当前许多传统材料的研发已接近理论极限，寻综合性能优异的新材料成为推动高端制造业发展的关键。碳纤维具备优异的力、热、电磁性能，同时还可以作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭基体等复合制 造先进复合材料，目前已然成为高端制造业换装首选材料。
那么碳纤维有哪些优势？形成了怎样的行业格局？产业链及相关公司有那些？市场走向如何？下面我们
来逐一了解。
一、概念
碳纤维是国际认可的现代高科技领域的战略新材料，被誉为“黑黄金”。碳纤维（CarbonFiber，CF）
是一种含碳量高于90%的纤维状碳化产物，通过有机纤维原丝（先驱体）在高温（1000-3000℃）惰性气体保护的条件下经过热解、碳化等一系列物理化学变化而制得。从分子结构上看，碳纤维可以看成是
由片状石墨微晶沿纤维轴向方向排列而成，但真正的碳纤维达不到石墨的理想状态，且石墨层平面呈波
浪状，平面间距明显大于石墨的0.335nm。碳纤维具有显著的各向异性，沿其纤维轴向模量高，强度高，是一种高性能的增强纤维，具有良好的导电、导热、耐腐蚀、耐超高温等特性，同时还兼备纺织纤维的
微生物学柔软可编织性。
2.碳纤维分类及优势
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（1）碳纤维分类
根据制造原料不同可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、沾胶基碳纤维、酚醛基碳纤维。其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维成品品质优异、力学性能优良，且相较于其他两种碳纤维制造工艺难
度更低，是最主要的碳纤维产品，占全球高性能碳纤维的90%以上。目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。
根据纤维数量不同可以分为小丝束和大丝束。一般将丝束数量小于24K的碳纤维称为小丝束（1K就代
表一束碳纤维中有1000根丝），初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K，主要用于国防军工、航
空航天等高端技术领域，产量低、成本高，价格高，被称为“宇航级材料”；24K及以上的为大丝束，广
首都圈泛用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业和民用领域，成本低，但生产控制难
度大，被称为“工业级材料”。大丝束碳纤维核心驱动力就是在保持碳纤维优良性能的前提下，大幅降低
其成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。
费米能级根据不同的强度和模量的力学性能分为高强型、高模型、超高强型、超高模型。作为碳纤维龙头，日本
tpg1东丽制定的T系列和M系列性能指标是实践中被运用最广的分类指标。航天航空领域往往要求材料更轻、力学性能更好，因此多采用T300-T800强度的碳纤维，而民用如风电、体育领域则多采用T300
强度的碳纤维。
（2）碳纤维及其复合材料与其他金属及合金类材料相比优势
1）通常高模量碳纤维复合材料的单向材料比模量比铝合金大5-7倍，所制备的结构件可满足高刚度需求。2）以高模量碳纤维为增强材料，通过合理的复合材料结构设计可获得热膨胀系数几乎为零的材料，满
足高低温交变的应用场景中尺寸稳定性要求。
3）碳纤维的比重不足钢材的1/4，可满足结构件的轻量化要求。
二、行业发展历程
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碳纤维技术发展已历经半个多世纪，应用领域正不断扩大。自1959年日本大阪工业技术试验所发明
PAN基碳纤维、1964年英国皇家航空研究所（RAE）开发出工业化生产流程以来，PAN基碳纤维技术
持续进步，性能不断提高，生产成本逐步下降，应用领域由体育娱乐产业，扩大至航空航天、汽车、风
电等领域，应用领域扩大带动了碳纤维需求上升。目前全球碳纤维应用已进入市场化多领域布局阶段，
市场规模持续扩张。
我国碳纤维历史上工业化进程相对较慢，最近十余年迎来快速发展期。我国从20世纪60年代开始研
发PAN基碳纤维，但直至20世纪末才实现规模化工业生产。21世纪初期我国碳纤维迎来快速发展期，初步形成了以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地。据中简科技招股说明书记载，2006年
至2009年我国碳纤维产能增长速度较快，复合增长率达到73.41%；2014年我国碳纤维产能达到1.5万吨，生产的碳纤维全部为小丝束，其中12K占比超过90%，1K、3K、6K各有产量。
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