自2014年以来，我国碳纤维需求以年均13%~20%的速度增长。2017年中国碳纤维总需求量比2016年增长20%，高于全球增速。国内碳纤维需求结构以体育为主，风电叶片、航空航天、汽车等领域对大丝束碳纤维的需求在国内尚在开发扩大中，未来有很大发展空间。9月27—28日，以“应用创新产业发展”为主题的“2018’全国碳纤维产业发展大会”在昆明召开。来自航空、卫星、船舶舰艇、高压气瓶、风机叶片、汽车等重要下游领域的权威专家介绍了当前碳纤维复合材料的最新应用和需求，并就碳纤维大丝束的生产和应用，生物质碳纤维的研究等话题展开讨论。

需求年增13%~20%，促国产碳纤维发力
   
　　  碳纤维及其复合材料是国家关键的战略性新材料。近年来，碳纤维及其复合材料产业取得了快速发展，已先后突破了T700、T800等高性能纤维的千吨级产业化，标志着国产碳纤维产业具备了在下游高端领域如航空航天、军工装备等的应用基础；而大丝束碳纤维的生产近两年来也取得了骄人的成绩，吉林化纤2000吨生产线已于去年底试车成功，上海石化也于近期成功开发出48K大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化碳化成套工艺技术，为国产碳纤维在汽车、轨道交通、风电叶片等领域的广泛应用提供了支撑。
　　  2017年我国碳纤维进口量为16087吨，同比增长0.8%，进口量增长较去年增长放缓，可以看出需求量在增长，进口量增长缓慢，国产纤维市场占比逐步增加，说明国产碳纤维供应开始发力。目前初步实现了国产GQ3522(T300级)和GQ4522(T700级)碳纤维产业化规模生产，QZ5526(T800级)、QM4035(M40J级) 碳纤维的工程化生产; GQ4522高性能碳纤维突破了干喷湿纺工艺，产业化生产及应用正在加速；此外，国内创新性开发了湿法纺丝GQ4522碳纤维制备工艺，产品已应用于航空领域；在实验室条件下，QZ6026(T1000级)、QZ6526(T1100级)、QM4050(M55J级)碳纤维已经突破关键制备技术，但距离稳定化制备还有一段路要走。
       中国化工信息中心主任税敏在致辞中指出，尽管当前我国碳纤维及其复合材料的发展已经呈现出良好态势，但相比发达国家仍然存在差距。发达国家对核心技术的垄断与封锁，使我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。国内资本盲目涌入碳纤维领域，又导致了低水平重复建设、同质化现象严重，技术装备以及下游产品开发应用等方面仍有大量的难题需要攻克。随着高性能复合材料的应用领域不断拓展，将倒逼我国碳纤维产业加快创新的脚步。
  　 虽然，我国已解决碳纤维“从无到有”的问题，但如何做到“从有到强”，还需国家给予更多的扶持，依然需要政府和全行业不断探索。光威复合材料股份有限公司副总工程师马全胜对国产碳纤维领域存在的问题给出这样的见解：(1)产业失序暗藏隐患；(2)报国同路待遇不同；(3)装备受制短板明显；(4)电价偏高而削弱优势；(5)进口依赖产用脱节。马全胜认为，我国碳纤维产业尚处于发展阶段，越是高科技战略产业，越是容易被人卡脖子，要想改变被动局面，需动员多方力量投入攻关，才能将核心技术掌握在自己手里，不受制于人。
  　 从中国市场目前的实际情况看，绝大多数碳纤维企业是民营企业，这些民营企业在面对“碳纤维投资大、回报期漫长”的投资属性时，主要是企业自身背负巨大的成本压力。因为民企往往由于其身份，资产权属性问题，往往无法得到国家政策对各重点型号相应的条件保障支持（如无法享受生产线建设、设备技改等资金补助）。同时，他建议，未来我国碳纤维行业应重点关注：产业整合，重点扶持；不问出身，支持龙头；电价补贴，定向扶持。
       吉林碳谷碳纤维股份有限公司总经理张海鸥介绍到，2017年，中国累计碳纤维（含制品）需求共计23487吨，其中大丝束的碳纤维需求量达到5960吨，占比达到25%；应用到风电叶片的碳纤维需求量达到3060吨，占比12%。大丝束碳纤维是目前中国市场最大应用领域。其主要可应用于航空用碳纤维复合材料、新兴战略重要基础材料等高端领域，以及新能源汽车、轨道交通等工业领域。张海鸥表示，大丝束碳纤维原丝产业化应着力发展以下几点：开发大容量稳定连续高效聚合，纺丝原液均质化、高速纺丝，有效控制原丝金属元素含量，原丝低成本化、大规模化、高稳定化技术。
  　 2017年国产碳纤维理论产能2.6万吨，实现销售7400吨，我国碳纤维生产仍以小丝束碳纤维为主，具备一定规模。丝束类型上，产品主要集中在 1K、3K、6K、12K 等较小丝束，对市场前景更好的24K及更大丝束型号尚属空白。吉林精功碳纤维有限公司副总经理马仁龙认为，应增加差别化产品，提高国产碳纤维竞争力。无论是国内还是国外，大丝束碳纤维复合材料应用主要在工业领域，未来在汽车领域、压力容器、风电叶片等工业领域将呈现较大规模增长。尤其在风电、汽车领域、压力容器方面有望出现爆发式增长，在工业应用领域中，大丝束显著的低成本优势可以帮助企业提升盈利空间。

良性发展还需标准先行
   
　   南京玻璃纤维研究设计院国家玻璃纤维产品质量监督检验中心、全国碳纤维标准化技术委员会秘书马丹指出，当前碳纤维标准化工作存在以下五大问题：第一，碳纤维参与生产研发的部门多，应用的行业广，各自自成体系；第二，长期缺少专门的标准化技术组织，对标准缺少全面系统的规划，又存在着多个标准并行，部分标准交叉重复甚至矛盾；第三，基础标准欠缺，名词术语、产品规格代号不统一，对标准的理解和使用习惯差异，导致同种材料测试结果对比性不强；第四，用户不了解ISO标准、国家标准和ASTM标准；第五，材料标准不完善，影响和制约了产品的研制和性能提升，新标准宣贯力度不够，部分试验标准停留于企业/单位自身标准，影响了新标准的推广使用。
       据介绍，我国碳纤维标准化工作可以分为三个阶段：
       第一阶段（1980—1998）起步阶段
       国内基本无碳纤维生产，主要为满足军工碳纤维复合材料的配套需求，制订了3个试验方法标准。
       第二阶段（1999—2010）推进阶段
       全面研制和发展我国玻璃纤维、碳纤维等增强纤维标准体系，制订了从术语定义到试验方法以及各类制品的一系列标准，并颁布实施，初步形成了我国增强材料的标准体系。
       第三阶段（2011—2018.5）发展阶段
       根据碳纤维产业快速发展的要求，针对碳纤维材料特性和应用需求，以科技攻关带动标准研发，制定了涉及碳纤维基本表征参数和物理、化学、力学、电学等性能的测试方法，以及常规产品的技术标准。
       马丹指出，未来我国碳纤维标准化的重点行动计划有8点：
       一是做好全国碳纤维标准化技术委员的组织建设工作；二是尽快制订和完善碳纤维技术标准；三是开展大型复合材料结构件用高强高模碳纤维多轴向织物、预成型体、展宽纱织物、预浸料等碳纤维制品标准的研制；四是开展碳纤维复合材料与金属结合件相关标准的研制；五是围绕一体化应用需求，探索建立碳纤维及复合材料的标准合格评定计划（Standard Qualification Plan)的制订与实施；六是完善碳纤维及复合材料产品数据库；七是谋划建立碳纤维实验室联盟或测试平台，推动碳纤维研发机构、生产企业和检验检测机构资源共享；八是推进成果向国际标准转化，提出高质量的国际标准提案，努力争取我国在碳纤维国际标准上的话语权。

应用领域拓展，倒逼行业加快创新脚步
   
   　中航复合材料股份有限公司副总工程师廖子龙指出，当前复合材料已经成为民用飞机的主要结构材料。据国际复合材料协会的统计，在航空复合材料结构制造的综合成本中，材料15%、铺层25%、装配45%、固化10%、紧固件5%。因此，低成本制造技术成为影响复合材料进一步扩大应用的主要因素。廖子龙指出，航空复合材料的低成本途径可通过设计技术、原材料、制造工艺和自动化技术的改善来实现。廖子龙表示，当前，国外大力发展低成本的复合材料非热压罐成型技术；非热压罐成型技术已应用于民机次承力结构，并正在向主承力结构的应用方向发展。
   　在船舶舰艇应用方面，中船重工第七二五所研究员李想表示，高性能船舶的船体结构对耐疲劳、长寿命、抗冲击等性能都有很高要求。李想指出，当前碳纤维复合材料应用面临多种需要解决的共性问题，首先是碳纤维复合材料与金属结构连接电化学长期可靠性问题：无论在船舶还是深潜器领域，碳纤维复合材料与金属结构在海水环境由于电位差极易产生电化学腐蚀。其次是高深海应力下碳纤维复合材料性能退化与寿命评估技术：无论潜器还是潜艇，碳纤维在壳体应用不可避免面临海水渗透/吸湿，在深海下其性能退化规律研究不足。再次是工艺技术：包括大厚度碳纤维复合材料固化应力控制技术和低成本大丝束碳纤维渗透率技术等。
  　 中材科技（成都）有限公司技术中心主任米宽介绍到，气瓶是汽车、化工、机械、航天、造船、海洋开发等领域普遍采用的一种主要的储气压力容器，复合气瓶是气瓶中的一种重要形式。复合材料气瓶是在金属或者非金属内胆上环缠绕和全缠绕纤维材料组合结构的缠绕气瓶。与金属容器相比，复合材料气瓶重量轻，纤维材质的比强度高，在减轻重量的同时提高气瓶的承载能力。工作压力越高重量优势越大；对于35MPa、70MPa等高压力储氢氢气瓶一般考虑使用碳纤维全缠绕复合气瓶，即type Ⅲ和type Ⅳ气瓶。此外，碳纤维复合材料气瓶还具有耐环境性能好，使用寿命可达30年（玻璃纤维的使用寿命一般为15年），安全性高，具有爆破前先泄漏的疲劳失效模式等特点。米宽认为，随着新能源汽车的不断发展特别是氢能源汽车的发展，高压复合材料气瓶的需求量随之增加，由于type Ⅲ和type Ⅳ气瓶压力高、重量轻等优势，其占比亦会不断提高。
   　2017年，全球累计碳纤维（含制品）需求共计84200吨，其中大丝束(24K以上)的碳纤维需求量达到34900吨，占比达到42%。应用到风电叶片的大丝束碳纤维需求量达到19800吨，占到了全球总需求的23%，增长趋势明显。据介绍，碳纤维的风电应用方式可以分为：大克重预浸料、碳纤维织物和加固碳板。江苏澳盛复合材料科技有限公司赵清新博士表示，使用碳纤维风电叶片具有多种优势，例如：可使风机叶片做得更长、发电功率更大，电机重量相应减轻，辅助设施也可以相应瘦身，运输、安装等难度降低，费用减少等。但同时，赵清新指出，碳纤维相较玻璃纤维材料来说，仍存在成本更高、韧性差，较难浸润等问题，因此，未来应集中研究发展大丝束碳纤维、工艺创新、热塑性碳纤维复合材料叶片以及碳纤维复合材料的回收等方向。

汽车、航天器“减肥”难关何以攻克？
   
　   我国汽车产业飞速发展，节能减排、能源安全已经成为汽车产业可持续发展亟待解决的问题。北京汽车研究总院主任王智文指出，轻量化是解决续航里程不足，提升燃油经济性和市场竞争力的重要手段。而以碳纤维复合材料为代表的轻量化材料是实现整车轻量化的重要手段之一。未来，碳纤维在汽车领域有非常广阔的应用前景。如何进一步降低CFRP部件综合成本是当务之急，增强碳纤维零部件设计能力，需要整车和部件企业共同努力，推动复合材料数据库、轻量化案例数据库建设；进一步加强产学研合作，以推动碳纤维产业发展。
       车用复合材料的永恒主题是“低成本化”，而低成本化的途径可以分为：原材料（大丝束应用首当其冲）、提高材料利用率、低成本大规模量产技术以及整体化（材料/结构/工艺一体化）。
   　康得复合材料有限责任公司研究院副院长辛朝波认为，汽车碳纤维复合材料发展的巨大挑战是成本，成本的控制需要产品研发链及产业链：如原材料、结构设计、制造工艺等多方的协同合作；新材料、新结构、新工艺、新技术的研发及应用是汽车碳纤维复合材料推广的源动力。随着技术的发展，过去应用于航空领域的技术：如自动铺放技术、3D编织技术、CF-SMC技术均应用在汽车领域，在追求复合材料高质量、低成本的道路上，汽车领域一直在努力。用于航空领域的复合材料技术不一定高成本，用于汽车领域的复合材料技术不一定低质量。
       前途汽车（苏州）有限公司成型车间朱生五强调，我国汽车行业的碳纤维应用与全球相比有较大差距，这种差距也体现在国内碳纤维行业的技术和设计上。因此，只有成为具有自主设计能力的高科技企业，才有更广阔的市场空间。纵观国内外碳纤维制件公司，小批量生产以热压罐工艺为主，大批量生产以宝马-西格里为代表的HP-RTM工艺为主，除宝马外均无实现大批量生产和供货，各碳纤维公司都在艰难中前进。朱生五表示，与碳纤维复材在风电方面的应用相比，汽车复材对低成本工艺、高节拍、自动化的制造工艺以及维护的经济性等都有较高要求。此外，还考验其是否具备独立自主的研发能力和大批量生产制造能力，其难度可想而知。
　   在航空应用方面，航天五院北京卫星制造厂有限公司复材事业部的陶积柏作了《碳纤维复合材料在航天器结构上的应用现状与前景展望》的报告。报告首先介绍了航天器的定义、分类及组成，航天器结构及其对碳纤维复合材料的需求。接着重点介绍了国内外应用现状及典型产品，最后对未来发展前景进行了展望。陶积柏表示，航天器结构对材料主要有5大要求：高刚度、尺寸稳定性、高强度大承载、结构功能一体化以及轻量化。近年来，高模量碳纤维复合材料在卫星结构中所占比例不断增加，使结构质量进一步降低。