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邹小姐：13326633089 -
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纤(xian)维(wei)增强复合材(cai)(cai)料(liao)（Fiber Reinforced Polymer：FRP） 是由(you)增强纤(xian)维(wei)材(cai)(cai)料(liao)与(yu)基体(ti)材(cai)(cai)料(liao)经过(guo)缠(chan)绕、模(mo)压或拉(la)挤等成型(xing)工艺而(er)形(xing)成的(de)复合材(cai)(cai)料(liao)，而(er)目前潜力(li)巨大、最(zui)受关(guan)注的(de)一类莫过(guo)于(yu)碳纤(xian)维增(zeng)强复合材料（CFRP）了。碳纤维(wei)材料(liao)具备高性能、高壁垒两个显著特点，有“黑(hei)黄金”之称，与各种(zhong)基(ji)体经过复(fu)合(he)工(gong)艺(yi)后制成(cheng)的碳纤维(wei)复(fu)合(he)材料(liao)，可以(yi)应用在航空(kong)航天、军事工(gong)业(ye)(ye)、风(feng)力发电(dian)叶片、汽(qi)车构件(jian)、体育休闲产(chan)品等其(qi)他工(gong)业(ye)(ye)和民(min)用领域(yu)，是(shi)世界范(fan)围内都(dou)非(fei)常重视的新产(chan)业(ye)(ye)。
碳纤维(wei)增强复合材料(liao)的性能优势
相比于(yu)传统的(de)高(gao)(gao)性能(neng)纤(xian)维(wei)玻纤(xian)、玄武岩(yan)纤(xian)维(wei)等，碳(tan)纤(xian)维(wei)具有重量轻/低密(mi)度（密(mi)度是钢的(de)1/5、铝(lv)合金的(de)1/2）、高(gao)(gao)强(qiang)度、高(gao)(gao)模(mo)量、耐高(gao)(gao)温（2000℃以上强(qiang)度不降）、耐腐(fu)蚀（耐海水(shui)及各种酸碱盐等介质(zhi)腐(fu)蚀）、热膨胀系数(shu)小（急冷急热下尺(chi)寸稳定性高(gao)(gao)）、导热/导电(dian)性能(neng)独特（可用(yong)于(yu)电(dian)加热及军工屏蔽防护）等性能(neng)优势。
主要(yao)高(gao)性能(neng)材料性能(neng)对比
由于(yu)综合(he)性(xing)能极强(qiang)，高(gao)性(xing)能碳纤维可用于(yu)制(zhi)造导(dao)弹、战机等国(guo)防重器(qi)，长期以来一直在(zai)美国(guo)对(dui)华的(de)禁运清单中，与原子能、半导(dao)体(ti)核心技术(shu)等同列，战略(lve)地位极高(gao)，其(qi)最重要的(de)应(ying)(ying)用，便是结合(he)基体(ti)，制(zhi)作(zuo)出相(xiang)应(ying)(ying)的(de)复合(he)材料(liao)部件，应(ying)(ying)用于(yu)各大(da)中高(gao)端关(guan)键领域(yu)。
碳纤维产业链
碳纤维增(zeng)强复合材料的性(xing)能优势主要(yao)有以下几点：
（1）高(gao)强度轻量化。碳(tan)(tan)纤(xian)维复(fu)合材料(liao)制(zhi)品最明(ming)显的优势是(shi)轻质量、高强度，可以替代许多(duo)金属(shu)材料(liao)制(zhi)品，能够在(zai)保证强度的情况下实现轻量化需求，这一特性使(shi)碳(tan)(tan)纤(xian)维复(fu)合材料(liao)在(zai)无人(ren)机、箱(xiang)体、汽车(che)、航(hang)空航(hang)天(tian)等(deng)领域有着很(hen)好(hao)地应(ying)用；
（2） 耐腐(fu)蚀。碳纤(xian)维复(fu)合材(cai)料属(shu)于非金属(shu)复(fu)合材(cai)料，其化学活性极低，基本不与酸碱(jian)盐等发生化学反应，这就使其在一些特殊环境(jing)中(zhong)有着很好(hao)的(de)市场(chang)应用，比(bi)如深海油田、高铁车(che)厢等；
（3）耐磨损，抗冲击性能好(hao)。碳纤(xian)维复合材料(liao)生产(chan)(chan)的(de)(de)产(chan)(chan)品耐摩擦(ca)系(xi)数(shu)小，这(zhei)导(dao)致(zhi)其(qi)产(chan)(chan)品具有很(hen)高的(de)(de)耐磨损性(xing)能，大大的(de)(de)提(ti)升了(le)产(chan)(chan)品的(de)(de)整个(ge)的(de)(de)寿命，可用于(yu)连接(jie)件、传(chuan)动轴、辊轴等产(chan)(chan)品制(zhi)作(zuo)。优秀的(de)(de)抗冲击性(xing)能能吸收更多(duo)的(de)(de)伤害，从而起到很(hen)好(hao)的(de)(de)保护作(zuo)用，这(zhei)一(yi)性(xing)能在(zai)赛(sai)车、头盔(kui)中有着充分(fen)体现；
（4）耐(nai)疲劳性能好。碳纤维复合(he)材料在(zai)外力的(de)作(zuo)用下，可以将力均匀地分布到每根丝(si)束上(shang)，拥有非常好的(de)耐疲劳性能，使产品(pin)蠕变小，适合(he)用于高精密设备，可用于机械臂和空间(jian)望远镜镜筒的(de)制作(zuo)，并(bing)且碳纤维复合(he)材料耐高温，在(zai)太空极限的(de)环(huan)境中也丝(si)毫不惧；
（5）X射线(xian)透过率(lv)大、具有(you)电波屏(ping)蔽(bi)性(xing)。X射线透过率(lv)大(da)可使(shi)碳纤维复(fu)合材料加工成放射医疗床(chuang)板，使(shi)人体(ti)(ti)成像更(geng)清晰，并且减(jian)少放射剂量对(dui)人体(ti)(ti)的伤害。电磁屏蔽(bi)能够保证(zheng)装备的隐(yin)蔽(bi)性，这一(yi)点在军工产品中体(ti)(ti)验地(di)淋漓(li)尽致，比如隐(yin)形飞(fei)机(ji)、军用运输箱、方舱等。
2021年碳纤维及树脂基复合(he)材(cai)料(liao)需求应用分布概况
（来源：中(zhong)国复合材料学会）
碳纤维增强复(fu)合材(cai)料(liao)的几种重(zhong)点应用
从全(quan)球(qiu)需求来(lai)看，碳纤(xian)维(wei)下游相(xiang)对(dui)分散，风电叶片（主(zhu)(zhu)梁、梁帽）、航(hang)空航(hang)天（飞(fei)机构件）、体(ti)育休闲(xian)（球(qiu)拍/钓具等）、压力(li)容(rong)器（氢气瓶）为主(zhu)(zhu)要应用领(ling)域。
在这些应用(yong)中，体(ti)育需求占据着(zhe)我国(guo)下游应用(yong)的(de)30%，需求量(liang)保持稳(wen)(wen)步增长(zhang)；航空航天虽然(ran)用(yong)量(liang)不高，但单价远超出(chu)其他(ta)领域，未来随着(zhe)军工开(kai)支有望稳(wen)(wen)步增长(zhang)；近年来碳(tan)纤维因(yin)其良(liang)好的(de)性(xing)能广泛(fan)应用(yong)于(yu)风(feng)电叶片、光伏硅(gui)晶热场材(cai)(cai)料(liao)（碳(tan)碳(tan)复材(cai)(cai)）、缠(chan)绕复合(he)材(cai)(cai)料(liao)储氢(qing)气瓶等，显著受益于(yu)新能源行业增长(zhang)。
1.风电(dian)新能源：风电(dian)机叶片的应用
风(feng)(feng)电机叶片是(shi)一个(ge)复合(he)(he)材(cai)料制(zhi)成的(de)薄壳结构，一般(ban)(ban)由叶片大梁、腹板(ban)、外(wai)蒙皮(pi)组成，复合(he)(he)材(cai)料在整(zheng)个(ge)风(feng)(feng)电叶片中的(de)重量一般(ban)(ban)占到90 %以(yi)上(shang)。现阶段玻纤增(zeng)强复合(he)(he)材(cai)料仍为叶片制(zhi)造(zao)主流选项。
碳纤维(wei)主要用作(zuo)风电叶(ye)(ye)片(pian)(pian)的主梁(liang)或分段叶(ye)(ye)片(pian)(pian)连接区域(yu)，承担主要荷(he)载(zai)作(zuo)为(wei)结(jie)构(gou)材料(liao)；其次是用在塔架前缘，通过(guo)加热除冰，作(zuo)为(wei)功能材料(liao)，但用量(liang)少。事实上当叶(ye)(ye)片(pian)(pian)超过(guo)一定尺寸(cun)后，碳纤维(wei)叶(ye)(ye)片(pian)(pian)反而比(bi)玻纤叶(ye)(ye)片(pian)(pian)便宜(yi)，因为(wei)材料(liao)用量(liang)、劳(lao)动力、运输和(he)安装成(cheng)本等都下降。
风(feng)机大(da)容量、大(da)叶片已成为趋势，随(sui)着(zhe)我国风(feng)电(dian)建(jian)设进程的(de)快速推进，风(feng)电(dian)也一跃成长为当(dang)前碳(tan)纤(xian)维(wei)下游领域应用规模(mo)中(zhong)最大(da)的(de)部分，碳(tan)纤(xian)维(wei)复合(he)材料(liao)比玻璃纤(xian)维(wei)复合(he)材料(liao)具有更(geng)低(di)的(de)密度，更(geng)高的(de)强度，其突破(po)了(le)玻璃纤(xian)维(wei)复合(he)材料(liao)的(de)性能极限，而且可以保(bao)证(zheng)风(feng)电(dian)叶片在增加(jia)长度的(de)同时，重量大(da)大(da)降(jiang)低(di)。在当(dang)前风(feng)机持续大(da)型化的(de)趋势下，碳(tan)纤(xian)维(wei)渗透率将(jiang)持续提升。
风电机叶片
2.光伏(fu)新能源：光伏(fu)热场(chang)材料(liao)的应用
碳(tan)(tan)/碳(tan)(tan)复合材(cai)料指以碳(tan)(tan)纤维(wei)为增强(qiang)体(ti)，以碳(tan)(tan)或碳(tan)(tan)化硅等为基体(ti)，通过加工处理和碳(tan)(tan)化处理制成(cheng)的全碳(tan)(tan)质(zhi)复合材(cai)料，凭借质(zhi)量轻、耐烧(shao)灼、抗(kang)热冲击、高温强(qiang)度高、损伤容限高、可设计(ji)性(xing)强(qiang)等优(you)良性(xing)能逐(zhu)步成(cheng)为主(zhu)流热场(chang)材(cai)料。
以往主(zhu)流的(de)等静压石(shi)墨(mo)作(zuo)为(wei)由石(shi)墨(mo)颗粒压制成型的(de)脆性(xing)(xing)材(cai)料(liao)，已经(jing)在(zai)安全性(xing)(xing)方面不(bu)能适应大(da)热(re)(re)(re)场(chang)的(de)使用(yong)要求，在(zai)经(jing)济性(xing)(xing)方面也已经(jing)落后于(yu)碳(tan)基复(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)。随着国内(nei)先进(jin)碳(tan)基复(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)制备技术的(de)发(fa)展(zhan)，先进(jin)碳(tan)基复(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)成为(wei)降(jiang)低硅晶(jing)(jing)体制备成本、提高硅晶(jing)(jing)体质量的(de)最(zui)优(you)选择，正逐(zhu)步形成在(zai)晶(jing)(jing)硅制造热(re)(re)(re)场(chang)系统中对(dui)石(shi)墨(mo)材(cai)料(liao)部件的(de)升级换代，主(zhu)要应用(yong)于(yu)单(dan)晶(jing)(jing)拉(la)制炉(lu)(lu)和多晶(jing)(jing)铸锭炉(lu)(lu)的(de)热(re)(re)(re)场(chang)材(cai)料(liao)。目前碳(tan)/碳(tan)复(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)在(zai)热(re)(re)(re)场(chang)应用(yong)领域(yu)具有较高的(de)渗透率(lv)，且不(bu)断向大(da)直径、高强度、长(zhang)寿命发(fa)展(zhan)，以满(man)足单(dan)晶(jing)(jing)硅的(de)发(fa)展(zhan)需要。
碳/碳复合材料作为光伏(fu)单(dan)晶/多晶炉(lu)热场材料
3.燃料电(dian)池汽车领域：高压储氢瓶的应用
高压(ya)储(chu)(chu)氢(qing)(qing)是(shi)目前车(che)用(yong)储(chu)(chu)氢(qing)(qing)的主流方式(shi)(shi)，氢(qing)(qing)气作(zuo)为新(xin)型清洁(jie)能源已(yi)经应用(yong)于燃料电池汽(qi)车(che)，其(qi)储(chu)(chu)氢(qing)(qing)系统是(shi)汽(qi)车(che)的重要的组成部(bu)分(fen)。其(qi)中高压(ya)储(chu)(chu)氢(qing)(qing)是(shi)应用(yong)最广泛的方式(shi)(shi)，该方式(shi)(shi)为利用(yong)气瓶作(zuo)为容器，通过(guo)高压(ya)压(ya)缩储(chu)(chu)存(cun)气态氢(qing)(qing)，具有(you)成本低、能耗(hao)小(xiao)、充(chong)放(fang)气速度快等优势，也是(shi)当前车(che)用(yong)储(chu)(chu)氢(qing)(qing)的主流方式(shi)(shi)。
目前(qian)共有4种主流高(gao)(gao)压气态(tai)储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)方(fang)(fang)案，其中
I、II 型储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)瓶(ping)重量大、成(cheng)本低，多用(yong)于储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)站等固定(ding)式(shi)应(ying)用(yong)场(chang)景；III、IV
型储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)瓶(ping)采用(yong)碳纤维全缠绕的(de)方(fang)(fang)式(shi)加强罐体，具备轻量化的(de)同时保持良好的(de)力学(xue)性能，实现了高(gao)(gao)压气态(tai)储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)由固定(ding)式(shi)应(ying)用(yong)向车(che)载储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)应(ying)用(yong)的(de)转变。燃(ran)料电池汽车(che)是国家(jia)重点发(fa)展(zhan)方(fang)(fang)向，作为必不可少的(de)储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)部件，碳纤维高(gao)(gao)压储(chu)氢(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)瓶(ping)市场(chang)远景可期。
碳(tan)纤维高压储氢瓶
4.体育、汽车、航天等领域轻量(liang)化的(de)应用
日常体(ti)育(yu)用品(pin)(pin)比如鱼(yu)竿(gan)、高尔夫球(qiu)杆、网球(qiu)拍等(deng)产品(pin)(pin)的(de)碳纤(xian)(xian)维化一直是稳(wen)定(ding)的(de)市场(chang)，随着健康生活(huo)、绿(lv)色出行(xing)(xing)等(deng)理念(nian)的(de)流(liu)行(xing)(xing)，体(ti)育(yu)休闲领(ling)域的(de)碳纤(xian)(xian)维需求有望稳(wen)定(ding)增(zeng)长。
碳纤维复合材料在(zai)体育休闲领域的应用
随着复合材料技术的不断进步，如今碳纤(xian)维复合(he)材(cai)料在汽(qi)车(che)(che)车(che)(che)身、尾翼、汽(qi)车(che)(che)底盘、发动机(ji)罩、汽(qi)车(che)(che)内饰等各个地方(fang)。例如(ru)宝马i3大批(pi)量(liang)应用碳纤维复(fu)合(he)材(cai)料，减重(zhong)约250-350公斤；宝马7系轿车(che)(che)碳纤维复(fu)合(he)材(cai)料仅占(zhan) 7 系轿车(che)(che)车(che)(che)体结构的 3%，但贡献了40kg的减重(zhong)。
而在航空(kong)航天领域，碳纤维(wei)的(de)(de)需求仅(jin)次于风电叶(ye)片，用于中央翼盒、整机(ji)(ji)身(shen)段等主承(cheng)力结构件(jian)，可占(zhan)飞机(ji)(ji)整机(ji)(ji)重量(liang)的(de)(de)30%左右(you)，部分机(ji)(ji)型(xing)达(da)50%以(yi)上。以(yi)战斗机(ji)(ji)为例，自20世纪70年代至今，复合材(cai)料(liao)的(de)(de)应(ying)用范(fan)围(wei)已从(cong)最(zui)初的(de)(de)尾翼拓展到机(ji)(ji)翼、前机(ji)(ji)身(shen)、中机(ji)(ji)身(shen)、整流罩等多个(ge)部位。
各类碳(tan)纤(xian)维结构件
总结
总而言之，碳纤维增强(qiang)复(fu)(fu)合材料(liao)无(wu)论(lun)是(shi)在国家(jia)重工产业(ye)，还是(shi)工业(ye)发(fa)(fa)展(zhan)以(yi)及与(yu)我们息息相关的日常生活(huo)里，均发(fa)(fa)挥(hui)着相当举足轻重的作用。目前(qian)我国碳纤维增强(qiang)树脂(zhi)基(ji)复(fu)(fu)合材料(liao)产业(ye)正处于从发(fa)(fa)展(zhan)壮大向产业(ye)成熟期(qi)过渡，迈向产业(ye)中高端的关键(jian)时期(qi)。在巨(ju)大的市场(chang)需求牵引下，碳纤维增强(qiang)树脂(zhi)基(ji)复(fu)(fu)合材料(liao)产业(ye)的发(fa)(fa)展(zhan)将(jiang)有广(guang)阔发(fa)(fa)展(zhan)空间(jian)，但(dan)同时也面(mian)临严峻的国际(ji)竞(jing)争、环境保护等方面(mian)的压力(li)，挑战和机遇共存。
参考来源(yuan)：
1. 碳纤维及树脂(zhi)基复合材料产(chan)业发展面临的(de)机遇与挑战，邢(xing)丽英、冯志海、包建文、礼嵩明(ming)（复合材料学报）；
2. 先(xian)进复(fu)合材料在航(hang)空装备(bei)发(fa)展(zhan)中的地(di)位与作(zuo)用，邢丽英、李亚(ya)锋、陈祥(xiang)宝(bao)（复(fu)合材料学(xue)报）；
3. 国产高强中模碳纤维及其增强高韧(ren)性树脂基复(fu)合材(cai)料(liao)研究进展，包(bao)建文(wen)、钟翔(xiang)屿、张(zhang)代(dai)军、彭公秋、李伟(wei)东、石(shi)峰晖、李晔(ye)、姚锋、常海(hai)峰（材(cai)料(liao)工程）；
4. 碳纤维行业深(shen)度研究报告：高性能、高壁垒，创造黑金时代（长江证券）。
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