碳碳復合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料，是最有發展前途的高溫材料之一。碳碳復合材料具有低密度、高強度、高比模量、高導熱性、低膨脹系數、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩定性高等優點，是當今1650℃以上應用的少數備選材料，最高理論溫度高達2600℃。碳碳復合材料由于其獨特的性能，已廣泛應用于航空航天、汽車工業、醫學、光伏及半導體等領域，如火箭發動機噴管及其喉襯、汽車剎車片、人造骨骼及半導體鑄錠爐等。
 

碳基體復合材料
 

    我國每年的碳纖維需求約1.37萬噸，我國主要碳纖維應用在體育休閑領域。2008年-2014年，全球碳纖維市場需求從3.6萬噸增長至5.4萬噸，預計2015年將繼續增至5.9萬噸，2020年將增至8.9萬噸。截止2014年底，我國碳纖維設計總產能1.96萬噸，生產廠家40家，其中千噸以上的生產規模廠家4家，500噸級生產規模企業5家。2014年我國碳纖維總需求量約1.37萬噸，其中體育休閑領域約占60%，建筑領域約占15%，其他領域約占25%。

    發達國家碳纖維的主要應用領域在工業和航空等高端領域，我國的碳纖維技術水平仍有待發展。由于碳纖維的核心技術主要掌握在西方發達國家手中，我國的碳纖維技術發展總體水平偏低。全球的碳纖維產品67%應用于工業領域，17%應用于航空領域，僅有16%應用于體育領域。而我國碳纖維在體育休閑的應用則達到60%，恰恰表明我國的碳纖維產品水平偏低，只能主要應用于性能要求較低的體育領域，而工業和航空等高端碳纖維應用領域則難以較大的拓展。

    碳碳復合材料的應用發展已經成為推動我國碳纖維工藝水平的提升的途徑。由于西方發達國家對我國封鎖高端碳纖維技術的輸出，我國只能通過不斷拓展碳纖維材料應用，在使用過程中發現問題，從而促進碳纖維工藝的改進。碳碳復合材料生產工藝過程對碳纖維的性能要求較高，逐步的采用國產碳纖維原料替代進口碳纖維產品過程中，國產碳纖維存在的工藝問題逐步的暴露出來，由此國內碳纖維廠商可有針對性的改進其生產工藝。

    我國碳碳復合材料已經從軍用航空應用開始往工業領域拓展。以博云新材、金博科技為代表的碳碳復合材料龍頭已經成功的承擔了我國大飛機C919的剎車副生產。碳碳復合材料在工業領域的應用空間也隨著其優異性能和性價比優勢而逐步發展起來。光伏及半導體行業和工業熱處理行業有望成為碳碳復合材料大規模應用的突破口。

    我國光伏發電裝機規模的高速增長及光伏業內在的成本壓力給碳碳復合材料應用帶來發展良機。我國已經成為全球第三大光伏發電新裝機市場，2014年全國新增并網光伏發電10600兆瓦，約占全球新增容量的25%，我國累計光伏發電并網裝機容量28050兆瓦，同比增長60%。

    2015年1-6月，我國光伏發電裝機容量達35780兆瓦，仍保持較高的增長態勢。

    全球光伏電池制造企業前10強的企業中，我國占據6席，且前4名均為我國企業。當前光伏行業價格競爭激烈，成本壓力非常顯著，由于碳碳復合材料相比傳統石墨材料具有更優異的保溫性能和強度性能，采用碳碳復合材料替代傳統的石墨材料制作單晶爐和多晶爐，可有效降低生產能耗和提升設備的使用壽命從而降低整個生產的成本。碳碳復合材料在光伏和半導體領域的應用市場規模保守預計超過10億元。

    高溫熱處理領域節能升級改造給碳碳復合材料亦帶來發展機遇。高溫熱處理屬于機械加工的四大基礎工藝之一，它可以保證和提高工件的各種性能，如強度、硬度、塑性、韌性、耐磨、耐腐蝕等。汽車工業中70%-80%的零部件需要進行熱處理。鐵道工業中，機車、車輛、鋼軌等需要熱處理。由于熱處理過程中耗電量巨大，約占機械制造行業總用電量的25-30%，采用碳碳復合材料等新型保溫材料將顯著降低熱處理過程中的能耗水平。我國目前低能效的傳統加熱爐占比超過6成，而優質節能環保的可控氣氛爐和真空爐的比例不到4成，而歐美、日本等先進工業國家的高效能加熱爐占比超過80%。

    隨著國內產業升級改造的需求興起，碳碳復合材料在高溫熱處理的應用將不斷拓展。國內高溫熱處理設備的市場規模約80-100億元，保溫材料在設備的造價占比約4%，保守預計碳碳復合材料在3億元左右。

責任編輯：李玲珊

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