始于军备竞赛，碳纤维迎历史性机遇
中国碳纤维行业迎来了历史性机遇期
出品|每日财报
作者|刘雨辰
最近一段时间，国际环境风起云涌，二级市场上的军工板块异常火爆，成为近两个月以来涨幅最猛烈的行业，算是对当下处境的一种回应。
很多人对于军品的了解只停留在武器装备的成品上。但事实上，一件武器的背后包含了各种技术和材料，哪一环被卡住都无法做到领先，今天《每日财报》就给大家介绍一种非常重要的军工材料——碳纤维。
碳纤维的诞生可以追溯到1878年英国斯旺和1879年美国发明家爱迪生分别用棉纤维和竹纤维碳化制成的电灯泡灯丝。但是由于当时灯泡钨丝的价格更加低廉，碳丝没有得到进一步的发展。
需求催生创造力，美苏争霸期间，军备竞赛成为时代发展的主流，为了战略武器耐高温和耐烧蚀问题，美国 Wright-Patterson空军基地于1950年成功研制了粘胶基碳纤维，至此，高性能碳纤维材料正式问世。
碳纤维是一种碳含量在 90%以上的高强度高模量纤维材料，耐高温性能居所有化纤之首。作为新一代纤维，碳纤维密度低，质量比金属轻，强度却是钢铁的 16 倍，既具纤维的柔软性，又不失碳材料本身的固有属性，这就是它的价值。碳纤维复合材料是由碳纤维与金属、陶瓷、树脂等基体制作而成，其比强度和比模量在所有现存的工程材料中居首位。
按原材料的不同，碳纤维可分为三类，世界上能够达到工业规模化生产的主要有聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维三种，其中 PAN基碳纤维占据绝对主要地位，份额达 90%以上，其次是沥青基碳纤维约占 6-8%， 黏胶基碳纤维产量最低。
新材料在线的统计结果显示，过去一段时间全球碳纤维市场稳定增长，2019 年的需求总量约为10.37 万吨，较去年9.26万吨同比增长10.03%，较2008年 3.64万吨，CAGR为9.81%，预计2020年全球总需求将达到11.24万吨。
而中国碳纤维总需求已从 2008年的8.2千吨，增长到2019年的34.7千吨，CAGR 为14.01%，高于全球平均水平。但另一方面，国内碳纤维仍严重依赖进口，2019年国内产量为1.2万吨，仅占到总需求量的31.7%。值得欣喜的是，国内产量已经连续两年增速超过 30%。
从应用领域来看，航空航天、体育器材、汽车、建筑补强、模塑混配等经典应用场景的需求依然旺盛，而风电、压力容器等新兴领域成为又一个驱动市场的重要引擎。其中风电和航空航天占比接近一半，其次是体育休闲和汽车市场。
航天航空是碳纤维全球最大的需求市场，航空领域应用包括军机和民机两个市场，其中商用飞机需求贡献最大，占比约 70%。另一方面，国内航空航天碳纤维领域处于起步阶段，国产飞机正处研发关键阶段，碳纤维行业亟待扩大生产力。国内的主要研究项目是大型民用飞机C919，以及宽体客机C929，前者复合材料用量占结构质量分数的12%，后者预计不少于30%，如果进入批量生产后，碳纤维的需求将会激增。
除此之外，风电市场发展空间巨大，成为碳纤维市场新增量。2019 年全球市场的风电新增装机容量为60.4GW，较2018年新增19%。原有钢铁材料做成的风电叶片质量非常大，当风力发电叶片转动时，摩擦力非常大，容易造成损耗，降低发电效率。在控制质量的前提下还要提高叶片刚度，而碳纤维作为质量轻、强度高、模量高的新型材料正逢其时。
最后，最近很火的新能源汽车也是未来碳纤维的重要应用领域。中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图》明确新能源汽车作为未来汽车行业发展方向的必要和必然性，同时确定了将汽车轻量化作为七大发展方向之一，实现轻量化归根到底需要车身的材料轻量化，而碳纤维增强复合材料是最理想的轻量化材料。
从全球产能区域份额图来看，美国、日本依旧领跑全球，在行业中占据举足轻重的地位，大陆地区紧随其后，达到17%左右的份额。
其中日本、美国供给头部市场比例远超其他国家或地区，两者作为碳纤维研发的领军者，发展较早，而且工艺技术完备，产品性能好，在下游应用端拥有品牌效应，具备垄断优势。世界主要碳纤维生产企业有日本的东丽、东邦、三菱，美国的 Cytec、Hexcel，德国的SGL，土耳其的 AKSA 等企业。
日本企业之所以领先全球是历史所赋予的机遇，美苏冷战的背景下，美国对于日本给予了极大的支持，包括技术、资金和市场。1970 年，日本东丽公司与美国UCC 进行技术合作，并于1971年工业生产 PAN 基碳纤维 T300，率先实现工业化量产（1 吨/月），在1971年之前，碳纤维的主要需求就集中在美国军工的订单。
资料来源：赛奥碳纤维技术