新材料-2017年一文看懂碳纤维下游应用领域，掌握未来市场格局-2017-33页-5mb

碳纤维下游应用领域总结（2017年）

核心内容

碳纤维作为一种高性能复合材料，因其轻质、高强度、耐腐蚀等特性，在多个领域得到了广泛应用。本文总结了2017年碳纤维在不同应用领域的现状、发展趋势及实际案例。

主要观点

• 碳纤维的应用历史可追溯至19世纪，但真正商业化始于20世纪50年代。
• 2010年以来，碳纤维市场需求持续增长，2016年达到7.65万吨，预计2020年将突破11.2万吨。
• 航空航天、风电叶片、汽车轻量化、体育休闲、建筑加固、轨道交通、医疗器械及混配模成型是碳纤维的主要应用领域。
• 各领域对碳纤维的需求增长率差异较大，其中工业应用（如风电、压力容器等）增长最快，而体育休闲领域增长较慢。

关键信息

一、碳纤维应用概况

• 航空航天：碳纤维在飞机、卫星等结构中广泛应用，2016年全球需求量达1.4万吨，预计2020年将达2.7万吨。
• 汽车轻量化：2015年全球市场需求达8700吨，预计2020年将超过2万吨，年均增速达21%。
• 体育休闲：2015年需求量达1.14万吨，占全球总需求的17%，预计2020年将达1.7万吨。
• 风电叶片：碳纤维在叶片和机舱罩中应用广泛，2016年需求量超过2万吨。
• 建筑与加固补强：碳纤维在建筑加固、桥梁、船舶等领域有显著应用，2016年需求量超过3000吨。
• 轨道交通：碳纤维用于车体、转向架、车头等结构，2016年需求量约9000吨。
• 医疗器械：碳纤维用于医疗设备、矫形器、轮椅等，具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优势。
• 混配模成型：作为一种成型工艺，2016年需求量近9000吨。

二、碳纤维在航空航天领域的应用

• 应用趋势：碳纤维复合材料（CFRP）在喷气飞机发动机、涡轮发动机等结构中使用广泛。
• 应用实例：
  • 卫星：如法国电信一号通信卫星，采用CFRP作为结构材料。
  • 空间平台：如日本JERS-1地球资源卫星，采用CFRP制造壳体和支撑结构。
  • 导弹：弹体整流罩、复合支架等。
  • 运载火箭：箭体整流罩、仪器舱等。
• 中国应用：CZ-2E火箭、卫星结构件等均采用CFRP。

三、碳纤维在航空领域的应用

• 应用阶段：
  • 早期：用于非承力结构如舱门、前缘等。
  • 中期：用于次承力结构如垂尾、平尾等。
  • 近期：进入主承力结构如机翼、机身。
• 应用实例：
  • 空客A380：机身采用CFRP，减重1.5吨，燃油节省13%。
  • 波音B787：复合材料应用达50%。
  • 商飞C919：采用30%复合材料，机尾和侧翼使用CFRP。
  • 中国歼11B：机翼外翼段、水平尾翼等采用CFRP。

四、碳纤维在汽车轻量化领域的应用

• 应用领域：车身、内饰、发动机系统、刹车系统、轮毂等。
• 应用效果：显著减重，提高燃油经济性及性能。
• 应用实例：
  • 宝马i3、i8：车身采用CFRP。
  • 兰博基尼Sesto Elemento：整车重量仅999公斤。
  • 斯巴鲁WRX STItS：CFRP车顶，减重80%。
  • 奥迪RS 5Coupé：车顶采用CFRP，减重约40%。
  • 福特Shelby GT350R：碳纤维轮毂，减重40%。

五、碳纤维在体育休闲领域的应用

• 应用产品：高尔夫球杆、球拍、雪橇、滑雪板、钓鱼竿、自行车等。
• 市场需求：2015年需求量达1.14万吨，预计2020年将达1.7万吨。
• 增长情况：市场成熟度高，增长较慢。

六、碳纤维在风电叶片领域的应用

• 应用部位：叶片、机舱罩等。
• 应用形式：预浸料、混合材料等。
• 应用实例：
  • Gamesa：梁帽采用预浸碳纤维与玻璃纤维交替。
  • LM：梁帽和后缘采用碳纤维和玻璃纤维混合。
  • Vestas：梁帽采用全碳纤维。
  • 中国中材科技：梁帽采用全碳纤维。

七、碳纤维在建筑与加固补强领域的应用

• 应用需求：2016年需求量超过3000吨。
• 应用实例：
  • 桥梁拉索：增强混凝土结构。
  • 建筑补强：用于增强水泥、破冰公路等。
  • 轨道交通：如日本N700列车，采用CFRP减重近10吨。

八、碳纤维在医疗器械领域的应用

• 应用产品：医疗床板、矫形器、轮椅、假肢、理疗用品等。
• 应用效果：轻量化、高强度、耐腐蚀，适用于医疗设备和康复器械。

九、碳纤维在混配模成型领域的应用

• 应用形式：作为一种成型工艺，广泛应用于多个工业领域。
• 市场需求：2016年需求量近9000吨。

十、碳纤维在其他工业领域的应用

• 应用领域：压力容器、电力电缆、公共基础设施、石油化工、燃料电池、特种管筒、时尚元素材料、先进舰船等。
• 应用实例：
  • 压力容器：如CNG、医用氧气瓶。
  • 燃料电池：用于磁体构件等。
  • 先进舰船：用于舰船结构和部件。

结论

碳纤维在多个下游应用领域展现出巨大的市场潜力和发展空间。随着技术进步和市场需求增长，其在航空航天、汽车、风电、建筑、医疗等领域的应用将不断深化和扩展，推动相关行业向轻量化、高性能、可持续方向发展。