汽车用碳纤维复合材料简述

车用复合材料的发展结合了化工、机械制造和汽车复合材料设计等多学科的技术，集中应用在汽车底盘、车身覆盖件和次结构部件三个领域。其中碳纤维复合材料车身是最具颠覆性的轻量化路径。

碳纤维复合材料受到汽车行业轻量化的青睐，主要是源于其物理特性：碳纤维复合材料密度小，比铝轻30%，比钢轻50%，抗拉强度却是钢的7-9倍。碳纤维替代钢铁结构可实现减重40%-60%。同时，碳纤维复合材料还易于集成化，可减少零部件数量。吸收冲击性能是金属的5倍，可提高碰撞安全性和减振性能。其特殊的模压和粘结工艺则可代替冲压和焊接工序。因此近几年，碳纤维复合材料再去汽车领域大展拳脚，应用十分广泛。目前，汽车车身重量的3/4是钢材，轻量化空间很大。研究表明，碳纤维复合材料车身仅重172kg，而钢制车身重367.9kg，碳纤维复合材料轻量化效果达53%以上。

资料来源：《汽车轻量化对化工材料的需求》，国海证券研究所

宝马公司在汽车行业内是应用碳纤维复合材料的先行者。2014 年量产上市的 I3 和 I8 系列纯电动车成功地应用了碳纤维复合材料、高强钢和铝合金完美组合的车身结构，而其中主要由碳纤维复合材料制成的车厢主体 life 模块则被称为“Carbon Core 高强度碳纤维内核”。此外，宝马还在车身、底盘、车顶、车门、A 柱、B 柱、C 柱、引擎盖、尾翼、仪表盘、传动轴、座椅等多个外部、车身和内外饰系统中开发碳纤维复合材料部件。

宝马采用了大量的碳纤维复合材料，使得其碳纤维生产商 SGL-ACF（西格里）的产能短时间内从 3000 吨跃升至 9000 吨。此外，近年来碳纤维市场一个明显的趋势就是碳纤维生产企业积极向下游靠拢，纷纷和需求方开展合作以发掘新的应用市场。而从原丝到碳纤维到复合材料零件，每一级都有较大的增值，因此向下游发展也能获得更多的收益。如 SGL与宝马成立合资公司生产碳纤维复合材料，通用与帝人成立合资企业, 福特, 奥迪, 大众, 兰博基尼等也纷纷与碳纤维生产企业开始合作。在国内, 光威复材、康得新等多家企业也争相布局碳纤维产业链, 推动碳纤维产业化和行业应用。

碳纤维复合材料的应用及相关企业

资料来源：广证恒生

碳纤维复合材料领域投资概况

(1)竞争格局

     碳纤维复合材料由于具有质轻、高强度的属性，碳纤维在航空航天领域有广泛应用。碳纤维相对于钢或铝，减重效果可以达到 20%至 40%，在航空航天领域，主要应用于飞机的结构材料（占飞机重量的 30%左右），因此综合来看碳纤维的使用能使飞机重量减轻 6%至 12%，从而显著地降低飞机的燃油成本。在航空航天领域，碳纤维最早用于人造卫星的天线和卫星支架的制造，同时因其耐热耐疲劳的特性，碳纤维在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。据中国产业信息网统计，2016 年有 1.76 万吨碳纤维应用在航空航天领域，其中商用飞机占 70.5%、公务机占 11.4%、军用飞机占比 10.5%。目前来看，民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量。而其他消费级应用市场（如体育市场、汽车市场）对成本相对敏感，目前渗透率较低。随着碳纤维复合材料国产化进程的推进，其价格持续下降（目前110元/kg，大规模应用的价格在50-80元/kg），市场空间很大。

(2)行业壁垒

   主要是技术壁垒，目前，主要应用的军事航空领域对成本不太敏感，单对新材料性能及一致性要求极高。此外，高品质原丝制备、高强度碳纤维成形技术工艺也有一定的技术壁垒。

(3)投资风险

   碳纤维的成本降幅不及预期