汽車(chē)用碳纖維復合材料簡(jiǎn)述
車(chē)用復合材料的發(fā)展結合了化工、機械制造和汽車(chē)復合材料設計等多學(xué)科的技術(shù)，集中應用在汽車(chē)底盤(pán)、車(chē)身覆蓋件和次結構部件三個(gè)領(lǐng)域。其中碳纖維復合材料車(chē)身是最具顛覆性的輕量化路徑。
碳纖維復合材料受到汽車(chē)行業(yè)輕量化的青睞，主要是源于其物理特性：碳纖維復合材料密度小，比鋁輕30%，比鋼輕50%，抗拉強度卻是鋼的7-9倍。碳纖維替代鋼鐵結構可實(shí)現減重40%-60%。同時(shí)，碳纖維復合材料還易于集成化，可減少零部件數量。吸收沖擊性能是金屬的5倍，可提高碰撞安全性和減振性能。其特殊的模壓和粘結工藝則可代替沖壓和焊接工序。因此近幾年，碳纖維復合材料再去汽車(chē)領(lǐng)域大展拳腳，應用十分廣泛。目前，汽車(chē)車(chē)身重量的3/4是鋼材，輕量化空間很大。研究表明，碳纖維復合材料車(chē)身僅重172kg，而鋼制車(chē)身重367.9kg，碳纖維復合材料輕量化效果達53%以上。
資料來(lái)源：《汽車(chē)輕量化對化工材料的需求》，國海證券研究所
寶馬公司在汽車(chē)行業(yè)內是應用碳纖維復合材料的先行者。2014 年量產(chǎn)上市的 I3 和 I8 系列純電動(dòng)車(chē)成功地應用了碳纖維復合材料、高強鋼和鋁合金完美組合的車(chē)身結構，而其中主要由碳纖維復合材料制成的車(chē)廂主體 life 模塊則被稱(chēng)為“Carbon Core 高強度碳纖維內核”。此外，寶馬還在車(chē)身、底盤(pán)、車(chē)頂、車(chē)門(mén)、A 柱、B 柱、C 柱、引擎蓋、尾翼、儀表盤(pán)、傳動(dòng)軸、座椅等多個(gè)外部、車(chē)身和內外飾系統中開(kāi)發(fā)碳纖維復合材料部件。
寶馬采用了大量的碳纖維復合材料，使得其碳纖維生產(chǎn)商 SGL-ACF（西格里）的產(chǎn)能短時(shí)間內從 3000 噸躍升至 9000 噸。此外，近年來(lái)碳纖維市場(chǎng)一個(gè)明顯的趨勢就是碳纖維生產(chǎn)企業(yè)積極向下游靠攏，紛紛和需求方開(kāi)展合作以發(fā)掘新的應用市場(chǎng)。而從原絲到碳纖維到復合材料零件，每一級都有較大的增值，因此向下游發(fā)展也能獲得更多的收益。如 SGL與寶馬成立合資公司生產(chǎn)碳纖維復合材料，通用與帝人成立合資企業(yè), 福特, 奧迪, 大眾, 蘭博基尼等也紛紛與碳纖維生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始合作。在國內, 光威復材、康得新等多家企業(yè)也爭相布局碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈, 推動(dòng)碳纖維產(chǎn)業(yè)化和行業(yè)應用。
碳纖維復合材料的應用及相關(guān)企業(yè)
資料來(lái)源：廣證恒生
碳纖維復合材料領(lǐng)域投資概況
(1)競爭格局
碳纖維復合材料由于具有質(zhì)輕、高強度的屬性，碳纖維在航空航天領(lǐng)域有廣泛應用。碳纖維相對于鋼或鋁，減重效果可以達到 20%至 40%，在航空航天領(lǐng)域，主要應用于飛機的結構材料（占飛機重量的 30%左右），因此綜合來(lái)看碳纖維的使用能使飛機重量減輕 6%至 12%，從而顯著(zhù)地降低飛機的燃油成本。在航空航天領(lǐng)域，碳纖維最早用于人造衛星的天線(xiàn)和衛星支架的制造，同時(shí)因其耐熱耐疲勞的特性，碳纖維在固體火箭發(fā)動(dòng)機殼體和噴管上也得到了廣泛應用。據中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統計，2016 年有 1.76 萬(wàn)噸碳纖維應用在航空航天領(lǐng)域，其中商用飛機占 70.5%、公務(wù)機占 11.4%、軍用飛機占比 10.5%。目前來(lái)看，民用客機是拉動(dòng)碳纖維需求增長(cháng)的主要力量。而其他消費級應用市場(chǎng)（如體育市場(chǎng)、汽車(chē)市場(chǎng)）對成本相對敏感，目前滲透率較低。隨著(zhù)碳纖維復合材料國產(chǎn)化進(jìn)程的推進(jìn)，其價(jià)格持續下降（目前110元/kg，大規模應用的價(jià)格在50-80元/kg），市場(chǎng)空間很大。
(2)行業(yè)壁壘
主要是技術(shù)壁壘，目前，主要應用的軍事航空領(lǐng)域對成本不太敏感，單對新材料性能及一致性要求極高。此外，高品質(zhì)原絲制備、高強度碳纖維成形技術(shù)工藝也有一定的技術(shù)壁壘。
(3)投資風(fēng)險
碳纖維的成本降幅不及預期