汽車用碳纖維復合材料簡述

車用復合材料的發(fā)展結合了化工、機械制造和汽車復合材料設計等多學科的技術，集中應用在汽車底盤、車身覆蓋件和次結構部件三個領域。其中碳纖維復合材料車身是最具顛覆性的輕量化路徑。

碳纖維復合材料受到汽車行業(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現(xiàn)減重40%-60%。同時，碳纖維復合材料還易于集成化，可減少零部件數(shù)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領域大展拳腳，應用十分廣泛。目前，汽車車身重量的3/4是鋼材，輕量化空間很大。研究表明，碳纖維復合材料車身僅重172kg，而鋼制車身重367.9kg，碳纖維復合材料輕量化效果達53%以上。

資料來源：《汽車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 系列純電動車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身結構，而其中主要由碳纖維復合材料制成的車廂主體 life 模塊則被稱為“Carbon Core 高強度碳纖維內核”。此外，寶馬還在車身、底盤、車頂、車門、A 柱、B 柱、C 柱、引擎蓋、尾翼、儀表盤、傳動軸、座椅等多個外部、車身和內外飾系統(tǒng)中開發(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)能短時間內從 3000 噸躍升至 9000 噸。此外，近年來碳纖維市場一個明顯的趨勢就是碳纖維生產(chǎn)企業(yè)積極向下游靠攏，紛紛和需求方開展合作以發(fā)掘新的應用市場。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企業(yè)

資料來源：廣證恒生

碳纖維復合材料領域投資概況

(1)競爭格局

     碳纖維復合材料由于具有質輕、高強度的屬性，碳纖維在航空航天領域有廣泛應用。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），因此綜合來看碳纖維的使用能使飛機重量減輕 6%至 12%，從而顯著地降低飛機的燃油成本。在航空航天領域，碳纖維最早用于人造衛(wèi)星的天線和衛(wèi)星支架的制造，同時因其耐熱耐疲勞的特性，碳纖維在固體火箭發(fā)動機殼體和噴管上也得到了廣泛應用。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計，2016 年有 1.76 萬噸碳纖維應用在航空航天領域，其中商用飛機占 70.5%、公務機占 11.4%、軍用飛機占比 10.5%。目前來看，民用客機是拉動碳纖維需求增長的主要力量。而其他消費級應用市場（如體育市場、汽車市場）對成本相對敏感，目前滲透率較低。隨著碳纖維復合材料國產(chǎn)化進程的推進，其價格持續(xù)下降（目前110元/kg，大規(guī)模應用的價格在50-80元/kg），市場空間很大。

(2)行業(yè)壁壘

   主要是技術壁壘，目前，主要應用的軍事航空領域對成本不太敏感，單對新材料性能及一致性要求極高。此外，高品質原絲制備、高強度碳纖維成形技術工藝也有一定的技術壁壘。

(3)投資風險

   碳纖維的成本降幅不及預期