引言
碳纤维被誉为“黑色黄金”，是国家建设的基础材料之一,也是先进复合材料的重要增强体,广泛应用于航空航天、新能源建设、汽车轻量化、体育休闲等领域。经过国内数年的技术攻关和产业化发展,我国已形成具有自主知识产权的碳纤维技术体系,实现了技术、产品、应用和产业链多元化发展,以13.8万吨的产能和6.9万吨的需求量，成为全球碳纤维生产和供应第一大国。
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市场现状
2023年，中国碳纤维产能达13.8万吨，占全球总产能的47.6%，稳居世界第一。然而，国内实际产量仅为5.3万吨，产能利用率不足50%。这一矛盾背后，是供需结构的严重失衡：
低端占用过多，高端依赖进口：国内需求主要集中在风电叶片（24.6%）和体育休闲（26.1%）等中低端领域，而航空航天领域占比仅11.6%，远低于全球50%的水平。高端碳纤维如T800、T1000仍依赖进口，2023年我国进口量虽同比下降45.4%，但高端产品缺口尚未填补。
产能过剩：政策鼓励与资本涌入推动产能快速扩张，但下游应用未能同步升级。据中南产业研究院预测，2024年国内碳纤维需求仅增长至7.2万吨，产能过剩问题可能进一步加剧。
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技术能力
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大丝束技术：2024年，吉林碳谷发布75K大丝束原丝技术，单束含7.5万根单丝，较传统产品提升6倍以上。该技术通过优化聚合液配方和纺丝工艺，解决了单丝线密度不均导致的强度下降问题，使原丝生产成本降低30%。目前，75K大丝束已应用于金风科技等企业的百米级风电叶片，单支叶片减重达40%，综合成本下降10%。
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生物基碳纤维：传统碳纤维依赖石油基原料（如丙烯腈），碳排放高且受油价波动影响。生物基技术为行业开辟出新路径。德国劳博霍尔茨研究所选择使用硬木中的木质素，通过新型溶解技术制备高强度前驱体，碳化产率超54%，比传统PAN纤维高19%。国内团队紧跟步伐，中科院宁波材料所开发出秸秆基碳纤维，原料成本降低50%，已进入中试验证阶段。
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氧化碳化：
为了解决碳纤维石墨化均匀性和模量波动的问题，万凯等人采用碳纤维的单边和双侧高斯激光辐照方法，明确温度对碳纤维石墨化均匀性的影响。实验结果表明：与直接进行高斯激光辐照相比，平顶激光辐照下薄层碳纤维石墨化平均性显著提升，拉伸模量由227.37 GPa增至311.90 GPa；平顶激光辐照薄层化碳纤维可以有效提高碳纤维石墨化的均匀性，其中展纤均匀性成为影响碳纤维激光石墨化均匀性的关键因素；高功率激光辐照下碳纤维表面存在大量的缺陷，这些缺陷导致了碳纤维强度的降低，同时也限制了碳纤维模量的进一步提高。
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挑战与机遇
挑战
技术短板：
1.原丝均匀性差距：日本东丽的T1100碳纤维单丝直径波动控制在±0.5μm以内，而国产T700级产品波动达±2μm，导致复合材料性能稳定性不足。
2.装备依赖进口：预氧化炉、高温碳化炉等核心设备仍依赖德国艾森曼、日本岛津等企业，国产设备能耗高、精度低，制约高端产能释放。
产业链协同不足：碳纤维企业与复合材料制造商缺乏深度合作，下游应用设计能力薄弱。
机遇
绿色能源：
风电叶片大型化：2025年全球百米级叶片需求超1万支，碳纤维渗透率将从25%提升至40%。明阳智能16MW海上风机叶片采用国产T700碳纤维，减重35%，发电效率提升12%。
储氢瓶国产替代：IV型储氢瓶成本中碳纤维占比60%-80%，2024年国内产能突破50万支。中集安瑞科联合中复神鹰推出70MPa储氢瓶，成本较进口产品低40%，已配套一汽解放氢能重卡。
国产大飞机：
C919与C929的增量空间：C919复材用量12%（约600kg/架），而C929将提升至51%（约8吨/架）。商飞预测，2030年前C929订单量超500架，带动航空航天级碳纤维年需求4000吨。
供应链本土化：宝武碳业与商飞共建“民机复材联合实验室”，计划2026年实现T800级预浸料国产化，打破东丽、赫氏的垄断。
引用文献
[1]马祥林,王鲁香.碳纤维技术与市场现状及发展前景[J].纺织导报,2025,(02):54-58.DOI:10.16481/j.cnki.ctl.2025.02.012.
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[3] 赵永霞.国内外可持续纤维材料新进展(下)[J].纺织导报,2024(5):50-53.
[4] 屠晓萍,李磊,沈志刚,等.碳纤维产业绿色低碳化技术进展[J].石油石化绿色低碳,2024,9(3):1-9,28.
文章来源：高分子材料成型原理
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