從翱翔藍(lán)天的各式飛機，到一根根長長的釣竿；從高原上四處聳立的“大風(fēng)車”，到騎行的專業(yè)級山地自行車……在很多意想不到的場景里，都有碳纖維的“用武之地”。
國產(chǎn)碳纖維目前在航空市場的應(yīng)用如何，需要注意哪些問題？在風(fēng)力發(fā)電、體育休閑兩大市場的應(yīng)用出現(xiàn)了哪些新變化？如何看待碳纖維未來的市場應(yīng)用前景？
在近期舉辦的中國碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展論壇暨2023年中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會碳纖維分會年會期間，《中國紡織報》記者帶著以上問題進(jìn)行了深入采訪。
航空市場依然是“穩(wěn)定器”
作為一種戰(zhàn)略性新興材料，碳纖維及其復(fù)合材料首當(dāng)其沖的“使命”，就是保障涉及國家重大戰(zhàn)略的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控。
復(fù)合材料用量是體現(xiàn)飛機先進(jìn)性的重要標(biāo)志。從天然材料到金屬材料，再到復(fù)合材料，一直以來，飛機機身結(jié)構(gòu)對材料的追求，始終是“堅如鋼，重如翎�！�
中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會副秘書長盧宏萍表示：“隨著航空復(fù)合材料技術(shù)的進(jìn)步，民機用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)占比達(dá)到30%-50%，其他飛機中復(fù)合材料的占比也大幅提升。先進(jìn)復(fù)合材料對航空裝備的現(xiàn)代化，起著十分關(guān)鍵的支撐作用。”
以空客A350-900XWB為例，在其使用的所有材料中，復(fù)合材料的用量占比達(dá)到52%。
航空領(lǐng)域一直是全球碳纖維及其復(fù)合材料企業(yè)重點拓展的高端應(yīng)用市場。
由廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司發(fā)布的《2022年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》(以下簡稱《報告》)顯示，2022年，國際市場上航空航天領(lǐng)域的碳纖維用量是21000噸，在全球碳纖維總用量中的占比為15.6%。
具體來看，全球商用飛機中碳纖維的需求量為7000噸，占全球航空航天領(lǐng)域碳纖維總用量的33.3%；無人機中的需求量為4000噸，占19%；公務(wù)機中的需求量為2300噸，占11%；直升機中的需求量為1800噸，占8.6%；通用飛機中的需求量為700噸，占3.3%。
對比來看，2022年，我國航空航天領(lǐng)域的碳纖維用量在碳纖維總用量中的占比為10.5%。
今年前三季度，威海光威復(fù)合材料股份有限公司旗下威海拓展纖維有限公司業(yè)務(wù)板塊實現(xiàn)收入11.05億元，同比增長1.69%；其中，定型纖維產(chǎn)品穩(wěn)定交付，重大合同執(zhí)行率為29.16%。
光威復(fù)材日前在公開答復(fù)投資者調(diào)研時還表示：“公司的一款碳纖維產(chǎn)品相關(guān)項目今年9月完成驗收，而且在驗收之前，小批量供貨、產(chǎn)品的等同性擴大應(yīng)用推廣都在進(jìn)行。后期，隨著應(yīng)用逐步擴大，該產(chǎn)品將會有一個逐步放量的過程。公司的另一款產(chǎn)品去年已經(jīng)通過相關(guān)評審，并形成業(yè)務(wù)合作關(guān)系，后期會繼續(xù)根據(jù)相關(guān)需求逐步供應(yīng)�！�
中簡科技股份有限公司的ZT7系列碳纖維已經(jīng)穩(wěn)定、批量供貨多年，新一代碳纖維也在不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了驗證與供貨。今年前三季度，該公司實現(xiàn)營業(yè)收入3.99億元，凈利潤為2.4億元。
中簡科技董秘李劍鋒表示：“雖然從今年開始碳纖維價格出現(xiàn)下降，但目前，高端碳纖維市場供不應(yīng)求的局面并沒有發(fā)生本質(zhì)改變，公司的產(chǎn)品價格將在一定期限內(nèi)保持穩(wěn)定。”
國內(nèi)幾家碳纖維龍頭還參與了國產(chǎn)大飛機的相關(guān)配套。
光威復(fù)材表示，公司對于大飛機的相關(guān)配套工作目前體現(xiàn)在兩個方面：一是提供碳纖維，并由客戶做成預(yù)浸料，用于復(fù)材結(jié)構(gòu)制造；二是給大飛機提供內(nèi)飾的阻燃預(yù)浸料，以及定制化的碳纖維及織物等。
中復(fù)神鷹董秘金亮表示，公司旗下上海航空預(yù)浸料項目已通過量產(chǎn)線PCD(工藝過程控制文件)批準(zhǔn)，T800級碳纖維預(yù)浸料第二生產(chǎn)線建設(shè)也已完成。
江蘇恒神股份有限公司總經(jīng)理張明介紹：“近幾年，恒神股份與中國商飛的合作逐步加深，恒神T800級產(chǎn)品在相關(guān)部件中開始應(yīng)用。從長遠(yuǎn)看，大飛機研制過程中有典型結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)材料需求，將逐步實現(xiàn)碳纖維復(fù)材國產(chǎn)化替代�！�
在通用飛機市場上，企業(yè)也有所作為。
光威復(fù)材已向客戶交付TP500大型無人運輸機平臺、AR500無人直升機平臺等型號產(chǎn)品。以TP500為例，光威復(fù)材為該項目提供整機碳纖維及預(yù)浸料配套，并承擔(dān)前后機身和尾翼等復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件研制和生產(chǎn)，以大部件形式整體交付客戶進(jìn)行總裝調(diào)試。
中國民用航空沈陽航空器適航審定中心研究員劉秀芝表示：“通航飛機絕大多數(shù)機體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料制造，復(fù)合材料及其相關(guān)行業(yè)在通用航空產(chǎn)業(yè)鏈上占據(jù)了舉足輕重的地位�！�
談及國產(chǎn)碳纖維及其復(fù)合材料如何能夠更好地適應(yīng)我國通航產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，更加安全地實現(xiàn)在通航飛機上的大規(guī)模應(yīng)用，劉秀芝表示：“設(shè)計是先導(dǎo)，材料是基礎(chǔ)，制造是關(guān)鍵，檢測是保障。對復(fù)合材料的適航驗證，重點關(guān)注材料的穩(wěn)定性、制造可重復(fù)性和質(zhì)量一致性等幾個關(guān)鍵問題，這個指導(dǎo)思想貫穿適航驗證的全程。國產(chǎn)碳纖維及其復(fù)合材料要想進(jìn)入通航產(chǎn)業(yè)鏈，就必須解決‘能不能用、好不好用、敢不敢用’的問題，缺一不可。對于材料供應(yīng)商來說，要思考其研發(fā)的復(fù)合材料得達(dá)到什么技術(shù)狀態(tài)，至少得完成哪些工作，才可能成為通航備選材料�！�
毫無疑問，未來的航空市場依然充滿潛力。
“2017年，全球航空航天復(fù)合材料的市場規(guī)模為176.24億美元，預(yù)計到2026年將增長至467.9億美元，在復(fù)合材料市場中的占比將超過40%，呈現(xiàn)11.46%的年復(fù)合增長率�！北R宏萍表示，中國航空航天復(fù)合材料市場的增速未來將高于世界平均水平。預(yù)計到2026年，中國航空航天復(fù)合材料市場規(guī)模將達(dá)到987.43億元，占國內(nèi)復(fù)合材料市場整體規(guī)模的比例將超過30%，其2017年至2026年的年復(fù)合增長率將達(dá)到14.29%。
風(fēng)電市場驅(qū)動力放緩
從山西到內(nèi)蒙古，從河北到山東……這幾年，在廣袤的土地上，到處都能看見隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)電葉片。
記者在采訪中了解到，風(fēng)電葉片的長度，直接影響著風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電效率和功率輸出。較長的葉片，可以捕捉到更多的風(fēng)能，提高發(fā)電裝置的效率。
風(fēng)機機組當(dāng)前正朝著大型化方向發(fā)展。隨著風(fēng)電葉片越來越長，對材料的強度和剛度都提出了更為苛刻的要求。具有“輕質(zhì)高強”突出特點的碳纖維及其復(fù)合材料，已經(jīng)成為制造風(fēng)電葉片的不二選擇。
盧宏萍表示，采用碳纖維材料，能使風(fēng)電葉片的擾度更小、機翼部分更薄，提高風(fēng)能利用率，還能提高葉片的抗疲勞性能，并減少運輸和吊裝成本。采用碳纖維材料，還能制造低風(fēng)速葉片。
在這股“綠色浪潮”下，吉林碳谷、中復(fù)神鷹、恒神股份等企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的碳纖維逐漸應(yīng)用到風(fēng)電葉片中。包含風(fēng)電碳梁業(yè)務(wù)的能源新材料，也成為光威復(fù)材一個重要的業(yè)務(wù)板塊，不過，其在該板塊使用的碳纖維來自對外采購。
金亮表示：“中復(fù)神鷹與國內(nèi)外主要的風(fēng)電主機廠、碳纖維拉擠板生產(chǎn)企業(yè)均有合作，已形成批量供應(yīng)。公司還協(xié)同客戶進(jìn)行風(fēng)電領(lǐng)域其他應(yīng)用的認(rèn)證評價，如SYT45S-48K產(chǎn)品用于碳纖維拉擠板測評等。”
《報告》顯示，2022年，國際市場上風(fēng)電葉片的碳纖維用量是34700噸，占比排第一位；我國市場上風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維用量是17500噸，占比排第二位。
廣州賽奧總經(jīng)理林剛表示，前幾年，風(fēng)電葉片一直是全球碳纖維銷量快速增長的“主引擎”，但這兩年，全球兩大風(fēng)電巨頭維斯塔斯和GE的碳纖維板材用量基本沒有增長，其全年的碳纖維用量維持在3萬噸左右；其他幾家國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)的碳纖維用量也基本沒有增長。這使風(fēng)電應(yīng)用市場對碳纖維銷量的驅(qū)動放緩。
財報數(shù)據(jù)顯示，今年前三季度，光威復(fù)材能源新材料板塊實現(xiàn)收入3.4億元，同比下降36.44%。不過，公司風(fēng)電業(yè)務(wù)新客戶的銷售規(guī)模逐步形成，報告期內(nèi)實現(xiàn)收入6000.35萬元�！霸陲L(fēng)電碳梁業(yè)務(wù)方面，今年公司來自老客戶的訂單減少，新開發(fā)客戶的貢獻(xiàn)仍需要時間才能穩(wěn)步提升�！惫馔䦶�(fù)材這樣表示。
風(fēng)電市場整體的應(yīng)用前景如何？
全球風(fēng)能理事會的分析報告指出，2022年后，全球范圍內(nèi)快速調(diào)整的政策環(huán)境為風(fēng)電市場的加速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2023-2027年，預(yù)計平均每年的風(fēng)電新增裝機容量將達(dá)到136GW(吉瓦)，呈現(xiàn)15%的復(fù)合增長率。
“碳纖維是生產(chǎn)風(fēng)電碳梁的原材料，其產(chǎn)能國內(nèi)目前已經(jīng)有了，但是后端的應(yīng)用還沒有放量。目前，一些新風(fēng)電客戶的需求出現(xiàn)增長態(tài)勢，但需求主要還是來自幾家有實力的國外客戶，這一塊并沒有增長。如果從長期看，風(fēng)電碳梁這一應(yīng)用市場仍然在積累積極因素，尤其是如果國內(nèi)風(fēng)電市場能夠發(fā)展起來，這一塊會有較大空間�！惫馔䦶�(fù)材這樣表示。
體育休閑市場仍值得期待
釣魚竿、高爾夫球桿、自行車、各種球拍、曲棍球桿、滑雪桿……林林總總的體育休閑用品一直是碳纖維應(yīng)用的一個主力市場。
《報告》顯示，2022年，國際市場上體育休閑領(lǐng)域的碳纖維用量是24000噸，排第二位；我國市場上碳纖維最大的應(yīng)用領(lǐng)域便是體育休閑，用量為23000噸。
“全球近90%的碳纖維體育器材在中國加工。目前，廈門、東莞等城市已經(jīng)形成了碳纖維體育用品的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，占有優(yōu)勢地位�！北R宏萍說。
《報告》顯示，2022年，在全球市場上，釣魚竿領(lǐng)域的碳纖維用量是8500噸，占體育休閑領(lǐng)域碳纖維總用量的35%；高爾夫球桿領(lǐng)域的用量是5300噸，占22%；自行車領(lǐng)域的用量是4700噸，占20%；球拍領(lǐng)域的用量是2800噸，占12%。
神鷹碳纖維自行車有限公司每年生產(chǎn)約2萬臺碳纖維自行車架、4萬支前叉，產(chǎn)品主要出口歐美市場。
神鷹碳纖維自行車公司總經(jīng)理羅明豐介紹，公司生產(chǎn)的碳纖維車架、前叉等部件，碳纖維含量為100%，用的是中復(fù)神鷹自己生產(chǎn)的碳纖維，包括SY49S、SY55S、M40等規(guī)格。
“相比去年，今年碳纖維自行車的銷量出現(xiàn)下滑。原因在于，歐美市場的碳纖維自行車現(xiàn)在仍處在消化庫存的過程中，同時，歐美經(jīng)濟復(fù)蘇乏力，消費者購買意愿不足，新的消費需求有所下降�！绷_明豐說。
記者在采訪中了解到，相比鋁合金自行車，碳纖維山地自行車的突出優(yōu)點，是能夠提供更平穩(wěn)、更舒適的騎行體驗，具有更好的操控性、更快的速度和更大的靈活性，且具有耐久性、多功能性。
談及碳纖維自行車的市場前景，羅明豐表示：“從長遠(yuǎn)看，整個市場的發(fā)展前景還是向好的。歐美市場對高性能碳纖維自行車產(chǎn)品的需求仍然強勁，各品牌商也在不斷升級產(chǎn)品，使用碳纖維替換鋁合金。同時，消費者的認(rèn)可度也越來越高�！�
值得注意的是，碳纖維及其復(fù)合材料還開始應(yīng)用在運動鞋中。
盧宏萍介紹，樹脂浸潤固化后形成碳纖維板材，具有重量輕、強度高的顯著優(yōu)點，在跑鞋、高爾夫球鞋、籃球鞋和足球鞋中應(yīng)用，可以提供更好的足部支撐和穩(wěn)定性，同時，讓鞋子整體具備更佳的耐用性。據(jù)了解，日本碳纖維企業(yè)推出的連續(xù)纖維增強熱塑性碳板，已經(jīng)被應(yīng)用于鞋底和鞋跟�！拔磥恚鞣N運動產(chǎn)品中將會越來越多地使用碳纖維織物增強復(fù)合材料和碳纖維預(yù)浸料�！北R宏萍說。
根據(jù)相關(guān)預(yù)測，預(yù)計到2031年，全球體育復(fù)合材料市場規(guī)模將達(dá)到40億美元，年復(fù)合增長率將在5%左右。
“體育休閑領(lǐng)域是一個由千萬家中小企業(yè)組成的群體，值得我國碳纖維企業(yè)珍視。”林剛表示，“我國目前已經(jīng)具備了體育及健康產(chǎn)業(yè)大爆發(fā)的條件。在北京冬奧會上，冬奧火炬、舵雪車、滑雪板等都用上了碳纖維，這讓大眾更多地認(rèn)識了碳纖維這種先進(jìn)材料。體育休閑市場的應(yīng)用仍然值得期待�！�
