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？

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”。

碳纤维复合材料引领未来科技应用！

轨道交通

金属制造的轨道列车，虽车体强度高，但质量大、能耗高，因此列车轻量化则成为了减少列车运行能耗的一项关键技术。

碳纤维复合材料是新一代高速轨道列车车体选材的重点，它不仅能使轨道列车车体轻量化，还可以改进高速运行性能、降低能耗、减轻环境污染、增强安全性。

当前，碳纤维复合材料在轨道车辆领域的应用趋势：从车厢内饰、车内设备等非承载结构零件向车体、构架等承载构件扩展；从裙板、导流罩等零部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展；以金属与复合材料混杂结构为主，碳纤维复合材料用量大幅提高。

航空航天

航空航天领域材料的选择，相较于轨道交通还要严苛几分，需要具备高强度、高刚度、低密度、耐高温等特点的材料。

碳纤维复合材料正是不二选择，它的高强度和低密度使得飞机和航天器在保持结构强度的同时减轻重量，提高燃料的使用效率和载荷能力；耐高温的性能使其能够承受航空航天在大气层载入过程中的极端变化。

因此，碳纤维复合材料在航空航天行业被广泛应用于飞机的机身、机翼、推进器和航天器的机构件。

电力电缆

在电力电缆行业中，碳纤维复合材料主要应用于电缆保护管。

电缆保护管是一种用于保护电力电缆免受外界环境影响的管道系统。传统的电缆保护管由金属材料制成，存在重量大、易腐蚀、绝缘性能差等问题。而碳纤维复合材料具有轻质、高强度和良好的绝缘性能，可以有效地解决这些问题。

此外，碳纤维复合材料还具有耐腐蚀和耐磨损的特性，能够延长电缆保护管的使用寿命，降低维护成本。

新能源汽车

随着全球对环境保护和可持续发展的需求增加，新能源汽车的需求也在不断增长。碳纤维复合材料的使用可以显著提高新能源汽车的性能和效率。

相比于传统的金属材料，碳纤维复合材料在新能源汽车行业中发挥着更为重要的作用。它的轻质特性可以提高能源利用效率，优异的机械性能可以增加车辆的性能和安全性，耐腐蚀性和耐高温性能可以应对恶劣的工作环境。随着技术的不断发展和成本的降低，碳纤维复合材料将会在新能源汽车制造中扮演更加重要的角色。

医疗器械

在医疗器械行业，碳纤维复合材料的应用也是十分广泛。

首先，碳纤维复合材料可以用于制造医疗器械的外壳和机构件，例如：手术器械、人工关节的矫正器等。碳纤维复合材料的轻质特性可以减轻医疗器械的重量，提高患者的舒适度和便携性。

其次，碳纤维复合材料还可以用于制造医用纤维和支架材料，如心脏支架、血管支架等。碳纤维复合材料的高强度和生物相容性使其成为一种理想的材料选择，能够提供更好的治疗效果和耐久性。

工业设备

工业设备行业是制造业的重要组成部分，碳纤维复合材料在该行业扮演着重要角色。

首先，碳纤维复合材料可以用于制造工业设备的结构件和零部件。其高强度和刚度可以提高设备的结构强度和稳定性，同时降低整体重量，提高设备的运行效率。

其次，碳纤维复合材料还可以用于制造业设备的耐磨件和耐腐蚀件，如泵壳、阀门和传动轴等。碳纤维复合材料的耐磨损和耐腐蚀性使其能够在恶劣工作环境中保持良好的工作状态，延长设备的使用寿命。

体育用品

体育用品是碳纤维复合材料最早进入市场化的应用领域。随着性价比的提高，这一领域已形成对碳纤维复合材料的稳定需求，滑雪板、滑雪手杖、冰球杆、网球拍和自行车等，是碳纤维复合材料在体育用品中的典型应用。

国产碳纤维技术再获突破：神舟火箭制造成本或将减少3成

在过去，高品质的小丝束碳纤维一直由日本的东丽、东邦和三菱等企业垄断市场，并高价向中国出售。特别是用于航天工业的高端高模M系列小丝束碳纤维技术和产品更是被严格限制禁止进口到中国。这种封锁迫使我们独立自主研发，免受外部影响。近期，国内碳纤维领域传来了好消息，精功集团有限公司研制的一米有效幅宽碳纤维微波石墨化生产线取得了重大突破。这一技术可以提高模量和强度约百分之十五，生产出T800以上的高品质碳纤维产品。

这条生产线还可以提供中强高模、高强中模等不同规格的碳纤维产品，应用领域广泛，涵盖航天和国防工业。在火箭制造领域，例如“东风”洲际弹道导弹的核心壳体材料都采用了高性能小丝束碳纤维制造。碳纤维还有望应用于坦克装甲，虽然不能直接用碳纤维制作装甲，但可以用作填充材料，以提高装甲的硬度和韧性。

碳纤维在航空领域同样表现出色，虽然飞机的防御需求较低，但碳纤维的轻量、高强度和耐腐蚀性质使其成为优选。更轻的重量能够提高飞机的机动性，降低噪音，并减少燃料消耗。因此，碳纤维为航空业带来百利而无一害。精功集团的研究成果中，关键在于微波高温石墨化技术，可以从低档次碳纤维中制造大丝束、中高模量的碳纤维，减少能耗约七成，降低成本约三成。这一技术将应用到“快舟”二十一号火箭的碳纤维发射筒体，这是一项技术突破，将降低制造火箭的成本，为中国的太空探索夺得先机。

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。

文章来源： 小月速递，成都正西液压，中国粉体网