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除應(yīng)用于光伏熱場(chǎng)外，碳基復(fù)合材料還可應(yīng)用于半導(dǎo)體熱場(chǎng)（預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)空間15億）、制動(dòng)材料（預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)空間280億）和其他動(dòng)密封、耐腐蝕場(chǎng)景，賽道天花板高，發(fā)展空間大，具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)可通過產(chǎn)品延展開拓新藍(lán)海市場(chǎng)。
當(dāng)下碳陶剎車組件已廣泛用于高鐵，飛機(jī)和跑車等交通工具的制動(dòng)系統(tǒng)中，有望在乘用車中快速放量，成為碳基復(fù)材企業(yè)的第二增長(zhǎng)曲線。
工藝上，碳陶復(fù)材只需在碳碳工藝后一步進(jìn)行硅化即可。性能方面，相比碳碳復(fù)材，碳陶摩擦性能、抗磨損性能、耐高溫性和強(qiáng)度顯著提升。碳陶剎車盤可大幅減重+提升車輛制動(dòng)性能。
隨碳陶剎車片工藝成熟度提升，生產(chǎn)良率提高，碳陶復(fù)材有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。從生產(chǎn)工藝看，預(yù)計(jì)量產(chǎn)后碳陶剎車盤成本降略高于碳基復(fù)材（以30%的成本增幅測(cè)算，對(duì)應(yīng)成本約450元）。企業(yè)可通過出讓部分利潤(rùn)&將碳陶剎車片價(jià)格下調(diào)至與碳基復(fù)材價(jià)格基本一致，提升碳陶市場(chǎng)滲透率。假設(shè)近五年碳陶剎車逐漸普及，未來中高端車型及重卡中碳陶剎車盤滲透率20%。以單車價(jià)值量下降至1萬元測(cè)算，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)碳陶剎車盤市場(chǎng)規(guī)模約100億元。
高速制動(dòng)場(chǎng)景催生碳碳/碳陶剎車材料需求
制動(dòng)器是使運(yùn)動(dòng)中的機(jī)構(gòu)改變速度或迅速減速進(jìn)而停止并保持停止?fàn)顟B(tài)的機(jī)械裝臵，其原理為通過摩擦將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱量吸收或者散發(fā)掉，制動(dòng)器中所使用的摩擦材料被稱為剎車材料，根據(jù)所使用的機(jī)構(gòu)，剎車材料可以分為汽車剎車材料、火車剎車材料和航空剎車材料等，根據(jù)材料類型，則可以被分為樹脂基剎車材料、粉末冶金剎車材料、碳/碳復(fù)合剎車材料以及陶瓷基剎車材料。
高速制動(dòng)場(chǎng)景催生碳基剎車材料需求，碳陶為終極升級(jí)方向。要滿足制動(dòng)需求，剎車材料需具備足夠而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、抗氧化磨損性能優(yōu)異，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等，除此之外，剎車材料還要兼顧舒適度和性價(jià)比， 需要具備摩擦噪音小、工作中不粘結(jié)和咬合以及原料來源充裕，性價(jià)比高等特點(diǎn)。
開始的剎車材料為棉線增強(qiáng)的樹脂基材料，后續(xù)發(fā)展了石棉材料、熔鑄金屬材料、粉末冶金材料、碳碳復(fù)合材料以及纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。
石棉材料因?yàn)橹掳┬裕坭T金屬材料因?yàn)槟Σ料禂?shù)不穩(wěn)定、磨損大和易粘結(jié)等缺點(diǎn)不能滿足飛機(jī)、高鐵以及高性能汽車等高速制動(dòng)場(chǎng)景的制動(dòng)要求。
粉末冶金材料、碳碳復(fù)合材料以及纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料目前已成為高速制動(dòng)場(chǎng)景的主流剎車材料。其中碳陶復(fù)合材料基于其在干濕態(tài)摩擦因數(shù)、磨損損失、火花、質(zhì)量等方面的全面， 是未來剎車材料的終極升級(jí)方向。
汽車電動(dòng)化、智能化、高端化和成本下降共驅(qū)碳陶剎車滲透率提升
政策與市場(chǎng)共驅(qū)新能源車銷量和滲透率持續(xù)快速提升。雙碳背景下， 政府持續(xù)加大對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的支持力度，2011-2021 年新能源汽車銷量 CAGR 達(dá) 83.44%，2021 年新能源車銷量 352.05 萬輛，占汽車銷量的比例由 0.04%提高到 13.4%，新能源車滲透率在 2021 年次超過 10%，意味著市場(chǎng)需求的真正打開，疊加規(guī)模效應(yīng)帶來的成本下降以及燃油價(jià)格的大幅上漲，將進(jìn)入政策與市場(chǎng)共驅(qū)銷量快速增長(zhǎng)的階段，預(yù)計(jì)滲透率還將快速提升。
汽車電動(dòng)化帶來輕量化需求提升，碳陶剎車減重事半功倍。相較于燃油車，電動(dòng)車沒有了內(nèi)燃機(jī)和變速箱等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但所攜帶的電池導(dǎo)致同級(jí)別的電動(dòng)車普遍要比燃油車重。
電動(dòng)車較高的自重帶來兩方面問題， 一是安全問題，自重越大的車行駛慣性會(huì)越大，也就意味著需要配備更強(qiáng)的剎車。二是續(xù)航里程問題，自重大會(huì)減少續(xù)航里程，對(duì)電動(dòng)車而言 會(huì)加重“里程焦慮”。
結(jié)合以上兩方面來看，不論是在行車安全方面還是減重以增加續(xù)航里程方面，碳陶剎車制動(dòng)距離短、使用壽命長(zhǎng)以及重 量輕的優(yōu)勢(shì)在汽車電動(dòng)化趨勢(shì)之下都將愈發(fā)凸顯。
汽車電動(dòng)化和智能化趨勢(shì)帶動(dòng)線控制系統(tǒng)裝配率提升，碳陶剎車是理 想的線控剎車系統(tǒng)剎車材料。電動(dòng)車滲透率的不斷提升將在兩方面帶來線控剎車系統(tǒng)需求量的提升：
一方面，電動(dòng)車本身對(duì)延長(zhǎng)續(xù)航里程的訴求很強(qiáng)，由于線控剎車系統(tǒng)的各部件只是通過電信號(hào)來交流，這樣就能 通過剎車控制單元在動(dòng)能回收與機(jī)械制動(dòng)之間進(jìn)行選擇，將二者完美融合從而大限度回收能量，增加電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程。
另一方面，電驅(qū)動(dòng)為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛打下基礎(chǔ)，根據(jù) Strategy Analytics 預(yù)測(cè)，2020-2035 年 L2 及以上的智能車滲透率將由 7%大幅提升至 79%。根據(jù)華為發(fā)布的《智能 2030》，自動(dòng)駕駛新車滲透率將超過 20%，自動(dòng)駕駛滲透率和自動(dòng)駕駛級(jí)別的不斷提升意味著駕駛員會(huì)逐漸將更多的控制權(quán)限下放給車載計(jì)算系統(tǒng)，線控制系統(tǒng)的裝配率隨之將不斷提升。相較傳統(tǒng)的機(jī)械控制，線控系統(tǒng)的大優(yōu)勢(shì)是響應(yīng)精準(zhǔn)迅速，可以為智能駕駛提供更高的制動(dòng)響應(yīng)速度。
從以上兩方面來看，線控剎車系統(tǒng)是未來剎車系統(tǒng)發(fā)展的大勢(shì)所趨。而碳陶剎車系統(tǒng)基于自身制動(dòng)距離短的優(yōu)勢(shì)，與線控制系統(tǒng)配合，不僅能為自動(dòng)駕駛提供更高級(jí)別的剎車安全保 護(hù)，也有助于更好回收能量、減輕車重，從而延長(zhǎng)續(xù)航里程。
碳陶剎車具備剎車距離短、輕量化、制動(dòng)噪音小等優(yōu)勢(shì)，安裝碳陶剎車相當(dāng)于在懸掛系統(tǒng)以下減重，這樣會(huì)使方向盤操控更為靈巧，車身振動(dòng)減小，舒適度更高，碳陶剎車卓越的性能表現(xiàn)可匹配 C 級(jí)車以及汽車改裝市場(chǎng)對(duì)車輛性能的較高追求。
直接材料成本占比低，降本有空間。碳陶復(fù)合材料是在碳碳復(fù)材的基礎(chǔ)上多了一道硅化處理的工序，我們可以用碳碳復(fù)材的成本構(gòu)成來表征碳陶復(fù)材，以金博股份熱場(chǎng)材料為例，公司優(yōu)化工藝步驟，用快速化學(xué)氣相沉積大幅縮短沉積時(shí)間以降低制造費(fèi)用，并自制預(yù)制體向產(chǎn)業(yè)鏈上 游延伸，2019 年直接材料在碳碳熱場(chǎng)生產(chǎn)成本中的占比為 31.18%， 2021 年上升到 51.95%，背后主要來自于制備技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)效率的提升所帶來的制造費(fèi)用下降。雖然目前由于生產(chǎn)工藝不成熟和生產(chǎn)周期長(zhǎng)等方面的問題而生產(chǎn)成本較高，但從碳碳復(fù)材的成本結(jié)構(gòu)和降本經(jīng)驗(yàn)來看，碳陶復(fù)材有著不小的降本空間。
產(chǎn)業(yè)鏈探索降本路徑，五維降本路徑清晰。根據(jù)世鑫新材在“2021 中 國(guó)汽車供應(yīng)鏈大會(huì)”上的發(fā)言，碳陶復(fù)材剎車盤的降本路徑有 5 個(gè)方面：
1）降低原材料價(jià)格：通過優(yōu)化碳纖維的牌號(hào)和含量來實(shí)現(xiàn)原材料成本 的降低；2）優(yōu)化制備工藝：長(zhǎng)纖盤制備周期長(zhǎng)主要受限于熱工藝，熱 工藝包含 CVI 增碳工藝和反應(yīng)熔滲陶瓷化工藝，可以通過開發(fā)多料柱 限域 CVI 工藝和快速熔融工藝來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)周期的大幅度降低，預(yù)計(jì)可 降低至一個(gè)月以內(nèi)；3）生產(chǎn)智能化：碳陶剎車盤的加工不同于傳統(tǒng)金 屬盤，陶瓷組分的存在使其加工難度大和加工效率低。目前國(guó)內(nèi)碳陶盤 的機(jī)械加工多為非智能化生產(chǎn)，通過智能化在線檢測(cè)和生產(chǎn)可以大幅度 提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步降低成本；4）開發(fā)近尺寸預(yù)制體成型工藝：目 前長(zhǎng)纖盤預(yù)制體是從方板上面切割而來，這樣會(huì)形成中間和四個(gè)角五塊 余料，導(dǎo)致原材料的利用率非常低。如果能開發(fā)出近尺寸預(yù)制體成型工 藝，可以直接制備出環(huán)形坯體和通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)，從而大大提高原材料的 利用率，同時(shí)還可以減少制動(dòng)盤的機(jī)械加工量，大幅度降低制備成本；5）能源價(jià)格：制備碳陶剎車盤熱工藝所需的溫度高且時(shí)間長(zhǎng)，用電量 非常大，所以如果能夠爭(zhēng)取到優(yōu)惠的能源專項(xiàng)價(jià)格，可有效降低碳陶剎 車盤制備成本。
市場(chǎng)空間有多大？
1.汽車碳陶剎車市場(chǎng)
乘用車方面，汽車輕量化和智能化需求疊加成本下降將推動(dòng)碳陶剎車在 C 級(jí)車中的滲透率加速提升，預(yù)計(jì) 2023-2025 年間分別提升 2 個(gè)、4 個(gè)和 6 個(gè)百分點(diǎn)。假設(shè)目前主流市場(chǎng)價(jià)格為 12 萬元/套，隨著國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品市場(chǎng)份額逐漸提高和碳陶制造工藝優(yōu)化，假設(shè)之后碳陶剎車盤均價(jià)每年下降 30%，預(yù)計(jì)2025 年 C 級(jí)車新車裝配碳陶剎車盤的市場(chǎng)為規(guī)模為 37.04 億元。
商用車方面，新能源商用車的減重需求更為突出，2021 年，碳陶剎車在新能源商用車中的滲透率設(shè)為 0%，假設(shè)之后每年加速提升，預(yù)計(jì)2025 年新能源商用車新車裝配碳陶剎車盤的市場(chǎng)規(guī)模為21.61 億元。
汽車改裝方面，我國(guó)目前汽車改裝率僅有 3%左右，隨著人均可支配收入提升帶來消費(fèi)者個(gè)性化需求提升，以及汽車改裝相關(guān)法規(guī)的不斷完善，假設(shè)未來我國(guó)汽車改裝率將穩(wěn)步提升，2025 年達(dá)到 5%。假設(shè)2025 年改裝車輛中更換碳陶剎車的比例為 1%，成本下降下 2025 年碳陶剎車單車價(jià)值量為 3 萬元，預(yù)計(jì)2025 達(dá) 年汽車改裝市場(chǎng)中碳陶剎車盤需求達(dá) 57.2億元。
2.飛機(jī)碳剎車市場(chǎng)空間
若樂觀估計(jì)，假設(shè)遠(yuǎn)期我國(guó)民用航空飛行器數(shù)量為10000 架，碳碳滲透率100% ；軍用航空飛行器 5000 架，碳碳剎車滲透率 100% ；那么合計(jì)飛機(jī)碳碳剎車盤市場(chǎng)空間為 135 億元，相較當(dāng)前市場(chǎng)容量有約 3 倍擴(kuò)容。
3.高鐵碳剎車市場(chǎng)空間
高鐵剎車片是屬于耗材，一列動(dòng)車組一年需更換剎車片約 4 次，每輛動(dòng)車組需求數(shù)量約為 24 片。依此計(jì)算 2020 年我國(guó)高鐵新增動(dòng)車組配套需求總量約為 4.9 萬片，高鐵更換需求約為 301 萬片，2020 年我國(guó)高鐵剎車片需求總量達(dá)到 306 萬片。遠(yuǎn)期來看，假設(shè)高鐵保有量 5 萬輛，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間為 107 億元。進(jìn)一步，若全部更換為碳碳剎車材料，那么市場(chǎng)空間或更大。