復(fù)合材料行業(yè)深度調(diào)研分析 復(fù)合材料在交通運(yùn)輸領(lǐng)域需求較大

• 黃文玉 2023年12月4日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) ResearchAndMarkets 中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì) 521 28
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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。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、

復(fù)合材料是人們運(yùn)用先進(jìn)的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。一般定義的復(fù)合材料需滿足以下條件:(i) 復(fù)合材料必須是人造的，是人們根據(jù)需要設(shè)計(jì)制造的材料;(ii) 復(fù)合材料必須由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設(shè)計(jì)的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;(iii)它具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，可進(jìn)行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(iv) 復(fù)合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)各組分性能的互補(bǔ)和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達(dá)到的綜合性能。

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。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為增強(qiáng)體高性能纖維及基體;中游為碳纖/樹(shù)脂復(fù)合、碳/碳復(fù)合、玻纖/樹(shù)脂復(fù)合、芳綸/樹(shù)脂等典型復(fù)合材料;下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括航空航天、體育器材、建筑、汽車等行業(yè)。

復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料(俗稱玻璃鋼)，從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹(shù)脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。

復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)規(guī)模分析

復(fù)合材料也可分為常用和先進(jìn)兩類。常用復(fù)合材料如玻璃鋼，便是用玻璃纖維等性能較低的增強(qiáng)體與普通高聚物(樹(shù)脂)構(gòu)成。由于它的價(jià)格低廉，得以大量發(fā)展，已廣泛用于船舶、車輛、化工管道和貯罐、建筑結(jié)構(gòu)、體育用品等方面。先進(jìn)復(fù)合材料指用高性能增強(qiáng)體如碳纖維、芳綸等于高性能耐熱高聚物構(gòu)成的復(fù)合材料，后來(lái)又把金屬基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能復(fù)合材料包括在內(nèi)。它們的性能雖然優(yōu)良，但價(jià)格相對(duì)較高，主要用于國(guó)防工業(yè)、航空航天、精密機(jī)械、深潛器、機(jī)器人結(jié)構(gòu)件和高檔體育用品等。

復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬?，F(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開(kāi)復(fù)合材料，復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，亞洲尤其中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)較快。

從下游端看，目前我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)主要應(yīng)用于航空航天復(fù)合材料和風(fēng)力發(fā)電復(fù)合材料，2021年的應(yīng)用占比分別為25.04%和15%。由于復(fù)合材料行業(yè)具有技術(shù)密集性高、研發(fā)投入高、產(chǎn)品附加值高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)力與科技發(fā)展水平的重要指標(biāo)。近年來(lái)全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，2021年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模約為775.5億美元，同比增長(zhǎng)4.8%。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)深度調(diào)研與發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》顯示：

現(xiàn)階段，我國(guó)玻璃鋼、復(fù)合材料行業(yè)面臨一個(gè)新的大發(fā)展時(shí)期，如城市化進(jìn)程中大規(guī)模的市政建設(shè)、新能源的利用和大規(guī)模開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)政策的出臺(tái)、汽車工業(yè)的發(fā)展、大規(guī)模的鐵路建設(shè)、大飛機(jī)項(xiàng)目等。在巨大的市場(chǎng)需求牽引下，復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有很廣闊的發(fā)展空間。

隨著高性能、低成本的增強(qiáng)材料，功能性、強(qiáng)韌性和工藝優(yōu)異的基體材料的研發(fā)和應(yīng)用，材料、結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)理念的逐步深入，中國(guó)復(fù)合材料制造技術(shù)不斷進(jìn)步，工藝水平不斷提升，行業(yè)朝著高、精、尖方向不斷發(fā)展。但仍然存在很多問(wèn)題，中低檔制品居多、勞動(dòng)密集型為主、技術(shù)自主創(chuàng)新能力不足，新商品與新技術(shù)開(kāi)發(fā)力度不夠、高端種類短缺、生產(chǎn)設(shè)備與工藝技術(shù)均與國(guó)外有很大的差距等短板，依舊嚴(yán)重制約了中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展。如碳纖維開(kāi)發(fā)已成為中國(guó)國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的瓶頸，形成了進(jìn)口碳纖維、國(guó)內(nèi)深加工的受制約格局。為追趕世界碳纖維發(fā)展步伐，全國(guó)目前有30多家企業(yè)在展開(kāi)研發(fā)和應(yīng)用，并形成了大連、威海、連云港、哈爾濱、宜興、東莞、寧波、北京、上海等碳纖維加工和制造基地。

復(fù)合材料行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)Markets and markets數(shù)據(jù)顯示，2021年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模為880億美元，預(yù)計(jì)2026年能夠到達(dá)1,263億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率7.5%。以增強(qiáng)材料劃分，Markets and markets數(shù)據(jù)顯示，碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將以12.4%的年復(fù)合增長(zhǎng)率從2020年的175億美元增長(zhǎng)至2025年315億美元。其中，玻璃纖維復(fù)合材料仍占有最大的市場(chǎng)份額，2020年市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)為460億美元，2020-2027年間復(fù)合增長(zhǎng)率為5.3%，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到600億美元。

從全球來(lái)看，復(fù)合材料在交通運(yùn)輸領(lǐng)域需求較大，以及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，分別占據(jù)24%和26%的需求量;而國(guó)內(nèi)的復(fù)合材料目前主要集中于建筑與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，作為主力的交通運(yùn)輸及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展空間巨大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，新能源、環(huán)保、高端裝備制造等其他新興產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，國(guó)內(nèi)高性能纖維復(fù)合材料需求將日漸強(qiáng)勁。其中交通運(yùn)輸、工業(yè)設(shè)備發(fā)展推動(dòng)高分子復(fù)合材料增長(zhǎng)潛力很大，從子行業(yè)應(yīng)用看，航天航空、汽車、風(fēng)電等行業(yè)需求增長(zhǎng)力度較強(qiáng)。

在陶瓷基復(fù)合材料中，先進(jìn)陶瓷成分的加入，使其應(yīng)用范圍超越了很多常規(guī)材料，并展現(xiàn)出更加優(yōu)異的綜合性能。目前，陶瓷基復(fù)合材料被用于航空航天和國(guó)防、交通、能源、電氣和電子以及醫(yī)療等行業(yè)。根據(jù)研究機(jī)構(gòu)ResearchAndMarkets的報(bào)告，全球陶瓷基復(fù)合材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2021年的113.5億美元增長(zhǎng)到2022年的122.6億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.05%。預(yù)計(jì)該市場(chǎng)將在2026年增長(zhǎng)到171.5億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.75%。

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