

碳纤维:碳纤维板块指的是涉及碳纤维生产、研发及销售等相关业务的上市公司所组成的股票投资领域。
碳纤维:碳纤维是一种高性能材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能,广泛应用于航空航天、汽车、风电等领域
碳纤维具有比模量高、比强度高、化学稳定性好等一系列优点。碳纤维是是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性,密度比铝低、强度比钢高,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维,具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。
随着技术的成熟和成本下降,应用领域越来越广,已成为传统金属材料的有力替代者。2022年,航空航天军工、风电叶片及体育休闲成为了全球碳纤维应用最广的领域,按照需求金额来看,2022年航空航天军工、风电叶片及体育休闲领域所占金额百分比分别为36.30%、14.60%和16.60%。《2022年全球碳纤维复合材料市场报告》预计2022-2025年全球碳纤维需求有望从13.5万吨增加至18.84万吨,年复合增速达到11.75%。
碳纤维与玻璃纤维类似,作为增强型纤维材料通常并不单独使用,而是制成终端碳纤维复合材料(CFRP)加以应用。完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。通常从原油制备丙烯;丙烯经氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和纺丝之后得到PAN 原丝,再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维,并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料,作为生产碳纤维复合材料的原材料;碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合,形成碳纤维复合材料,最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。简单地可以划分为原丝生产、氧化碳化、中间材料和复合四个环节。
原丝不仅决定碳纤维的质量,同时也是碳纤维成本的主要组成部分。理论上每生产1 kg碳纤维需要消耗2 kg 的原丝,原丝占PAN 基碳纤维成本高达51%左右。
航天航空
由于具有质轻、高强度的属性,碳纤维在航空航天领域有广泛应用。碳纤维相对于钢或铝,减重效果可以达到20%至40%,在航空航天领域,主要应用于飞机的结构材料(占飞机重量的30%左右),因此综合来看碳纤维的使用能使飞机重量减轻6%至12%,从而显著地降低飞机的燃油成本。在航空航天领域,碳纤维最早用于人造卫星的天线和卫星支架的制造,同时因其耐热耐疲劳的特性,碳纤维在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。
据中国产业信息网统计,2016年有1.76万吨碳纤维应用在航空航天领域,其中商用飞机占70.5%、公务机占11.4%、军用飞机占比10.5%,民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量。
汽车轻量化
碳纤维具有比模量和比强度高、质轻、安全性好等突出优点,是汽车轻量化的最佳选择,在汽车的各个零部件中均有广泛应用,例如汽车隔音板占汽车制造领域碳纤维的27%,前端支架占比23%,左移结构占12%,车身底盘占比13%。
在碳纤维汽车轻量化应用领域,德国宝马公司走在世界前列,在碳纤维汽车轻量化应用领域,德国宝马公司走在世界前列。通过与西格里(SGL)成立碳纤维合资公司,联合开发碳纤维增强复合材料,宝马公司成功将碳纤维大量运用在其量产车款上。
风力发电
全球风机大型化的趋势日益明显。出于经济性考虑,当前主流的叶片为玻璃钢材质,而碳纤维风机叶片与现在主流的玻璃纤维叶片相比,在满足刚度和强度要求的条件下,重量轻30%以上。根据测算,当风机叶片长度超过40米时,考虑到材料用量、劳动力、运输和安装等方面成本的下降采用碳纤维制作叶片相比玻纤更为经济。国外主要风电叶片制造厂家,如VESTAS,GEMESA-SIEMENS,NORTEX,GE和LX,已采用碳纤维材料制造叶片。
碳纤维板块名词解释
碳纤维板块是股票市场中一个重要的细分领域,它聚焦于碳纤维产业链上的相关公司。碳纤维作为一种高性能材料,在航空航天、新能源、体育器材等多个领域有着广泛的应用,因此,涉及碳纤维生产、研发及销售等相关业务的上市公司备受投资者关注,形成了碳纤维板块。
什么是碳纤维
# 材料特性
高强度与高模量
碳纤维(Carbon Fiber,简称CF)是由碳元素组成的含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维。其轴向强度和模量高,密度低,比性能优异,无蠕变,这些特性使得碳纤维成为制造高技术器材的优良材料。
化学稳定性
碳纤维在非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,具有优良的化学稳定性。它耐腐蚀性好,能耐受浓盐酸、磷酸、硫酸等腐蚀,还耐油、抗辐射、抗放射,具有吸收有毒气体和使中子减速等特性。
# 应用领域
航空航天
在航空航天领域,碳纤维因其轻质高强度的特性而被广泛应用于飞机、火箭等飞行器的结构材料,有助于实现飞行器的轻量化,提高飞行效率。
新能源
在新能源领域,碳纤维被用于风电叶片的制造,可以有效提高叶片的刚性和耐久性,降低风阻,提升发电效率。此外,碳纤维还在新能源汽车领域发挥重要作用,助力汽车轻量化,提高续航能力。
体育器材
在体育器材方面,碳纤维因其高强度和轻质特性被广泛应用于高尔夫球杆、网球拍、自行车架等运动器材的制造,提升了器材的性能和使用体验。
# 全球市场与供应
碳纤维全球供应商基本为美日企业垄断,其中日本东丽为行业龙头。德国SGL公司和美国赫氏公司也在全球碳纤维市场占有一席之地。然而,近年来中国企业在碳纤维领域取得了显著进展,如中复神鹰等公司已成功打破国外高性能碳纤维的市场垄断格局。
总结
碳纤维作为一种高性能材料,在多个领域展现出广泛的应用前景。随着技术的不断进步和市场的持续拓展,碳纤维板块的投资价值将进一步凸显。投资者应密切关注碳纤维行业的发展动态,把握投资机会。
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