國際市場研究機(jī)構(gòu)Reportsnreports日前發(fā)布報(bào)告稱，到2026年，碳纖維市場需求將達(dá)到80億美元，期間年復(fù)合增率將達(dá)到10.8%。
同時(shí)，根據(jù)化學(xué)纖維協(xié)會(huì)的預(yù)測，從2015年到2020年，碳纖維總需求年均增長率約12%，其中航空航天級(jí)碳纖維需求年均增長率為15%。國內(nèi)經(jīng)過了前幾年的技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)能鋪墊和下游產(chǎn)品研發(fā)準(zhǔn)備期。預(yù)計(jì)2017年將成為高端碳纖維爆發(fā)元年。隨著眾多航空航天型號(hào)研制期結(jié)束，批產(chǎn)期到來，航空航天級(jí)碳纖維的需求將迎來爆炸式增長。
在此背景下，天星資本高端制造及軍工部投資經(jīng)理朱明來發(fā)表投研報(bào)告，系統(tǒng)地闡述了國內(nèi)外航空航天領(lǐng)域碳纖維材料的需求狀況和未來趨勢，看好碳纖維市場的廣闊前景。以下為報(bào)告原文：
一、何為碳纖維?
碳纖維是一種新型纖維材料，含碳量超過95%，密度是鋼得1/5，比金屬鋁還要輕，但是強(qiáng)度卻是鋼的10倍，并且具有耐腐蝕、高模量、密度低、無蠕變、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、非氧化環(huán)境下耐超高溫、耐疲勞性好等特性，不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維，被稱為 21 世紀(jì)的“黑色黃金”。目前，主流的是聚丙烯腈(PAN)基碳纖維，有分成了小絲束碳纖維和大絲束碳纖維。小絲束碳纖維性能優(yōu)異，用于航空航天領(lǐng)域，又被稱為“宇航級(jí)”碳纖維，而大絲束碳纖維性能相對較差，但生產(chǎn)成本較低，被稱為“工業(yè)級(jí)”碳纖維，。
碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域主要有航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、汽車制造、壓力容器、建筑和船舶等，其中航空航天領(lǐng)域用量占比約5%，但是卻貢獻(xiàn)了39%的市場份額。下面我們主要從國際和國內(nèi)兩個(gè)角度探討在航空領(lǐng)域碳纖維材料的市場前景。
二、國際上航空器輕量化設(shè)計(jì)已成為趨勢
自1903年飛機(jī)問世以來，飛機(jī)機(jī)身材料多次更換，都是向著高強(qiáng)度、輕量化、長壽命的方向穩(wěn)步發(fā)展。尤其近些年來，隨著碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的突破，自2000年以來，迅速在機(jī)身材料中占據(jù)了主體地位。以空客民航客機(jī)為例，新型的A350客機(jī)的復(fù)合材料占比就已經(jīng)占到飛機(jī)整體材料的50%以上。
數(shù)據(jù)來源：空客官網(wǎng)
航空公司都是市場化運(yùn)營，對民航客機(jī)運(yùn)行成本非常敏感，飛機(jī)結(jié)構(gòu)輕量化和與之相關(guān)的“低油耗”是一直是兵家必爭之地，機(jī)體材料輕量化能夠大大降低飛行油耗。根據(jù)國際航協(xié)的數(shù)據(jù)，燃油成本大約占航空總成本的26%，而在國內(nèi)部分航空公司，燃油成本甚至要占到40%。
在軍用飛機(jī)領(lǐng)域，美國早在上世紀(jì)60年代，先將碳纖維用到了軍用飛機(jī)的艙門、口蓋、整流罩等非承力或承力小的部件。80年代，軍用飛機(jī)發(fā)展到垂尾、平尾等尾翼一級(jí)的次承力部件，如F-15、F-16、F-18、幻影2000和幻影4000等均采用了復(fù)合材料尾翼，但此時(shí)復(fù)合材料用量依然有限。2000年之后，美國新列裝的F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)，碳纖維復(fù)合材料占比分別為24%、40%，開始應(yīng)用于機(jī)翼、機(jī)身等主要的承力結(jié)構(gòu)，此時(shí)軍機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料化進(jìn)程加速，復(fù)合材料用量不斷增加。
機(jī)種國別用量占比典型部位時(shí)間
JAS-39瑞典30%垂尾、機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)、艙門等1996
陣風(fēng)法國30%垂尾、機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)2000
臺(tái)風(fēng)英/德/意/西35%垂尾、機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)、前翼2003
F-22美國24%垂尾、機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)、平尾及大軸2005
F-35美國40%垂尾、機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)、平尾、進(jìn)氣道2016
數(shù)據(jù)來源：《航空航天復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景》
三、國內(nèi)碳纖維發(fā)展歷程
1962~1999年，技術(shù)摸索和積累階段。本階段以研究所為單位，主要是科學(xué)研究為主，未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
2000~2007年，技術(shù)引進(jìn)階段。隨著我國碳纖維技術(shù)水平與日本等國的差距越來越大，國內(nèi)少數(shù)公司開始引進(jìn)日本技術(shù)生產(chǎn)低端碳纖維產(chǎn)品。
2007~2012年，消化吸收及瘋狂擴(kuò)張階段。碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域特別是體育器材領(lǐng)域大規(guī)模擴(kuò)張，在碳纖維概念引導(dǎo)下，國內(nèi)各地上馬大批碳纖維生產(chǎn)項(xiàng)目，新增大量低端產(chǎn)能，產(chǎn)品品質(zhì)極不穩(wěn)定，再加上日本等國技術(shù)和價(jià)格優(yōu)勢對我國傾銷，導(dǎo)致出現(xiàn)“有產(chǎn)能、無產(chǎn)量”的尷尬境地，低端產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。但是本階段通過對日本技術(shù)的消化吸收升級(jí)，國內(nèi)T300級(jí)碳纖維實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定量產(chǎn)。
2013~2016年，高端碳纖維蓄勢階段。在穩(wěn)定T300級(jí)碳纖維批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，打破美日等國的技術(shù)壟斷和出口限制，實(shí)現(xiàn)了T700、T800級(jí)碳纖維小規(guī)模試制，本階段，國產(chǎn)碳纖維是真正進(jìn)入了要求極高的航空航天領(lǐng)域，處于在研的大批戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)以及火箭和導(dǎo)彈應(yīng)用了碳纖維材料。由于航空航天產(chǎn)品復(fù)雜，研制周期長，本階段主要是高端碳纖維蓄勢階段。
2017年，高端碳纖維爆發(fā)元年。隨著眾多航空航天型號(hào)研制期結(jié)束，批產(chǎn)期到來，航空航天級(jí)碳纖維的需求將迎來爆炸式增長。
四、國內(nèi)航空航天級(jí)碳纖維需求持續(xù)增長
在碳纖維市場了領(lǐng)域，是后起之秀，未來市場需求的理想模式是：航空航天用碳纖維占到企業(yè)銷售的 20%，利潤占到 80%，而工業(yè)用碳纖維銷售占 80%，利潤占 20%。
根據(jù)化學(xué)纖維協(xié)會(huì)的預(yù)測，從2015年到2020年，碳纖維總需求年均增長率約12%，其中航空航天級(jí)碳纖維需求年均增長率為15%。國內(nèi)經(jīng)過了前幾年的技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)能鋪墊和下游產(chǎn)品研發(fā)準(zhǔn)備期，自2016年開始，將迎來高速增長。
數(shù)據(jù)來源：碳纖維資訊
國內(nèi)市場一個(gè)方向軍用飛機(jī)，例如像頻頻在珠海航展上亮相的第四代戰(zhàn)斗機(jī)、新一代大型運(yùn)輸、新型武裝直升機(jī)、無人機(jī)等，結(jié)構(gòu)機(jī)身、機(jī)翼等部件采用了大量的碳纖維復(fù)合材料，隨著未來幾年的批量列裝，碳纖維需求量將大幅增長。
另外，在航天領(lǐng)域，在高端碳纖維技術(shù)突破的帶動(dòng)下，新一代火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星也將采用復(fù)合材料，例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、導(dǎo)彈發(fā)射筒、衛(wèi)星結(jié)構(gòu)架、太陽能電池板底板等。按美國NASA數(shù)據(jù)，航天器每減重1千克，將增加1kg有效載荷，可以節(jié)約2萬美元，因此輕量化碳纖維復(fù)合材料將能夠大大降低發(fā)射成本，進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
在民用市場方向，商飛的C919大型客機(jī)采取分步走的策略，安全穩(wěn)妥的提高復(fù)合材料使用比例。階段采用 10% - 15%的碳纖維復(fù)合材料，第二階段將采用 23% - 25%碳纖維復(fù)合材料，與俄羅斯合作的 C929 預(yù)計(jì)將達(dá)到 50%。C919 要與波音和空客競爭，減重是必然選擇，而碳纖維是減重的必然選擇。(部分?jǐn)?shù)據(jù)引用自銀河證券行研報(bào)告《碳纖維應(yīng)用市場和主要廠商》)
五、結(jié)語
作為新一代戰(zhàn)略新興材料，碳纖維將對航空航天、汽車工業(yè)、體育休閑等行業(yè)帶來革命性的影響。未來隨著這種高性能復(fù)合材料在國內(nèi)的量產(chǎn)，結(jié)合航空航天高端應(yīng)用的強(qiáng)大需求，碳纖維市場必將蓄勢待發(fā)、蓬勃發(fā)展。
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