碳纖維按生產(chǎn)原材料可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。目前全球PAN基碳纖維的產(chǎn)量約占碳纖維總 產(chǎn)量的90%，為主流產(chǎn)品。按照碳纖維絲束中的單絲數(shù)量，聚丙烯腈基碳纖維又可分為小絲束和大絲束兩種。相比小絲束，大絲束的劣勢(shì)在于，在制作板材等結(jié)構(gòu)時(shí)，絲束不宜展開(kāi)，導(dǎo)致單層厚度增加，不利于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，大絲束碳纖維粘連、斷絲等現(xiàn)象更多，這樣會(huì)使強(qiáng)度、剛度受影響，性能有所降低，性能的分散性也會(huì)較大。飛機(jī)、航天器一般只用小絲束碳纖維，因此小絲束碳纖維又被稱為“航空級(jí)”碳纖維，大絲束碳纖維被稱為“工業(yè)級(jí)”碳纖維。

    碳纖維自20世紀(jì)60年代起源于日本，歷經(jīng)幾十年技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)培育，日本和美國(guó)已經(jīng)實(shí)質(zhì)上完成了對(duì)碳纖維核心技術(shù)和市場(chǎng)的壟斷。

    世界各國(guó)企業(yè)中，日本的東麗（Toray）、東邦（Toho）、三菱麗陽(yáng)（Mitsubishi）三家企業(yè)碳纖維產(chǎn)能最大、產(chǎn)品力學(xué)性能能品級(jí)齊全、規(guī)格豐富，堪稱引領(lǐng)世界碳纖維發(fā)展的“三駕馬車”。

    尤其是東麗公司長(zhǎng)期占據(jù)了世界碳纖維領(lǐng)頭羊地位。東麗的產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格十分齊全，涵蓋中高強(qiáng)（東麗的T系列產(chǎn)品，例如我們經(jīng)常在新聞看到的T800、T1000）、高強(qiáng)度中模量（M系列產(chǎn)品）、高強(qiáng)度高模量（MJ系列產(chǎn)品）各種性能級(jí)別的碳纖維，可滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域需求。而且，東麗產(chǎn)品性能穩(wěn)定，拉伸強(qiáng)度和彈性模量的離散系數(shù)均<3%。

    找到一張2011年各家企業(yè)碳纖維市場(chǎng)份額的分布（如上圖），日本占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額。全球市場(chǎng)份額被寥寥數(shù)家公司占據(jù)。

    日本企業(yè)和美歐企業(yè)在碳纖維上還是有一些差異。美歐企業(yè)主要生產(chǎn)大絲束碳纖維，日本主要生產(chǎn)小絲束碳纖維，后者難度更高、性能更好。在小絲束（<24k）上，3家日本碳纖維企業(yè)約占全球小絲束碳纖維產(chǎn)能的60%；大絲束（>24k）碳纖維上，三菱麗陽(yáng)、卓爾泰克和西格里3 家碳纖維企業(yè)約占全球大絲束碳纖維產(chǎn)能的80%。不過(guò)在2013年，當(dāng)時(shí)世界排名第三的美國(guó)企業(yè)卓爾泰克被東麗收購(gòu)。此后，日本企業(yè)在價(jià)格相對(duì)低廉的大絲束碳纖維市場(chǎng)上也同樣具有優(yōu)勢(shì)。（按東麗的宣傳，在收購(gòu)卓爾泰克后，該公司在大絲束市場(chǎng)占有率30%）

    碳纖維性能優(yōu)秀，但始終是原材料，是產(chǎn)業(yè)鏈中的上游。目前很多新材料面臨的問(wèn)題是沒(méi)人用。而美日企業(yè)，尤其是東麗，非常注重碳纖產(chǎn)品的應(yīng)用服務(wù)。東麗建立起了碳纖維、碳纖 維預(yù)浸料、碳纖維紡布、碳纖維層壓材料、碳纖維復(fù)合材料等在內(nèi)的產(chǎn)品體系。不僅如此，東麗還主動(dòng)出擊，與航空航天、建筑、汽車、環(huán)保等相關(guān)行業(yè)的公司建立合資企業(yè)或簽訂長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作協(xié)議，開(kāi)發(fā)并積累應(yīng)用制造技術(shù)和積極拓展相關(guān)市場(chǎng)。

    我們?cè)賮?lái)看看國(guó)內(nèi)。

    我國(guó)在碳纖維上動(dòng)手非常早，幾乎與美日同時(shí)，但由于某些原因處于停滯。直至近些年，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)才開(kāi)始迅速發(fā)展。

    簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)開(kāi)始解決了“無(wú)”的問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)T300級(jí)和T700級(jí)碳纖維產(chǎn)品進(jìn)入了國(guó)防和工業(yè)、體育若干領(lǐng)域應(yīng)用。T800級(jí)碳纖維進(jìn)入工程規(guī)模應(yīng)用階段。根據(jù)國(guó)內(nèi)媒體報(bào)道，部分企業(yè)對(duì)外宣布百噸、千噸級(jí)的T800級(jí)碳纖維生產(chǎn)線。

    碳纖維的產(chǎn)能也在提升，有數(shù)據(jù)顯示，2014年年底，中國(guó)碳纖維理論產(chǎn)能約1.5萬(wàn)噸，占世界產(chǎn)能的10%左右 （實(shí)際產(chǎn)量約在3000噸）。而且，碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈、成套設(shè)備制造等等國(guó)產(chǎn)化都取得了進(jìn)步。

    但是，國(guó)內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)，離美日還有較長(zhǎng)的距離，即使是離滿足國(guó)內(nèi)碳纖維需求也是相差甚遠(yuǎn)。

    一個(gè)是技術(shù)不成熟，產(chǎn)品質(zhì)量較差。雖然部分品種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但是性能不穩(wěn)定。如此就很難被下游企業(yè)所認(rèn)可。

    一個(gè)是生產(chǎn)成本高。技術(shù)層面上生產(chǎn)成本相對(duì)較高不說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模上不去，也導(dǎo)致了生產(chǎn)成本居高不下。產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，也缺乏產(chǎn)品工藝路線和市場(chǎng)定位的差別化。高端空白、低端過(guò)剩，除了價(jià)格沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)籌碼。

    而且美日企業(yè)在中國(guó)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品上走低價(jià)策略，有打壓嫌疑。例如2009年，T300級(jí)碳纖維規(guī)模化生產(chǎn)成功，這一規(guī)格產(chǎn)品應(yīng)聲從每公斤500元降到120元左右；2012年，T700碳纖維試產(chǎn)成功，該產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)價(jià)格又從400元下降到200元以下。

    生產(chǎn)成本高企，技術(shù)不穩(wěn)定，又只能以低于進(jìn)口價(jià)格銷售，國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)的開(kāi)工率處于一個(gè)較低水平，2014年僅在29%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際75%左右的水平。

    還有，碳纖維生產(chǎn)、樹(shù)脂體系研發(fā)制備、預(yù)浸料生產(chǎn)、復(fù)合材料制品之間開(kāi)發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈等等，都存在較大問(wèn)題。

    有一個(gè)很鮮明的特征可以反映國(guó)內(nèi)碳纖維的水平。

    限于技術(shù)，國(guó)內(nèi)的碳纖維應(yīng)用只能局限在體育休閑偏中低端領(lǐng)域。這些領(lǐng)域?qū)μ祭w維的性能要求不高，不需要長(zhǎng)時(shí)間的材料認(rèn)證和成品實(shí)驗(yàn)，門(mén)檻較低。

    當(dāng)然，上圖絕不僅僅只是看出中國(guó)在碳纖維應(yīng)用上有多大的差距，因?yàn)槲覀冞€需要著眼未來(lái)。

    碳纖維的種類很多，從應(yīng)用的角度來(lái)看，大致可以分為兩類：高性能的前提下追求低成本、低成本的前提下追求高性能。前者多屬軍品級(jí)、航空級(jí)，后者屬工業(yè)級(jí)。

    軍品級(jí)、航空級(jí)碳纖維目前應(yīng)用較多的是小絲束的T300 級(jí)（3k和12k）、T700級(jí)3k與T800級(jí)（6K和12k）。比起大絲束，小絲束碳纖維性能更高，同時(shí)價(jià)格也更貴，適合于在軍品、航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用，利潤(rùn)相較前者也更豐厚。

    軍用的高性能碳纖維屬于戰(zhàn)略物資范疇，有實(shí)力的各國(guó)往往會(huì)扶持本國(guó)一兩家碳纖維企業(yè)作為供貨商，其他供貨商和國(guó)外企業(yè)是難以染指的。例如美國(guó)的赫氏公司，就是美國(guó)國(guó)防領(lǐng)域碳纖維的唯一供貨商。未來(lái)，國(guó)內(nèi)也同樣會(huì)是這樣一個(gè)情況。但是 ，相對(duì)于其他領(lǐng)域，軍用高性能碳纖維的市場(chǎng)很小。

    民用航空業(yè)中，波音、空客都推出了使用碳纖維復(fù)合材占比很高的機(jī)型。有數(shù)據(jù)認(rèn)為，目前民用飛機(jī)對(duì)碳纖維的需求達(dá)到了2萬(wàn)噸每年（軍機(jī)的需求只有幾百噸），未來(lái)只會(huì)更高。

    但是，這個(gè)市場(chǎng)短期內(nèi)與國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)無(wú)關(guān)。目前航空碳纖維生產(chǎn)商有東麗、赫氏、氰特和東邦4 家，其中用量最大且通過(guò)航空鑒定的T800 級(jí)碳纖維，只有東麗和赫氏，正好分別是波音和空客的獨(dú)家供貨商。從技術(shù)、市場(chǎng)、政治，各個(gè)角度看相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)是不可能成為波音、空客的碳纖維供貨商（別的不說(shuō)，東麗跟波音的合同都簽到了2021年）。而這兩家又是民用飛機(jī)的巨頭，幾乎把持著市場(chǎng)。或許只有C919成功規(guī)模化進(jìn)入市場(chǎng)，這個(gè)領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)碳纖維才有機(jī)會(huì)。但是，要給民用飛機(jī)供貨，需要通過(guò)航空適航認(rèn)證，這個(gè)周期也相當(dāng)漫長(zhǎng)。相應(yīng)的，國(guó)內(nèi)碳纖維無(wú)法給C919供貨，由此導(dǎo)致大飛機(jī)的碳纖復(fù)合材的用量就上不去。（作為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，波音和空客恐怕也不會(huì)允許東麗、赫氏給C919供貨）。當(dāng)然，這一天終究會(huì)來(lái)到。

    相對(duì)來(lái)說(shuō)，工業(yè)級(jí)碳纖維機(jī)會(huì)更大！

    工業(yè)級(jí)碳纖維的要求與軍品、航空級(jí)碳纖維完全是2種路線。對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品無(wú)外乎性能和質(zhì)量穩(wěn)定性，以及價(jià)格。軍工產(chǎn)品更多地關(guān)注產(chǎn)品的高性能和穩(wěn)定性，價(jià)格不敏感。但工業(yè)級(jí)領(lǐng)域，在保證質(zhì)量的前提下成本是關(guān)鍵。換句話說(shuō)，航空級(jí)碳纖維是高性能的前提下追求低成本，而工業(yè)級(jí)碳纖維是低成本的前提下追求高性能。

    工業(yè)級(jí)碳纖維的需求要比航空級(jí)碳纖維的需求要大得多，未來(lái)想象空間也更大。以風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片為例，超過(guò)2MW的風(fēng)機(jī)，葉片長(zhǎng)度超過(guò)40米，重達(dá)數(shù)噸甚至十?dāng)?shù)噸。一片對(duì)大絲束碳纖維的需求量就達(dá)數(shù)百公斤。這還是在碳纖維目前價(jià)格仍較高，目前國(guó)內(nèi)外主要是碳纖和玻纖混合使用，純碳纖維只是用到一些關(guān)鍵的部分的情況下。風(fēng)電葉片對(duì)碳纖維需求至少是數(shù)萬(wàn)噸級(jí)別。

    至于車用碳纖維的遐想空間就更大了。我們以一種簡(jiǎn)單粗暴的方式來(lái)算算它的市場(chǎng)有多大。2016年我國(guó)共計(jì)銷售了2802萬(wàn)輛車。假設(shè)每輛車上使用10公斤的碳纖維，那么就是28萬(wàn)噸的用量。全球每年銷售約1億輛，那就是100萬(wàn)噸用量。這樣比起來(lái)，相比軍品級(jí)碳纖維的用量，實(shí)在是太小。

    那么為什么是遐想而不是現(xiàn)實(shí)？還不是因?yàn)槠囍圃焐陶J(rèn)為碳纖維還是太貴。只有把價(jià)格降下來(lái)，這塊餅才能從紙上跳下來(lái)變成現(xiàn)實(shí)。小絲束是不可能了，何況也不需要那么好的性能，只有大絲束才有機(jī)會(huì)。

    事實(shí)上，已經(jīng)有企業(yè)深耕大絲束碳纖維，瞄準(zhǔn)工業(yè)級(jí)應(yīng)用，獲得了階段性成功，例如土耳其的阿克薩（AKSACA）。阿克薩的產(chǎn)能不高，總產(chǎn)能約3000多噸每年，2006年才開(kāi)始研發(fā)碳纖維生產(chǎn)，時(shí)間與2007年已故院士師昌緒先生向中央寫(xiě)報(bào)告建議發(fā)展碳纖維相近（ 自那之后國(guó)內(nèi)碳纖維才開(kāi)始重視和發(fā)展起來(lái)）。阿克薩依托其可以規(guī)模化生產(chǎn)原絲的優(yōu)勢(shì)，得以較低成本供應(yīng)大絲束碳纖維。該公司的定位也非常明確，專攻民用工業(yè)領(lǐng)域，只專注于工業(yè)級(jí)碳纖維的生產(chǎn)。現(xiàn)在，阿克薩在中國(guó)的銷量都是數(shù)千噸級(jí)。

    其實(shí)不僅僅是阿克薩看到了這一點(diǎn)。在小絲束碳纖維上獨(dú)步全球的日本企業(yè)看到歐美大絲束企業(yè)迅猛的擴(kuò)產(chǎn)，也開(kāi)始承認(rèn)自己的戰(zhàn)略失誤，努力追趕在大絲束碳纖維生產(chǎn)的差距。

    所以，航天級(jí)碳纖維，國(guó)內(nèi)企業(yè)與日美企業(yè)的差距太大，而且除了國(guó)防需要的訂單外，下游市場(chǎng)生存空間不容樂(lè)觀。而工業(yè)級(jí)碳纖維倒是有很大機(jī)會(huì)。

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    4：佚名。 由碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈看中國(guó)碳纖維突圍之道[J]. 中國(guó)粉體工業(yè)， 2015（2）：56-58.

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