摘要：碳基材料主要指的是用碳纖維(CF)、碳化硅纖維、碳納米管(CNT)、石墨烯等碳系材料作為填充材料與聚合物基體復(fù)合制成的屏蔽材料。近年來，得益于碳基材料逐步滲透各個應(yīng)用領(lǐng)域以及下游市場需求不斷拓展，我國功能性碳基材料規(guī)模不斷擴大。2023年，中國功能性碳基材料市場規(guī)模為192.31億元，同比增長27.85%。

一、定義及分類

碳基材料主要指的是用碳纖維(CF)、碳化硅纖維、碳納米管(CNT)、石墨烯等碳系材料作為填充材料與聚合物基體復(fù)合制成的屏蔽材料。碳基材料以碳原子形成的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)為主要骨架，具有比表面積大、表面形態(tài)較為均一、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達的特點，作為厭氧消化工藝中的功能載體被廣泛研究。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的碳基材料有碳納米管、富勒烯、石墨烯、多孔碳、熒光碳及其復(fù)合材料。

二、行業(yè)政策

1、主管部門和監(jiān)管體制

功能性碳基材料行業(yè)主管部門包括國家發(fā)展和改革委員會、國家工業(yè)和信息化部及其下屬分支機構(gòu)。國家發(fā)展和改革委員會主要負責產(chǎn)業(yè)政策制定，指導(dǎo)行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、行業(yè)體制改革、新建項目與技術(shù)改造等工作；工業(yè)和信息化部主要負責擬定并組織實施行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策和標準等。

2、行業(yè)相關(guān)政策

目前，我國功能性碳基材料仍處于產(chǎn)業(yè)化初始階段，高強高模碳纖維、聚酰胺66等產(chǎn)品仍面臨國際貿(mào)易和技術(shù)壁壘。此外，關(guān)鍵制造裝備也處于以引進為主、研制和仿制為輔的狀態(tài)，高端分析測試設(shè)備更是基本依賴進口，具有工匠精神的專業(yè)工程技術(shù)人才出現(xiàn)斷層?；诖耍?021年，工信部將碳基材料納入“十四五”原材料工業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃。提出實施關(guān)鍵短板材料攻關(guān)行動，采用“揭榜掛帥”“賽馬”等方式，支持材料生產(chǎn)、應(yīng)用企業(yè)聯(lián)合科研單位，開展寬禁帶半導(dǎo)體及顯示材料、集成電路關(guān)鍵材料、生物基材料、碳基材料、生物醫(yī)用材料等協(xié)同攻關(guān)。2022年《關(guān)于印發(fā)原材料工業(yè)“三品”實施方案的通知》中指出開展高端鋼鐵材料、半導(dǎo)體材料、光伏封裝材料、天然纖維材料、循環(huán)再利用化學(xué)纖維材料、碳基材料、硅基材料等關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和電弧爐煉鋼等新工藝標準制定，完善覆蓋材料研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用、服役全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈以及消費者關(guān)注的標準體系。一系列法律法規(guī)、產(chǎn)業(yè)政策的制定，對我國功能性碳基材料行業(yè)發(fā)展起到了規(guī)劃、引導(dǎo)等宏觀調(diào)控作用，有利于產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。

三、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

功能性碳基材料行業(yè)對技術(shù)的要求較高，其核心體現(xiàn)在生產(chǎn)裝備的設(shè)計，原材料及催化劑的選擇，以及碳化、石墨化環(huán)節(jié)工藝條件、溫度、加工時間的精確控制等方面，涉及機械、材料、熱處理等多個領(lǐng)域的理論與實務(wù)知識。通過對生產(chǎn)裝備進行創(chuàng)新設(shè)計，改進和優(yōu)化生產(chǎn)工藝等技術(shù)創(chuàng)新方式，在提升產(chǎn)品性能的同時降低生產(chǎn)成本，是功能性碳基材料企業(yè)的核心競爭力。此外，由于碳基材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，開發(fā)應(yīng)用于不同領(lǐng)域的功能性碳基材料產(chǎn)品，實現(xiàn)功能性碳材料的多領(lǐng)域應(yīng)用，需要針對具體應(yīng)用場景進行持續(xù)的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，這對功能性碳基材料生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平提出了更高的要求。因此，功能性碳基材料行業(yè)存在一定的技術(shù)壁壘。

2、客戶壁壘

功能性碳纖維材料下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，且下游制造商大多對供應(yīng)商實施較為嚴格的準入制度，僅有產(chǎn)品品質(zhì)、供貨能力及售后服務(wù)質(zhì)量受到認可的供應(yīng)商，方能進入其合格供應(yīng)商名錄。同時，下游客戶為確保自身產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，在確定合格供應(yīng)商后，雙方合作關(guān)系一般較為穩(wěn)固。因此，行業(yè)新的進入者很難在短期內(nèi)進入行業(yè)內(nèi)知名客戶的供應(yīng)鏈體系，行業(yè)存在客戶資源壁壘。

3、資金壁壘

功能性碳基材料行業(yè)屬于資本密集型行業(yè)。一方面，功能性碳基材料的生產(chǎn)，涉及編織、針刺、預(yù)氧化、碳化、石墨化等多道工序，對應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備較多，生產(chǎn)場地占用、固定資產(chǎn)投入較大。另一方面，下游客戶規(guī)模較大、信譽較好，同時在信用期等合同條款方面也具有較大的話語權(quán)?？蛻粜庞闷谙鄬^長形成的應(yīng)收賬款對公司流動資金要求較高，從而形成了行業(yè)較高的資金壁壘。

四、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

碳基材料是主要以煤、石油或它們的加工產(chǎn)物等有機物質(zhì)作為主要原料經(jīng)過一系列加工處理過程得到的一種非金屬材料，其主要成分是碳。因此功能性碳纖維材料上游包括煤、石油、甲烷、丙烯、黏膠纖維、PAN纖維等原材料。中游為功能性碳基材料生產(chǎn)，碳纖維石墨烯、碳納米管、碳復(fù)合材料都屬于碳基材料。功能性碳基材料下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋風(fēng)電葉片、體育休閑、航空航天、壓力容器、汽車、熱場材料以及建筑建材等行業(yè)，且隨著各國對碳基材料的研究日益深入，其應(yīng)用領(lǐng)域仍在持續(xù)擴展中。

功能性碳基材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

煤

國家能源投資集團有限責任公司

晉能控股集團有限公司

山東能源集團有限公司

中國中煤能源集團有限公司

陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司

山西焦煤集團

石油

中國石油天然氣集團有限公司

中國石油化工集團有限公司

中國海洋石油集團有限公司

中海油田服務(wù)股份有限公司

甲烷

廣東華特氣體股份有限公司

河南心連心深冷能源股份有限公司

深圳市粵佳氣體有限公司

丙烯

東華能源股份有限公司

萬華化學(xué)集團股份有限公司

中國神華能源股份有限公司

中國石油化工股份有限公司

中國石油天然氣股份有限公司

上游

平頂山東方碳素股份有限公司

威海光威復(fù)合材料股份有限公司

中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司

江蘇天奈科技股份有限公司

中游

風(fēng)電葉片

體育休閑

航空航天

壓力容器

汽車

熱場材料

下游

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）安徽楚江科技新材料股份有限公司

楚江創(chuàng)立于1999年，專注于材料的研發(fā)與制造，業(yè)務(wù)涵蓋先進銅基材料和軍工碳材料兩大板塊，在安徽、上海、廣東、江蘇和湖南設(shè)有生產(chǎn)和研發(fā)基地，包括精密銅帶、高端銅導(dǎo)體、銅合金線材、精密特鋼、碳纖維復(fù)合材料和高端裝備及新材料六大類產(chǎn)品。其中碳纖維預(yù)制件位居國內(nèi)龍頭地位；高端導(dǎo)體、合金線材、高端熱工裝備均位于國內(nèi)行業(yè)頭部位置。楚江是國家航天航空、國防軍工等領(lǐng)域特種大型熱工裝備的核心研制單位，承擔著國內(nèi)飛機碳剎車盤預(yù)制件的供應(yīng)，生產(chǎn)的碳纖維預(yù)制件產(chǎn)品在軍品領(lǐng)域處于優(yōu)勢地位，是國產(chǎn)民航大飛機C919、國產(chǎn)民航支線飛機ARJ-21等國產(chǎn)民航飛機碳剎車預(yù)制件的供應(yīng)商。2024年上半年，楚江新材高端裝備及碳纖維新材料業(yè)務(wù)收入為6.65億元，毛利率為39.26%。

（2）湖南金博碳素股份有限公司

湖南金博碳素股份有限公司主要從事先進碳基復(fù)合材料及產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，服務(wù)于太陽能光伏、半導(dǎo)體、鋰電、氫能、汽車等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是一家具有自主研發(fā)能力和持續(xù)創(chuàng)新能力的高新技術(shù)企業(yè)，致力于為客戶提供性能優(yōu)秀、性價比高的先進碳基復(fù)合材料產(chǎn)品和全套解決方案。金博股份設(shè)立以來，依靠自主研發(fā)和持續(xù)創(chuàng)新，在先進碳基復(fù)合材料生產(chǎn)制備低成本化、產(chǎn)品品種多樣化和裝備設(shè)計自主化等方面取得重大突破，掌握了先進碳基復(fù)合材料低成本制備核心技術(shù)并實現(xiàn)了批量產(chǎn)業(yè)化。

五、行業(yè)現(xiàn)狀

得益于碳基材料逐步滲透各個應(yīng)用領(lǐng)域以及下游市場需求不斷拓展，我國功能性碳基材料規(guī)模不斷擴大。2023年，中國功能性碳基材料市場規(guī)模為192.31億元，同比增長27.85%。功能性碳基材料因其優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于多個高端領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，碳基材料用于制造火箭發(fā)動機噴管、航天飛機的端頭帽和機翼前緣的熱防護系統(tǒng)等關(guān)鍵部件?。在汽車工業(yè)中，碳基材料用于剎車盤、制動盤等部件，以提高汽車的制動性能?。此外，碳基材料還在醫(yī)學(xué)、電子、光伏發(fā)電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。這些應(yīng)用普遍都有著較高的增速，是典型的新興行業(yè)，對于碳基材料的增長驅(qū)動力較強，預(yù)計未來我國功能性碳基材料市場將延續(xù)增長態(tài)勢。

六、機遇與挑戰(zhàn)

1、機遇

（1）國家利好政策持續(xù)發(fā)力

碳基材料具有高比強度、高比模量、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐高溫、耐腐蝕、柔軟易編織、可復(fù)合性強等一系列其他材料所不可替代的優(yōu)良性能，是國家鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。早在2017年，國家發(fā)改委發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄（2016版）》中，明確把高性能碳纖維及其復(fù)合材料，碳/碳復(fù)合材料作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品。此后，國務(wù)院、發(fā)改委、工信部等多個部門陸續(xù)發(fā)布相關(guān)政策，鼓勵碳基材料研發(fā)創(chuàng)新，提高國產(chǎn)產(chǎn)品供給能力，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。

（2）下游市場需求旺盛

隨著科技的進步，碳基材料在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、性能提升和生產(chǎn)工藝改進方面取得了顯著進展。這些創(chuàng)新不僅提高了碳基材料的競爭力，還為其開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，碳/碳復(fù)合材料在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，碳/陶復(fù)合材料在剎車系統(tǒng)、熱防護系統(tǒng)等方面也展現(xiàn)出巨大潛力。同時，隨著下游各應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展壯大，如光伏、半導(dǎo)體、化工等，對高性能碳基材料的需求持續(xù)增長，為行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。

（3）國際合作促進國產(chǎn)材料市場拓展

在全球經(jīng)濟一體化的背景下，功能性碳基材料行業(yè)面臨著國際合作與市場拓展的機遇。隨著貿(mào)易政策的調(diào)整和國際經(jīng)濟合作的深化，中國的碳基材料企業(yè)有望享有更多國際機會。一方面，中國可以通過引進國外先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，提升本土企業(yè)的技術(shù)水平和國際競爭力；另一方面，中國碳基材料企業(yè)可以積極開拓國際市場，參與國際競爭，推動其在全球價值鏈中的地位提升。此外，隨著“一帶一路”等國際合作倡議的推進，中國碳基材料企業(yè)還可以借助政策東風(fēng)，加強與沿線國家的經(jīng)貿(mào)合作，共同開拓第三方市場。

2、挑戰(zhàn)

（1）“卡脖子”技術(shù)亟待突破

功能性碳基材料的生產(chǎn)涉及復(fù)雜的技術(shù)工藝和高質(zhì)量的原材料供應(yīng)。目前，我國在高精尖碳基材料領(lǐng)域仍大量依賴進口，存在“卡脖子”風(fēng)險。此外，碳基材料的主要原材料如碳纖維、碳化硅等價格較高且供應(yīng)不穩(wěn)定，增加了生產(chǎn)成本和市場風(fēng)險。因此，提高自主創(chuàng)新能力，加強科技攻關(guān)，降低對進口材料的依賴度，以及積極開發(fā)新型原材料替代品，給行業(yè)內(nèi)企業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

（2）環(huán)保要求趨嚴

功能性碳基材料的生產(chǎn)過程需要嚴格控制溫度、壓力、濕度等多個因素，且需要在無塵車間中進行，生產(chǎn)工藝要求嚴格。同時，隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，碳基材料行業(yè)面臨著更大的環(huán)保壓力。如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能的同時，降低生產(chǎn)過程中的能耗和排放，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，是行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。

（3）利潤空間不斷壓縮

隨著功能性碳基材料行業(yè)的快速發(fā)展，市場競爭日益激烈。國內(nèi)外眾多企業(yè)紛紛涌入這一領(lǐng)域，導(dǎo)致產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，“價格戰(zhàn)”愈演愈烈，生產(chǎn)商利潤空間被壓縮。與此同時，原材料價格和人工成本的持續(xù)上漲，給功能性碳基材料企業(yè)帶來了前所未有的成本壓力；疊加環(huán)保投入的增加，企業(yè)的運營成本不斷上升，也對利潤空間構(gòu)成了壓力。

七、競爭格局

從競爭市場來看，國際上的碳纖維及功能性碳基材料巨頭，如德國西格里（SGL Carbon SE）、美國摩根先進材料（Morgan Advanced Materials plc）、法國美爾森（Mersen SA）以及日本吳羽株式會社等，憑借其在技術(shù)研發(fā)、規(guī)?；a(chǎn)、產(chǎn)品性能等方面的先發(fā)優(yōu)勢，長期占據(jù)高端市場。同時，國內(nèi)功能性碳基材料企業(yè)迅速崛起，如東方碳素、光威復(fù)材、中復(fù)神鷹、天奈科技、金博股份、楚江新材料、寶武碳業(yè)、米格新材、億達碳業(yè)等，這些企業(yè)通過自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量，逐漸縮小與國際巨頭的差距。同時，國內(nèi)企業(yè)還積極開拓國際市場，參與國際競爭，使得功能性碳基材料行業(yè)的競爭更加激烈。

八、發(fā)展趨勢

隨著全球新材料產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，全球新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值規(guī)模將保持正增長態(tài)勢，且高端材料技術(shù)壁壘日趨顯現(xiàn)。目前，我國碳基材料應(yīng)用水平與發(fā)達國家存在明顯的差距，且在技術(shù)領(lǐng)域原創(chuàng)創(chuàng)新能力不足，行業(yè)發(fā)展受限。未來，隨著科研投入的不斷增加和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，碳基材料的制備工藝和性能優(yōu)化將取得更大突破，進一步提高其應(yīng)用價值和市場競爭力，國產(chǎn)化進程不斷加速。同時，隨著國家對新材料產(chǎn)業(yè)的政策支持和資金投入不斷增加，功能性碳基材料將實現(xiàn)規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。此外，國產(chǎn)功能性碳基材料技術(shù)革新，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，也將進一步推動產(chǎn)品應(yīng)用場景拓展，由現(xiàn)階段航空、航天、核能、電子、冶金、交通等傳統(tǒng)領(lǐng)域向風(fēng)電、光伏、運載火箭、超高聲速飛行器、6G通信、高端裝備等新興領(lǐng)域滲透。