一、碳纖維復(fù)合材料成為全球復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。其中，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比強(qiáng)度高、比模量大，材料性能具有可設(shè)計(jì)性，抗腐蝕性和耐久性能好，抗疲勞性能好，是復(fù)合材料中應(yīng)用最廣、用量最大的一個(gè)類(lèi)別。

2021年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為775.50億美元，預(yù)計(jì)2026年將到達(dá)1,153.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率8.3%。以增強(qiáng)材料劃分，碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將以19.6%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2021年的215.30億美元增長(zhǎng)至2026年526.90億美元。

圖表 1 全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模（增強(qiáng)材料種類(lèi)） 

單位：億美元

以下游市場(chǎng)劃分，由于單價(jià)較高，航空航天領(lǐng)域是復(fù)合材料制件最大的終端市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將以13.2%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2021年的251.70億美元增長(zhǎng)至2026年的億467.90億美元。

圖表 2 全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模（應(yīng)用領(lǐng)域種類(lèi)）

單位：億美元

受風(fēng)電退補(bǔ)影響，2021年中國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為2031.74億元，同比小幅下降。但是隨著C919適航取證進(jìn)度的加快，以及中國(guó)軍工實(shí)力的快速增加，航空航天成為中國(guó)復(fù)合材料增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，2021年中國(guó)航空航天復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為508.67億元人民幣。預(yù)計(jì)在未來(lái)5年內(nèi)，航空航天復(fù)合材料將保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，到2026年航空航天復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到987.43億元。

圖表 3  中國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模（應(yīng)用領(lǐng)域種類(lèi)）

單位：億元人民幣

二、樹(shù)脂基復(fù)合材料繼續(xù)占據(jù)統(tǒng)治地位

根據(jù)增強(qiáng)材料的種類(lèi)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可分為玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、芳綸纖維復(fù)合材料等多個(gè)類(lèi)別。根據(jù)基體材料的不同，則可以分為樹(shù)脂基、陶瓷基、金屬基等。其中樹(shù)脂基復(fù)合材料因密度小、比強(qiáng)度和比模量高、疲勞強(qiáng)度高、破損安全特性好、耐腐蝕性能和耐熱性強(qiáng)、介電性能和透電磁波性能好等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的復(fù)合材料，在復(fù)合材料中的占比超過(guò)80%。

圖表 4 2021全球復(fù)合材料市場(chǎng)按基體分類(lèi)

數(shù)據(jù)來(lái)源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告》，廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司

三、中國(guó)碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模接近400億元

中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《高端工業(yè)蓬勃發(fā)展，碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料市場(chǎng)迎來(lái)空前機(jī)遇》顯示，受益于下游市場(chǎng)強(qiáng)勁的需求增長(zhǎng)，尤其2020年中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)的爆發(fā)性增長(zhǎng)與2021年中國(guó)航空、航天與國(guó)防軍工市場(chǎng)的亮眼表現(xiàn)，2021年中國(guó)碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為373.73億元人民幣，呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，并在未來(lái)5年將持續(xù)保持24.21%的年復(fù)合增長(zhǎng)率。

圖表 5 2019-2026中國(guó)碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模

單位：億元

數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)

四、多種樹(shù)脂基復(fù)合材料生產(chǎn)工藝滿足不同領(lǐng)域復(fù)合材料應(yīng)用需求

在纖維與樹(shù)脂種類(lèi)確定后，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能主要決定于成型工藝。因此，復(fù)合材料成型加工工藝是復(fù)合材料工業(yè)的重要發(fā)展基礎(chǔ)和條件。復(fù)合材料的成型加工工藝可被分為近二十種，其中主要的類(lèi)型有手糊成型工藝、噴射成型工藝、樹(shù)脂傳遞模塑成型（RTM）、袋壓法成型、真空灌注成型、熱壓罐成型、液壓釜法成型、樹(shù)脂澆鑄成型、拉擠成型工藝和擠出成型工藝等。

圖表 6 樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料對(duì)比

五、真空輔助成型工藝在航空航天領(lǐng)域受到起來(lái)越多關(guān)注

真空輔助成型工藝（Vacuum Assisted Resin Infusion，VARI）或真空輔助樹(shù)脂轉(zhuǎn)移成型（VARTM），是一種制造大型復(fù)合材料零件的新型低成本成型技術(shù)。它在真空下消除纖維增強(qiáng)材料中的氣體，利用樹(shù)脂的流動(dòng)和滲透來(lái)浸漬纖維及其織物，并在一定溫度條件下固化的成型方法。

VARI 成型技術(shù)是一種利用樹(shù)脂的流動(dòng)和滲透，在真空壓力下浸漬纖維和織物，并在真空壓力下完成固化的成型方法。與傳統(tǒng)工藝相比，VARI 成型技術(shù)不用熱壓罐，只需要單面剛性模具（上模為柔性真空袋膜）鋪設(shè)纖維增強(qiáng)材料。該模具只是為了保證結(jié)構(gòu)形面要求，簡(jiǎn)化模具制造工藝，節(jié)約成本。此外，只在真空壓力下形成，沒(méi)有額外的壓力，有助于降低成本。因此，該方法主要具有成本低、孔隙率低、性能接近熱壓罐工藝、適合制造大型零件等特點(diǎn)。鑒于 RTM 法的局限性，VARI 法只能在真空條件下通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?shù)脂轉(zhuǎn)移到包裹在真空袋中的增強(qiáng)纖維預(yù)制件上，并在真空壓力下完成結(jié)構(gòu)的固化過(guò)程。該方法擺脫了對(duì)熱壓罐設(shè)備的依賴，對(duì)于航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的各類(lèi)結(jié)構(gòu)件，這是一種具有明顯可以降低成本的制造方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖表 7 樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料在大飛機(jī)中的應(yīng)用

全球真空輔助成型工藝材料市場(chǎng)2021年市場(chǎng)規(guī)模為10.95億美元，預(yù)計(jì)在2026年達(dá)到15.63億美元。航空航天用真空輔材與風(fēng)電葉片用真空輔材將占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)，在2021年分別達(dá)到5.81億美元和3.16億美元。

圖表 8 全球真空輔助材料市場(chǎng)規(guī)模

單位：億美元

受風(fēng)電搶裝潮退坡影響，風(fēng)電用真空輔材用量減少，2021年中國(guó)真空輔材市場(chǎng)迎來(lái)小幅下滑，市場(chǎng)規(guī)模為13.90億元。風(fēng)電用真空輔材市場(chǎng)的恢復(fù)還需時(shí)日，但是隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919適航取證進(jìn)度的加快，C919即將在2023年進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段，成為助推真空輔材市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展的新動(dòng)力。

圖表 9 2017-2026年中國(guó)真空輔材市場(chǎng)規(guī)模

單位：億元人民幣

六、C919獲發(fā)適航證，中國(guó)碳纖維復(fù)合材料發(fā)展迎來(lái)強(qiáng)心針

運(yùn)營(yíng)成本是民用航空運(yùn)營(yíng)關(guān)注的重點(diǎn)，而重量與民航運(yùn)營(yíng)成本息息相關(guān)。根據(jù)《航空航天材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景》，小型民機(jī)的結(jié)構(gòu)重量每減1磅所獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益為50萬(wàn)美元/磅，而對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)數(shù)值是400萬(wàn)美元/磅，商用運(yùn)輸機(jī)為800萬(wàn)美元/磅。碳纖維復(fù)合材料是大型整體化結(jié)構(gòu)的理想材料，與常規(guī)材料相比可使飛機(jī)減重 15%～30%，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本降低 15%～30%。國(guó)際主要民航飛機(jī)的結(jié)構(gòu)、內(nèi)飾材料對(duì)復(fù)合材料的使用比例逐漸升高，如波音的787與空中客車(chē)的A350，碳纖維復(fù)合材料使用比例均超過(guò)50%。目前，C919碳纖維復(fù)合材料使用比例為12%，還有較大改進(jìn)潛力。

與國(guó)際碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)中航空航天與國(guó)防軍工領(lǐng)域占據(jù)市場(chǎng)最大份額的情況不同，中國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)對(duì)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用還在成長(zhǎng)階段。而中國(guó)國(guó)產(chǎn)航空裝備產(chǎn)業(yè)在“十三五”以來(lái)得到良好發(fā)展，碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料作為整個(gè)機(jī)身、機(jī)翼、垂尾、艙門(mén)等重要結(jié)構(gòu)部分或內(nèi)飾的材料，綜合性能優(yōu)勢(shì)明顯，隨著2022年國(guó)產(chǎn)大絲束碳纖維的投產(chǎn)，碳纖維復(fù)合材料的成本有望進(jìn)一步下降，推動(dòng)碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

隨著C919國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化的提速，2022年將成為國(guó)內(nèi)民用航空裝備市場(chǎng)全面啟動(dòng)的起點(diǎn)，該領(lǐng)域碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的市場(chǎng)規(guī)模在未來(lái)保持調(diào)整成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。