近年来，随着汽车工业、航空航天、国防和电子通信技术的飞速发展，对工业用基础材料的强度、模量、韧性、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变等性能均提出了更高要求。对于单一材料而言，通常很难同时满足如此多的性能要求，而碳纤维增强金属基复合材料同时结合了碳纤维和金属材料特性，成为首选材料之一，应用前景十分广阔，尤其在汽车工业和航空航天与国防领域需求明显。碳纤维在金属基体中的分散程度决定了能否充分发挥出其性能优势，因此如何更好地实现均匀分散将是未来研究重点。
性能优异，市场前景广阔
碳纤维增强金属基复合材料通常是以碳纤维为增强相、金属为基体，通过两相结合方式获得的一种金属基复合材料。由于金属材料具有各向同性特性，且具有极高的承载强度和抗冲击性，通过高强度、高模量的碳纤维增强后，金属基复合材料不但具有高比强度、高比模量、低热膨胀等优点，而且还兼具耐高温、高导热、高导电、抗辐射和耐疲劳等特征。
目前碳纤维增强金属基复合材料已经在汽车、航空、航天、国防等领域获得广泛应用。近年来，碳纤维增强金属基复合材料应用领域不断拓展，各种最终用途行业对高抗冲击性、导热性、振动和减震性能的需求不断增长，推动了碳纤维增强金属复合材料市场的增长。
近日，国外市场调研和咨询公司Industry ARC发布了《Carbon Fiber Reinforced Metal Composites Market》。报告显示，预计2020—2025年碳纤维增强金属基复合材料将继续呈高速增长态势，其年复合增长率有望达到10.5％。预计到2025年，全球碳纤维金属基复合材料的市场规模将达到275.7亿美元。
此外，碳纤维增强金属基复合材料的良好耐久性等特性，也正在推动全球碳纤维增强金属复合材料市场的高速增长。尤其是在汽车工业领域，由于各国政府规定要将事故降低到最低限度，进一步增加了汽车领域对碳纤维增强金属复合材料的需求。
碳纤维增强铝基复合材料占主导地位
目前，碳纤维增强金属基复合材料通常采用的基体种类较多，例如铝（Al）、镁（Mg）、镍（Ni）、铜（Cu）、钛（Ti）等，其中应用领域最为广泛的是碳纤维增强铝基复合材料。最新统计显示，在2019年全球碳纤维增强金属基复合材料市场中，碳纤维增强铝基复合材料市场份额占比最高，超过了35%。
碳纤维增强铝基复合材料的优点在于具有高重量比、低热膨胀性，以及出色的蠕变、耐磨性和抗疲劳性等，在众多领域中已逐渐代替铸铁和其他材料。
此外，金属铝在世界范围内都具有丰富资源，而且通过采用常规设备和工艺即可实现碳纤维增强铝基复合材料的成型加工与处理。因此，铝基复合材料的制备与生产比其他金属基复合材料更为经济，也更加易于推广和应用。
汽车工业及航空航天需求明显
根据碳纤维增强金属基复合材料终端应用领域分析，汽车工业是其增长最快的细分市场。在汽车工业领域中，碳纤维增强镁基复合材料可用于方向盘减震轴、活塞环、支架、变速箱外壳等零部件，而碳纤维增强铝基复合材料则可用于刹车转子、刹车活塞、刹车垫板等刹车系统原件以及汽车连杆等结构。据估计，2020—2025年汽车工业用碳纤维增强金属基复合材料的年复合增长率为13％。
除汽车工业领域外，碳纤维增强金属基复合材料在航空航天与国防领域的应用也显示出高速增长态势。由于碳纤维增强金属基复合材料具有优异的绝热性能，并能够承受极端压力，目前在航空航天工业中已获得广泛应用。汽车工业和航空航天业对轻质高强材料的需求增加，正在推动碳纤维增强金属复合材料市场增长。
疫情产生短期不利影响
新型肺炎疫情在全球蔓延已经对碳纤维复合材料工业产生巨大影响。以全球碳纤维领先制造商日本东丽公司为例，5月份东丽公司公布的2019年度业务收入和2020年度业务预测显示，由于受到疫情等不利因素影响，预计公司2020年度碳纤维复合材料销售收入将由2350亿日元下降到1850亿日元，下降幅度高达50%。
对碳纤维增强金属基复合材料终端应用而言，疫情爆发对汽车行业造成了负面影响。汽车和零部件制造行业正在全球范围内关闭工厂，面临着最大程度的衰退。根据中国乘用车协会（CPCA）的数据，2020年2月上半月，中国的汽车销量下降了92％。
汽车产量和销量下降降低了对碳纤维增强金属复合材料的需求，可能会在一定程度上抑制其市场增长。但在国内疫情得到控制的基础上，中国汽车工业协会数据显示，我国6月汽车产销同比分别增长22.5%和11.6%，全球汽车工业也有复苏迹象。根据2020—2025年较长周期预测，疫情对碳纤维增强金属基复合材料影响有限。
亚洲将成为未来增长点
目前在全球碳纤维增强金属复合材料市场中，北美市场份额占比超过了30％，其次是亚太地区和欧洲。快速的工业化和航空发展推动了各国碳纤维增强金属复合材料的增长。由于国防部门的扩大和加强，碳纤维增强金属基复合材料在中国、日本和印度等亚洲国家已表现出显著增长。
此外，随着以中国为代表的发展中国家可支配收入的增加和生活水平的提高，碳纤维增强复合材料在汽车工业和体育行业中的应用也获得加速。
生产、回收耗能高阻碍发展
碳纤维增强金属基复合材料的发展也存在一定挑战，如其生产过程中需要消耗大量能源，因此与金属钢、铝相比，这无疑进一步增加了成本；而由于较高的加工成本，碳纤维增强金属基复合材料通常多用于如飞机、跑车、国防等高质量产品来提高效率。这种追求高质量产品和应用领域的局限性，会阻碍碳纤维增强金属基复合材料市场的高速增长。
此外，与其他金属和非金属材料不同，碳纤维增强金属基复合材料无法生物降解，因此不能通过垃圾填埋方式处理。而如果采用回收再利用的方式，实现碳纤维回收非常困难，需要消耗大量能量，而且回收后碳纤维的力学性能下降明显。因此，持久的碳纤维废料对环境会产生不良影响，在环保意识日益增强的当今社会，这也将成为制约碳纤维增强金属基复合材料市场增长的主要因素之一。
如何均匀分散将是研究重点
碳纤维增强金属基复合材料因其高强度、高刚度、易于成型加工，以及优异的电和热性能，因而在航空、汽车、石油化工等领域具有替代现有非增强金属和合金的巨大潜力。未来需要进一步研究并开发出最佳的分散技术和工艺，以使碳纤维在金属基体中实现均匀分散，充分发挥其性能优势，这是目前也是将来一段时间该领域的研究热点之一。
除此之外，通过使用碳纳米管（CNT）、石墨烯等功能碳材料对碳纤维进行表面改性后，与改性之前的碳纤维相比，其机械性能、物理特性和导电/导热性等均有更加优异的表现。因此，利用这类改性碳纤维替代传统碳纤维也可能是未来研究的领域方向。