碳纤维及其复合材料性能优异。
碳纤维复材具备密度低、高强度等优异性能。碳纤维是由聚丙烯腈 PAN 等母体纤维采用 高温分解法在 1000 摄氏度以上高温的惰性气体下碳化制成的、一种含碳量在 90%以上的高分 子纤维。碳纤维复合材料（复材）则是碳纤维通过浸渍、气相沉积等方式与树脂、碳、金属、 陶瓷等基体复合，制成的复合材料。碳纤维复材具备密度低，强度高的特点。其密度是钢的 1/4，是铝合金的 1/2。比强度（抗拉强度与材料表观密度之比）比钢大 16 倍，比铝合金大 12 倍。同时，碳纤维还具有较好的耐高温性、耐低温性、耐酸性、耐油性和耐腐蚀性。
碳纤维复材减重功能显著，是航空航天领域绝佳的替代材料。根据中简科技招股说明书， 飞机结构材料约占起飞总重量的 30%左右，用碳纤维复合材料代替钢或者铝，减重效率可达 到 20%-40%。减轻结构材料的重量可以带来诸多好处，对军用飞机而言，机体减重可以提 高有效载荷，同时扩大了作战半径，提高了战场生存能力和作战能力；对于客机而言，减重 节省了燃油、提高了航程和净载能力，具有显著的经济效益。
按照力学性能，碳纤维以拉伸强度与拉伸模量进行分类。根据现行国家标准，碳纤维可 分为高强型、高强中模型、高模型和高强高模型四类。此外，由于日本东丽在行业的标杆地 位，业内又通常按照东丽产品对碳纤维进行分类。东丽产品主要包括 T 系列与 MJ 系列，T 系列对应国家标准高强型与高强中模型，MJ 系列对应高强高模型。 高强型（T300、T700）与高强中模型（T800、T1000）需求量最大。从全球碳纤维总 需求量来看，2022 年高强型（标模）碳纤维需求量约占总需求量的 88%，高强中模型碳纤 维需求量约占总需求量的 11%，高模量碳纤维则仅占 1%。在航空航天等军用领域中，T300 与 T700 级高强型碳纤维主要用作航空飞行器次承力结构件原材料，T800 级与 T1000 级以 上可用作航空飞行器主承力结构件原材料，同时可用于制作导弹壳体、导弹与火箭发动机喉 衬等结构件。MJ 高强高模型碳纤维则用于太空环境，作为航天产品原材料。
按照丝束数量，航空航天等军用领域主要使用小丝束碳纤维，需求远期或向大丝束转移。 碳纤维分为小丝束和大丝束，小丝束通常为 3k、12k 等规格，大丝束为 24k 以上规格。小丝 束产品性能优异但价格较高，主要应用于航空航天、国防等领域。大丝束性能虽有逊色，但 由于其单批次产量更大、生产成本与价格更低，被广泛应用在建筑建材、交通运输等领域。 近年，国外航空航天等高端领域中大丝束的应用逐步展开。2017 年，复材与化工巨头索尔 维收购欧洲大丝束纤维制造商 ECF 以探索大丝束在航空航天领域的应用潜力，并于 2019 年 与大丝束纤维与复材巨头西格里碳素达成合作协议，2020 年，西格里碳素推出了首批符合 航空结构标准的中模量大丝束（50K）碳纤维增强的复合材料，西格里计划在飞机尾翼、机 翼和机身中逐步应用。长期来看，若未来大丝束产品可以在更多结构中达到航空使用的性能 标准，则会因其采购价格的绝对优势对目前小丝束主导的航空航天碳纤维市场带来改变。
碳纤维复材依据基体分类，以树脂基为主流。碳纤维复材依据基体通常分为树脂基复材、 碳/碳复材、陶瓷基复材、金属基复材等。其中树脂基复材占据主要份额，2021 树脂基与碳 基复材需求量约占全球复合材料总需求的 80.8%。
2023 全球碳纤维及其复材需求小幅收缩。根据赛奥碳纤维《2023 全球碳纤维复合材料 市场报告》，2023 年全球碳纤维需求量约为 11.5 万吨，同比下降 14.8%，价值量 38.1 亿美 元。2008 年至 2023 年需求量年均复合增长率为 8.0%，预计 2025 年将达到 14.8 万吨左右， 2030 年达到 28.0 万吨左右。2023 年全球碳纤维复材需求量约 17.7 万吨，价值量 229.6 亿 美元，预计 2025 年全球碳纤维复材需求量将达 22.8 万吨。 北美与中国拥有全球最大碳纤维复材市场。 2023 年北美、中国、西欧为碳纤维复合材 料最大市场，分别达到 76.5 亿美元、64.3 亿美元与 49.8 亿美元，分别占全球市场的 33%、 28%及 22%。
航空航天需求最大。全球碳纤维复材市场下游各领域中，航空航天需求占比最大，约 19%。因为航空航天用复合材料价格远高于一般民用产品，其价值占比最大，达 64%。全球 航空航天复材的高价格源自三点：1）航空航天用碳纤维生产研制、预浸料树脂配方的技术附加值更高；2）航空航天用 3K、12K 小丝束纤维及其增强的复合材料单位生产成本更高； 3）市场格局的高集中度给予航空航天纤维制造与复材制造企业更强的议价能力。
我国复合材料市场容量有千亿，航空航天是最大市场。根据赛奥碳纤维模型统计，2023 年中国碳纤维复合材料总销售收入约 1293 亿元，其中航空航天用复合材料按照结构件估算 的销售收入约 837 亿元，占比约 65%，是最大的细分市场。体育休闲、碳碳复材、风电叶 片与压力容器紧随其后，销售收入分别为 234 亿元、69 亿元、38 亿元及 26 亿元，占比分 别为 18.1%、5.3%、3.0%、2.0%。
因风电叶片、体育休闲用碳纤维占比较大，我国碳纤维总需求的变化与航空航天用碳纤 维需求趋势并不一致。根据赛奥碳纤维模型统计，2023 年中国碳纤维需求量约 6.9 万吨，同 比下降 7%。其中体育休闲与风电叶片用碳纤维占比分别为 26%与 25%，对总需求影响较大， 而航空航天用碳纤维价高量小，市场需求的走势相对独立于总需求。
从全球来看，商用飞机是航空航天碳纤维及其复合材料需求的主要来源。全球范围内， 商用飞机、军用飞机与无人机在航空航天碳纤维应用中的占比分别为 36.4%、20.9%与 18.2%。 从我国来看，军用飞机仍是航空航天碳纤维及其复合材料需求的主要来源，航天、无人 机、商用飞机等领域潜力巨大。航空方面，我国国产大飞机尚未形成规模化生产，且均采取 全球采购，目前国产纤维及复材的生产仍以满足军用需求为主。未来随着航空复材国产化的 推进、无人机等新市场的拓展，预计航空复材需求量将出现爆发性增长；航天领域复材的应 用目前处于迅速拓展的早期，目前高模量纤维已实现国产化，随着卫星及航天产业的持续发 展，航天复材的应用市场将迅速增长。
