碳纖維被稱為“新材料之王”,是由聚丙烯腈(PAN)(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。
碳纖維被稱為“新材料之王”,是由聚丙烯腈(PAN)(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。
碳纖維具有出色的力學性能和化學穩定性,密度是鋼的1/4,比強度比鋼大16倍,是目前已大規模生產的高性能纖維中具有最高比強度和最高比模量的纖維,同時具有導電、導熱、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫、膨脹系數小等一系列其他材料所不可替代的優良性能。
目前已經應用于航空航天、風電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復合材料、交通建設、海洋等領域,是國防軍工和國民經濟發展不可或缺的重要戰略物資。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年碳纖維材料產業現狀及未來發展趨勢分析報告》顯示:
自誕生以來,高端碳纖維復合材料技術長期掌握在發達國家手中。為了擺脫核心技術受制于人的局面,我國在2000年后開始大力發展碳纖維產業,并將其列為國家重點發展的戰略性新興產業之一,“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要更是將在碳纖維復合材料領域開展協同應用試點示范和加強碳纖維及其復合材料的研發應用列入其中。
碳纖維的產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程,包含預氧化、炭化、預浸料等多個過程。碳纖維工藝復雜,涉及多種設備,生產條件要求嚴格,整個工藝流程中涉及技術參數控制點3000-5000個。從全產業鏈來看,中游是核心環節,技術、資金、設備、產品質量門檻高。
在政策發力和企業努力下,我國不斷取得碳纖維制備和應用關鍵技術的新突破,相關產能持續躍升,自給率不斷提高。我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程生產線在上海石化碳纖維產業基地投料開車;山西鋼科已形成覆蓋國內高性能碳纖維領域主要品種的生產能力;為保障國產大飛機關鍵原材料自主可控,中復神鷹持續攻關,成功突破了T800級碳纖維預浸料生產技術,產品主要性能達到國產大飛機要求,目前正在開展工藝性能評價與驗證。
隨著碳纖維技術的不斷成熟和生產成本的降低,越來越多的企業開始進入碳纖維材料領域,產能將持續擴張。
碳纖維材料行業是一個技術密集型產業,技術創新是推動產業發展的重要動力。隨著碳纖維材料制備技術的不斷改進和提升,碳纖維的性能將得到進一步提高,應用領域將進一步擴大。
碳纖維復合材料相較于常規材料,可以使飛機減重20%-40%,克服金屬材料容易出現疲勞和被腐蝕的缺點,增加飛機的耐用性,同時還可以降低飛機設計、制造成本。我軍目前戰機以二代和三代機為主,老式戰機占比較高。
首先在需求最大的風電領域,碳纖維應用于風電葉片中關鍵結構如梁帽、主梁等。碳纖維主梁的工藝主要有三種,分別為預浸料工藝、碳布灌注工藝和拉擠碳板工藝。
由于風機大型化是未來的發展趨勢,葉片長度的增加,也對增強材料的強度和剛度等性能提出了新的要求,玻璃纖維在大型復合材料葉片制造中逐漸顯現出性能方面的不足。為了保證在極端風載下葉尖不碰塔架,葉片必須具有足夠的剛度。在葉片產品升級過程中,既要減輕葉片的重量,又要滿足強度與剛度要求,碳纖維的替代作用愈發凸顯。
在“雙碳”目標引領下,碳纖維產業將迎來大規模發展,市場應用不斷拓展。我國碳纖維需求量從2016年的1.96萬噸增至2021年的6.24萬噸,年均復合增長率為26.06%,2021年同比增速達27.69%,預計2025年國內需求量為15.93萬噸。
《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》提出要加強碳纖維等高性能纖維及其復合材料的研發應用,為公司的技術進步和產業發展提供了良好的政策環境。
《關于擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》提出聚焦重點產業投資領域,圍繞保障大飛機等重點領域產業供應鏈穩定,加快在高性能纖維材料等領域實現突破,為碳纖維等戰略性新興產業高質量發展、發揮重要引擎作用提供了政策支持。
國家政策和行業政策的支持,對促進我國碳纖維及其復合材料的科研創新、產業化推廣以及產能提升提供了強有力的政策支持和良好的政策環境。
隨著國產碳纖維不斷縮小技術和性能差距,尤其是吉林化纖、中復神鷹等主要碳纖維廠商大量擴產,碳纖維國產化率持續提升,未來對外依存度有望持續下降,加速國產化。預計國內碳纖維產能將從2021年6.3萬噸增長至2025年29.9萬噸,2021-2025年CAGR47.4%。
隨著碳纖維材料行業的不斷發展,產業集群化現象將更加明顯。以碳纖維材料為主導的產業園區將不斷涌現,成為推動碳纖維材料行業發展的重要力量。
在激烈的市場競爭中,企業及投資者能否做出適時有效的市場決策是制勝的關鍵。報告準確把握行業未被滿足的市場需求和趨勢,有效規避行業投資風險,更有效率地鞏固或者拓展相應的戰略性目標市場,牢牢把握行業競爭的主動權。
更多行業詳情請點擊中研普華產業研究院發布的《2024-2029年碳纖維材料產業現狀及未來發展趨勢分析報告》。
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2024-2029年碳纖維材料產業現狀及未來發展趨勢分析報告
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