碳纖維行業借勢飛躍

顧杋

國產碳纖維行業已呈現“量、價、利”齊升的局面，技術水平明顯提升，涌現出一批具有相當市場競爭力的重點企業，產銷量突破萬噸，全行業實現盈利。隨著全球碳纖維用量連年攀升，業界人士建議國內加緊布局碳纖維產業，打造碳纖維及復合材料產業高地，以應對碳纖維及復合材料應用的爆發性增長。

新一代增強纖維應用廣泛

“先進功能纖維作為新材料的重要組成部分，是戰略性、基礎性產業，也是全球制造業發展的‘必爭高地’。”據工信部相關人員介紹，目前，先進功能纖維全球銷售額已超500億美元，年均增長率超20%，在舒適健康、生態環境、交通運輸、航空航天、先進制造等領域具有廣闊的市場空間和增長潛力。可見制造業若要實現高端突破，必然得有新材料行業的支撐，在先進制造、航空航天等領域有重要功用與廣闊市場的先進功能纖維是新材料行業的重要組成，其中碳纖維尤以超群的綜合性能備受多個行業領域青睞。

作為一種含碳量在90%以上的高強度、高模量的新型纖維材料，碳纖維具有質量輕、強度高、耐腐蝕、高模量、密度低、無蠕變等特點，導電導熱性能良好，于非氧化環境下耐超高溫、耐疲勞性好，既具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，更堅固、更輕盈、更耐久的特性僅僅通過這一種材質就能輕易實現。

碳纖維通常按照原絲類型、力學性能、絲束大小三種維度進行分類，再按不同的類別被廣泛應用于航空航天、風電葉片、汽車、體育休閑、混配模成型、電纜芯、建筑建材、壓力容器、船舶、碳碳復材、電子電器等多個領域。比如按纖維數量不同可以分為小絲束和大絲束，與之對應的碳纖維原絲也可區分為小絲束碳纖維原絲和大絲束碳纖維原絲；憑借優異的力學性能，大絲束碳纖維被運用在多個工業場景之中。

碳纖維生產流程長，工序多而復雜，工藝、技術和資金壁壘較高，完整的碳纖維產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。從全球產能區域分布來看，美國、中國和日本產能最高。日本和歐美傳統巨頭基本完成國際產業基地的布局，長期主導全球碳纖維行業。我國在碳纖維行業技術、產品、成本等方面正實現快速突破與追趕。《2020全球碳纖維復合材料市場報告》認為，“3-5年內，全球產能排名會有劇烈的變化，能進入世界前十名的起碼需要萬噸以上產能，中國廠家預計有5家企業入圍前十名。全中國的碳纖維產能有望超過世界產能的50%，成為最大生產國”。

碳纖維是目前世界上所有高性能纖維中比強度和比模量最高的纖維，對于全球市場來說，拓展其應用并不成問題，但是如何使生產成本下降，將之平民化，同時保持其材料性能，是整個工業界需要討論的問題。2020年，全球前5大應用場景占據近80%的碳纖維需求，其中風電葉片28.6%、航天航空15.4%、體育休閑14.4%、汽車11.7%、混配模成型8.9%，而我國的碳纖維需求主要由風電葉片和體育休閑貢獻，共占據70.8%的碳纖維需求——碳纖維需求結構有望升級。

擺脫高端依賴加快轉型升級

中國工程院院士、東華大學校長俞建勇指出，“在全球先進功能纖維領域，纖維材料與新興科技交叉與融合，已形成前所未有的多維發展空間，呈現出綠色、多元、極限、智能、融合、服務等新的發展趨勢。”我國在該領域近年來也取得相應成果，碳纖維方面，目前我國已形成以江蘇、山東和吉林等地為主的，創新能力強、特色鮮明、產業鏈完善的碳纖維產業聚集地，數家具有國際競爭力的碳纖維大型企業集團也已出現。并且，建設有成的國家先進功能纖維創新中心為行業提供了跨領域的關鍵共性技術研發、工程驗證與產業化支撐，為提升我國先進功能纖維產業的核心競爭力增添強勁動能。

長期以來，國內碳纖維及復材都高度依存海外供應商，2017年以前進口碳纖維占比一直都維持80%以上，2020年國產替代再次提速。隨著我國高端碳纖維技術的不斷突破以及生產向規模化和穩定化發展，企業布局逐漸向高附加值的下游應用領域延伸，有望逐步實現進口替代，市場走向良性健康發展道路。產能沒有釋放、裝備技術不過關、上漿劑占比高、纖維合格率低、質量不能滿足應用要求等昔日碳纖維行業亟待解決的問題均得到有效緩解。但新的問題已然出現：“國內碳纖維供需失衡是某個應用場景問題還是制備與應用的失衡問題？”“新技術、新領域的牽引能力有多大？”“企業擴產后，對整個碳纖維行業的技術成熟度是否會有相應提升？”“國產碳纖維產業鏈的安全運行是不是掌握在自己手里？”不過，在業界專家看來，在國內“雙碳”背景下，國家大力發展的清潔能源，風力發電、氫燃料電池汽車、光伏等領域都對碳纖維有著海量需求，當國內企業保持產能擴展和制品質量穩定，有利于碳纖維國產率再度提升。

國家碳纖維工程技術研究中心主任徐樑華提醒業界看到碳纖維領域良好發展態勢下的隱憂，“碳纖維生產過程中的關鍵輔料助劑、個別核心裝備、高品質樹脂仍依賴進口，直接影響行業的安全穩定發展。”對此他在多個場合提出建議，“碳纖維行業抓住目前的盈利期，統籌解決國產碳纖維產業發展運行存在的問題；龍頭企業肩負起國產化配套的重任，加大對大絲束碳纖維的應用工藝技術研發，從碳纖維及復合材料全產業鏈維度發展碳纖維產業。”