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碳纤维:机器人材料,潜力巨大

2023-07-08 17:187780

一,碳纤维被誉为“新材料之王”、“黑色黄金”

碳纤维是一种石油化工产品,并且属于高产品附加值、高毛利率的那种,被誉为“黑色黄金”。

其物理特性介绍:

1、密度小,质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/cm3,相当于钢密度的1/4,铝合金密度的1/2。

2、强度高,其拉伸强度可达3000~4000MPa,弹性比钢大4~5倍,比铝大6~7倍。

3、弹性模量高。

4、具有各向异性,热膨胀系数小,导热率随温度的升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂。

5、导电性好,25℃时高模量纤维为775μΩ/cm,高强度纤维为1500μΩ/cm。

6、耐高温和耐低温性表现好,碳纤维可在2000℃下使用,在3000℃非氧化气氛下不融化、不软化。在-180℃低温下,钢铁变得比玻璃脆,而碳纤维依旧很柔软,也不脆化。

7、耐冲击性较差,容易损伤,这是它的物理缺陷。

所以需要高强度、高韧性、热膨胀系数小、导电性好、耐高低温等等应用场景这就是最顶级的材料。

二,人形机器人和无人机共同催化碳纤维需求

1,百万台人形机器人的机械臂对应万吨级碳纤维市场。

机械臂是机器人执行操作任务的主要部件之一,其主要功能是在与环境进行交互的过程中,能够准确接受指令,并精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行规范性作业。机械臂作为运动性部件,必须满足重量轻且坚固的需求,碳纤维及碳纤维复材,较于镁合金、铝合金,其优势包括:

1)重量减轻42%;

2)刚度提高30%;

3)更高的机械臂的承载能力;

4)更高的机械臂操作速度;

5)更长的使用寿命/耐用性;

6)时尚、高科技哑光黑色外观。

国内不少企业已开始对碳纤维机械臂专业领域的研究,根据苏州挪恩复材公司碳纤维机械臂产品的尺寸及重量(长930mm,宽150mm,壁厚5mm的碳纤维机械臂重量为3kg),我们推测,Optimus的机械臂碳纤维用量或约为6-10kg,以100万台人形机器人进行计算,仅机械臂可对应长期万吨级碳纤维需求市场。

2,无人机是推升碳纤维需求的新兴力量。

Grand View Research预计,全球商业无人机市场规模将从2023年起以38.6%的复合增速进行增长,2030年将达5835.1亿美元。而对于飞行器而言,减重可以显著提高经济效益,无人机市场的放量将大力推动碳纤维需求的增长。据测算,全球无人机碳纤维需求将从2022年的4737吨增至2025年的14687吨,对应2022-2025年CAGR为45.8%。

3,高端民用及军用碳纤维企业的业绩兑现。

2022年我国碳纤维产能已达11.2万吨,而2023年众多碳纤维企业已投产或即将投产的扩产项目包括中复神鹰1.4万吨、光威复材4000吨、吉林系1.8万吨等,而碳纤维需求增速介于20-25%之间,鉴于2022年我国7.44万吨的碳纤维需求,则2023年对应1.5-1.9万吨新增需求,我们预计2023年底前国内各型号碳纤维供应将保持较为充裕,行业库存或将进一步累积。在碳纤维国产化率持续走高及竞争加剧的趋势下,我们率先看好高端民用及军用碳纤维的竞争格局,率先打通出口通道、具有成本和技术迭代优势的碳纤维厂商的优势将凸显。

三,碳纤维概念相关概念股

1,中复神鹰(SH688295):

国内干喷湿纺技术龙头,公司建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线,在T700高性能领域进行降本,碳纤维产品广泛分布于多个市场,技术、规模和成本、产品、人才、股东优势明显,预计随着公司 IPO 落地、西宁基地万吨线全面投产,公司销量增长和成本下降进入快车道,将持续推动碳纤维国产替代。

2,吉林碳谷(BJ836077) :

大丝束碳纤维原丝龙头,拥有世界领先的原丝生产工艺,产能全国第一,公司规划2025年20万吨产能规划,先发优势显著,原丝成本已接近理想值,在民用领域的市占率有望维持在50%以上。

3,吉林化纤(SZ000420):

粘胶长丝龙头,依托一体化产业链大规模布局原丝碳化与碳纤维复材。大丝束碳化环节产能领先,吉化集团规划6万吨碳化产能,并布局下游复合材料,产能优势显著。

4,精工科技(002006.SZ):

国产化设备龙头,具备千吨级碳化线成套设备交钥匙能力,已成功交付使用9套碳化线。

5,光威复材(300699.SZ):

全产业链龙头,具备碳纤维生产线及关键设备、预浸料生产线以及复合材料成型设备等自主设计与制造能力。

6,中简科技(300777.SZ):

军用高端碳纤维,生产设备 98%以上为自主研发设计和国内制造,ZT7 系列产品各项指标优于东丽T700。

7,中航高科(600862.SH):

碳纤维复材龙头,有望受益于国产商用大飞机放量。

8,恒神股份(832397.NQ):

陕煤系碳纤维龙头,长期耕耘碳纤维行业,扭亏为盈高速增长。

9,上海石化(600688.SH):

中国石化领域唯一一家生产碳纤维的企业。原丝生产基本达标,碳纤维片材实现了在基础设施领域(立交桥加固工程)的首次大面积应用;以碳纤维为原料生产的连续抽油杆在胜利油田下井106口,应用碳杆12万米,各项技术指标均达到了国际先进水平,初步实现了大范围应用的阶段性目标。

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