全球观点：2023碳纤维行业发展前景分析 碳纤维复合材料未来潜力巨大

碳纤维行业市场多大?2021年上市后，主营环保催化剂的中自科技(SH688737,股价40.09元，市值34.49亿元)的业绩连续下滑。在此情况下，公司连续宣布投资新项目，固态电池、碳谷产业基地均成为公司的目标。2023年3月下旬，公司再度宣布拟投资超10亿元布局碳纤维产业。中自科技的举动也引来了上交所的问询。

碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性。碳纤维耐高温居所有化纤之首，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成，是制造航天航空等高技术器材的优良材料。碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，这也使其在航空航天、土木工程、军事、赛车与其他竞技体育运动制品很受欢迎。

(资料图)

碳纤维制品，就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国碳纤维行业发展分析与投资前景预测报告》显示：

碳纤维行业市场深度分析

目前，碳纤维材料在高速列车上的应用还有一定的局限性，大多数产品仍处于研究开发阶段，仅部分产品得到实际应用，因此，应用前景非常广泛。碳纤维是最重要的无机高性能纤维，这点是由其材料本性、产业技术复杂性、应用领域重要性和市场规模性等因素决定的，其首个市场化应用是1972年市售的碳纤维增强树脂钓鱼竿。此后，碳纤维应用快速向以航空航天器主结构材料为代表的高端化发展。

碳纤维的物理性质主要是表现在具有很强的抗拉力和纤维柔软可加工性，它的拉伸强度可以达到一定的范围，而且在经过了高温的石墨化处理后，密度可以达到很低，还有就是它在使用的过程中自身的重量是很很轻的，所以说很多的材料都是应用了它的物理性质来进行应用的。碳纤维的化学性质表现在它具有很好的耐腐蚀性，在很多的强酸和强碱性溶液中都可以保持自身的特性不会改变，而且通过对它的表面进行处理，还可以增加它的耐油性和抗辐射的能力，所以说它的化学性质也是它被广泛应用的一大优点。

据不完全统计，我国已规划及在建的碳纤维产能共计14.07万吨/年，数量十分可观，且产能利用率稳步提升，预计未来我国碳纤维供需紧张的格局将逐渐缓和。数据显示，2010-2020年，我国碳纤维总需求量中对于国产碳纤维的占比从4.8%提高到当前的37.8%，相比2019年的31.7%，增长率达53.8%，国产替代趋势明显。

2020年，国内碳纤维需求量达4.88万吨，同比增长达29%，高于全球平均水平。预计到2025年，国内碳纤维总需求将接近14.95万吨，国产碳纤维的市场占比也将逐渐提高。

目前，全球碳纤维及其复合材料已在各个领域广泛应用，包括航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域。碳纤维需求量前三的下游应用领域分别为风电叶片、航空航天及体育休闲领域，分别占总需求的29%，15%和14%。在中国碳纤维行业发展过程中，国家给予了大力支持，极大地促进了碳纤维行业发展。企业和投资机构也纷纷看好碳纤维行业的发展前景，各路资本的大量涌入，为碳纤维行业带来了刺激效应，使其呈现出前所未有的新热点和新动态。同时，碳纤维行业应用领域广阔，其并购需求和活跃度也十分明显。

据称，碳纤维项目计划在成都市双流区航空经济产业功能区建设年产预浸料100万平米、航空复合材料80吨和航空复材零部件装配1万件的复杂高性能复合材料结构件研发及制造项目。项目预计从今年6月开始建设，2025年6月开始试生产，预计建设期为24个月。

碳纤维项目与中自科技主营的环保催化剂存在较大差异。在公告中，上市公司曾称，其内部已就新业务的可行性进行论证，在新业务的人才储备、技术研发、市场拓展、土地和资金安排等方面已经提前布局和筹划。期间还邀请了航空工业、航天科技领域的多名复合材料专家，对项目及实施方案进行了研讨。

当前，中国的高铁建设正处于繁荣时期，通过多年的努力和积淀，中国已全面掌握高速铁路的核心技术，行业总体水平已跻身于世界先进行列。交错密布的轨道上，高铁风驰电掣般的“中国速度”代表着“中国制造”已经走在自主知识产权引导发展的道路上。在此过程中，碳纤维新材料的运用不仅推动着高速列车行驶的轻量化，也将带动高铁制造业实现全新的变革，进一步提升“中国速度”。

到2022年度，中自科技的业绩更是大幅变脸。据公司2022年度业绩快报，其当期营业收入为4.48亿元，同比下降53.41%;净利润亏损8855.32万元。对此，公司称，主要是受宏观经济形势不佳、商用车市场大幅下滑等因素影响导致公司销售规模大幅下降。

中自科技的主要产品是商用车尾气处理催化剂，销售情况同商用车产销量直接相关。统计数据显示，2022年度，我国商用车产销分别完成约318.5万辆和330.0万辆，同比下降31.90%和31.20%，其中，重卡销量67.19万辆，同比下降51.84%。

主业低迷形势下，中自科技也启动了一些新项目。去年4月，公司宣布以自有资金3000万元投资设立全资子公司，通过与国内高校合作的方式开展固态电池及其核心材料技术开发。去年7月，公司又宣布拟投资6亿元建设中自碳谷产业基地，其中重点建设1600吨/年贵金属催化剂及材料综合利用生产线。

碳纤维是一种含碳量高于90%的无机纤维，有着轻质高强的力学性能，具备耐高温、耐腐蚀、导电导热性好等多重优势。去年上海石化在全国首次实现48K大丝束碳纤维自主技术攻关和量产。

据介绍，大丝束碳纤维的每一根丝束都有4.8万根纤维，每一根纤维的直径只有头发丝直径的1/8左右，其力学性能优异，比重不到钢的1/4，强度却是钢的7倍到9倍。为了掌握大丝束碳纤维生产核心技术，新疆隆炬新材料有限公司从装备到工艺为大丝束量身定制了专用生产线，根据大丝束的要求自行设计氧化炉、碳化炉，配置了节能型设计，能源综合利用达到国内先进水平。

碳纤维复合材料在轨道交通车辆应用对车辆的节约能耗以及性能优化有着很重要的作用，但是在推行过程中也存在一些难度。第一个是因为碳纤维材料制作成本难度大、成本高，与铝合金金属车体制作成本相比，碳纤维车体的制作成本是其两倍。再者就是对大型车体的研发技术要求较高，对于人才技术的要求都比较高，所以目前在轨道交通车辆上应用较多的主要是一些承载结构件、内饰件等。

碳纤维复合材料未来发展潜力巨大

全产业链看，制造碳纤维产品的上游原丝端与中游复合材料均是 碳纤维产业链的核心环节，整个制造的全环节技术壁垒均高。作为碳 纤维的前驱体，高质量的 PAN 原丝是制备高性能碳纤维的前提条件， 但其中的聚合、纺丝、碳化、氧化等工艺并非朝夕能够达成，其产业 化工艺以及反应装置核心技术是关键。碳纤维设备生产技术几乎被国外垄断，且严格限制对华 出口，如碳化炉、石墨化炉等关键设备研发滞后。碳纤维一般不是单 独使用，而是以复合材料的形式被使用，一般以树脂碳纤维居多。除 PAN 原丝外，碳纤维复合材料设计、制造、评价是碳纤维应用的基础， 亦制约着碳纤维产业的发展。碳纤维复合材料中主要成分除碳纤维 外，还有树脂基材。碳纤维原丝即 PAN 原丝质量固然重要，但若在中游复材环节，没有质量与性能突出、产业化规模的树脂基材，以及 没有用于配套生产复材的核心设备，碳纤维仍然无法得到大规模的应 用。

碳纤维复合材料在轨道列车上的专利主要集中在车体、转向架、车外设备、内装四个方面。其中车体和转向架的开发和应用专利比较多。相关数据显示，到2025年，中国高铁里程将超过3.8万公里，且现役的高铁列车超过了2500辆。列车的节能性、环保性、舒适性、便利性已成为高铁列车未来的发展方向。而碳纤维因其优秀的性能越来越受到轨道车辆研制企业的关注及采用，发展潜力巨大。

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