碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构的无机纤维，是一种含碳量高于90 的无机纤维。碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度（强度比密度）和高比刚度（模量比密度），还具有低比重、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等特性，被誉为“新材料之王”，广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，主要包括航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料.

产品分类：碳纤维可按多维度进行分类：

（1）按照原丝种类，碳纤维的原丝主要有聚丙烯腈（PAN）原丝、沥青纤维和粘胶丝，由这三大类原丝生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈（PAN） 基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，目前产量占碳纤维总量的 90以上。

（2）按照形态可分为长丝、短纤维和短切纤维。

（3）按制造条件和方法的不同，可分为碳纤维、石墨纤维、氧化纤维、活性炭纤维、气相生长碳纤维。

（4）按力学性能，可分为高强型、高强中模型、高模型和高强高模型四类。

（5）按用途可分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。

主要生产工艺：碳纤维制备过程中，质量过关的原丝是产业化的前提。碳纤维的强度显著地依赖于原丝的致密性和微观形态结构，质量过关的原丝是实现产业化的前提，是稳定生产的基础。目前，比较常用的纺丝工艺是湿法纺丝、干湿法（干喷湿纺）纺丝。在致密性方面，干喷湿纺纺丝工艺是高性能碳纤维原丝的主流制备方法，且成本相比于湿法较低。在同样的纺丝装备及能源消耗条件下，干湿法纺丝的综合产量是湿法纺丝的2-8倍，PAN基碳纤维丝束的生产成本可降低75%。干喷湿纺中，纺丝液从喷丝孔喷出形成细流后，先经过一段空气层（1-20厘米），再进入凝固浴，在凝固浴中完成固化，可实现高速纺丝，用于生产高性能的纤维，同时具有干法和湿法的优点。干喷湿纺也是当前国际碳纤维巨头的主要纺丝方法，日本东丽的主流型号T700、T800、T1000碳纤维都是采用干喷湿纺制备而成。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国碳纤维市场运行格局及投资战略研究报告》统计数据显示：截止2018年，国内企业的碳纤维大部分仍采用湿法纺丝制备，顶尖龙头已成功掌握干喷湿纺工艺。

2018年中国炭纤维主要企业纺丝工艺分析

下游市场分析：在全球范围内，碳纤维的四大应用行业是航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车，四大行业碳纤维需求量的占比分别为22.6%、24.5%、14.4%、11.3%。航空航天领域碳纤维的单价最高，按照金额计，航空航天领域碳纤维交易金额占全行业的50%。而在国内碳纤维需求主要来源于相对低端的体育休闲领域，中国市场目前碳纤维的两大应用行业是体育休闲与风电叶片，碳纤维需求量占比分别为37%、36.4%，航空航天领域消费量占比只有3%，发展潜力较大。其细分领域为：

（1）航空航天：在航天领域，碳纤维复合材料不仅符合航天技术对结构材料减轻质量的要求，还符合对结构材料具有高比模量和高比强度的要求，具有性能和功能的可设计性，在军民航空及国防航天领域发挥着无可替代的作用。航空飞机中使用碳纤维可在不降低强度的条件下有效降低结构质量，实现更高的飞行性能，主要用于机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等部件的生产中。未来国产大飞机的量产及国防军机的更新换代，将推动碳纤维的市场需求上行。

发动机是飞机的核心部分，发动机的风扇叶片也是发动机最重要的部件之一。一般而言，推力越大的发动机质量越重，风扇段的质量约占发动机质量的 30%-35%。发动机若使用碳纤维、复合材料设计制造的风扇叶片能直接大幅降低了发动机风扇组件的重量，而复杂的叶片结构也能让发动机可以更好地承受鸟击损害，使得叶片更轻、更瘦、更坚韧、也更高效，因此采用含碳纤维的复合材料叶片也成为发展趋势。国外飞机发动机制造商如 GE 等大部分制造商采用的都是由 Hexcel 供应的 IM7/8551-7、IM7/M91 级别的预浸料作为复合材料风扇叶片的增强材料

碳纤维复合材料在结构轻量化材料特性在军用航空的应用领域发挥了无可替代作用。军用飞机将碳纤维复合材料用于机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等主要部件，减轻飞机的重量，增加其有效载荷。

以军事强国美国为例，其最初的 F14A 战机碳纤维复合材料用量仅有 1%，到美国 F-22 和F35 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量达到 24%和 36%，而 B-2 隐身战略轰炸机上，碳纤维复合材料占比更是超过了 50%，在军用航空领域碳纤维供应商主要是美国的Hexcel,主要的碳纤维型号为较高端的 AS4、IM7、IM8、IM10 等。

（2）体育用品：2018 年，在体育用品生产领域，全球碳纤维需求量为 14,300 吨，占同年碳纤维市场总需求量的 15%，较上年增量 1,100 吨，增幅 8.3%；全球体育用品领域碳纤维市场规模为 3.29亿美元，同比增长 8.22%。同年，在体育用品制造领域中，中国碳纤维需求量达到 13,500吨，占国内碳纤维市场需求量的 43.6%，较上年增量 1500 吨，增幅 12.5%,国内体育领域销售规模为 87.58 亿元。

体育用品板块中，碳纤维的供应商有日本东丽、光威复材、鲁晨新材料科技有限公司、江苏恒神科技股份有限公司。日常体育器材生产使用到的碳纤维型号包括 T300、M46J 等；专业体育器材生产使用到的碳纤维型号还包括 T700、T800 等。其下游客户包括羽毛球拍制造商 Victor、Witess、尤尼克斯，乒乓球拍制造商红双喜、李宁，自行车生产商捷马、英利达、上海永久、捷安特和钓具制造商光威户外等。

（3）汽车制造：碳纤维具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点，几乎可以用于汽车的各个部件，例如外观组件，电池盒，动力总成、刹车系统等，是汽车轻量化的最佳选择。 18 年全球汽车领域碳纤维市场规模为 1.94 亿美元，同比增长 10.22%；全球汽车碳纤维用量为 1.08 万吨，同比增长 10.20%，占全球碳纤维总用量比例与 2017 年基本持平。国内汽车领域碳纤维销售额为 4.61 亿元，碳纤维用量为 800 吨，同比增长 33.33%。目前各大型汽车公司都在不断尝试使用碳纤维来提高车辆的性能，随着新能源汽车的发展，预计未来碳纤维在汽车领域的需求将进一步快速增长。碳纤维在汽车制造领域的主要应用有电池盒、刹车系统、CFRP 轻量化组件等。

（4）风电叶片：风电叶片是风力机用于发电的重要组成部件。因碳纤维质量轻，风电叶片中部分结构使用碳纤维或碳纤／玻纤混合材料在性能及综合成本上将更具优势。根据测算，40m 以上的风电叶片中关键结构如梁帽、主梁使用碳纤维复合材料一方面可使叶片自重减少38％，成本降低4％；另一方面可以提高叶片抗疲劳性能，提高输出功率。未来风力发电将向大功率、长叶片、轻量化方向迈进，当风力机超过3MW、叶片长度超过40 米时，碳纤维己成为必然选择。

（5）压力容器：碳纤维复合材料由于其密度低质量轻，较高的比强度和比刚度，使得容器可以在不增加壁厚的情况下达到抗高压的效果，提高储存气体密度，广泛应用在储氢罐、氧气罐、压力罐、拖车长管方向。我国压力容器行业碳纤维需求量占世界需求量17%，但是受限于国内工艺水平，压力容器用碳纤维主要依靠进口。

（6）建筑：碳纤维高强度、高韧性的优点，因此在桥面加固、楼板加固、抗震加固等工程中普遍使用碳纤维加固技术。其下游客户主要为房屋、桥梁施工单位，如中国铁路总公司，美国桥梁公司等。主要供货厂商主要为日本东丽、中国建材集团等碳纤维制造企业。所用碳纤维产品型号主要为东丽TL520（碳纤维层压板），东丽UT70-20（T700SC 碳纤维布）等。随着我国“旧房改造”政策的支持，旧房改造市场将进一步提升，从而推动建筑碳纤维材料市场规模的扩大。

建筑用碳纤维下游分类应用：旧房改造、桥梁维修将提升下游市场

碳纤维用于建筑领域主要可分为旧房改造、桥梁维修及经营场所改造等领域，其中旧房改造和桥梁维修市场增速及增长空间较大，预计拉升对应市场上行。

旧房改造：政策支持，旧房改造将会成为建筑碳纤维市场的增量市场

对于本身承载力较差的房屋，使用钢筋混凝土进行加固会使整体结构承受较大的压力，反而不利于房屋的加固补强。在这种情况下，重量轻、强度高的碳纤维将会成为重要的加固材料，得到广泛的应用。“旧房改造”政策与居民生活水平的不断提高，都会促进旧房改造市场的扩建，从而提高建筑碳纤维材料的需求量。

（7）碳纤维在航空领域的未来发展趋势：碳纤维的耐高温，耐磨，耐腐蚀性，低重量等优点在军民航空及国防航天领域发挥着无可替代的作用。航空飞机中使用碳纤维可在不降低强度的条件下有效降低结构质量，实现更高的飞行性能，主要用于机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等部件的生产中。18 年全球航天航空领域碳纤维市场规模为 12.6 亿美元，同比增长 9.4%。

由于碳纤维具备耐高温，耐磨，耐腐蚀性，比重小而柔软的特点，在对材料要极高的航空航天领域发挥着无可替代的作用。航天航空市场主要细分为商用机、直升飞机、军用战机、航天卫星飞行器等。其中，商用飞机对碳纤维的市场最大，占航空航天总市场比例为 69%，需求量为 14,500 吨。我们预计随我国商用飞机及军用飞机数量增长，单机碳纤维复合材料用量上升，航空航天领域碳纤维市场还将持续增长。

2018年中国航天航空对碳纤维市场需求规模比重分析

数据统计：中金企信国际咨询