就是它在使用的過程中自身的重量是很很輕的，所以說很多的材料都是應用了它的物理性質來進行應用的。碳纖維的化學性質表現在它具有很好的耐腐蝕性，在很多的強酸和強堿性溶液中都可以保持自身的特性不會改變，而且通過對它的表面進行處理，還可以增加它的耐油性和抗輻射的能力，所以說它的化學性質也是它被廣泛應用的一大優(yōu)點。

我國與20世紀60年代中期開始研制碳纖維，從零開始到現在能自主生產碳纖維經歷了很多艱辛。現在中國大大小小的碳纖維生產加工廠家已經多不勝數，主要集中在長三角和珠三角地區(qū)，看到中國的經濟發(fā)展如此之迅速，外國對國內采取的一系列措施，這對中國來說是挑戰(zhàn)也是機遇。過去中國碳纖維行業(yè)“有產能，無產量”的現象較為嚴重，產能利用率低于國際水平，主要是由于碳纖維行業(yè)核心技術始終掌握在國外部分企業(yè)手中，中國大部分企業(yè)尚達不到T300水平，產品技術含量較低、質量較差。近年中國碳纖維行業(yè)在自主研發(fā)有所突破，產能利用率有上升趨勢。2020年中國碳纖維產能達到3.62萬噸，國內實際碳纖維供應量約為1.85萬噸。

據不完全統(tǒng)計，我國已規(guī)劃及在建的碳纖維產能共計14.07萬噸/年，數量十分可觀，且產能利用率穩(wěn)步提升，預計未來我國碳纖維供需緊張的格局將逐漸緩和。數據顯示，2010-2020年，我國碳纖維總需求量中對于國產碳纖維的占比從4.8%提高到當前的37.8%，相比2019年的31.7%，增長率達53.8%，國產替代趨勢明顯。

2020年，國內碳纖維需求量達4.88萬噸，同比增長達29%，高于全球平均水平。預計到2025年，國內碳纖維總需求將接近14.95萬噸，國產碳纖維的市場占比也將逐漸提高。

根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國碳纖維行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預測報告》顯示：

目前，全球碳纖維及其復合材料已在各個領域廣泛應用，包括航空航天、風電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復合材料、交通建設等領域。碳纖維需求量前三的下游應用領域分別為風電葉片、航空航天及體育休閑領域，分別占總需求的29%，15%和14%。在中國碳纖維行業(yè)發(fā)展過程中，國家給予了大力支持，極大地促進了碳纖維行業(yè)發(fā)展。企業(yè)和投資機構也紛紛看好碳纖維行業(yè)的發(fā)展前景，各路資本的大量涌入，為碳纖維行業(yè)帶來了刺激效應，使其呈現出前所未有的新熱點和新動態(tài)。同時，碳纖維行業(yè)應用領域廣闊，其并購需求和活躍度也十分明顯。

當前，中國的高鐵建設正處于繁榮時期，通過多年的努力和積淀，中國已全面掌握高速鐵路的核心技術，行業(yè)總體水平已躋身于世界先進行列。交錯密布的軌道上，高鐵風馳電掣般的“中國速度”代表著“中國制造”已經走在自主知識產權引導發(fā)展的道路上。在此過程中，碳纖維新材料的運用不僅推動著高速列車行駛的輕量化，也將帶動高鐵制造業(yè)實現全新的變革，進一步提升“中國速度”。

碳纖維復合材料在軌道交通車輛應用對車輛的節(jié)約能耗以及性能優(yōu)化有著很重要的作用，但是在推行過程中也存在一些難度。第一個是因為碳纖維材料制作成本難度大、成本高，與鋁合金金屬車體制作成本相比，碳纖維車體的制作成本是其兩倍。再者就是對大型車體的研發(fā)技術要求較高，對于人才技術的要求都比較高，所以目前在軌道交通車輛上應用較多的主要是一些承載結構件、內飾件等。

三、碳纖維復合材料未來發(fā)展?jié)摿薮?/span>

碳纖維復合材料在軌道列車上的專利主要集中在車體、轉向架、車外設備、內裝四個方面。其中車體和轉向架的開發(fā)和應用專利比較多。相關數據顯示，到2025年，中國高鐵里程將超過3.8萬公里，且現役的高鐵列車超過了2500輛。列車的節(jié)能性、環(huán)保性、舒適性、便利性已成為高鐵列車未來的發(fā)展方向。而碳纖維因其優(yōu)秀的性能越來越受到軌道車輛研制企業(yè)的關注及采用，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

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