碳纤维行业报告（41页）

材料发展史与人类发展史紧密相连，而新材料更是推动人类从“自然王国”走向“自由王国”的强大动力。材料 通常被定义为用来制作有用物件的物质，人类对材料的认知和利用能力直接决定了社会形态与人类生活水平。在 当代，材料、能源和信息已经成为构成社会文明和国民经济的三大支柱，而其中材料更是科学技术发展的物质基 础和技术先导。 纵观整个材料发展史，以时间为维度可将其归纳为石器/青铜器/铁器/钢铁/硅/新材料这六个发展时期。其中，随 着 20 世纪下半叶新技术革命的开启，新材料已然成为各高新技术领域发展的助推器，例如计算机技术依赖于半 导体材料的工业化生产，宇航工业则需要大量高温高强度结构材料与之配套，而现代光纤通信更是以低消耗的光 导纤维为基石。碳纤维被誉为 21 世纪新材料之王，是材料皇冠上的一颗璀璨明珠。碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）是一种含 碳量高于 90%的无机纤维。由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在高温环境下裂解碳化形成碳主 链机构而制得。

作为新一代增强纤维，碳纤维具有出色的力学性能和化学性能，既具有碳材料固有的本性特征， 又兼备纺织纤维的柔软可加工性，因此被广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域： 质量轻：作为一种性能优异的战略性新材料，碳纤维密度与镁和铍基本相当，不到钢的 1/4，采用碳纤维复 合材料作为结构件材料可使结构质量减轻 30%-40%。 高强度、高模量：碳纤维的比强度比钢高 5 倍，比铝合金高 4 倍；比模量则是其他结构材料的 1.3-12.3 倍。 膨胀系数小：大多数碳纤维在室温下的热膨胀系数为负数，在 200-400℃时为 0，在小于 1000℃时仅为 1.5 ×10-6 /K，不易因工作温度高而膨胀变形。碳纤维生产流程复杂，对设备和技术要求极高。各环节精度、温度和时间的控制都将极大影响最终成品质量。聚 丙烯腈碳纤维因制备流程相对简单、生产成本低、三废处便捷等特点成为现阶段应用领域最广、产量最高的碳纤 维。其主要原料丙烷可从原油中制得，聚丙烯腈碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。