2023碳纤维行业发展分析 碳纤维复合材料未来潜力巨大

一、碳纤维的概况

碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。

碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性。碳纤维耐高温居所有化纤之首，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成，是制造航天航空等高技术器材的优良材料。碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，这也使其在航空航天、土木工程、军事、赛车与其他竞技体育运动制品很受欢迎。

碳纤维制品，就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。

二、碳纤维行业发展现状分析

目前，碳纤维材料在高速列车上的应用还有一定的局限性，大多数产品仍处于研究开发阶段，仅部分产品得到实际应用，因此，应用前景非常广泛。碳纤维是最重要的无机高性能纤维，这点是由其材料本性、产业技术复杂性、应用领域重要性和市场规模性等因素决定的，其首个市场化应用是1972年市售的碳纤维增强树脂钓鱼竿。此后，碳纤维应用快速向以航空航天器主结构材料为代表的高端化发展。

碳纤维的物理性质主要是表现在具有很强的抗拉力和纤维柔软可加工性，它的拉伸强度可以达到一定的范围，而且在经过了高温的石墨化处理后，密度可以达到很低，还有就是它在使用的过程中自身的重量是很很轻的，所以说很多的材料都是应用了它的物理性质来进行应用的。碳纤维的化学性质表现在它具有很好的耐腐蚀性，在很多的强酸和强碱性溶液中都可以保持自身的特性不会改变，而且通过对它的表面进行处理，还可以增加它的耐油性和抗辐射的能力，所以说它的化学性质也是它被广泛应用的一大优点。

我国与20世纪60年代中期开始研制碳纤维，从零开始到现在能自主生产碳纤维经历了很多艰辛。现在中国大大小小的碳纤维生产加工厂家已经多不胜数，主要集中在长三角和珠三角地区，看到中国的经济发展如此之迅速，外国对国内采取的一系列措施，这对中国来说是挑战也是机遇。过去中国碳纤维行业“有产能，无产量”的现象较为严重，产能利用率低于国际水平，主要是由于碳纤维行业核心技术始终掌握在国外部分企业手中，中国大部分企业尚达不到T300水平，产品技术含量较低、质量较差。近年中国碳纤维行业在自主研发有所突破，产能利用率有上升趋势。2020年中国碳纤维产能达到3.62万吨，国内实际碳纤维供应量约为1.85万吨。

据不完全统计，我国已规划及在建的碳纤维产能共计14.07万吨/年，数量十分可观，且产能利用率稳步提升，预计未来我国碳纤维供需紧张的格局将逐渐缓和。数据显示，2010-2020年，我国碳纤维总需求量中对于国产碳纤维的占比从4.8%提高到当前的37.8%，相比2019年的31.7%，增长率达53.8%，国产替代趋势明显。

2020年，国内碳纤维需求量达4.88万吨，同比增长达29%，高于全球平均水平。预计到2025年，国内碳纤维总需求将接近14.95万吨，国产碳纤维的市场占比也将逐渐提高。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国碳纤维行业发展分析与投资前景预测报告》显示：

目前，全球碳纤维及其复合材料已在各个领域广泛应用，包括航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域。碳纤维需求量前三的下游应用领域分别为风电叶片、航空航天及体育休闲领域，分别占总需求的29%，15%和14%。在中国碳纤维行业发展过程中，国家给予了大力支持，极大地促进了碳纤维行业发展。企业和投资机构也纷纷看好碳纤维行业的发展前景，各路资本的大量涌入，为碳纤维行业带来了刺激效应，使其呈现出前所未有的新热点和新动态。同时，碳纤维行业应用领域广阔，其并购需求和活跃度也十分明显。

当前，中国的高铁建设正处于繁荣时期，通过多年的努力和积淀，中国已全面掌握高速铁路的核心技术，行业总体水平已跻身于世界先进行列。交错密布的轨道上，高铁风驰电掣般的“中国速度”代表着“中国制造”已经走在自主知识产权引导发展的道路上。在此过程中，碳纤维新材料的运用不仅推动着高速列车行驶的轻量化，也将带动高铁制造业实现全新的变革，进一步提升“中国速度”。

碳纤维复合材料在轨道交通车辆应用对车辆的节约能耗以及性能优化有着很重要的作用，但是在推行过程中也存在一些难度。第一个是因为碳纤维材料制作成本难度大、成本高，与铝合金金属车体制作成本相比，碳纤维车体的制作成本是其两倍。再者就是对大型车体的研发技术要求较高，对于人才技术的要求都比较高，所以目前在轨道交通车辆上应用较多的主要是一些承载结构件、内饰件等。

三、碳纤维复合材料未来发展潜力巨大

碳纤维复合材料在轨道列车上的专利主要集中在车体、转向架、车外设备、内装四个方面。其中车体和转向架的开发和应用专利比较多。相关数据显示，到2025年，中国高铁里程将超过3.8万公里，且现役的高铁列车超过了2500辆。列车的节能性、环保性、舒适性、便利性已成为高铁列车未来的发展方向。而碳纤维因其优秀的性能越来越受到轨道车辆研制企业的关注及采用，发展潜力巨大。

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