等成型工藝而形成的復合材料。根據增強纖維材料的不同，可分為有(carbonfiber,簡稱CF)是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量的無機高分子纖維，與各種基體經過復合工藝后制成的碳纖維復合材料(CFRP),可以應用在航空、軍事工業、風力發電葉片、汽車構件、體育休閑產品等其他工業和民用領域。碳纖維材料具備高性能、碳纖維按原料分類。碳纖維主要分為PAN(聚丙烯腈)基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維等。PAN基碳纖維因制備工藝較簡單，制成的產品性能更優，是目前碳纖維市場主流產品，約占全球碳纖維總產量的90%。故目前碳纖維一般指PAN基碳纖維。伸模量，分為通用型碳纖維、高強碳纖維、高模碳纖維、超高強碳纖其產品編號被作為行業標準，如T300、T800、M55等分別對應不同用的碳纖維是由一定數量的碳纖維絲集束而成,1K就代表一束碳纖維中有1000根絲，通常把小于24K的碳纖維稱為小絲束碳纖維，小絲束碳纖維主要應用于國防軍工(導彈、火箭、衛星等)、航空航天及更加昂貴。通常把48K以上的碳纖維稱為大絲束碳纖維，主要用于交通運輸、風電葉片、醫藥衛生、紡織、機電等工業領域，因此被稱為大絲束相對小絲束，下游應用更加大眾化。2020年全球碳纖維需求結構中，大絲束銷量占比約45%,小絲束銷量占比約55%,大絲束銷成本亦較低。從全球市場平均售價來看，風電領域均價約9萬元/噸，出色的力學性能和化學穩定性，密度比鋁低、強度比鋼高，是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高比強度和最高比模量的纖維，具有質輕、高強度、高模量、導電、導熱、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫、膨纖維的密度為1.5~2g/cm3,相當于鋼密度的1/4,鋁合金密度的1/2,而其比強度比鋼大16倍，比鋁合金大12倍。二是強度高，碳纖維拉伸強度可達3000~4000MPa,彈性比鋼大4~5倍，比鋁大6~7倍。三是具有各向異性，熱膨脹系數小，導熱率隨溫度的升高而下降，四是導電性，25℃時高模量纖維為775μΩ/cm,高強度纖維為1500μΩ/cm。五是耐高溫和耐低溫性好，碳纖維可在2000℃下使用，在3000℃非氧化氣氛下不融化、不軟化。在-180℃低溫下，鋼鐵變得容易損傷。(碳纖維復合材料抗拉不抗穿刺，生活中避免讓碳纖維產品碰到鋒利的小石子或尖銳物體，以防止發生破裂現象。)呈惰性，能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等介質侵蝕。將碳纖維放在濃度為50%的鹽酸、硫酸、磷酸中，200天后其彈性模量、強度和直徑基本沒有變化；在50%濃度的硝酸中只是稍有膨脹，其耐碳纖維是極佳的輕量化材料。碳纖維優越的比模量和比強度，使其成為極佳的輕量化材料。在汽車應用上,相較于高強鋼,碳纖維可以實現60%的減重，因此在一眾需要結構輕量化的領域，如體育、航天等，都能看到碳纖維的身影。碳纖維生產流程復雜，對設備和技術要求極高。制備過程涉及眾多控制點，每個控制點都有相應的參數，積累這些參數往往需要幾年的周期，而只有每個參數都達到最優，所生產的產品性能才能達到最好。以預氧化環節為例，該環節需對溫度的精度、范圍進行準確控制，否則將顯著影響碳纖維產品的拉伸強度，甚至造成斷絲現象。資金壁壘高。碳纖維產線的投資門檻較高，從企業公告的產能計劃來看，萬噸投資額普遍在20億元甚至以上，若是高性能碳纖維產線，則萬噸投資額在100億以上,高資金壁壘使得大量企業較難進入到這一行業。此外前期核心技術尚未突破時，不僅產線投資額高且投資回報率低，近幾年由于生產效率提升，企業投資回報迎來改善。即使這樣，以行業龍頭中復神鷹為例，2020年碳纖維噸凈利約2.3萬元，投資回報期約10年左右。技術壁壘突破期長，龍頭企業護城河深。碳纖維行業技術壁壘非常高，體現在三個方面：配方壁壘、工藝壁壘和工程壁壘，三者難度依次增加。盡管可以通過直接購買和挖角技術人員等方式獲取配方，但仍需要時間去吸收和消化，配方壁壘突破時間為1-2年；想要突破工藝壁3-5年；工程體系要求各生產工藝之間協調配合，需要企業投入大量資本去設計、改造、調整裝備和訓練人員，壁壘突破時間5年以上。因此，碳纖維三大技術壁壘的突破期合計超過10年，已經掌握成熟技產業鏈附加值高達200倍。由于碳纖維制備難度高，工藝復雜，因此其產品越往下游附加值越高，尤其是應用于航空航天領域的高端碳纖維復材，因下游客戶對其可靠性、穩定性要求十分嚴苛，產品價格也較普通碳纖維呈幾何倍數增長。據江蘇恒神公開轉讓說明書(2015年)材每公斤價格分別約40元、180元、600元、不到1000元、3000元和8000元，每經一級深加工產品價格都將實現飛躍，航空復材價格較原絲更是翻了200倍。纖維的均價約在160元/kg,是鋁、鎂等合金的6-7倍，是玻璃纖維的8倍。而即使考慮到碳纖維用量的因素，這一巨大的價格差異也仍然無法被抹平。根據寶馬公司對汽車單位減重成本的測算，使用碳纖維的單位減重成本約在32E/kg,仍然是鋁的7倍。價格戰等多方面打壓下，國內碳纖維產業發展緩慢。我國碳纖維行業的發展歷程可以分為三個階段：1)奠基階段：我國的碳纖維幾乎與日本同時起步，1962年，中國石油吉林石化開始采用PAN原料研制碳纖維，但是因為缺乏相應的科學知識和組織，沒有取得實質性的進展，與此同時，美日等國家將其2)起步階段：1975年，原國防科委主任張愛萍將軍開始主持碳纖維研發工作，先后組織了二十多名科研和企事業單位，組成原絲、碳化等五個專業組。但由于知識產權歸屬問題沒有得到妥善解決，各部門之間的利益難以協調，進展速度緩慢。在此之后的80年代中期，我3)發展階段：2000年，兩院院士師昌緒提出要大力發展碳纖維產業，這引起了政府的重視，至此我國開始采取措施大力支持碳纖維領域的自主創新，在863、973計劃中也將碳纖維作為重點研發項目。2005年國內碳纖維行業企業僅有10家，合計產能僅占全球產能的1%。2008年，以國有企業為代表的企業開始進入碳纖維行業，但大部分企業在核心關鍵技術上還無任何突破，無論是生產線的運行還是產品質長期以來一直在美國對華的禁運清單中，與原子能、半導體核心技術等同列。西方國家在上世紀60年代就開始對華實施碳纖維材料的技術禁運，按照“巴統”和之后《瓦森納協定》,以美國為首的西方國對未經許可范圍內而企圖購買和販賣碳纖維的個人實施抓捕，足見封鎖之徹底。除了碳纖維原絲禁運之外，其制備技術及裝備一直被國外政策高度重視碳纖維的發展。自1962年吉林石化開始PAN基碳纖維研究的數十年間，碳纖維一直受益于政策的高度重視，先后由張愛萍將軍和師昌緒院士主導過兩次研發大潮。在863、973計劃中也將碳纖維作為重點研發項目。隨著中美貿易摩擦的開始，國外進一步收業共同努力下，我國碳纖維技術邁入世界領先水平，技術突破之后，絲束由于性價比優勢，更易在大規模工業領域迎來放量。目前國內碳纖維企業發展路徑主要是兩類：一是小絲束，國產替代更為迫切，三大龍頭已然崛起。小絲束碳纖維因用于軍工領域等，故國產替代更為以干噴濕法為例，最早是中復神鷹在2013年率先突破千噸級碳纖維原絲干噴濕紡制造技術并于2015年實現穩定運行，隨后光威復材、中簡科技、恒神股份等企業陸續實現了干噴濕法的紡絲工藝。同時企業進行更高性能碳纖維的研制，以T1000級為例，中簡科技2015年采用濕法紡絲技術研制成功T1000級碳纖維，光威復材2018年QZ6026(T1000級)碳纖維在工程化生產線上實現連續生產成功，中復神鷹2019年百噸級超高強度QZ6026(T1000G級)碳纖維年我國大絲束碳纖維技術實現突破：1)吉林碳谷在原奇峰化纖20年腈綸制備基礎上進行研發，2008年設立就取得了DMAC為溶劑的濕法兩步法專有技術，于2013-2015年間逐步實現了小絲束產品的DMAC為溶劑的濕法兩步法的技術更新與優化，2017-2019年突破24K、25K、48K等大絲束產品穩定產業化生產技術，打破國際碳纖維巨頭在原絲生產技術上的壟斷情況；2)上海石化曾是國內最大的腈綸生產企業，2018年官方稱突破48K大絲束碳纖維，2021年開始中國碳纖維需求量快速增長，增速領先全球。2015年國內碳纖維需求量僅為1.7萬噸，僅五年就增長逾3倍，2020年達到了4.9萬噸