中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì) 中國(guó)國(guó)際復(fù)合材料展覽會(huì) 今天一、復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)概覽

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。由于比重小、比強(qiáng)度和比模量大、耐腐蝕、抗沖擊性等特點(diǎn)，纖維增強(qiáng)材料在復(fù)合材料中的應(yīng)用廣、用量大。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料根據(jù)其增強(qiáng)材料的種類，可被分為玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、芳綸纖維復(fù)合材料等。

       玻璃纖維因其低成本、高強(qiáng)度，耐久性、柔韌性、穩(wěn)定性高和輕質(zhì)等的物理和機(jī)械性能而受到廣泛的需求，目前占據(jù)大的市場(chǎng)份額，主要用于風(fēng)能、管道和儲(chǔ)罐、電氣和電子、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。

       由碳纖維和樹脂制作的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其比強(qiáng)度和比模量在所有現(xiàn)存的工程材料中居，是理想的輕量化材料之一。同時(shí)由于碳纖維復(fù)合材料具有高比剛度、耐高低溫和耐腐蝕等特性，已廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電行業(yè)、體育用品、汽車制造幾大領(lǐng)域。其中，碳纖維復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在復(fù)合材料行業(yè)占比呈上升趨勢(shì)。高端碳纖維原材料成本的降低，將使碳纖維復(fù)合材料在未來(lái)復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用中占據(jù)更加重要的地位。

圖1 先進(jìn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈

（一）復(fù)合材料加工工藝

       在纖維與樹脂種類確定后，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能主要決定于成型工藝。因此，復(fù)合材料成型加工工藝是復(fù)合材料工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。

       目前，被廣泛使用的復(fù)合材料成型工藝可被分為近二十種，其中主要的類型有手糊、噴射、樹脂傳遞模塑（RTM）、袋壓法、真空灌注、熱壓罐、樹脂澆鑄和拉擠等成型工藝。

       復(fù)合材料中高端應(yīng)用領(lǐng)域的成型工藝大致可分為：模壓、RTM、熱壓罐以及真空灌注成型工藝。這四類工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，可滿足不同的下游市場(chǎng)對(duì)復(fù)合材料制品的需求。如模壓與RTM成型工藝，雖所需的模具復(fù)雜、制造成本高，但可以一次成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品，適應(yīng)大批量、中小尺寸的復(fù)合材料加工；而真空灌注成型工藝雖然需要大量真空輔助材料，但可以降低纖維增強(qiáng)體的空隙率，適用于質(zhì)量要求高、批量小和尺寸較大的制品，如風(fēng)電葉片；熱壓罐工藝可得到表面與內(nèi)部質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的復(fù)合材料制件，但能耗較高，適合生產(chǎn)航空航天用的復(fù)合材料零部件。

       （二）復(fù)合材料加工真空系統(tǒng)解決方案

       為滿足部分復(fù)合材料成型工藝在加工過(guò)程中對(duì)真空環(huán)境的需求，復(fù)合材料供應(yīng)商會(huì)提供專業(yè)的真空系統(tǒng)解決方案，即由真空袋薄膜等真空輔助材料按一定的次序和結(jié)構(gòu)鋪疊、構(gòu)建而成的真空系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中對(duì)材料進(jìn)行成型加工。

       其中，真空成型工藝輔助材料，簡(jiǎn)稱真空輔助材料或真空輔材，是復(fù)合材料真空灌注成型和熱壓罐成型工藝中少的一類輔助材料的總稱，主要包括真空袋薄膜、隔離膜、透氣氈、密封膠帶、壓敏膠帶、灌注軟管、脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)等材料。

       （三）復(fù)合材料主要應(yīng)用領(lǐng)域

       復(fù)合材料的終端消費(fèi)市場(chǎng)主要包括風(fēng)電葉片、航空航天、體育休閑與汽車等領(lǐng)域。

       1、風(fēng)力發(fā)電

       風(fēng)電葉片是復(fù)合材料用量大的領(lǐng)域之一。隨著風(fēng)電葉片不斷向大型化發(fā)展，葉片對(duì)比強(qiáng)度的要求更加突出，碳纖維材料的性能優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

       中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)占全球份額的40%以上。2020年12月，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在聯(lián)合國(guó)及有關(guān)國(guó)家倡議舉辦的氣候雄心峰會(huì)上表示，中國(guó)要在2030年將風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量提高到12億千瓦。未來(lái)預(yù)計(jì)全球和中國(guó)風(fēng)電葉片產(chǎn)量將持續(xù)增長(zhǎng)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是復(fù)合材料市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要力量之一。

       2、航空航天

        近年來(lái)，國(guó)際主要民航飛機(jī)的復(fù)合材料使用比例逐漸升高。未來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與規(guī)模擴(kuò)張，來(lái)自航空航天領(lǐng)域?qū)?fù)合材料加工產(chǎn)品及服務(wù)的需求將呈現(xiàn)出高于全球平均水平的增長(zhǎng)速度，未來(lái)的發(fā)展將為復(fù)合材料市場(chǎng)帶來(lái)更強(qiáng)勁的需求動(dòng)力。

       復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也在不斷深化。使用復(fù)合材料的無(wú)人機(jī)，在起飛重量、升限、巡航時(shí)間、通訊范圍、內(nèi)部載荷以及外掛能力等方面都能得到提升，因此無(wú)人機(jī)制造更加看重復(fù)合材料的使用。

       （四）市場(chǎng)規(guī)模

        1.全球市場(chǎng)規(guī)模

        根據(jù)MarketsandMarkets數(shù)據(jù)顯示，2020年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到740億美元，預(yù)計(jì)2025年能夠達(dá)到1,128億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率8.8%。以下游市場(chǎng)劃分，由于單價(jià)較高，航空航天領(lǐng)域是復(fù)合材料制件大的終端市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將以11.7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2020年的238億美元增長(zhǎng)至2025年的414億美元。而以增強(qiáng)材料劃分，碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將以12.4%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2020年的190億美元增長(zhǎng)至2025年355億美元。據(jù)Research and markets數(shù)據(jù)顯示，玻璃纖維復(fù)合材料仍占有大的市場(chǎng)份額，并將從460億美元增長(zhǎng)至2025年的近600億美元。

       圖2 全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模（應(yīng)用領(lǐng)域種類）

       單位：億美元

    圖3 全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模（增強(qiáng)材料種類）

       單位：億美元

據(jù)Stratview Research數(shù)據(jù)，全球真空輔材市場(chǎng)在2016年已達(dá)到7.75億美元，并預(yù)計(jì)以7.27%的年復(fù)合增長(zhǎng)率在2022年達(dá)到11.82億美元。航空航天用真空輔材與風(fēng)電葉片用真空輔材將占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)，據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，會(huì)在2020年分別達(dá)到4.26和3.05億美元。

       圖4 全球真空輔助材料市場(chǎng)規(guī)模

       單位：億美元

2、中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模

       據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，2020年中國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)將達(dá)到2,231.10億元人民幣，預(yù)計(jì)在2025年可超過(guò)3,500億元。其中，由于中國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)高速擴(kuò)張，中國(guó)航空航天復(fù)合材料市場(chǎng)的增速將高于世界平均水平。

      圖5 中國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模

       單位：億元

   圖6 中國(guó)航空航天與風(fēng)電領(lǐng)域復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模

       單位：億元

中國(guó)玻璃纖維復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)世界市場(chǎng)的一半以上，2020年為2,052.30億元，預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到2,558.66億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率4.51%。而中國(guó)碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，以14.07%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2020年的321.65億元提升至2025年的621.12億元。

       圖7 中國(guó)玻璃纖維與碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模

       單位：億元

中國(guó)真空輔材市場(chǎng)集中度較高，2019年與2020年快速增長(zhǎng)。尤其是全球真空輔材產(chǎn)能在2020年受到新冠肺炎疫情影響較大，出現(xiàn)部分國(guó)際訂單轉(zhuǎn)移至國(guó)內(nèi)廠商的利好情況。同時(shí)由于國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電與航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)，以產(chǎn)品的產(chǎn)地為依據(jù)計(jì)算，預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)復(fù)合材料真空輔材市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15.31億元人民幣，并以16.90%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)至2025年的33.42億元。其中，航空航天用真空輔材市場(chǎng)將由2020年的6.46億元，以19.31%的年復(fù)合增長(zhǎng)率于2025年達(dá)到15.61億元。

       圖8 中國(guó)真空輔助材料市場(chǎng)規(guī)模

       單位：億元

二、產(chǎn)業(yè)洞察

       （一）雙循環(huán)格局加快國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持

       先進(jìn)復(fù)合材料是國(guó)家鼓勵(lì)的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。由于國(guó)際貿(mào)易與政治不確定性增加，中國(guó)國(guó)內(nèi)國(guó)際產(chǎn)業(yè)雙循環(huán)格局戰(zhàn)略被提出，力求實(shí)現(xiàn)軍事和民用重大裝備的自主保障。近年來(lái)，國(guó)家和地方政府出臺(tái)多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策，支持先進(jìn)復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)升級(jí)，復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的變革與發(fā)展期，具有先進(jìn)研發(fā)實(shí)力與良好產(chǎn)業(yè)協(xié)同能力的企業(yè)，將會(huì)在這一輪的變革中迅速成長(zhǎng)。

       （二）熱塑性預(yù)浸料進(jìn)口替代需求迫切，國(guó)產(chǎn)化道路已開啟

        預(yù)浸料是復(fù)合材料制造加工過(guò)程中重要的半成品，發(fā)展先進(jìn)的預(yù)浸料制備技術(shù)與設(shè)備將極大促進(jìn)復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展。日、德、美等發(fā)達(dá)國(guó)家在碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料制造技術(shù)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化，中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)普遍被國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品占據(jù)。由于應(yīng)用行業(yè)發(fā)展迅速，進(jìn)口熱塑性預(yù)浸料昂貴的價(jià)格已成為制約下游市場(chǎng)進(jìn)一步成長(zhǎng)的重要因素，國(guó)內(nèi)下游廠商對(duì)國(guó)產(chǎn)熱塑性預(yù)浸料的需求日益增長(zhǎng)。

       因此，國(guó)內(nèi)部分有技術(shù)實(shí)力與市場(chǎng)遠(yuǎn)見的行業(yè)企業(yè)，開始布局大尺寸熱塑性預(yù)浸料的研發(fā)與量產(chǎn)，努力開展國(guó)產(chǎn)化，打破國(guó)外公司壟斷。

       （三）航空航天復(fù)合材料加工外包比例快速提升

       國(guó)際成熟的飛機(jī)制造公司利用企業(yè)外部資源以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的“橫向一體化”模式興起，在民機(jī)制造領(lǐng)域，機(jī)體制造商的一些合作伙伴也開始從低端零部件加工耗材生產(chǎn)商升級(jí)為專業(yè)化的零部件制件與裝配服務(wù)供應(yīng)商。而隨著國(guó)產(chǎn)飛機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的興起，國(guó)內(nèi)主要機(jī)體制造商也逐漸開始進(jìn)入生產(chǎn)外包階段，將部分零部件制件與裝配工作外包給上游企業(yè)。

        未來(lái)，航空航天市場(chǎng)將在復(fù)合材料，尤其是碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈上，占據(jù)更加重要的位置，而航空航天復(fù)合材料加工外包比例快速提升，成為構(gòu)建國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的重要方式。國(guó)內(nèi)軍民用航空需求釋放，推動(dòng)主機(jī)廠供應(yīng)商管理模式轉(zhuǎn)變，航空零部件加工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重要發(fā)展機(jī)遇。

       （四）中國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目量產(chǎn)在即，推動(dòng)復(fù)合材料國(guó)產(chǎn)供應(yīng)體系快速發(fā)展

        2020年11月，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919進(jìn)入局方審定試飛階段，標(biāo)志著2021年中國(guó)民用大飛機(jī)將進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)與實(shí)際交付階段，中國(guó)民用航空制造業(yè)即將進(jìn)入全面發(fā)展階段。由于國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)已獲得了龐大的市場(chǎng)訂單（截止2019年8月，C919訂單總量已達(dá)815架，2020年底有望破千架），先進(jìn)復(fù)合材料制件需求將得到快速釋放。

       隨著技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)的金屬材料正在被先進(jìn)復(fù)合材料所代替，復(fù)合材料用量已成為新一代民機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志。結(jié)合當(dāng)今國(guó)際主流民用大飛機(jī)機(jī)型對(duì)復(fù)合材料使用的案例（如空中客車的A350復(fù)合材料使用比例超過(guò)50%，而C919這一比例只有12%），今后中國(guó)國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的復(fù)合材料使用比例有較大提升空間，未來(lái)發(fā)展前景良好。

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