中国粉体网讯 新材料产业是战略性、基础性产业，也是高技术竞争的关键领域。数据显示，2022年我国新材料产业总产值约6.8万亿元，比2012年增长了近6倍，年均复合增长率超过20%。今年1至9月，新材料产业总产值已超过5万亿元，保持两位数增长。加速爆发的新材料，究竟“新”在何处？一束碳纤维，为何可拉动两架大飞机？和传统材料相比，碳纤维又有怎样的过人之处？
来源：中复神鹰
细如发丝、轻若鸿毛、强过钢铁
碳纤维是一种碳含量在95%以上的无机纤维，由不同原料经聚合、纺丝、氧化、高温碳化而成。根据原料种类，碳纤维主要有聚丙烯腈基碳纤维、粘胶基碳纤维和沥青基碳纤维3种。其中，以石油化工产品丙烯腈为主要原料的聚丙烯腈基碳纤维，占世界碳纤维总产量的90%以上，是高性能碳纤维的最主要来源。
碳纤维具有细如发丝、轻若鸿毛、强过钢铁等优异性能。碳纤维直径通常为5—7微米，只有头发丝1/10左右粗细，密度较小，一般为钢的1/5、钛的2/5、铝的3/5。虽然“身轻体薄”，碳纤维强度却非常高，一般为钢的35倍。实际应用中，通常会将一定数量的碳纤维“细丝”像编绳子一样缠绕起来，一束标准的12K（即1.2万根）碳纤维不到一支铅笔粗，却可以承受130千克左右的重量。与此同时，碳纤维能在3000摄氏度高温下安然无恙，在零下100摄氏度到100摄氏度之间，其尺寸基本保持不变，并且能在高腐蚀性环境里使用，可谓“真金不怕火炼”。凭借强度高、模量高、耐高温、耐腐蚀、重量轻等诸多优异性能，碳纤维在现代制造业中应用前景广阔，被誉为“工业黑色黄金”。
应用场景丰富多样
碳纤维一般不单独应用于下游领域，常作为增强材料，与树脂、金属、陶瓷等基体形成复合材料，其中以树脂基复合材料应用最为广泛。从应用场景上看，全球碳纤维材料一半以上应用在工业领域，包括航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车工业等细分市场。
碳纤维叶片应用已成趋势。与玻璃纤维相比，碳纤维的比模量和比强度均大幅增加，碳纤维复合材料比玻璃纤维复合材料密度更低、强度更高，突破了玻璃纤维材料的性能极限，可保障风机叶片在增加长度的同时降低重量。
汽车领域。碳纤维复合材料所具备的优点，适用于汽车外观件、车身结构、底盘结构件等多个场景，是汽车深度轻量化的理想材料。目前，碳纤维复合材料已应用到宝马7系、宝马iX、奥迪A8、蔚来ES6、雪佛兰等车型。
在航空航天领域，碳纤维的用量常被作为衡量航空航天装备水平的重要标志。碳纤维复合材料可以用于飞机、卫星、火箭等的制造，还能帮助产品减小噪声、节约燃料。
在体育运动装备制造中，碳纤维也能一展身手。如在网球拍、自行车、高尔夫球杆、滑雪板、皮划艇制造中，充分发挥碳纤维材料重量轻的优势，可以减轻运动员“负担”。
全球需求持续攀升
世界上具备碳纤维研发和规模化生产能力的国家屈指可数，中国便是其中之一。2021年，我国首次成为全球最大的碳纤维生产国；2022年，国产碳纤维用量首次超越进口量。今年五月，全球单体最大年产2.5万吨高性能碳纤维项目，在西宁全面投产。随着国产化碳纤维大规模生产，曾经被进口限制推高的价格应声回落，受限于成本的需求大量释放。
根据国家能源局数据，2023年上半年国内风电新增装机量22.99GW，同比增长78%，风电叶片大型化、轻量化需求高速增长进一步拉动碳纤维市场需求。根据中国光伏行业协会数据，2023年上半年国内光伏新增装机量78.42GW，同比增长154%，碳/碳复材作为光伏领域的热场耗材需求急剧增长进一步拉动碳纤维市场需求上涨。近年来，在全球能源转型驱动及“双碳”战略及能源改革大背景下，碳纤维在氢能领域的应用需求也在同步上涨。根据东丽公司发布的《Medium-Term Management Program Project AP-G2025》（中期管理计划项目AP-G2025）预测，随着对绿色能源的需求增长，2022-2025年全球压力容器用碳纤维复合年增长率高达42%；2025年，在压力容器领域，碳纤维需求量预计将接近4万吨。
小结
作为新型材料领域的明星，碳纤维只是新材料飞速发展的一个缩影。无论是从0到1的突破，还是从1到100的深耕，以碳纤维为代表的新材料，不断通过技术创新，撬动产品升级，推动产业跃迁。
参考资料：
人民日报.高性能碳纤维：应用前景广阔的新材料
中国复合材料学会.盘点国内碳纤维发展两大“潜力股”领域
光明网.一束碳纤维，可拉动两架大飞机！“新材料之王”打开5万亿元“新风口”
中复神鹰碳纤维股份有限公司2023年半年度报告
（中国粉体网编辑整理/黑金）
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