2017年一文看懂碳纤维下游应用领域_掌握未来市场格局_31页_5mb

碳纤维下游应用领域分析总结（2017年）

核心内容概述

碳纤维作为一种高性能复合材料，自19世纪起源以来，经历了多个发展阶段，逐渐从最初的实验性应用发展到广泛应用于航空航天、汽车、体育休闲、风电、建筑、轨道交通、医疗器械等多个领域。其轻量化、高强度、高刚性、耐腐蚀等特性，使其成为多个行业的理想材料。

主要观点与关键信息

一、碳纤维应用概况

• 发展历程：

  • 1878年-1879年：碳纤维起源，用于电灯泡灯丝。
  • 1959年：UCC公司生产低模量粘胶基碳纤维；日本进藤昭男发明PAN基碳纤维；大谷杉郎发明沥青基碳纤维。
  • 1972年：碳纤维开始应用于体育用品，如鱼竿、高尔夫球棒。
  • 1982年：应用于航空航天领域，如波音757、767及空客A310。
  • 1993年：应用于工业领域，如船艇、建筑等。
  • 2005年以后：全面应用，包括风电叶片、新能源汽车等。

• 需求增长：

  • 2010年以来，碳纤维应用需求持续增长，2016年达到7.65万吨，预计2020年将达11.2万吨。
  • 航空航天、风电叶片、汽车轻量化是主要增长领域。

二、碳纤维在航空航天领域的应用

• 需求：

  • 2016年全球航空航天用碳纤维需求量达1.4万吨，预计2020年将达2.7万吨。
  • 航空航天领域需求增长稳定，年均增长率约为15-20%。

• 应用分布：

  • 主要应用于飞机、卫星等结构材料，如喷气飞机发动机、涡轮发动机等。
  • 商用飞机、公务机、军用飞机均有广泛应用。

• 应用实例：

  • 法国：电信一号通信卫星采用CFRP制作中心承力筒。
  • 日本：JERS-1卫星使用M40JB CFRP制作仪器支架。
  • 德国：轨道试验卫星采用CFRP制作刚性太阳电池阵。
  • 美国：哈勃空间望远镜采用CFRP制作精密桁架结构。
  • 中国：CZ-2E火箭采用CFRP制作卫星接口支架、整流罩等。

三、碳纤维在汽车轻量化领域的应用

• 需求：

  • 2015年全球碳纤维汽车市场需求量达8700吨，预计2020年将超过2万吨，年均增速达21%。
  • 汽车轻量化是碳纤维应用增长最快的领域之一。

• 应用分布：

  • 主要应用于车身、内外饰、底盘系统、动力系统等。

• 应用实例：

  • 宝马：i3、i8等车型采用碳纤维复合材料。
  • 兰博基尼：Sesto Elemento整车重量仅999公斤。
  • 通用：概念车采用碳纤维车身和底盘，减重68%。
  • 福特：Shelby GT350R采用碳纤维轮毂，减重40%。
  • 保时捷：911车型采用碳纤维制动盘，性能提升显著。
  • 丰田：86车型采用碳纤维传动轴，减重50%。

四、碳纤维在体育休闲领域的应用

• 需求：

  • 2015年全球体育休闲领域碳纤维需求量达1.14万吨，占总需求量的17%。
  • 预计2020年将达1.7万吨，2024年将超过1.9万吨。

• 应用分布：

  • 广泛应用于高尔夫球杆、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球杆、钓鱼竿、自行车等。

五、碳纤维在风电叶片领域的应用

• 需求：

  • 2016年碳纤维复合材料在风电叶片的需求超过2万吨。
  • 风电叶片的轻量化与大型化趋势推动碳纤维应用。

• 应用实例：

  • Gamesa：叶片梁帽采用预浸碳纤维与玻璃纤维交替。
  • LM：叶片梁帽与后缘采用碳纤维与玻璃纤维混合。
  • Vestas：叶片梁帽采用全碳纤维。
  • 中国：中材科技、南通东泰等企业采用全碳纤维制作叶片梁帽。

六、碳纤维在建筑与加固补强领域的应用

• 需求：

  • 2016年全球碳纤维建筑及加固补强市场需求量超过3千吨。
  • 近年来应用发展迅速。

• 应用分布：

  • 包括桥梁增强、建筑加固、破冰公路、增强混凝土等。

七、碳纤维在轨道交通领域的应用

• 需求：

  • 碳纤维在轨道交通中主要用于车体、转向架、车头等部位。

• 应用实例：

  • 瑞士：Schindler采用玻纤和碳纤维绕成车体，减重10%。
  • 法国：TGV客车采用碳纤维与玻纤混合结构，减重25%。
  • 日本：N700列车采用碳纤维复合材料减重近10吨。
  • 中国：中车青岛四方采用CFRP制作车头罩，具有优良抗冲击性能。

八、碳纤维在医疗器械领域的应用

• 应用实例：
  • 碳纤维平板探测器、医疗板床、矫形器、轮椅、假肢、理疗用品等。
  • 具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，适用于精密医疗设备和康复辅助工具。

九、碳纤维在混配模成型领域的应用

• 需求：
  • 混配模成型是一种广泛应用的成型工艺，2016年需求近9千吨。

十、碳纤维在其他工业领域的应用

• 应用领域：

  • 包括压力容器、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：用于CNG、医用氧气瓶等。
  • 燃料电池：用于制造燃料电池部件。
  • 先进舰船：用于制造舰船结构件。

总结

碳纤维作为一种高性能材料，其应用领域不断拓展，市场需求持续增长。从航空航天到汽车轻量化，从体育休闲到风电叶片，碳纤维在多个行业发挥着重要作用。随着技术进步和成本下降，碳纤维的应用将更加广泛，成为推动各行业发展的关键材料之一。