用量占比超90%，碳纖維復(fù)合材料成打造eVTOL首選

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）根據(jù) Stratview Research 的數(shù)據(jù)，任何eVTOL項(xiàng)目使用的復(fù)合材料中，約有75%-80%將用于結(jié)構(gòu)部件和推進(jìn)系統(tǒng)；其次是梁、座椅結(jié)構(gòu)等內(nèi)部應(yīng)用，占12%-14%；電池系統(tǒng)、航空電子設(shè)備和其他小型應(yīng)用組合起來將占剩余的8%-12%。而在材料類別上，eVTOL所使用的復(fù)合材料中90%以上是碳纖維，從價(jià)值量來看，碳纖維復(fù)合材料將占整個(gè)eVTOL制造成本的4%左右。

此前，霍尼韋爾公司預(yù)測(cè)稱，預(yù)計(jì)2030全球eVTOL達(dá)1200億美金，中國(guó)飛行汽車市場(chǎng)占比超過30%，預(yù)計(jì)達(dá)3000億人民幣，按照4%價(jià)值量占比，eVTOL碳纖維材料市場(chǎng)大約120億人民幣。

目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)碳纖維供應(yīng)商產(chǎn)品應(yīng)用于新能源、工業(yè)、消費(fèi)領(lǐng)域較多，但在eVTOL碳纖維材料賽道也已經(jīng)形成了一定的產(chǎn)業(yè)力量。

碳纖維復(fù)合材料為何受到青睞？

碳纖維是一種含碳量超過90%的微晶石墨材料纖維，由有機(jī)纖維（尤其是聚丙烯腈纖維）經(jīng)過碳化及石墨化處理制得。與傳統(tǒng)的工業(yè)金屬材料如鈦合金相比，樹脂基碳纖維在模量和強(qiáng)度方面表現(xiàn)更為出色。其強(qiáng)度設(shè)計(jì)可達(dá)到甚至超過高強(qiáng)鋼的水平。碳纖維是eVTOL機(jī)身結(jié)構(gòu)的主要材料，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，兼具抗疲勞、耐腐蝕等特點(diǎn)，將碳纖維復(fù)合材料用于打造eVTOL，能夠幫助機(jī)身整體重量減少30%-40%。

分析人士認(rèn)為，未來幾年eVTOL是碳纖維復(fù)合材料的絕對(duì)增量市場(chǎng)，這種輕量化材料主要用于框架、翼面、螺旋槳等部件。國(guó)內(nèi)當(dāng)前頭部eVTOL 制造商億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等公司公布的設(shè)計(jì)方案來看，機(jī)身結(jié)構(gòu)均采用碳纖維復(fù)材。碳纖維不僅可提高eVTOL的性能及搭載能力，還改善了續(xù)航里程。

據(jù)悉，單臺(tái)eVTOL對(duì)碳纖維需求在100-400kg之間，有望拉動(dòng)千噸級(jí)需求。目前，在碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)，樹脂基復(fù)合材料（CFRP）最為常見，占據(jù)了市場(chǎng)份額的90%以上，除了航空航天，體育用品也多有采用。

碳纖維產(chǎn)品鏈共分為三個(gè)環(huán)節(jié)，包括上游的生產(chǎn)設(shè)備、原絲生產(chǎn)，中游的中間體制造、碳纖維制品生產(chǎn)，以及下游的市場(chǎng)應(yīng)用，完整產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋了從原油起始到終端應(yīng)用的全部制造流程。

國(guó)產(chǎn)碳纖維廠商發(fā)展迅猛

制備高性能碳纖維的關(guān)鍵在于高質(zhì)量的PAN原絲，它是碳纖維的前驅(qū)體，屬于一種核心技術(shù)。當(dāng)前，在碳纖維的核心技術(shù)環(huán)節(jié)，依然是以日美廠商為主導(dǎo)。在產(chǎn)能方面，日本東麗高居榜首。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前日本東麗在全球碳纖維市場(chǎng)的份額占比約為42%，其中小絲束碳纖維占比17%，大絲束占比25%。根據(jù)日本東麗發(fā)布的2023-2025年管理戰(zhàn)略，目前碳纖維是日本東麗第三大業(yè)務(wù)，僅次于纖維與紡織品和高性能化學(xué)品，貢獻(xiàn)了2820億日元（20億美元）。該公司計(jì)劃到2025年將碳纖維業(yè)務(wù)規(guī)模進(jìn)一步提升30%。

不過，近幾年國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)能也在快速增長(zhǎng)，出現(xiàn)了光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技、吉林化纖、中復(fù)神鷹、上海石化、吉林碳谷、博云新材等代表廠商。

光威復(fù)材是國(guó)內(nèi)碳纖維材料龍頭企業(yè)。此前，光威復(fù)材在投資平臺(tái)表示，該公司作為碳纖維領(lǐng)域的主力供應(yīng)商，有著貨架式的碳纖維產(chǎn)品體系以及預(yù)浸料、復(fù)合材料制部件的專業(yè)配套能力，能夠滿足各種低空飛行器對(duì)碳纖維的力學(xué)性能、功能，以及經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)追求和配套要求，比如該公司有已經(jīng)通過大飛機(jī)PCD適航認(rèn)證并且有著成熟生產(chǎn)控制和應(yīng)用體系的T300級(jí)，有在無人機(jī)上已經(jīng)得到廣泛使用的T700S級(jí)，還有在部分結(jié)構(gòu)可能會(huì)用到的、在國(guó)內(nèi)相對(duì)更成熟穩(wěn)定的M40J級(jí)，如有特殊要求我們還有更先進(jìn)的T800級(jí)和M55J級(jí)可供選擇。

中簡(jiǎn)科技也是國(guó)內(nèi)碳纖維材料的龍頭，該公司主要批量生產(chǎn)的 ZT7 系列碳纖維拉伸模量甚至均高于國(guó)際碳纖維龍頭廠商日本東麗。中簡(jiǎn)科技長(zhǎng)期卡位于航空航天領(lǐng)域，材料性能國(guó)際先進(jìn)，優(yōu)勢(shì)顯著。

另外，吉林化纖是國(guó)內(nèi)粘膠長(zhǎng)絲龍頭廠商，打造了原絲、碳纖維、復(fù)材的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈；中復(fù)神鷹是集碳纖維及其復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，系統(tǒng)掌握了T700級(jí)、T800級(jí)、M30級(jí)、M35級(jí)千噸級(jí)技術(shù)以及T1000級(jí)、M40級(jí)百噸級(jí)技術(shù)；國(guó)內(nèi)碳纖維設(shè)備主要生產(chǎn)商，其他包括機(jī)器人裝備、光伏設(shè)備、建筑設(shè)備、輕紡設(shè)備等。

相信隨著國(guó)內(nèi)各省市對(duì)低空經(jīng)濟(jì)大力布局，國(guó)內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)愈發(fā)成熟。

結(jié)語

碳纖維復(fù)合材料憑借質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，兼具抗疲勞、耐腐蝕等特點(diǎn)，成為打造eVTOL的首選，隨著eVTOL市場(chǎng)體量提升，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈將迎來一片巨大的市場(chǎng)藍(lán)海。