我國碳纖維產業現狀分析：近兩年來我國碳纖維產業高速增長

碳纖維，指的是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維。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良材料。

碳纖維主要由碳元素組成，具有耐高溫、抗摩擦、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。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。

碳纖維直徑只有5微米，相當于一根頭發絲的十到十二分之一，強度卻在鋁合金4倍以上。 

據中研產業研究院《2024-2029年碳纖維產業現狀及未來發展趨勢分析報告》分析：

隨著各行業對碳纖維的需求不斷增加，特別是在風力渦輪機葉片等大批量應用中，迫切需要低成本的碳纖維。此外，美國和歐洲對運輸車輛溫室氣體排放的監管更加嚴格，引發了更多低成本碳纖維的研發。汽車結構，如車身面板、車頂和車輛地板，是剛度驅動的，其中碳纖維在輕量化和增強性能方面表現出顯著的優勢。與航空航天和飛機結構相比，汽車的機械要求中等或較低。對于商用車來說，要盈利，低成本碳纖維至關重要，這已經轉化為人們對開發具有中等強度和高剛度性能的低成本碳纖維的濃厚興趣。

碳纖維的制造基本上涉及前驅體合成、纖維紡絲、穩定化、碳化和表面處理五個步驟，其中前驅體材料占商業化PAN基碳纖維生產總成本的近53%。通常，商業碳纖維在碳化之后經過電解表面活化，然后通過將碳纖維粗紗拉伸通過上漿乳液或分散體浴而施加上漿。施膠分散體與纖維和基體的官能團強烈相互作用。施膠分散體通常包含與聚合物基質相同的化學類別，以確保化學相容性。施膠的碳纖維表現出高表面能，有利于基體對纖維的良好潤濕。

碳纖維比玻璃纖維具有明顯的優勢，因為它具有更高的比拉伸模量(>3倍)、更高的比拉伸強度和更高的抗疲勞性能。然而，為航空航天工業開發的碳纖維的高成本阻礙了其在風力渦輪機結構中的大量使用。碳纖維的已知優點是提高了剛度重量比(作為 57 米長葉片的增強材料，與無堿玻璃纖維相比高出 4 倍，相當于減輕了 27% 的重量 )和實現細長使用更少的殼體材料、更薄的翼型和更好的空氣動力性能的葉片設計。

事實上，風力渦輪機結構中的碳纖維消耗量已從 2004 年的約 800 噸增加到 2021 年的 30 噸以上，這意味著自開始使用碳纖維以來增長了 36 倍。未來幾年將會出現穩定和急劇的增長，例如，預計2025年僅風力渦輪機行業的碳纖維需求量將超過81噸

據悉，翔安機場航站樓主樓屋蓋選用雙坡三層三重檐疊落設計，遠看神似振翅欲飛的白鷺。為有效支撐整個航站樓的鋼結構，施工單位將碳纖維拉桿大規模應用在大跨空間結構中，維持了整個鋼結構的安全和穩定。

碳纖維材料比鋼鐵強度高幾倍，比混凝土輕到5-7倍，可以用于加強建筑結構，增加其承重和抗震能力。大噸位碳纖維復合材料拉桿具有優秀的性能和較好的空間環境適應能力，可以顯著提高空間結構的技術性能和經濟效益。隨著空間技術的發展和對輕質復合材料的需求增加，碳纖維復合材料在建筑空間結構中的應用與需求也在不斷增加。

目前，中復碳芯碳纖維復合材料拉擠技術已經持續研發深耕十余年，并廣泛涉獵橋梁、建筑以及風電能源等其他領域。丹江口水庫特大橋(世界最大跨徑部分地錨式斜拉橋)使用的碳纖維錨桿、上海石化物流通道和清華廊橋使用的自錨式板索、臨泉河大橋使用的CFRP絞合索、蘇州嘉盛咖啡館使用的碳纖維平行索以及配套的錨具結構均由中復碳芯制作。

與此同時，該企業的碳纖維拉擠棒材還在青島鳳凰山路跨風河大橋(國內首座應用3000MPa高強度碳纖維吊桿的橋梁工程)使用的碳纖維平行索、西安-灃邑大橋使用的碳纖維拉索、上海美的全球創新園區懸臂結構斜拉索中被廣泛使用。

我國碳纖維產業現狀分析

近年來，國內風電裝機量快速增長，國家能源局最新數據顯示，今年前7個月，國內風電新增裝機量達2631萬千瓦，累計裝機量達3.9億 千瓦。而隨著平價時代到來，風機大型化趨勢尤為凸顯，陸上風機單機容量最高突破10兆瓦，海上風機單機容量突破18兆瓦，葉片長度也在不斷刷新行業紀錄。

快速大型化給風機葉片材料性能帶來全新考驗，傳統玻璃纖維復合材料性能不足的情況下，碳纖維成為最新的“潛力股”。

2022年，全球風機葉片對碳纖維的需求量占到全球碳纖維需求總量的25.7%，我國風機葉片碳纖維需求量也占碳纖維整體需求的23.5%。與航空航天、軍工科技等領域相比，風機葉片所需的碳纖維產品標準有所不同，技術成本相對更低，生產過程中，可根據不同性能、工藝和成本，設計不同應用性能和生產工藝參數，相對快速實現碳纖維量產。

在此情況下，近兩年來我國碳纖維產業高速增長。數據顯示，2022年，國產碳纖維產能達到11.2萬噸，供應量首次超過進口量。

早在2017年，國際市場上已有整機制造商開啟了碳纖維葉片的應用，LM、西門子歌美颯、維斯塔斯等跨國企業也都有百米級碳纖維葉片產出。隨著國內海上風電市場的蓬勃發展，2022年，國內海上大葉片發展實現了全面趕超。目前，國內市場上已有大量海上風機葉片采用碳纖維設計，國內主流整機和葉片廠商也都規劃了下一代海上大兆瓦機組，更大的海上風機碳纖維葉片也都在開發之

對于如何實現碳纖維復合材料規模化應用，這將始于全產業鏈聯動的顛覆式開發創新，并需要全產業協同并解決共性技術問題，進一步構建低成本開發路徑。同時，還需要圍繞新能源汽車轉型升級，通過集成化和功能化開發，實現低成本和高價值的雙協同，打造不止于“輕”的高價值場景。

先進的量產制造技術將有助于碳纖維復合材料的規模化應用。混合使用連續和非連續纖維可進一步拓展碳纖維復合材料的應用范圍，實現異形實體部件的復材化。此外，數據表明，回收后的碳纖維仍有很好的力學性能和利用價值，不僅能用于要求相對較低的應用場景，還可減少能源消耗，這將進一步完善產業鏈。

如果想要了解更多碳纖維產業詳情分析，可以點擊查看中研普華研究報告《2024-2029年碳纖維產業現狀及未來發展趨勢分析報告》。