碳纤维医疗设备部件行业前景

碳纤维医疗设备部件行业前景

碳纤维行业未来发展趋势（一）碳纤维原材料加速，推动国产碳纤维复合材料及制品在下游的广泛应用现阶段，国内碳纤维市场仍以进口碳纤维为主、国产碳纤维为辅，但国内厂商已逐步实现关键技术突破，国产碳纤维产品型号基本实现了对国际领先厂商主要碳纤维型号的对标。赛奥碳纤维数据显示，2021年国内碳纤维需求量为6．24万吨，国产碳纤维供应量为2．93万吨，若国产碳纤维全部供应于国内需求，国产化率约47．00%，较2020年增长9个百分点，趋势明显。未来，随着我国碳纤维原材料加速，我国碳纤维行业整体亦将实现的突破，为碳纤维复合材料及制品在下游更广泛的应用奠定基础。（二）碳纤维复合材料及制品应用领域横向拓展、纵向延伸，促进碳纤维全产业链高速发展长期以来，由于碳纤维应用技术开发难度较高，研发设计时间长、研发投入大、生产成本高，我国碳纤维下游主要应用于体育健康、风电叶片、建筑加固等领域，在轨道交通及民用航空等新兴领域涉足尚浅。而碳纤维产业的发展，一方面离不开碳纤维原材料的技术开发及生产制造能力，另一方面，将碳纤维原材料制作为预浸料等中间体及最终制品，将新材料开发与下游领域应用需求结合，以进一步验证材料性能，对于新材料产业发展亦至关重要。未来，随着碳纤维国产进程加速，围绕国产碳纤维适配的基体树脂与中间材料的改性与赋能、碳纤维复合材料产品的设计与制造技术的提升，国产碳纤维复合材料及制品的应用将得到进一步拓展与深化，促进碳纤维全产业链的高速发展。中国碳纤维行业市场回顾碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，在可量产纤维材料中性能最佳，是目前工程上可以大规模应用的比强度最高的材料，其具有优异的物理、化学性能，在及民用领域都有着广泛的应用，被称为21世纪的黑色黄金。2022年，在国内新冠疫情反弹、国际地缘冲突等背景下，发展面临的风险挑战不断，原油价格高位大幅波动，下游需求持续低迷，化纤行业总体生产经营形势严峻。碳纤维产业受下游需求稳定增长支撑，在风电、光伏、氢能储运等领域应用不断拓展，行业整体保持较好发展。碳纤维行业发展情况广义的碳纤维行业包含碳纤维原材料、碳纤维复合材料以及碳纤维复合材料制品等细分领域，碳纤维产业链则包含从天然能源到终端应用的完整制造过程。行业产业链中下游的碳纤维复合材料应用环节，直接上游为碳纤维原材料及树脂材料，下游应用领域包括交通装备及其他工业、医疗健康、体育健康、民用航空及建筑加固等领域。复合材料一般由基体和增强材料两部分组成。基体材料主要起支撑和保护增强材料的作用；增强材料作为复合材料的主要承力组分，是复合材料强度和刚度的主要来源，增强材料多为纤维材料。按基体材料的类别可分为无机非金属基复合材料、金属基复合材料和树脂基复合材料，按增强纤维类别可分为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等复合材料。高性能纤维主要用作增强体来制造轻质高强的高性能复合材料，在提高材料效率和节能减排上体现出巨大经济效益。根据《中国新材料产业发展报告（2020）》，碳纤维复合材料是目前用得最多也是最重要的一种高性能纤维复合材料，随着碳纤维生产工艺技术持续提升，碳纤维产业日趋成熟，在今后较长的时间内，其主导地位仍不可能被替代。与传统结构材料相比，碳纤维复合材料具有耐腐蚀、抗疲劳、耐高温、膨胀系数小、可设计性强、易于大面积整体成型加工等优点。因而，碳纤维增强的树脂基复合材料是当代先进复合材料发展主流。树脂材料在复合材料中作用是将碳纤维粘结，固定纤维位置并提升复合材料层间剪切性能，同时传递纤维应力并保护纤维避免磨损和腐蚀。树脂的性能会直接影响碳纤维复合材料的结构强度与刚度、使用温度、断裂韧性和耐湿热老化等制品使用性能；另一方面，应用需求的升级，对树脂材料也提出了更高的阻燃、低温快速固化等新要求，将进一步推动树脂功能化改性与技术创新，对碳纤维复合材料的应用与发展起着重要作用。碳纤维复合材料行业特点（一）碳纤维复合材料技术密集碳纤维复合材料行业的技术难点主要体现在配方研发、结构设计和工艺技术积累等方面。在复合材料配方研发方面，复材产品定制化程度较高，不同部件通常需单独研发，随着下游应用领域的不断拓展，复合材料制造厂商必须通过持续的研发创新，以满足客户在产品性能、成本、轻量化等方面的需求；在结构设计和工艺技术方面，复合材料制品整体制造方案的设计依赖于企业自身长期的工艺摸索和经验积累，不是短期的大额资本投入所能弥补。（二）碳纤维复合材料集中度低从全产业链看，制造碳纤维产品的上游碳纤维材料和中游复合材料均是产业链的核心环节，全环节技术壁垒较高。其中，上游碳纤维生产流程复杂、前期投入巨大，从全球范围及国内市场来看均呈现集中度较高的竞争格局；碳纤维最主要的应用形式是形成碳纤维复合材料进行实际应用，由于终端应用场景丰富，聚焦于中游碳纤维复合材料开发及下游应用的厂商众多，碳纤维复材制品行业整体集中度较低，呈现分散化特点。根据公开披露信息，目前碳纤维复合材料制品相关收入规模均较小，处于小企业、大市场的发展阶段，在交通装备、医疗健康、体育健康、民用航空等领域具有一定先发优势，随着行业的进一步发展扩大，行业未来将拥有充足的市场空间。碳纤维行业发展面临的机遇与挑战（一）碳纤维行业发展面临的机遇1、碳纤维复合材料受到产业政策的大力支持，已成为国家发展的关键战略材料先进复合材料对国民经济发展有极为重要的作用，以碳纤维为增强材料的先进复合材料，近年来在全球快速发展，包括航空航天、风电、轨道交通、汽车等行业已经广泛应用。我国已推出了诸多政策以促进碳纤维产业的发展。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中将碳纤维作为高端新材料纳入制造业核心竞争力提升范畴，指出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用等。碳纤维下游高端装备应用方面，国家发改委将航空航天用新型材料开发生产、城市轨道交通车体、转向架、齿轮箱及车内装饰材料轻量化应用、高端放射治疗设备等列为鼓励类产业；《交通强国建设纲要》提出推进装备技术升级，推广新能源、清洁能源、智能化、数字化、轻量化、环保型交通装备及成套技术装备。国家支持性的产业政策将助力碳纤维产业各环节长期良好发展。2、碳纤维复合材料应用领域广阔，并将广泛运用于战略性产业碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性好、可大面积整体成型、耐腐蚀、抗疲劳性能好、特殊电磁性能等一系列的优异性能，既可作为承载负荷的结构材料，又可作为防热、防烧蚀、防腐蚀的功能性材料。在民用航空、轨道交通、电动汽车、能源、海洋工程等领域的尖端技术发展中，特别是在装备结构轻量化上具有无可替代的地位，碳纤维复合材料的应用水平和应用比例已成为衡量新一代装备先进性的重要标志。目前，我国碳纤维复合材料正处于高速发展的关键时期。其中，在轨道交通领域，以碳纤维复合材料为主要发展趋势的先进复合材料，对车辆轻量化、提速、降噪、降低能源消耗具有重要的意义。目前，虽然碳纤维复合材料在轨道交通领域的应用仍处于量产早期，但随着我国碳纤维复合材料上下游产业的成熟发展，原材料及工艺制造成本下降将加快推动轨道交通车辆碳纤维复合材料工程化应用进程，提升碳纤维复材制品的渗透率。碳纤维在体育健康领域的应用已经过半世纪的发展，凭借其轻质高强的优势成为高端器械的最优选择，渗透率不断提高。随着运动健康理念的普及以及人均消费能力的提升，将持续驱动体育器械市场长期平稳增长。在民用航空领域，碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料，与常规材料相比，碳纤维复合材料可使机体减重约20~40%，并能够克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强其耐用性。随着碳纤维复合材料应用领域的不断拓展，未来更多高性能、低成本的碳纤维复合材料将被投入使用。3、国产碳纤维工艺技术持续突破，产能释放驱动应用拓展我国碳纤维研究虽起步较早，但由于工艺基础薄弱、装备技术落后等原因，聚丙烯腈基碳纤维国产化技术长期徘徊在较低水平。步入21世纪后，我国碳纤维产业得到快速发展，国内厂商先后实现技术突破、释放产能，碳纤维国产化率持续提升。此外，国产碳纤维工艺技术提升及产能释放所推动的规模化成本效应将进一步降低碳纤维制造成本。随着国产碳纤维供给增加、成本下降，碳纤维复合材料应用将延伸至更多领域，下游应用场景逐渐拓宽。（二）碳纤维行业发展面临的挑战随着碳纤维复合材料及制品下游应用需求的不断增长，部分碳纤维生产企业将通过往下游产业链延伸，进入碳纤维复合材料及制品制造领域，行业竞争将不断增加。同时，大多数碳纤维复合材料产品需要进行定制化生产，不同的解决方案适用的场景、效果需要较长时间检验，部分新进入企业为获取订单，将可能利用其产业链优势进行价格竞争，一定程度上影响行业的健康发展。碳纤维下游需求占比从碳纤维下游需求量来看，2021年我国对碳纤维需求占比较高的领域是风电叶片与体育休闲，需求量占比分别是36%、28%，在航空航天领域占比仅为3%。未来随着我国碳纤维技术的提升以及航空航天的发展，碳纤维需求量将会进一步扩大。碳纤维产业迎来大规模发展碳纤维是制造先进复合材料的重要增强材料，强度高、抗摩擦、耐腐蚀，可广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。自诞生以来，高端碳纤维复合材料技术长期掌握在发达国家手中。为了摆脱核心技术受制于人的局面，我国在2000年后开始大力发展碳纤维产业，并将其列为国家重点发展的战略性新兴产业之一，十四五规划和2035年远景目标纲要更是将在碳纤维复合材料领域开展协同应用试点示范和加强碳纤维及其复合材料的研发应用列入其中。在双碳目标引领下，碳纤维产业将迎来大规模发展，市场应用不断拓展。根据赛奥碳纤维《2016—2021全球碳纤维复合材料市场报告》，我国碳纤维需求量从2016年的1．96万吨增至2021年的6．24万吨，年均复合增长率为26．06%，2021年同比增速达27．69%，预计2025年国内需求量为15．93万吨。国内企业大规模扩产，碳纤维行业迎来爆发期国内碳纤维龙头大规模扩产，将改变世界碳纤维产能格局。从全球碳纤维企业的后续扩产计划来看，碳纤维产能扩张主要以中国企业为主。未来几年国内碳纤维企业扩产计划总量预计接近30万吨，但需关注各企业的项目落地性以及落地时间和实际产能，在供给短缺的背景下，率先实现项目落地和产能扩大，并稳定生产的企业将具备明显的先发优势，抢占更多的市场份额。碳纤维行业属于国家战略性新兴产业，在轻量化市场具有广阔的发展前景，在国防安全、航空航天等板块具有不可替代的优势。我国碳纤维市场规模一直保持增长趋势，从2017年的38．1亿元增长至2021年的106．4亿元，年均复合增长率达29．3%，预计2023年中国碳纤维市场规模将达153．7亿元。未来随着航空航天、风电叶片、碳复合材料等新兴产业的需求带动，我国对碳纤维的需求还有望进一步提高。进入碳纤维行业的主要壁垒（一）碳纤维行业技术壁垒碳纤维复合材料行业具有较高的技术壁垒。首先，复合材料产品制造是以设计为主导，材料为基础，综合成型制造、工艺检测、结构分析、实验验证等多学科知识的系统工程，具有跨专业、多技术融合的特点。其次，碳纤维复合材料用途广泛，但客户定制化程度高，需要依据丰富的专业经验在可实践前提下及时响应客户需求。此外，在碳纤维复合材料及制品的应用中，行业内企业经过长时间的积累形成了各自的复合材料数据库及仿真应用平台，打造自身的研发体系和生产体系，构建了独特的竞争优势和准入门槛，因此形成了较高的技术与经验壁垒。（二）碳纤维行业人才壁垒由于碳纤维复合材料产品一般具有产品、工艺多样化、单件加工、关键环节较多等特点，在生产制造过程中需要一批技术经验丰富、工艺操作娴熟的生产型人才。同时，复合材料生产与应用融合了材料学、机械制造、软件分析等学科知识，培育具备多领域专业知识、深度掌握核心技术的复合型人才也需要较长时间的积累。稳定、高质量的研发力量能够有效保障企业日常研发工作有序开展、研发计划如期执行、研发成果满足要求。此外，采购、销售团队的专业素质、市场洞察力、与客户及供应商日常协调维护需较长时间的沉淀积累。行业新进入者较难在短时间内获得并积累一批具备丰富制造技术经验、拥有各类专业素养的优秀人才，从而形成了较高的人才壁垒。（三）碳纤维行业客户资源壁垒碳纤维复合材料下游客户包含