在科技飞速发展的当下，低空经济正以磅礴之势崛起，成为国家大力培育的新质生产力。而在低空经济“起飞”的征程中，有一种材料扮演着举足轻重的角色，它就是被誉为21世纪“新材料之王”的碳纤维复合材料，在部分关键领域占比竟高达70%！今天，就让我们一同揭开它的神秘面纱。

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碳纤维：性能卓越的战略新材料

碳纤维，一种由有机纤维经碳化及石墨化处理得到的微晶石墨材料，含碳量超90%，直径仅5 - 10微米。它集众多优点于一身：密度低，却拥有惊人的比强度和比模量；耐腐蚀性强，能在负180°C - 2000°C的极端温度环境下稳定使用。同等重量下，其拉伸强度可达3500MPa以上，是钢、铝合金、钛合金的9倍有余；弹性模量在230GPa以上，是后者的4倍以上。如此卓越的性能，让碳纤维成为航空航天飞行器轻量化的不二之选。将碳纤维复合材料应用于飞行器机身结构和内部零部件制造，可有效减轻机身重量，降低能耗，同时增强结构强度与安全性。以eVTOL（电动垂直升降飞行器）为例，使用碳纤维复合材料能让机身整体重量减少30% - 40%。

低空经济飞行器：碳纤维的广阔舞台

低空经济领域的飞行器种类丰富，涵盖小型无人机、直升机、固定翼轻型飞机以及eVTOL等。其中，eVTOL因采用电机驱动，对轻量化要求极高，碳纤维复合材料在其中的应用占比远超传统航空器，机身结构重量占比超70%。在这些复合材料中，90%以上采用碳纤维增强，约10%为玻璃纤维增强，由此可推算出碳纤维复合材料在eVTOL材料中占比达63%以上。而且，eVTOL使用的复合材料中，约75% - 80%用于结构部件和推进系统，12% - 14%应用于内部结构如横梁、座椅结构等，剩余8% - 12%则用于电池系统、航空电子设备及其他小型应用。

技术壁垒：铸就行业高门槛

目前，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是主流产品。世界碳纤维产业形成黏胶基、沥青基和聚丙烯腈基三大原料体系，前两者用途单一、产量有限，PAN基碳纤维凭借良好结构和功能特性成为发展应用的主要品种。

PAN基碳纤维制备分原丝制备和碳丝制备两个阶段，原丝制备包含聚合、纺丝工段，碳丝制备涵盖预氧化、碳化工段。整个工艺流程复杂，涉及3000 - 5000个技术参数控制点。碳纤维按纤维数量分小丝束和大丝束，小丝束性能优异但成本高，多用于航空航天、军工复材领域；大丝束成本低，但生产技术难度大，体现在原丝、预浸料和碳化等环节的均匀性和毛丝控制上。不过，大丝束在保持优良性能的同时，通过提高单线产能，生产成本可降低约30%以上，为碳纤维在工业和民用领域的广泛应用打开大门。

市场格局：竞争与机遇并存

竞争格局：全球视角

PAN基碳纤维生产始于20世纪60年代的美国，赫氏、氰特等是早期主要企业。上世纪90年代，卓尔泰克研发推进低成本大丝束在工业领域应用，形成高性能小丝束和低成本大丝束两条技术路线。2014年，卓尔泰克被东丽收购。目前，世界碳纤维技术主要掌握在日本公司手中，东丽、三菱在产量和质量上领先全球，日本东丽更是高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。我国碳纤维工业与日本研发同步，经历长期低水平徘徊、技术转型和快速发展三个阶段，依靠自主研发打破国外技术装备封锁，实现工艺完全国产化，下游应用广阔，国产替代空间巨大。

市场空间：潜力无限

2023年，全球碳纤维需求达11.5万吨，航空军工是需求较大的应用领域，占比19.1%，随着低空经济发展，有望加速增长。同年，中国碳纤维总需求为6.9万吨，国产碳纤维从4.5万吨增至5.3万吨，同比增长17.8%，进口碳纤维从2.9万吨大幅下滑至1.6万吨，同比下滑45.4%，国产化率从60.5%提升至76.7%，竞争力不断增强。然而，2023年国内产能达14.1万吨，同比增长25.7%，是当年总需求的近两倍，短期产能过剩。但随着规模效应加强，成本和价格下降，将打开汽车、轨道交通、深海油田等新下游市场。航空航天领域对碳纤维复合材料需求远超其他领域，且因安全性要求高、技术壁垒深、认证周期长等特点，相对独立，不太受“量升价降”影响。我国当前航空碳纤维应用与全球差距巨大，但随着低空经济eVTOL发展，碳纤维需求有望激增，预计从2024年的约500吨增至2030年的11750吨，增长约22.5倍，到2030年，航空碳纤维需求主要来自eVTOL，占比将超24.2%。

产业链全景：上下游协同发展

材料厂商

• 上游：原材料和设备领域，丙烯腈供应商有中石油、中石化等；碳纤维原丝厂商包括光威复材、中简科技等。
• 中游：碳纤维生产环节，碳纤维企业有光威复材、中复神鹰等；碳纤维织物厂商有光威复材、江苏奥盛等；预浸料厂商有光威复材、恒神股份等；碳纤维复合材料厂商有中航高科、光威复材等。
• 下游：工业产品应用广泛，航空航天领域有中国商飞、中航工业；风电领域有维斯塔斯、中材科技等；压力容器领域有中复科金、浙江凯博等；碳碳热场领域有金博股份、隆基股份等；休闲体育领域有威海光威、李宁等。

设备厂商

原丝设备供应商有意大利MAE、日本川崎重工；预氧化炉供应商有德国埃森曼、美国DESPETCH等；碳化炉供应商有德国埃森受、美国哈泊等。

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碳纤维价格在2023年一路下探后，于2024年初触底反弹并企稳。碳纤维行业格局不断优化，头部公司盈利有望逐渐回升。在低空经济蓬勃发展的浪潮中，碳纤维复合材料正迎来前所未有的发展机遇。无论是投资者还是行业从业者，都不应错过这个潜力无限的赛道！让我们一起见证碳纤维复合材料助力低空经济飞向更高更远的未来！