从翱翔蓝天的各式飞机，到一根根长长的钓竿；从高原上四处耸立的“大风车”，到骑行的专业级山地自行车……在很多意想不到的场景里，都有碳纤维的“用武之地”。

　　制图 | 钟燕京

　　国产碳纤维目前在航空市场的应用如何，需要注意哪些问题？在风力发电、体育休闲两大市场的应用出现了哪些新变化？如何看待碳纤维未来的市场应用前景？

　　在近期举办的中国碳纤维产业链创新发展论坛暨2023年中国化学纤维工业协会碳纤维分会年会期间，《中国纺织报》记者带着以上问题进行了深入采访。

　　航空市场依然是“稳定器”

　　作为一种战略性新兴材料，碳纤维及其复合材料首当其冲的“使命”，就是保障涉及国家重大战略的相关产业链供应链自主可控。

　　复合材料用量是体现飞机先进性的重要标志。从天然材料到金属材料，再到复合材料，一直以来，飞机机身结构对材料的追求，始终是“坚如钢，重如翎。”

　　中国复合材料工业协会副秘书长卢宏萍表示：“随着航空复合材料技术的进步，民机用复合材料结构占比达到30%-50%，其他飞机中复合材料的占比也大幅提升。先进复合材料对航空装备的现代化，起着十分关键的支撑作用。”

　　以空客A350-900XWB为例，在其使用的所有材料中，复合材料的用量占比达到52%。

　　航空领域一直是全球碳纤维及其复合材料企业重点拓展的高端应用市场。

　　由广州赛奥碳纤维技术股份有限公司发布的《2022年全球碳纤维复合材料市场报告》（以下简称《报告》）显示，2022年，国际市场上航空航天领域的碳纤维用量是21000吨，在全球碳纤维总用量中的占比为15.6%。

　　具体来看，全球商用飞机中碳纤维的需求量为7000吨，占全球航空航天领域碳纤维总用量的33.3%；无人机中的需求量为4000吨，占19%；公务机中的需求量为2300吨，占11%；直升机中的需求量为1800吨，占8.6%；通用飞机中的需求量为700吨，占3.3%。

　　对比来看，2022年，我国航空航天领域的碳纤维用量在碳纤维总用量中的占比为10.5%。

　　今年前三季度，威海光威复合材料股份有限公司旗下威海拓展纤维有限公司业务板块实现收入11.05亿元，同比增长1.69%；其中，定型纤维产品稳定交付，重大合同执行率为29.16%。

　　光威复材日前在公开答复投资者调研时还表示：“公司的一款碳纤维产品相关项目今年9月完成验收，而且在验收之前，小批量供货、产品的等同性扩大应用推广都在进行。后期，随着应用逐步扩大，该产品将会有一个逐步放量的过程。公司的另一款产品去年已经通过相关评审，并形成业务合作关系，后期会继续根据相关需求逐步供应。”

　　中简科技股份有限公司的ZT7系列碳纤维已经稳定、批量供货多年，新一代碳纤维也在不同应用领域进行了验证与供货。今年前三季度，该公司实现营业收入3.99 亿元，净利润为2.4亿元。

　　中简科技董秘李剑锋表示：“虽然从今年开始碳纤维价格出现下降，但目前，高端碳纤维市场供不应求的局面并没有发生本质改变，公司的产品价格将在一定期限内保持稳定。”

　　国内几家碳纤维龙头还参与了国产大飞机的相关配套。

　　光威复材表示，公司对于大飞机的相关配套工作目前体现在两个方面：一是提供碳纤维，并由客户做成预浸料，用于复材结构制造；二是给大飞机提供内饰的阻燃预浸料，以及定制化的碳纤维及织物等。

　　中复神鹰董秘金亮表示，公司旗下上海航空预浸料项目已通过量产线PCD（工艺过程控制文件）批准，T800级碳纤维预浸料第二生产线建设也已完成。

　　江苏恒神股份有限公司总经理张明介绍：“近几年，恒神股份与中国商飞的合作逐步加深，恒神T800级产品在相关部件中开始应用。从长远看，大飞机研制过程中有典型结构的国产材料需求，将逐步实现碳纤维复材国产化替代。”

　　在通用飞机市场上，企业也有所作为。

　　光威复材已向客户交付TP500大型无人运输机平台、AR500无人直升机平台等型号产品。以TP500为例，光威复材为该项目提供整机碳纤维及预浸料配套，并承担前后机身和尾翼等复合材料结构件研制和生产，以大部件形式整体交付客户进行总装调试。

　　中国民用航空沈阳航空器适航审定中心研究员刘秀芝表示：“通航飞机绝大多数机体结构采用复合材料制造，复合材料及其相关行业在通用航空产业链上占据了举足轻重的地位。”

　　谈及国产碳纤维及其复合材料如何能够更好地适应我国通航产业发展趋势，更加安全地实现在通航飞机上的大规模应用，刘秀芝表示：“设计是先导，材料是基础，制造是关键，检测是保障。对复合材料的适航验证，重点关注材料的稳定性、制造可重复性和质量一致性等几个关键问题，这个指导思想贯穿适航验证的全程。国产碳纤维及其复合材料要想进入通航产业链，就必须解决‘能不能用、好不好用、敢不敢用’的问题，缺一不可。对于材料供应商来说，要思考其研发的复合材料得达到什么技术状态，至少得完成哪些工作，才可能成为通航备选材料。”

　　毫无疑问，未来的航空市场依然充满潜力。

　　“2017年，全球航空航天复合材料的市场规模为176.24亿美元，预计到2026年将增长至467.9亿美元，在复合材料市场中的占比将超过40%，呈现11.46%的年复合增长率。” 卢宏萍表示，中国航空航天复合材料市场的增速未来将高于世界平均水平。预计到2026年，中国航空航天复合材料市场规模将达到987.43亿元，占国内复合材料市场整体规模的比例将超过30%，其2017年至2026年的年复合增长率将达到14.29%。

　　风电市场驱动力放缓

　　从山西到内蒙古，从河北到山东……这几年，在广袤的土地上，到处都能看见随风旋转的风电叶片。

　　记者在采访中了解到，风电叶片的长度，直接影响着风力发电装置的发电效率和功率输出。较长的叶片，可以捕捉到更多的风能，提高发电装置的效率。

　　风机机组当前正朝着大型化方向发展。随着风电叶片越来越长，对材料的强度和刚度都提出了更为苛刻的要求。具有“轻质高强”突出特点的碳纤维及其复合材料，已经成为制造风电叶片的不二选择。

　　卢宏萍表示，采用碳纤维材料，能使风电叶片的扰度更小、机翼部分更薄，提高风能利用率，还能提高叶片的抗疲劳性能，并减少运输和吊装成本。采用碳纤维材料，还能制造低风速叶片。

　　在这股“绿色浪潮”下，吉林碳谷、中复神鹰、恒神股份等企业研发生产的碳纤维逐渐应用到风电叶片中。包含风电碳梁业务的能源新材料，也成为光威复材一个重要的业务板块，不过，其在该板块使用的碳纤维来自对外采购。

　　金亮表示：“中复神鹰与国内外主要的风电主机厂、碳纤维拉挤板生产企业均有合作，已形成批量供应。公司还协同客户进行风电领域其他应用的认证评价，如SYT45S-48K产品用于碳纤维拉挤板测评等。”

　　《报告》显示，2022年，国际市场上风电叶片的碳纤维用量是34700吨，占比排第一位；我国市场上风电叶片领域的碳纤维用量是17500吨，占比排第二位。

　　广州赛奥总经理林刚表示，前几年，风电叶片一直是全球碳纤维销量快速增长的“主引擎”，但这两年，全球两大风电巨头维斯塔斯和GE的碳纤维板材用量基本没有增长，其全年的碳纤维用量维持在3万吨左右；其他几家国内风电企业的碳纤维用量也基本没有增长。这使风电应用市场对碳纤维销量的驱动放缓。

　　财报数据显示，今年前三季度，光威复材能源新材料板块实现收入3.4亿元，同比下降36.44%。不过，公司风电业务新客户的销售规模逐步形成，报告期内实现收入6000.35万元。“在风电碳梁业务方面，今年公司来自老客户的订单减少，新开发客户的贡献仍需要时间才能稳步提升。”光威复材这样表示。

　　风电市场整体的应用前景如何？

　　全球风能理事会的分析报告指出，2022年后，全球范围内快速调整的政策环境为风电市场的加速发展奠定了基础。2023-2027年，预计平均每年的风电新增装机容量将达到136GW（吉瓦），呈现15%的复合增长率。

　　“碳纤维是生产风电碳梁的原材料，其产能国内目前已经有了，但是后端的应用还没有放量。目前，一些新风电客户的需求出现增长态势，但需求主要还是来自几家有实力的国外客户，这一块并没有增长。如果从长期看，风电碳梁这一应用市场仍然在积累积极因素，尤其是如果国内风电市场能够发展起来，这一块会有较大空间。”光威复材这样表示。

　　体育休闲市场仍值得期待

　　钓鱼竿、高尔夫球杆、自行车、各种球拍、曲棍球杆、滑雪杆……林林总总的体育休闲用品一直是碳纤维应用的一个主力市场。

　　《报告》显示，2022年，国际市场上体育休闲领域的碳纤维用量是24000吨，排第二位；我国市场上碳纤维最大的应用领域便是体育休闲，用量为23000吨。

　　“全球近90%的碳纤维体育器材在中国加工。目前，厦门、东莞等城市已经形成了碳纤维体育用品的产业集聚区，占有优势地位。”卢宏萍说。

　　《报告》显示，2022年，在全球市场上，钓鱼竿领域的碳纤维用量是8500吨，占体育休闲领域碳纤维总用量的35%；高尔夫球杆领域的用量是5300吨，占22%；自行车领域的用量是4700吨，占20%；球拍领域的用量是2800吨，占12%。

　　神鹰碳纤维自行车有限公司每年生产约2万台碳纤维自行车架、4万支前叉，产品主要出口欧美市场。

　　神鹰碳纤维自行车公司总经理罗明丰介绍，公司生产的碳纤维车架、前叉等部件，碳纤维含量为100%，用的是中复神鹰自己生产的碳纤维，包括SY49S、SY55S、M40等规格。

　　“相比去年，今年碳纤维自行车的销量出现下滑。原因在于，欧美市场的碳纤维自行车现在仍处在消化库存的过程中，同时，欧美经济复苏乏力，消费者购买意愿不足，新的消费需求有所下降。”罗明丰说。

　　记者在采访中了解到，相比铝合金自行车，碳纤维山地自行车的突出优点，是能够提供更平稳、更舒适的骑行体验，具有更好的操控性、更快的速度和更大的灵活性，且具有耐久性、多功能性。

　　谈及碳纤维自行车的市场前景，罗明丰表示：“从长远看，整个市场的发展前景还是向好的。欧美市场对高性能碳纤维自行车产品的需求仍然强劲，各品牌商也在不断升级产品，使用碳纤维替换铝合金。同时，消费者的认可度也越来越高。”

　　值得注意的是，碳纤维及其复合材料还开始应用在运动鞋中。

　　卢宏萍介绍，树脂浸润固化后形成碳纤维板材，具有重量轻、强度高的显著优点，在跑鞋、高尔夫球鞋、篮球鞋和足球鞋中应用，可以提供更好的足部支撑和稳定性，同时，让鞋子整体具备更佳的耐用性。据了解，日本碳纤维企业推出的连续纤维增强热塑性碳板，已经被应用于鞋底和鞋跟。“未来，各种运动产品中将会越来越多地使用碳纤维织物增强复合材料和碳纤维预浸料。”卢宏萍说。

　　根据相关预测，预计到2031年，全球体育复合材料市场规模将达到40亿美元，年复合增长率将在5%左右。

　　“体育休闲领域是一个由千万家中小企业组成的群体，值得我国碳纤维企业珍视。”林刚表示，“我国目前已经具备了体育及健康产业大爆发的条件。在北京冬奥会上，冬奥火炬、舵雪车、滑雪板等都用上了碳纤维，这让大众更多地认识了碳纤维这种先进材料。体育休闲市场的应用仍然值得期待。”

　　（来源：中国纺织报 同黎娜）