碳纤维概述

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。碳纤维具有几个优点，包括高刚度、高抗拉强度、低重量、高耐化学性、耐高温和低热膨胀。这些特性使得碳纤维在航空航天、土木工程、军事和赛车运动以及其他竞赛运动中非常受欢迎。

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。

(资料图)

碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前已大量生 产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐 疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能，广泛应用于航空航天、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，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。

实践中，碳纤维多按其力学性能分类。实践中，拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准，业内一般采用日本东 丽(TORAY)分类法。2011 年《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准正式发布实施，标志着我国的碳纤维行业有了自己的 分类方法与标准。按力学性能分类，碳纤维可分为高强型(GQ)、高强中模型(QZ)、高模型(GM)、高强高模 型(QM)，碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，因此使用中更多的是按其力学性能分类。

中国碳纤维材料行业发展分析

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。

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。

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。

近几年成为主要工艺之一，目前在碳碳复材中发展迅速，主要由光伏炉所需的热场碳碳复材的快速发展而推动的。

根据《化纤工业高质量发展的指导意见》，"十四五"时期，提高碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、连续玄武岩纤维的生产与应用水平，提升高性能纤维质量一致性和批次稳定性。进一步扩大高性能纤维在航空航天、风力和光伏发电、海洋工程、环境保护、安全防护、土工建筑、交通运输等领域应用。具体碳纤维复合材料行业规划围绕碳纤维复合材料以及高性能纤维创新平台展开。

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。

据中研产业研究院《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》分析：

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”。

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。

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。

想要了解更多碳纤维材料行业详情分析，可以点击查看中研普华研究报告《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》。报告根据碳纤维材料行业的发展轨迹及多年的实践经验，对中国碳纤维材料行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、市场供需、竞争格局、标杆企业、发展趋势、机会风险、发展策略与投资建议等进行了分析，并重点分析了我国碳纤维材料行业将面临的机遇与挑战，对碳纤维材料行业未来的发展趋势及前景作出审慎分析与预测。

关键词： 复合材料 行业发展 力学性能