碳纤维由有机纤维经过高温裂解碳化而成的无机高分子纤维，不仅拥有比钢铁高出5至8倍的强度，而且重量仅为钢铁的四分之一。其轻质、高强、耐高温、耐腐蚀的特性使其成为减重增强的理想材料，广泛应用于航空、航天、建筑、能源等关键领域。
近年来，受风电、光伏等行业的高景气拉动影响，我国碳纤维需求稳步提升。
碳纤维行业概览
碳纤维的卓越性能源于其独特的碳主链结构，这使得它成为国民经济和国防安全的战略物资。
在高端领域，碳纤维凭借其高比强度、高比刚度以及优异的耐腐蚀、耐疲劳性能，发挥着不可替代的作用。
碳纤维通常不单独使用，而是与树脂等基质结合形成复合材料，进一步拓展了其应用领域。
碳纤维复合材料的制备技术是制约其发展的一个重要因素。
碳纤维复合材料具有极低的密度，仅为1.5-2g/cm³，这大约是铝合金密度的一半、钢的密度的五分之一。因此，采用碳纤维复合材料制造的零部件质量非常轻，仅为传统铝合金材质零部件的15%-30%。
宝马公司在2014年推出的i3和i8纯电动汽车上率先大量使用了碳纤维增强塑料材料，这一创新举措开启了碳纤维在量产汽车领域的新篇章。在追求轻量化、高性能和节能减排的电动汽车领域，碳纤维复合材料有望发挥更大的作用。
碳纤维产业链梳理
从碳纤维产业链角度来看，上游企业从化石燃料如石油、煤炭、天然气中提取丙烯作为初始原料。丙烯经过氨氧化反应生成丙烯腈。然后，通过聚合和纺丝工艺，丙烯腈被转化成原丝。原丝再经过预氧化、低温碳化和高温碳化等关键工艺步骤，最终制得碳纤维。
随后，这些碳纤维可以进一步加工成碳纤维织物、碳纤维预浸料（也称为中间料）以及碳纤维复合材料制品。
资料来源：国海证券
高质量的PAN原丝是制备高性能碳纤维的前提条件，但PAN原丝的聚合、纺丝、碳化和氧化等工艺并非易事。
此外，从碳纤维原丝转化为实际可用的复合材料部件，必须经过复合成型这一关键环节。
在这个过程中，增强体碳纤维与树脂基体需要通过特定的复合成型工艺相结合，才能最终形成碳纤维复合材料。而树脂基体在严格控制的条件下浸渍碳纤维或碳纤维织物，形成所谓的预浸料，这是大多数成型工艺中直接使用的材料。
预浸料工艺不仅广泛应用于碳纤维产业，还应用于其他复合材料产业。
碳纤维复合材料的设计、制造和评价也是其应用的基础。因此，掌握产业化工艺和反应装置核心技术对于推动碳纤维产业的发展至关重要。
碳纤维市场竞争格局和龙头梳理
在全球碳纤维生产领域，长期由日本、美国等少数几个国家主导。这些国家在碳纤维的研发、生产及销售等方面均有着丰富的经验和先进的技术。
小丝束占据了41%的份额，主要由日本的东丽、东邦、三菱等几家大型企业主导。
自1959年日本大阪工业实验所发明PAN基碳纤维制备技术以来，日本就与英国一同成为该技术研发的领跑者。到了80年代后，随着PAN基碳纤维的工业化生产取得重大突破，整个行业进入了整合并购的新阶段，形成了现今的竞争格局。
在大丝束市场，欧美企业则具有更明显的优势，市场集中度更高，其中美国的卓尔泰克和德国的SGL两家公司几乎控制了整个市场。
随着风电、汽车以及商业飞机等领域对碳纤维的需求持续增长，美日等国的碳纤维企业进一步巩固了其在全球市场上的领先地位。
近年来全球碳纤维需求的转移以及中国国内企业的不断崛起，使得国产替代成为一种新的发展趋势。
国内的一些先锋企业，如吉林化纤、上海石化、中复神鹰、宝武碳业、兰州蓝星等，近年来也在不断加大研发力度。
随着国产替代进程的加速推进，国内厂商有望在碳纤维产业中迎来新的发展机遇。
结语
随着全球对高性能、轻量化材料需求的不断增长，碳纤维市场呈现出蓬勃的发展态势。尤其是在航空航天领域，碳纤维复合材料的应用已成为提升飞行器性能、降低能耗的重要手段。同时，在汽车工业中，碳纤维也被广泛应用于制造高性能跑车、电动汽车等轻量化产品，以提升车辆的能效和驾驶体验。
此外，随着环保意识的日益增强和可再生能源的快速发展，风电领域对碳纤维的需求也在不断增长。
不过值得注意的是，碳纤维产业的发展也面临着一些挑战。首先，碳纤维的制造成本相对较高，限制了其在某些领域的应用。其次，碳纤维的回收和再利用技术尚不成熟，对环境造成了一定的压力。因此，降低制造成本、提高回收利用率成为碳纤维产业发展的关键任务。
整体而言，碳纤维作为新兴材料的代表，在新质生产力领域中发挥着重要的作用，未来成长空间十分广阔。
