碳碳復(fù)合材料行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

• 黃文玉 2023年10月19日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 全球碳纖維復(fù)合材料市場報告 1447 96
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碳-碳復(fù)合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復(fù)合材料。具有低密度(

復(fù)合材料、碳碳復(fù)合材料的概念

復(fù)合材料是人們運用先進的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。一般定義的復(fù)合材料需滿足以下條件:(i) 復(fù)合材料必須是人造的，是人們根據(jù)需要設(shè)計制造的材料;(ii) 復(fù)合材料必須由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設(shè)計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;(iii)它具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可進行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計;(iv) 復(fù)合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點，而且通過各組分性能的互補和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。

復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬。復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)，從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。

現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復(fù)合材料，復(fù)合材料對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)先進水平的重要標志之一。進入21世紀以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。

碳碳復(fù)合材料行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀分析

2010年以來，全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求量逐年增加;根據(jù)《全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》數(shù)據(jù)，2020年全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求量為16.44萬噸，較2019年的15.95萬噸同比增長3.1%。 其中風(fēng)電葉片領(lǐng)域樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求量為47.1萬噸，占總需求量的28.6%;航空航天領(lǐng)域樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求量為25.3萬噸，占比為15.4%;體育休閑領(lǐng)域需求量為23.7萬噸，占比14.4%。

碳-碳復(fù)合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復(fù)合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高強度、高比模量、高導(dǎo)熱性、低膨脹系數(shù)、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點，是如今在1650℃以上應(yīng)用的少數(shù)備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，因此被認為是最有發(fā)展前途的高溫材料之一。

盡管碳/碳復(fù)合材料有諸多優(yōu)良的高溫性能, 但它在溫度高于400℃的有氧環(huán)境中發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致材料的性能急劇下降。因此，碳/碳復(fù)合材料在高溫有氧環(huán)境下的應(yīng)用必須有氧化防護措施。碳/碳復(fù)合材料的氧化防護主要通過以下兩種途徑，即在較低的溫度下可以采取基體改性和表面活性點的鈍化對碳/碳復(fù)合材料進行保護;隨著溫度的升高，則必須采用涂層的方法來隔絕碳/碳復(fù)合材料與氧的直接接觸，以達到氧化防護的目的。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年碳碳復(fù)合材料行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略研究咨詢報告》顯示：

目前使用最多的是涂層的方法，隨著技術(shù)的不斷進步，對碳/碳復(fù)合材料超高溫性能的依賴越來越多，而在超高溫條件下唯一可行的氧化防護方案只能是涂層防護。碳/碳復(fù)合材料由于其獨特的性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如火箭發(fā)動機噴管及其喉襯、航天飛機的端頭帽和機翼前緣的熱防護系統(tǒng)、飛機剎車盤等。

數(shù)據(jù)顯示，從2020年全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料工藝制作分布來看，纏繞拉擠工藝占比35.7%，預(yù)浸鋪放工藝占比29.4%，混配模成型工藝占比12.2%，RTM工藝占比8.9%。2020年全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料銷售收入為150.9億美元，較2019年的173.7億美元同比下降13.13%。銷售收入下降的主要原因是航空航天領(lǐng)域的銷售收入銳減，其他分市場均有增加。2020年，中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場首次趕超美國，成為全球最大復(fù)合材料市場。這主要是因為疫情對美國航空航天市場的重挫。

碳纖維復(fù)合材料是近年來非常受歡迎的一種新型工程材料,具有強度高、密度小、質(zhì)量輕、耐磨性好等特點。從全球范圍來看，全球碳纖維復(fù)合材料市場規(guī)模逐年攀升，2018年全球碳纖維復(fù)合材料市場規(guī)模約為129.67億美元，2022年增長至約213.26億美元。國內(nèi)碳纖維技術(shù)獲得巨大突破，疊加國內(nèi)下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谔祭w維材料的巨大需求，國內(nèi)碳纖維及其復(fù)合材料迎來優(yōu)質(zhì)發(fā)展期，我國碳纖維復(fù)合材料市場規(guī)模迅速擴張，由2016年的32.02億元快速增長至157.79億元，期間復(fù)合年增長率為30.45%。

數(shù)據(jù)顯示，2016至2022年期間，我國碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)量從3746噸增至45640噸，CAGR達51069%;我國碳纖維復(fù)合材料需求量也迅速提升，2022年中國碳纖維復(fù)合材料需求量達到74429噸，較上年增加12050噸。進出口方面，我國碳纖維復(fù)合材料以進口為主，2022年累計進口將近3萬噸，出口僅648噸。

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