摘要：碳材料具有優(yōu)越的性能，地球上所有物質(zhì)所具有的性質(zhì)幾乎都能從它上面表現(xiàn)出來(lái)，如最軟-最硬、絕緣體-半導(dǎo)體-超導(dǎo)體、吸熱-超導(dǎo)熱、吸光-全透光等，碳纖維復(fù)合材料作為碳材料中非常重要的家族成員，越來(lái)越受到大家的關(guān)注，本文將從碳纖維復(fù)合材料性能、分類、政策、技術(shù)現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈和市場(chǎng)空間等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

復(fù)合材料通俗講是多相材料，是由兩種或兩種以上的材料組合而成，如金屬間、無(wú)機(jī)非金屬間與高分子材料間的任意組合，具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、高剛性、耐疲勞和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異性能。碳纖維是復(fù)合材料的一種，是將有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下進(jìn)行裂解碳化所形成的碳主鏈結(jié)構(gòu)，含碳量超過(guò)90%。隨著國(guó)家越來(lái)越重視新材料，并且專門出臺(tái)針對(duì)碳纖維復(fù)合材料的政策文件，碳纖維復(fù)合材料行業(yè)的未來(lái)將越來(lái)越值得期待。

碳纖維復(fù)合材料性能突出

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性能優(yōu)異，低密度，高強(qiáng)度，在目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和最高的比模量。碳纖維復(fù)合材料則是增強(qiáng)相為碳纖維的復(fù)合材料，具有質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)良特性，性能在復(fù)合材料中居領(lǐng)先地位。

表1 碳纖維復(fù)合材料性能居復(fù)合材料中領(lǐng)先地位

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碳纖維復(fù)合材料可進(jìn)行多種分類

（1）按照原絲類型分類：聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠絲碳纖維。其中，PAN纖維原絲制成的高性能碳纖維因其生產(chǎn)工業(yè)簡(jiǎn)單、制得碳纖維性能優(yōu)良，產(chǎn)量占據(jù)全球碳纖維市場(chǎng)的90%以上。

（2）按照絲束大小分類：小絲束（宇航級(jí)）和大絲束（工業(yè)級(jí)）。其中大絲束（工業(yè)級(jí)）主要應(yīng)用于民用領(lǐng)域，小絲束（宇航級(jí)）主要應(yīng)用于國(guó)防工業(yè)和高技術(shù)及體育休閑用品。

（3）按性能分類：通用級(jí)碳纖維和高性能碳纖維。

圖1 碳纖維可按照不同依據(jù)進(jìn)行分類

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碳纖維復(fù)合材料越來(lái)越受國(guó)家重視

自2012年《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五“發(fā)展規(guī)劃》對(duì)碳纖維2015年產(chǎn)能提出要求，至2018年政府工作報(bào)告再提新材料產(chǎn)業(yè)，國(guó)家近年來(lái)頒布數(shù)十條有關(guān)發(fā)展碳纖維的政策文件，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)碳纖維新材料研發(fā)的重視和未來(lái)應(yīng)用的期待。

碳纖維復(fù)合材料供求增速較快

（1）需求方面，2017年我國(guó)碳纖維市場(chǎng)需求增速高于全球碳纖維市場(chǎng)。繼2016年碳纖維需求量增速16.52%領(lǐng)先全球增速5.32%，2017年我國(guó)碳纖維需求增速仍高于全球增速，未來(lái)預(yù)計(jì)我國(guó)碳纖維市場(chǎng)將受益政策利好保持較高增速。

（2）供給方面，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)落后于世界先進(jìn)水平。2017年全球碳纖維產(chǎn)能排名前五家企業(yè)合計(jì)產(chǎn)能占比58.7%，排名第一的美國(guó)卓爾泰克（Zoltek）理論產(chǎn)能27.1噸，第二名西格里（SGL）也有14.9噸理論產(chǎn)能，相比我國(guó)碳纖維龍頭企業(yè)中復(fù)神鷹僅有6噸理論產(chǎn)能。日本東麗、日本東邦和日本三菱麗陽(yáng)總共擁有全世界丙烯腈基碳纖維50%以上的市場(chǎng)份額，其中日本東麗多年來(lái)都領(lǐng)跑高性能碳纖維的研究和生產(chǎn)，長(zhǎng)期為波音等公司的供貨商。

碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈下游附加值大幅提升

碳纖維行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游碳纖維生產(chǎn)、中游碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)與下游各類軍民用產(chǎn)品需求。原材料丙烯腈聚合紡絲得到原絲，再經(jīng)預(yù)氧化、碳化、表面處理等步驟制得碳纖維，碳纖維與基體材料復(fù)合后得中間材料，經(jīng)過(guò)一系列處理最終制得需要的碳纖維復(fù)合材料。而后下游軍工企業(yè)將應(yīng)用制得的碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行配套、分系統(tǒng)或總裝環(huán)節(jié)。

碳纖維行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈下游附加值大幅提升。從原絲到碳纖維，其價(jià)格從40元/公斤翻兩倍以上到180元/公斤，中間材料預(yù)浸料達(dá)600元/公斤，其下游軍工應(yīng)用復(fù)合材料高達(dá)8000元/公斤，可見(jiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈下游附加值提升很快，逐步向產(chǎn)業(yè)鏈下游發(fā)展也是眾多碳纖維企業(yè)目標(biāo)。

圖2 碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈下游附加值大幅提升

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國(guó)內(nèi)外碳纖維復(fù)合材料龍頭企業(yè)技術(shù)差距較大

目前國(guó)內(nèi)T300級(jí)碳纖維性能達(dá)到國(guó)際水平，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段；T700級(jí)碳纖維已建成千萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)線，低成本干噴濕紡T700級(jí)碳纖維已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；T800級(jí)碳纖維2017年第一次投產(chǎn)；但T800級(jí)以上的碳纖維在國(guó)內(nèi)還處于小規(guī)模試驗(yàn)階段，技術(shù)相對(duì)東麗還存在較大差距。

碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)進(jìn)口替代空間大

我國(guó)碳纖維進(jìn)口量增長(zhǎng)迅速且遠(yuǎn)大于出口量，2017年出口量3075.1噸，進(jìn)口量142.13噸，當(dāng)前正值國(guó)家重視碳纖維之際，未來(lái)碳纖維市場(chǎng)進(jìn)口替代空間較大。自2014年，我國(guó)碳纖維出口平均價(jià)格自13463.8美元/噸上漲至2017年的28630.55美元/噸，連續(xù)第二年高于進(jìn)口均價(jià)，一定程度上可以說(shuō)明我國(guó)碳纖維近年來(lái)發(fā)展略有成果，未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。

結(jié)語(yǔ)

碳纖維復(fù)合材料性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)空間逐年增加，越來(lái)越受到政策方面的支持，但國(guó)內(nèi)目前具有的技術(shù)與國(guó)外尚有一定的差距，隨著技術(shù)難題逐漸被解決，碳纖維在軍民用領(lǐng)域巨大的市場(chǎng)空間將快速釋放，先進(jìn)的制備技術(shù)也將加速落地。