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大陸碳纖維的應用領域非常廣泛，2022年主要下應用領域包括風電葉片（占比23.5%）、體育休閑（占比30.9%）、航空航天軍工（占比10.5%）、碳碳複材（占比9.1%）以及壓力容器（占比8.1%）等。
随着國内高品質碳纖維生産的不斷突破和放量，以及下遊軍工、衛星網際網路、人工智能等領域的持續發展，衛星、火箭、機器人等都将成為碳纖維需求的新增長點。
2022年全球碳纖維需求達到了13.5萬噸，其中中國的需求量占到了7.44萬噸，相較于前一年的11.8萬噸全球總量和6.24萬噸中國需求量均有所增長。預計到2025年，中國的碳纖維需求将進一步攀升至13.2萬噸，2021至2025年間的複合年增長率（CAGR）高達20.6%。
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碳纖維行業概覽
碳纖維作為各類高技術新材料的基礎，對于提升裝備性能、實作獨立自主等方面具有至關重要的作用。
碳纖維是一種含碳量超過90%的微晶石墨材料纖維，由有機纖維（尤其是聚丙烯腈纖維）經過碳化及石墨化處理制得。這種材料以其獨特的實體特性——高強度、輕質、高比模量、出色的耐腐蝕性、耐疲勞性、低熱膨脹系數以及優異的耐高低溫性能——在軍民兩用領域均發揮着重要作用。
與傳統的工業金屬材料如钛合金相比，樹脂基碳纖維在模量和強度方面表現更為出色。其強度設計可達到甚至超過高強鋼的水準，同時在輕量化方面也具有顯著優勢。
盡管碳纖維在性能上擁有諸多優點，但其相對較高的成本限制了其在某些行業的應用。
目前，在航空航天等對材料性能要求極高的領域，碳纖維已經開始部分取代傳統材料。但在對力學性能要求不那麼嚴格的傳統行業中，由于更看重經濟效益，傳統材料仍然占據主導地位。
高端碳纖維尤其是用于航空航天領域的小絲束産品，其制備過程複雜且要求嚴格。從聚合、紡絲到預氧化、碳化等每一個環節都對最終産品的性能有着至關重要的影響。
其中原絲的品質是制備高性能碳纖維的基礎，而産業化工藝和反應裝置技術則是確定品質穩定的關鍵。
目前，工業上普遍采用的紡絲方法包括濕噴濕紡和幹噴濕紡兩種。
濕噴濕紡雖然紡絲速度較慢，但産品品質相對穩定；而幹噴濕紡則結合了幹法和濕法紡絲的優點，是目前大規模生産PAN基碳纖維原絲的主要工藝。
碳纖維複合材料具有輕質高強的特點，其密度僅為1.5-2g/cm³，是鋁合金的一半、鋼的五分之一。用碳纖維複合材料制造的零部件品質僅為傳統鋁合金零部件的15%-30%。例如，寶馬公司在其2014年生産的i3和i8純電動汽車中大量使用了碳纖維增強塑膠材料，實作了碳纖維在量産車上的突破性應用。然而，由于成本較高，寶馬在後續的熱銷車型中減少了碳纖維的用量。
在碳纖維複合材料的制備方面，領軍企業如光威複材等已經實作了碳化、氧化等核心裝置的自主研發和生産。
在碳纖維複合材料中，以樹脂基複合材料（CFRP）最為常見，占據了市場佔有率的90%以上。在這類材料中，碳纖維承擔着受力的角色，而樹脂則起到粘結的作用。由于其顯著的減重增強效果，CFRP在航空航天、體育娛樂用品等領域得到了廣泛應用。
在碳纖維的應用領域中，機械手臂是典型案例；此外，在輪胎制造環節中，桁架機器人也廣泛采用了碳纖維材料。根據《T軸碳纖維高速桁架機器人的設計》一文的資料，為滿足不同工況對高速桁架機器人強度、壽命和品質的要求，T軸滑塊矩形管、Z軸固定槽鋼和Z軸滑塊矩形管等關鍵部件均采用了碳纖維材料。
碳纖維産業鍊梳理
整個碳纖維産業鍊包括生産裝置、原絲生産、中間體制造、碳纖維制品生産以及最終的應用環節。
碳纖維的完整産業鍊涵蓋了從原油起始到終端應用的全部制造流程。其始于從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中提取丙烯，随後通過氨氧化反應得到丙烯腈。丙烯腈經過聚合和紡絲工藝，形成聚丙烯腈原絲，這是産業鍊中的核心環節。
原絲的品質特别是其微觀形态結構和緻密性，對碳纖維的強度有着決定性影響。此外，原絲的品質和生産成本也在很大程度上決定了碳纖維的最終品質和價格。原絲經過預氧化、低溫及高溫碳化處理後，轉化為碳纖維。
制備高性能碳纖維的關鍵在于高品質的PAN原絲，它是碳纖維的前驅體。生産PAN原絲所涉及的聚合、紡絲、碳化和氧化等工藝并非易事，需要掌握關鍵的産業化工藝和反應裝置技術。
除了PAN原絲的品質外，碳纖維複合材料的設計、制造和評價也是制約碳纖維産業發展的關鍵因素。
在碳纖維複合材料中，樹脂基材扮演着重要角色。即使有了高品質的PAN原絲，如果沒有性能優異、産業化規模的樹脂基材以及相應的複合材料生産裝置，碳纖維的大規模應用仍将受限。#新材料##材料##碳纖維##風電##汽車##文章首發挑戰賽##财經##汽車#
碳纖維市場競争格局和龍頭梳理
碳纖維的核心生産技術主要由歐美和日本的企業所掌握。
在産能方面，日本東麗穩居世界首位。國内一些企業已經在碳纖維産業鍊上取得了成績。例如，光威複材已經實作了碳纖維的全産業鍊布局；中複神鷹則是民用小絲束碳纖維的龍頭企業；吉林碳谷則是碳纖維原絲的龍頭企業。
吉林化纖集團是國内大絲束碳纖維的龍頭企業；上海石化正在建設國内首套萬噸級48K大絲束碳纖維國産化裝置；中簡科技則是軍用碳纖維的龍頭企業；恒神股份則實作了碳纖維-預浸料-複材的一體化發展；精工科技則是碳纖維碳化裝置的龍頭企業。碳纖維複合材料生産企業還包括金博股份、天宜上佳等。
全球十大碳纖維生産廠家中，中國的吉林化纖集團、中複神鷹和寶旌三家企業也榜上有名。
碳纖維行業的發展也面臨着一些挑戰。在碳纖維庫存積累、價格下行的背景下，碳纖維産品的盈利能力和企業的經營都面臨着壓力。是以，大規模的産能擴張可能會放緩，而龍頭企業則有望依靠其規模、成本、技術和資金等優勢進一步聚攏資源。
雖然碳纖維行業的發展面臨着一些挑戰，但考慮到其價格正在逐漸探底，且下遊需求的長期增長空間仍然較好，應用場景也有望進一步拓展。
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