一、碳纤维树脂基复合材料行业概览

1、行业基本情况

复合材料是指两种或者以上的不同材料通过专门的工艺和制造方法，将其进行融合而成的材料。复合材料具有高强度、高性能等特点，被广泛应用于工业生产与社会生活中，在近几十年来的发展极为迅速。从最早出现的复合材料，如混凝土，到随后发展起来的树脂基、金属基和无机非金属材料基复合材料，复合材料因其优异的综合性能迅速得到了广泛应用。复合材料中，一种材料作为基体，另外的材料作为增强剂。因此在常见的复合材料分类中，多以基体材料（金属基、树脂基、陶瓷基等）或增强材料（纤维、颗粒等）的种类作为划分依据。如今，复合材料多用来专指纤维增强复合材料。

在众多纤维增强复合材料的品种中，以碳纤维为增强体,合成树脂为基体复合而成的碳纤维增强树脂基复合材料得到最为广泛的应用和研究。碳纤维的优点在于比强度高、耐腐蚀、比性能高、没有蠕变、耐疲劳、良好的导电性能并且外形具有显著的各向异性、柔软和可加工性。碳纤维增强树脂基复合材料在20世纪50年代发明伊始，由于价格昂贵等原因，只在航空航天等对价格相对不敏感的尖端产业的到应用；自80年代至21世纪初，由于工艺改进、成本降低等方面因素，这种材料凭借其在结构材料中突出的综合性能，在航空、航天、军工等众多领域应用比例进一步提升，并逐渐走向车辆、体育用品等民用产品领域。

在纤维与树脂种类确定后，纤维增强复合材料的性能主要决定于成型工艺。因此，复合材料成型加工工艺是复合材料工业的重要发展基础和条件。复合材料的成型加工工艺可被分为近二十种，其中主要的类型有手糊成型工艺、喷射成型工艺、树脂传递模塑成型（RTM）、袋压法成型、真空灌注成型、热压罐成型、液压釜法成型、树脂浇铸成型、拉挤成型工艺和挤出成型工艺等。

目前碳纤维增强树脂基复合材料在中、高端应用领域的制品成型工艺大致有模压成型工艺、热压罐成型法以及真空灌注成型工艺等，其中热压罐工艺是航空、航天与国防军工领域的碳纤维复合材料制备过程中最主要的成型工艺，可用来进行大体量、高精度要求的复合材料制品的制备，热压罐的性能与模具精度直接影响复合材料制品的质量。

2、市场规模

受益于下游市场强劲的需求增长，尤其2020年中国风电市场的爆发性增长与2021年中国航空、航天与国防军工市场的亮眼表现，中国国内碳纤维增强树脂基复合材料市场规模呈现出高速增长的态势，并在未来3-5年将持续保持24.21%的高年复合增长率。

二、碳纤维树脂基复合材料主要应用领域

碳纤维增强树脂基复合材料具有很高的比强度和比模量，重量轻而强度和刚度大。随着技术的提高，现代飞机、导弹和卫星等机体结构正逐渐扩大使用碳纤维增强树脂基复合材料的比例。同时随着产业的发展，其应用领域也逐步延伸，从最初的航空航天与国防军工产业逐渐向更注重经济效益的民用工业扩展，如今在体育休闲、汽车、轨道交通等民用产品领域也得到愈加广泛的应用。

1、民用航空

由于高比强度、轻质量带来的经济效益，国际主要民航飞机的结构、内饰材料对复合材料的使用比例逐渐升高，如波音的787与空中客车的A350，碳纤维复合材料使用比例均超过50%。与国际碳纤维复合材料市场中航空航天与国防军工领域占据市场最大份额的情况不同，中国航空航天产业对碳纤维增强树脂基复合材料的应用还在成长阶段。而中国国产航空装备产业在“十三五”以来得到良好发展，碳纤维增强树脂基复合材料作为整个机身、机翼、垂尾、舱门等重要结构部分或内饰的材料，综合性能优势明显，市场需求将更加强劲。尽管由于C919等国产大飞机产业化速度不如预期，2021年来自国内民用航空装备市场的需求增长速度落后于国防军工和航天产业，但该领域碳纤维增强树脂基复合材料的市场规模在未来仍将保持超过26.41%的增长速度。

2、航天

由于优异的耐高温、耐摩擦性能，碳纤维增强树脂基复合材料广泛应用在火箭的整流罩、级间段、仪器舱、诱饵舱、发动机喷管、燃烧室和排气锥体等部位，火箭、航天器的质量能够显著降低，舱体质量的降低将提升火箭的有效载荷，让单次发射承担更多任务。因此中国已在多种型号的运载火箭中采用碳纤维增强树脂基复合材料，从非承力零部件、装饰部件到次承力件，进而到大型部件、复杂部件和主承力结构件。

仅以长征系列运载火箭为例，其每完成“百次发射”的时间间隔分别为37年、7年多、4年多、2年9个月，是中国航天高密度发射常态化的标志之一。“十三五”以来，中国航天产业发展迅速，2021年，中国火箭年发射次数首次超过50次。

与此同时，由于美国商用火箭产业的快速成长带来的示范作用，我国商用火箭产业也在快速追赶，国内航天发射主管部门对民营航天持开放支持态度，航天科工火箭技术有限公司的“快舟”系列、星级荣耀的“双曲线”系列等国产商用火箭皆成功发射。

除火箭外，航天器、空间光学相机由于轻量化和强度要求，在结构件等众多部位采用碳纤维增强树脂基复合材料作为主要材料。以空间光学相机为例，碳纤维复合材料和金属预埋件互嵌整体成型的设计能够优化基体的筋格形式和厚度，满足空间相机的高动态刚度、轻质量、高安装精度要求，具有传统材料无可比拟的综合性能优势。因此航天领域对高性能碳纤维增强树脂基复合材料的需求将持续高涨，保持27.39%的年复合增长率。

3、军工

除了在军用飞机上的运用外，碳纤维增强树脂基复合材料也因其高比强度、耐高温、耐摩擦的特性，成为导弹壳体的主要材料。如中国新一代洲际弹道导弹东风-41和巨浪-2的导弹壳体都采用了碳纤维增强树脂基复合材料，以减轻单体自身重量，提高载荷进、而强化战斗部或推进系统。2020年中国国防开支占GDP比重仅1.7%，远低于同期美国的3.7%、英国的2.2%、法国的2.1%与俄罗斯的4.3%，还有进一步提升空间。而十九大以来，国家着眼国家安全环境新变化和强国强军新要求，对“坚持走中国特色强军之路，全面推进国防和军队现代化”做出了新的战略筹划和全面布局，对国防军工的现代化提出了更高的要求，将对武器装备的性能和材料要求提到了新的高度。据瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所数据，中国多年来持续注重国防现代建设投入，军费逐年提升。武器装备的快速现代化需求，为高端碳纤维增强树脂基复合材料市场的未来增长带来了稳定的需求来源。

由于国防现代化战略以及装备费用在国防开支中比例的逐步提升超过40%，国防军工领域的碳纤维增强树脂基复合材料市场规模预计将达到25.90%的高年复合增长率。

4、体育休闲

在球杆、球拍、自行车、滑雪板、钓鱼竿等传统由木质或金属材质构成的体育器械领域，复合材料由于其轻量化、比强度高等特点，逐渐成为器材材料的主要替代选择，体育休闲领域曾长期是我国碳纤维复合材料最大的终端市场。根据中国文教体育用品协会钓具专业委员会发布的数据，2019年我国户外用品市场营收规模为1,591.00亿元，预计2020年将达到1,693.27亿元，未来继续保持增长趋势，到2025年将增长至2,409.60亿元，2021年至2025年间的复合增长率为7.10%。

在中国国内市场中，受制于原材料与工艺相对落后，国内的碳纤维增强树脂基复合材料产业的产能与收入多集中在低端领域，体育休闲产业曾长期是最大下游市场。

5、风电

由于轻量化特点，纤维增强复合材料作为风电叶片的主要组成材料，一直在新能源领域发挥重要作用。而随着风电叶片的大型化发展趋势，尤其是单个叶片长度达到百米以上时，传统玻璃纤维增强树脂基复合材料已逐渐难以满足风电叶片对材料强度和性能的要求，在大型风电叶片的制造工艺中，碳纤维增强树脂基复合材料对传统玻纤复合材料的替代大势愈加明显。

据世界风能理事会（GWEC）发布的《Global Wind Report 2021》数据显示，中国在2020年全年新增风电装机量约52GW，占全球总新增装机量的56%，连续多年成为世界最大的新增风电装机市场。随着碳中和概念在世界和中国全社会范围内的推广与认可，风电设备装机量逐年攀高，这一市场将成为碳纤维复合材料需求的主要推动力量来源之一。

由于国际国内风电产业的增长、国际市场产能受疫情影响，加之国内碳纤维复合材料的技术产业升级等诸多因素影响，2020年风电产业取代体育休闲产业，成为中国碳纤维纤维增强树脂基复合材料最大的下游应用市场，并以13.02%的年复合材增长率在未来数年长期保持这一地位。

6、汽车

2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，对于交通运输业而言，轻量化设计对于降低能耗、进而达到行业整体节能减排的目标至关重要。因此，碳纤维增强树脂基复合材料在轨道交通、汽车等众多交通运输领域的应用也在推广与加深。

在汽车领域，碳纤维增强热固性树脂复合材料逐渐替代传统材料，作为主要的汽车承力结构材料，如车身面板、车轮、传动轴、结构件、悬架结构等关键部位。而挡泥板、车身内饰、座椅等非承力结构，也会因轻量化设计需求而采用碳纤维材料。在面临电池技术发展瓶颈的新能源汽车行业，碳纤维增强树脂基复合材料应用所带来的车体质量降低、续航能力提升尤为关键。此外，新能源汽车的燃料电池与储氢罐也广泛采用碳纤维复合材料。中国高速增长的新能源汽车产业，将成为碳纤维复合材料重要的下游应用领域之一。

此外，中国国内传统汽车制造业的规模结合新能源汽车产业的兴起，使得尽管材料单价较低，汽车产业仍是国内碳纤维复合材料市场的一个重要下游市场，预计在未来5年将保持25.71%的年复合增长率。

7、其他

除上述重点领域，碳纤维增强树脂基复合材料还在建筑增强、电子电气、轨道交通、工业机械、医疗等众多领域的应用得到拓展，不断满足各类性能需求，提升自身在各下游行业的渗透率。

三、行业竞争格局

中国碳纤维增强树脂基复合材料行业呈现出显著的区域性、集中度高的发展特点。作为主要原材料的碳纤维，其在国产市场主要由中复神鹰、光威复材、中简科技、恒神股份、吉林化纤等企业供应。

作为技术密集型行业，中国的低端碳纤维复合材料产能较为分散，而高端碳纤维增强树脂基复合材料领域产能较为集中，相关企业重点发展垂直领域的细分市场，多专注于一个或数个下游领域的复合材料制品制造，因此行业企业横向跨界的情况不显著，各主要机构或企业具有行业典型性。在航空复合材料领域，中航哈飞、中航沈飞是飞机用碳纤维复合材料的主要生产商；在航天与军工领域，有研究所、改制国企、民营企业等多类参与者，其中研究所主要有西安航天复合材料研究所、航天材料及工艺研究所、中国航空发动机研究院与中国航空制造技术研究院等；改制国营公司最主要的有上海复合材料科技有限公司、哈尔滨玻璃钢研究院有限公司、上海玻璃钢研究院有限公司与南京玻璃纤维研究设计院有限公司等；民营公司如长光宇航、天津爱思达、精功科技、新扬新材等公司在技术研发、产业化能力上也具有相对优势。

四、行业洞察

（一）行业竞争核心逐渐向工艺与设计能力方向转变

在碳纤维增强树脂基复合材料行业发展的早期，碳纤维原材料的技术进步对复合材料制品行业发展的推动具有决定性因素。而经过行业多年发展，技术与产业结构已日臻成熟，如今碳纤维等原材料对复合材料制品性能提升的重要性在降低，行业的主要竞争核心正在逐步向制品企业的设计能力、工艺能力、树脂配方等能力上转移，行业变革动力从原材料厂商转移到制品厂商。

以航天、军工应用领域为例，这些行业所应用的碳纤维增强树脂基复合材料制品单位价格高、结构复杂、体量大、功能性能要求高且多样，普遍采用热压罐工艺。以上特点要求该领域的复合材料厂商需具备极强的工艺研发设计、模具设计生产与树脂配方等各方面的综合研发设计能力，复合材料厂商的综合实力提升对行业进步的重要性至关重要。

（二）结构功能一体化成为复合材料制品核心竞争力之一

“十三五”以来，中国航天、国防、高端装备制造业快速发展，民用工业供给侧改革效果显著，下游领域的产业升级对先进结构、功能材料也呈现出新的质量与性能要求。

以航天器所用高性能复合材料为例，舱体所用碳纤维复合材料作为承力结构件须达到比强度、复杂度要求，又须有耐热功能。树脂是纤维增强复合材料中主要的基体成分，对复合材料整体性能的发挥起着关键作用，其性能对复合材料制品的耐热、耐腐蚀等功能发挥直接决定作用。因此，作为航空、航天与军工等产业重要的装备材料，高性能碳纤维增强树脂基复合材料的结构功能一体化发展将为复合材料在这些高端制造业领域的应用带来更多优势。

尽管我国在结构/吸波复合材料、结构/防热复合材料等方面的研究取得明显进展，但国内结构功能复合材料产业与技术发展仍存在问题，存在资源整合能力不够、部分重要领域研发能力空缺、跨学科或产学研技术共享不充分、低水平重复等问题。具备碳纤维复合材料结构功能一体化研发、产业化能力的行业企业或机构，将在未来国内或国际行业竞争中进一步取得发展先机，巩固提升综合竞争能力。

（三）热塑性预浸料进口替代需求迫切，成为国内行业下一步重点发展方向

预浸料是复合材料制造加工过程中重要的半成品，利用预浸料工艺制造碳纤维复合材料的技术已经成熟并得到广泛应用，因此先进的预浸料制备技术与设备对碳纤维复合材料的性能提升与产业发展至关重要。

热塑性碳纤维复合材料因其优异的力学性能、较短的生产周期以及可回收性能，受到市场与行业的普遍认可。日、德、美等发达国家在碳纤维增强热塑性预浸料制造技术已较为成熟，并已经实现量产化。而中国国内市场的预浸料产业化生产仍局限于热固性预浸料，热塑性预浸料技术与国际水平相比较为落后，市场普遍被国外企业产品占据。由于应用行业发展迅速，进口热塑性预浸料昂贵的价格已成为制约下游市场进一步成长的重要因素，国内下游厂商对国产热塑性预浸料的需求日益增长。热塑性预浸料的技术研发与进口替代将成为中国复合材料产业进一步发展的关键课题之一。

（四）航天产业进入加速发展阶段，多个领域齐头并进

2020与2021两年间，中国航天事业步入快速发展轨道，除发射火箭次数创下新高外，一线商业航天公司学习美国SpaceX、蓝色起源等公司的商业模式与经验，也纷纷推出“快舟”“双曲线”“谷神星”等较为成熟的商业火箭。而中国卫星网络集团有限公司的成立也意味着大量地轨卫星的发射需求，向市场展示出一幅广阔的中国“星链”产业前景，将会从下游催生出大量的低价商业火箭需求。

此外，中国在商用遥感卫星处于后来者和追赶者的角色，逐步形成了高分、风云、资源、海洋等国家遥感卫星系统。2021年12月，美国詹姆斯韦伯空间望远镜（James Webb SpaceTelescope）的成功发射，也为中国未来空间望远镜的发展提供了宝贵的借鉴意义。

（五）多领域政策驱动，行业发展政策环境空前良好

十三五以来，国家针对新材料产业与军民融合等多个领域密集出台产业扶持政策。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出，要提升高端新材料等制造业核心竞争力，明确提出“加强碳纤维、芳纶等高性能纤维及其复合材料……研发应用”，加快补齐基础材料、基础工艺的瓶颈短，将碳纤维复合材料等新材料产业发展提高到国家战略层面。

党的十九大提出要建设航天强国的战略目标。此外，军民融合也上升为国家战略并写入党章，中国军民融合处于初步融合向深度融合的过渡阶段，重大政策密集推出，推动了我国军民融合事业的发展，同时也推动了我国民企对军事装备建设发展的参与，加大了中国民营企业能够承接的航天设备、武器装备制造业务的多样性。这不仅将加大对碳纤维增强树脂基复合材料的需求，也对企业的工艺能力、设计能力等综合实力提出了更高的要求。（来源：中国复材）

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