行業·國產碳纖維放量 突破點是高鐵，高鐵+碳纖維=“速度

       2018年，國產碳纖維實際產出0.9萬噸，但產能高達2.6萬噸，產能利用率僅為35%。由于缺乏市場的牽引，國產碳纖維用不起來，導致國產碳纖維產量表現較低。
　　在范圍內，碳纖維的四大應用行業是航空航天、風電葉片、體育休閑、汽車，四大行業碳纖維需求量的占比分別為24%、23%、15%、14%。航空航天領域碳纖維的單價高，按照金額計，航空航天領域碳纖維交易金額占全行業的50%。
　　而在國內碳纖維需求主要來源于相對低端的體育休閑領域，市場目前碳纖維的兩大應用行業是體育休閑與風電葉片，碳纖維需求量占比分別為44%、23%，航空航天領域消費量占比不到5%。
　　在航空航天領域，C919不放量，國產碳纖維的需求就不會放量；在汽車領域，碳纖維受制于高成本，在未來三、五年內很難放量應用。
　　那么，國產碳纖維如果要放量，未來應用領域的突破點在哪里？
　　答案是，未來三、五年內，能對國產碳纖維產生每年萬噸以上需求的領域，只有高鐵。
　　在高鐵中，碳纖維的應用如上圖所示（圖片來自中車青島四方公司副總工程師的演講PPT），如果碳纖維在高鐵中的應用得到充分發展，復合應用材料在高鐵材料中的比例可以達到30%。
　　碳纖維的領域應用需要標準體系的支持。在民用飛機和汽車、風電、體育器材領域，大量使用國外的碳纖維，因為這些領域的標準體系就是按照國外已有產品的性能制定的，應用端的標準體系就決定了對國產碳纖維的有量有限。
　　在這些已有的應用領域，國內應用端設計的能力太弱，設計的知識產權都在國外的手里，應用端的標準體系是基于國外產品性能建立的，國產碳纖維性能要去完全對標國外產品，競爭是很難的。
　　但在高鐵領域，高鐵近90條線、近3萬公里線路，在線高鐵車輛3000多組，規模占到的三分之二以上，高鐵應用端的規模主要就在。因此，碳纖維在高鐵領域的應用，完全有條件也有需要產生自己的標準化體系，從而為國產碳纖維的應用放量創造條件。
　　以高速動車3500組車的規模估算，碳纖維復合材料份額若占到30%，將產生50萬噸需求，若推廣至城軌車輛共約100萬噸，即使只有10% 的應用，也有約30萬噸。若能良性發展，預計共可形成每年3~5萬噸市場規模。因此，碳纖維在高鐵領域的應用一旦突破，每年就會產生對國產碳纖維萬噸以上的需求，高鐵領域的國產碳纖維每年潛在需求量超過目前國產碳纖維的全部產量。
　　的碳纖維復合材料的應用目前處于一個瓶頸期，標準、應用、產量的整體突破點，有希望的就是高鐵領域。未來三、五年內，國產碳纖維應用規模能否有萬噸級的質變，突破點在高鐵，而且只有高鐵。
　　時速350公里，時速400公里，高鐵史上次實現時速420公里交會和重聯運行……
　　近幾年來，由我國自行設計研制、全面擁有自主知識產權的高鐵頻頻亮相，不斷刷新國際社會對高鐵的認知。目前，我國鐵路投入運營的動車組已有2395余組，居位，安全運行里程超過37.4億公里。通過對引進技術的消化吸收和根據實際情況大膽創新，高鐵在短短十數年里呈現出系統技術全面、造價低、建設速度快等優勢，用“速度”展示著“制造”的魅力與實力。        業內人士大多知道，碳纖維這種性能優越的高新材料在高鐵“速度”中起到了不容忽視的作用，其對高鐵的意義主要表現在以下兩個方面：一是實現高鐵車身輕量化。碳纖維重量輕，密度僅1.78克/立方厘米，和塑料差不多，但它的強度比鋼材要高7倍以上，大量使用碳纖維零部件，可以減少傳統鋼結構在高鐵車身中所占的比重。高鐵整體的超輕量化，有利于減少行駛時所受到的阻力，直接降低能耗，減少二氧化碳的排放，終實現速度的提升。       二是增加了高鐵運行的安全性。高鐵的運行速度越快，對車體各部位的耐久性要求也越高，例如，2010年底，“和諧號”CRH380A在京滬高速鐵路先導段棗莊至蚌埠間線路上進行聯調聯試和綜合試驗時跑出了486.1公里的時速，但這種高時速對列車軸承的沖擊非常大，在沖擊高速之后，列車上的所有軸承幾乎都要重新更換。雖然現在對高鐵實行降速，但是一般的高鐵時速也都在200公里以上，這就需要有強耐受力的材料保障高鐵的運行安全。碳纖維材料強度高達3600MPa，特別是用碳纖維制成的方向盤，機械強度和抗沖擊性相比普通材料分別提高35%和20%以上。整車強度理論上也比普通材料的車身至少強上20%-30%，同時不懼酸堿鹽等化學物質的腐蝕，使用壽命長。        另外，高鐵需要在較短時間內跨越溫差較大的地域，從冰天雪地的哈爾濱到春意融融的廣州，短時間內經歷較大的溫差需要保持零部件的零變形，這對普通材料來說是個巨大的挑戰，但是這對于碳纖維來說，則是其強項。目前，碳纖維復合材料既可以應用于列車內飾、受電弓和設備艙等非承載、次承載部件，也可以應用于車體、轉向架這類主承載部件。       在高鐵制造對碳纖維表現出明顯需求態勢時，不少碳纖維加工制造企業也及時瞄準了高鐵這一市場，主動對接產業，無錫威盛新材料科技有限公司就是推動碳纖維復合材料在高鐵領域大規模應用的典型代表。該公司深入研究具有自主知識產權的復合材料及批量化制造技術，特別是在針對高鐵產業的碳纖維結構件的開發方面有卓越的表現。例如，運動和靜止兩種不同狀態對阻燃材料的要求完全不同，目前的高鐵列車平均速度每小時大于200公里，這樣的行駛速度會產生過大的摩擦力而使溫度顯著升高，這就對車身及相關構件的耐高溫性和阻燃性提出很高的要求。碳纖維原絲是在2000-3000攝氏度的高溫中預氧化、碳化而成的，能夠耐高溫上千攝氏度。但是在具體的應用中，碳纖維原絲主要是以碳纖維復合材料的形式出現的，因此，必須使該復合材料在發揮原絲優異性能的同時，還兼具其它方面的特性，以達到高鐵環保、安全等方面的高標準。        當前，的高鐵建設正處于繁榮時期，通過多年的努力和積淀，已全面掌握高速鐵路的核心技術，行業總體水平已躋身于先進行列。交錯密布的軌道上，高鐵風馳電掣般的“速度”代表著“制造”已經走在自主知識產權引導發展的道路上。在此過程中，碳纖維新材料的運用不僅推動著高速列車行駛的輕量化，也將帶動高鐵制造業實現全新的變革，進一步提升“速度”。