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快速了解 “碳纤维” 行业逻辑

我们快速梳理下碳纤维的行业逻辑。
碳纤维,被称为黑色黄金、新材料之王。
碳纤维主要有四大优势。
第一,超轻,它的密度只有钢的四分之一、铝的二分之一,拿在手里几乎没什么重量。
第二,超强,抗拉强度是钢的5到10倍,一根直径几微米的碳纤维,能承受远超自身重量几十倍的压力。
第三,稳定性极强,耐酸碱、不生锈,高温环境下也不会变形,非氧化环境下能扛住3000℃的高温,低温下也不会变脆。
第四,不易变形,尺寸稳定性好,不管温度怎么变,它的体积几乎不会有变化。
碳纤维最常见的应用就是体育器材。
比如高端自行车、网球拍、高尔夫球杆、滑雪板,用了碳纤维之后,又轻又结实,手感更好。
从用量角度看,目前最大的应用领域是风电叶片。
现在风机越做越大,用碳纤维能让叶片更轻、更长,发电效率更高。

在新能源汽车领域,如果未来大规模应用于车身和电池包,能大幅减重,提升续航里程。
碳纤维最高端的应用就是航空航天,波音787、空客A350,还有我们的C919大飞机,机身和机翼一半以上都是碳纤维,能减少飞机重量,节省燃油。
除此之外,医疗领域的假肢、手术器械,建筑领域的桥梁加固,氢能领域的储氢瓶,都离不开碳纤维。
从全球看,碳纤维市场,被几家巨头垄断。
日本的东丽、东邦、三菱,这三家是绝对的龙头。
尤其是东丽,全球市场份额排名第一,主要做高端碳纤维,比如航空航天用的T800、T1000牌号,技术最先进,长期掌握着高端市场的定价权,波音、空客都是它的核心客户。
然后是美国的赫氏,主要聚焦航空航天和军工领域,技术实力也很强。
还有德国的SGL、韩国的晓星等,也在全球市场占据一定份额,这些国际巨头,要么掌握核心技术,要么占据高端供应链,门槛很高。
以前我们国家的碳纤维,不管是技术还是产能,都远远落后于国际巨头,高端碳纤维几乎全靠进口。
但最近几年,国产替代的速度大幅加快。
2024年国内产能占全球近50%。
虽然咱们在高端领域还在追赶,但中低端领域已经实现了自给自足,而且性价比优势明显。
接下来我们们看下,目前国内上游和中游的最新突破。
先看上游,上游是整个产业链的咽喉,也是最难突破的环节,主要包括原料和核心装备两部分。
在上游的原料端,核心就是用聚丙烯腈(PAN)做成原丝。
PAN原丝的成本,占了碳纤维总成本的60%左右。
以往我们国家的原丝主要靠进口,目前已经实现了重大突破。
比如在吉林省吉林市的碳谷,实现了大丝束原丝的规模化量产,还优化了工艺,让原丝的品质更稳定。
还有江苏连云港的中复,开发了T1200级超高强度碳纤维。
并且在连云港和西宁生建有产基地,在设置了上海研发基地。
实现了原丝到碳纤维的一体化布局,打破了国外在高端原丝领域的垄断。
在上游的装备端,关键装备有三类,纺丝机、碳化炉和石墨化炉
以前这三类装备,全靠进口,德国的巴马格、日本的东丽垄断了全球市场。
近几年,国产装备实现了全面突破。
比如浙江绍兴的精工,可以生产碳纤维产业全链装备,包括原丝生产线、碳纤维成套生产线和复材装备。
碳纤维产业链的中游,主要包括碳纤维制造和复合材料加工。
首先是碳纤维制造。
目前国内碳纤维分为小丝束和大丝束,两者的应用场景不同。
小丝束主要用于航空航天等高端领域,核心牌号是T700、T800、T1000、T1200。
以前这些高端牌号全靠进口,现在国内企业已经实现了量产突破。

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