世界报道:中国碳纤维材料行业发展分析及行业未来趋势预测
一、碳纤维材料的概念
(资料图片)
碳纤维 (CF或者石墨纤维)是直径约为5-10微米的纤维，主要由碳原子组成。可分为PAN基，沥青基，粘胶基碳纤维，PAN基是当今世界碳纤维发展的主流，占碳纤维市场的90%以上。碳纤维的主要产品有聚丙烯腈基，沥青基及黏胶基3大类，每一类产品又因原纤维种类、工艺及最终碳纤维性能等不同，又分成许多品种。“碳纤维”一词实际上是多种碳纤维的总称，因此分类及命名就十分重要。
碳纤维是由有机纤维经碳化和石墨化处理而得到的微晶石墨材料，碳纤维具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热和导电等特性，是一种力学性能优异的新材料。碳纤维除了应用在航空航天等高技术领域外，还可用在文体用品、纺织机械、医疗器械生物工程和运输车辆等方面。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。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国碳纤维材料行业发展分析及投资战略预测报告》显示：
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。2020年国内碳纤维的需求达33000吨，国内对应碳纤维材料市场规模增长至727亿元。
我国在陶瓷基复合材料研究方面起步相对较晚。近年来通过国家项目的支持，目前国内相关高校和研究单位在陶瓷基复合材料的研究取得了较大的突破。但是目前陶瓷基复合材料的应用还主要集中在军工、航天领域，在其他民用领域的应用规模还相对有限。
接下来一段时期内，陶瓷基复合材料行业的发展方向将主要向军转民发展，军转民的过程是行业发展规模迅速膨胀的阶段。碳纤维复合材料作为新材料产业中的新兴领域，是国家“十三五”计划重点支持的项目。近年来，碳纤维复合材料备受市场青睐，新产品的研发也也是企业转型升级的重点攻关项目。
二、碳纤维材料行业发展现状分析
在高铁制造对碳纤维表现出明显需求态势时，不少碳纤维加工制造企业也及时瞄准了高铁这一市场，主动对接产业。碳纤维原丝是在2000-3000摄氏度的高温中预氧化、碳化而成的，能够耐高温上千摄氏度。但是在具体的应用中，碳纤维原丝主要是以碳纤维复合材料的形式出现的，因此，必须使该复合材料在发挥原丝优异性能的同时，还兼具其它方面的特性，以达到高铁环保、安全等方面的高标准。
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。资料显示，截止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。
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、碳纤维材料行业发展趋势预测
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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