碳纖維的比重不到鋼的1/4，強度卻是鋼的7~9倍，且耐腐蝕能力超強，被稱為“黑黃金”、“新材料之王”。棒球棒、網球拍、自行車、汽車、風電葉片、飛機、運載火箭……碳纖維的應用范圍十分廣泛。
近年來，國家出臺多項政策促進碳纖維產業發展。2019年11月，工信部將應用于航空航天、軌道交通、海工、風電裝備、壓力容器等領域的高強型、高強中模型、高模型等碳纖維列入關鍵戰略材料；2021年3月發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，加強碳纖維等高性能纖維及復合材料的研發應用。2024年1月，工信部、科技部、國務院國資委等七部門聯合發布的《關于推動未來產業創新發展的實施意見》明確，發展高性能碳纖維等關鍵戰略材料。
什么是碳纖維？
碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是由聚丙烯腈（或瀝青、粘膠）等有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結構無機纖維，是目前量產高性能纖維中比強度和比模量最高的纖維，廣泛應用于航空航天、軌道交通、船舶車輛、新能源等領域。
大、小絲束有何區別？
聚丙烯腈基碳纖維根據絲束規格，可分為小絲束和大絲束兩類：
小絲束：碳纖維絲束規格低于24K，單絲數量在1000~24000根之間；主要應用于國防軍工等高科技領域，以及體育休閑用品，如飛機、導彈、火箭、衛星和漁具、高爾夫球桿、網球拍等領域。
大絲束：碳纖維絲束規格達到或超過48K，單絲數量超過48000根，包括48K、60K、80K等，主要應用于工業，包括紡織、醫藥衛生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等領域。
全球碳纖維市場快速增長
碳纖維發展歷經多個階段。1971年至1985年，碳纖維進入“哺育期”，日本東麗公司率先實現工業規模生產，應用于釣竿、高爾夫球桿。隨后，碳纖維在航空航天領域嶄露頭角，應用于波音飛機次承力部件。至上世紀90年代初，市場進入“爬行期”，在體育器材及航空航天領域應用。1990年至1995年，航空市場蕭條，碳纖維市場發展放緩，進入“蹣跚學步期”。1996年至2002年，隨著民用航空市場復蘇，受碳纖維在波音B777主承力結構應用推動，市場進入“走步期”。2003年至2022年，碳纖維市場迎來“跑步期”，以波音B787和空客A320復材飛機計劃為標志，碳纖維應用比例大幅提升。同時，風電等工業應用崛起，碳纖維市場預測銷量大幅提高，但2023年市場實際表現未達預期。
2023年，全球碳纖維產能增長至29.0萬噸/年，比2022年的25.9萬噸/年增長12.3%。這主要得益于中國、韓國及土耳其等國家的新增產能貢獻。目前，全球主要的碳纖維生產企業包括東麗/卓爾泰克、吉林化纖、中復神鷹、赫氏、東邦/帝人、三菱麗陽、西格里、新創碳谷、寶旌、韓國曉星和上海石化等。
中國大陸2023年碳纖維產能達13.8萬噸/年，全球占比躍升至47.7%，位居全球第一。
在高性能小絲束領域，東麗/卓爾泰克、東邦/帝人等在產能規模和產品性能上有一定優勢，我國以光威復材、中簡科技及太鋼鋼科等為代表的企業近幾年也取得了較大的突破。在低成本大絲束領域，東麗/卓爾泰克、三菱麗陽和西格里三大制造商處于世界領先地位，我國吉林化纖、上海石化、寶旌等企業，在產能規模上已與國外相當。
2023年，全球碳纖維市場需求量為11.5萬噸，比上年降低了14.8%，主要原因是風電領域市場推廣不利，未來隨著碳纖維在風電、新能源車和無人機等領域推廣，碳纖維需求量將保持快速增長。
國內企業加快產能、技術布局
國內碳纖維從業者主要分為三大類：一是專注于低成本大絲束碳纖維的生產與研發；二是致力于高性能小絲束碳纖維的制造與創新；三是兼具上述類型特點，實現低成本與高性能雙重優勢。
以低成本大絲束為主的碳纖維從業者有吉林化纖、上海石化、寶旌、藍星、新疆隆矩等企業。
吉林化纖在2023年完成了5萬噸/年原絲的擴產，產能達16萬噸/年；碳絲產能增加到4.9萬噸/年，世界排名第二。2024年，該公司將建設1.5萬噸/年干噴濕法原絲及相關碳化建設，試圖競爭高性能小絲束市場。
上海石化已完成2.4萬噸/年大絲束原絲及相關的6000噸/年氧化碳化生產線的建設，正在穩步提升碳纖維性能，有望在2024年規模生產T700性能的48K大絲束碳纖維。雖然大絲束碳纖維在生產中存在諸多難點，但在后續復材及應用中具有諸多優勢。
大絲束碳纖維市場生存必須具備低成本的原絲生產技術，還要對纖維生產做大幅度低成本改良創新，更要在應用上開疆拓土，完成對玻纖復材、塑料及鋁合金大眾材料的替代。
以高性能小絲束為主的碳纖維從業者，主要以光威復材、中簡科技及太鋼鋼科為代表，還包括江蘇恒神及中復神鷹部分產能、煤化所揚州基地，以及西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等企業。
光威復材實行“621”發展戰略，即布局碳纖維、通用新材料（預浸料）、能源新材料（碳梁等拉擠產品）、航空先進復合材料、航天先進復合材料、精密裝備（碳纖維生產設備及工裝模具）6個業務板塊，在國家工程實驗室和國家企業技術中心兩個“產學研用”科研平臺引擎的帶動下，形成一條具有競爭力的全產業鏈，確立了在國家先進復合材料領域的主導地位，引領產業高質量發展。
中簡科技具備高強型ZT7系列（高于T700級）、ZT8系列（T800級）、ZT9系列（T1000/T1100級）和高模型ZM40J（M40J級）石墨纖維工程產業化能力，并已成為國內航空航天領域ZT7系列碳纖維產品的批量穩定供應商。
太鋼鋼科專注于高性能聚丙烯腈基碳纖維及復合材料研發與制造，目前已建成3條全流程高性能碳纖維生產線，設計產能合計2400噸/年。
兼顧低成本大絲束與高性能小絲束的碳纖維從業者以中復神鷹、光威復材、江蘇恒神、長盛科技、曉星中國等企業為代表。
中復神鷹實現了2.85萬噸/年碳纖維產能，2023年初又宣布了在連云港新的3萬噸/年擴產計劃。光威復材已在內蒙古建設了新的氧化碳化生產線，有望在2024年實現生產。江蘇恒神于2022年4月對外宣布在陜西榆林投資建設2萬噸/年高性能碳纖維生產基地，包括一條干噴濕紡碳化線及一條大絲束碳化線。
碳纖維應用潛力將進一步釋放
全球碳纖維應用市場呈現日益多元化的特點。航空航天、風電葉片和體育休閑是三大核心應用領域。此外，碳纖維還在壓力容器、混配膜成型、碳碳復材、汽車、船舶和建筑等領域廣泛應用。
在航空航天領域，碳纖維憑借其輕質且高強度的顯著特性，已成為飛機、導彈等關鍵部件的首選材料。全球各大航空制造商紛紛加大研發力度，致力于在碳纖維材料的制備和應用技術上實現重大突破。該領域技術門檻高、研發投入巨大，一旦取得重要成果，將顯著提升產品的市場競爭力和占有率。
在風電葉片領域，近年來碳纖維的應用面臨一些挑戰，但隨著風電行業蓬勃發展及技術不斷進步，應用前景依然廣闊。眾多碳纖維生產商積極與風電設備制造商展開合作，共同研發更適配風電葉片的碳纖維材料。同時，部分新興企業也通過技術創新和成本控制策略，力圖在該領域占有市場份額。
體育休閑領域是碳纖維應用的高附加值市場。隨著消費者對運動器材性能要求日益提升，碳纖維因其卓越的力學性能和輕便特性，逐漸在體育器材領域占據重要地位。高爾夫球桿、自行車架、釣竿等產品紛紛采用碳纖維材料。在此領域，競爭主要聚焦于產品設計和品牌影響力，能夠精準把握市場趨勢、不斷創新的企業更有可能脫穎而出。
2023年，在全球航空航天市場中，碳纖維應用占比達19.1%，收入貢獻更是高達49.9%，充分印證了航空航天領域對碳纖維的高度需求。在風電葉片市場，碳纖維應用占比達17.4%，盡管其收入貢獻相對較低，僅占7.9%，但應用仍可能持續增長。在體育休閑市場，碳纖維應用占比為16.3%，收入貢獻占12.3%。此外，壓力容器、混配膜成型、碳碳復材、汽車、船舶和建筑等領域對碳纖維的需求也在不斷增長，推動了碳纖維市場的穩健發展。
國內在碳纖維應用領域與全球市場差異顯著。我國碳纖維應用的主要優勢領域包括體育休閑、碳碳復材（耐火保溫氈）、建筑及電子電氣等。同時，航空航天及壓力容器等領域的應用也正在迅猛發展。然而，在商用航空這一主力需求領域，我國仍處于起步階段。在風電領域，我國與全球市場的差距依然顯著。隨著新能源、智能交通等領域快速發展，碳纖維在電動汽車、無人機、軌道交通等領域的應用潛力將進一步釋放，展現出廣闊的市場前景。
加強技術研發 推動產業升級
碳纖維憑借其高強度、高模量、低密度和優良的耐腐蝕性能等特點，在航空航天、風電葉片、體育休閑等領域發揮著不可替代的作用。總體來看，碳纖維的應用市場呈現日益多元化的趨勢，不同領域對碳纖維的需求和依賴程度各異。隨著技術不斷進步和市場持續擴大，碳纖維的應用領域還將進一步拓寬，為人們的日常生活帶來更多便利和可能性。
在深入剖析碳纖維在各領域應用的同時，也應關注其背后的技術創新與市場驅動因素。碳纖維之所以能在多個領域得到廣泛應用，離不開材料科學的飛速發展及生產工藝的持續創新。此外，市場需求的持續增長也為碳纖維產業的發展提供了強大動力。
各國政府也紛紛出臺相關政策，鼓勵新材料產業的創新發展，推動碳纖維等高性能材料的研發與應用。這些政策的實施為碳纖維產業的蓬勃發展提供了有力支撐。
與此同時，碳纖維產業的發展也面臨著一些挑戰，如生產成本較高、回收再利用難度較大等問題。為此，碳纖維研發生產企業需要進一步加強技術研發和產業升級，提高碳纖維的生產效率、降低成本，并探索有效的回收再利用方法，推動碳纖維產業可持續發展。（來源：網絡）
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