碳纖維是指含碳量在90%以上的無機高分子材料，用聚丙烯腈（瀝青或粘膠）等作原料，經過高溫氧化、碳化等環(huán)節(jié)而生成，是目前高性能纖維中具有最高的比強度、比模量的纖維，且耐高溫居所有化纖之首。 

一、碳纖維的發(fā)展現狀

（一）全球形成若干研發(fā)熱點

最近幾年，碳纖維領域研發(fā)成果不斷涌現，大部分突破性成果來自美國和日本。

最新前沿技術不僅聚焦于碳纖維生產制備技術，也投射于汽車材料輕量化、3D打印、發(fā)電材料等更廣泛領域的應用。

另外，碳纖維材料的回收循環(huán)利用、木質素基碳纖維制備等成果均有一定進展。

代表性成果有：美國佐治亞理工學院突破第三代碳纖維技術；日本NEDO開發(fā)了電磁波加熱技術；東麗利用傳統的PAN溶液紡絲技術，精細控制碳化過程；日本帝人東邦已經成功開發(fā)僅需數秒就可以控制碳纖維外觀性狀的等離子表面處理技術；寧波材料所開展高溫石墨化環(huán)境中碳纖維拉伸強度保留率研究；臺灣地區(qū)永虹先進材料已成功研發(fā)出美國獨家專利超高溫石墨化技術，進行中高階碳纖維量產。

（二）中國碳纖維需求量全球居首

2023年國內碳纖維需求量約9.86萬噸，同比增長32.6%，2008-2023年間需求量CAGR達17.1%，增速顯著高于海外9.8%的復合增速。

2022年國內碳纖維需求就已占到全球約55.1%的比重，較早期約兩成的占比明顯提升，已成為全球第一大碳纖維消費市場。

國產替代提速，2022年國產超越進口：隨著國內碳纖維企業(yè)新增產能落地及技術迭代，碳纖維國產替代不斷提速，2023年國內 9.86萬噸碳纖維需求量中，國產碳纖維約5.46萬噸。

（三）國內產能突破十萬噸

根據百川盈孚網站統計信息，截至2023年6月，國內碳纖維生產商總產能達到11.7萬噸，較2021年末的6.27萬噸增加約86.6%，且絕大多數碳纖維運行狀態(tài)良好。

吉林系、中復神鷹、新創(chuàng)碳谷產能規(guī)模已破萬噸，規(guī)模優(yōu)勢領跑國內。隨著政策支持碳纖維的進一步發(fā)展，2024年中國碳纖維產能將有望增長至18.4萬噸。

（四）國產碳纖維的質量、性能與美日差距不斷縮小

在碳纖維領域，通常將每束碳纖維根數大于4.8萬根（簡稱48K）的稱為大絲束碳纖維，每束碳纖維處于1000根至1.2萬根之間的（1-12K）稱為小絲束。

與小絲束相比，48K大絲束最大的優(yōu)勢在于，在相同的生產條件下能大幅度提高碳纖維單線產能和質量性能，從而實現生產低成本化。

然而，目前國內每束碳纖維基本處于1-12K之間，即以小絲束為主。由于小絲束成本較高，因此抑制了下游企業(yè)應用碳纖維的積極性。

此前大絲束碳纖維生產技術主要掌握在美國、德國、日本的幾家大公司手中。不過，隨著我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程第一套國產線在中國石化上海石化碳纖維產業(yè)基地投料開車，標志著我國大絲束碳纖維開啟產業(yè)化布局，它將改變我國大絲束碳纖維全部依賴進口、長期供不應求的局面，助推國產碳纖維產業(yè)發(fā)展。　

二、碳纖維的應用爆點

（一）低空經濟

今年3月28日，工業(yè)和信息化部、科學技術部、財政部、中國民用航空局印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案（2024—2030年）》，提出到2030年，推動低空經濟形成萬億級市場規(guī)模。

碳纖維復材具備質量輕、強度高、耐腐蝕等優(yōu)勢，其在航空航天領域應用時間已久。2023年全球碳纖維需求量合計11.5萬噸，其中19.1%來自于航空航天軍工領域。

有資料顯示，小鵬匯天的旅航者X2、峰飛航空的“盛世龍”都開始大規(guī)模使用碳纖維復合材料。首款獲得民航局辦理的型號合格證與標準適航證的億航EH216-S無人駕駛載人航空器也采用了環(huán)氧基碳纖維復合材料。預計未來主流產品的機身材料，碳纖復材有望成為主流。

（二）體育休閑

碳纖維運用在運動休閑領域中，像球桿、釣魚竿、網球拍、羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運動用品都是碳纖維的主要用戶，據估計，全世界碳纖維釣魚桿的產量約為每年2000萬副。

碳纖維運用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機、筆記本電腦等電子產品也可以看到碳纖維的身影。碳纖維還應用在劃船、賽艇等其他海洋運動中。

（三）風電光伏

從我國碳纖維行業(yè)下游需求量來看，目前對碳纖維需求占比較高的領域是體育休閑與風電葉片，需求量占比分別是30.9%、23.5%。

隨著維斯塔斯核心技術專利到期、國內碳纖維快速擴張并持續(xù)降本增效、海上風電快速滲透及風機大型化趨勢等多重利好因素疊加，預計國內風電用碳纖維將獲得更大發(fā)展空間，持續(xù)帶動國內碳纖維需求增長。

此外，早期光伏行業(yè)的生產商大多采用石墨材料構成的坩堝作為熱場系統的保溫材料，而碳復合材料坩堝具有使用壽命長、熱場穩(wěn)定性高、成晶率穩(wěn)定等優(yōu)點，碳復合材料將替代石墨材料，被廣泛應用在單晶拉制爐和多晶鑄錠爐的熱場系統中。

（四）纖維加固

碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。

碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發(fā)達國家。中國的這項技術起步很晚，但隨著中國經濟建設和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現有建筑中有相當一部分由于當時設計荷載標準低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當前規(guī)范使用的需求，亟需進行維修、加固。

碳纖維加固修補結構技術是繼加大混凝土截面、外包鋼加固、粘鋼加固之后的又一種新型的結構加固技術，且比加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法更牢固，因此，碳纖維加固將有望得到深入應用。