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用量占比超90%,碳纖維復合材料成打造eVTOL首選

Felix分析 ? 來源:電子發燒友 ? 作者:吳子鵬 ? 2024-05-17 00:05 ? 次閱讀

電子發燒友網報道(文/吳子鵬)根據 Stratview Research 的數據,任何eVTOL項目使用的復合材料中,約有75%-80%將用于結構部件和推進系統;其次是梁、座椅結構等內部應用,占12%-14%;電池系統、航空電子設備和其他小型應用組合起來將占剩余的8%-12%。而在材料類別上,eVTOL所使用的復合材料中90%以上是碳纖維,從價值量來看,碳纖維復合材料將占整個eVTOL制造成本的4%左右。


此前,霍尼韋爾公司預測稱,預計2030全球eVTOL達1200億美金,中國飛行汽車市場占比超過30%,預計達3000億人民幣,按照4%價值量占比,eVTOL碳纖維材料市場大約120億人民幣。

目前,國內多數碳纖維供應商產品應用于新能源、工業、消費領域較多,但在eVTOL碳纖維材料賽道也已經形成了一定的產業力量。

碳纖維復合材料為何受到青睞?

碳纖維是一種含碳量超過90%的微晶石墨材料纖維,由有機纖維(尤其是聚丙烯腈纖維)經過碳化及石墨化處理制得。與傳統的工業金屬材料如鈦合金相比,樹脂基碳纖維在模量和強度方面表現更為出色。其強度設計可達到甚至超過高強鋼的水平。碳纖維是eVTOL機身結構的主要材料,具有質量輕、強度大,兼具抗疲勞、耐腐蝕等特點,將碳纖維復合材料用于打造eVTOL,能夠幫助機身整體重量減少30%-40%。

分析人士認為,未來幾年eVTOL是碳纖維復合材料的絕對增量市場,這種輕量化材料主要用于框架、翼面、螺旋槳等部件。國內當前頭部eVTOL 制造商億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等公司公布的設計方案來看,機身結構均采用碳纖維復材。碳纖維不僅可提高eVTOL的性能及搭載能力,還改善了續航里程。

據悉,單臺eVTOL對碳纖維需求在100-400kg之間,有望拉動千噸級需求。目前,在碳纖維復合材料市場,樹脂基復合材料(CFRP)最為常見,占據了市場份額的90%以上,除了航空航天,體育用品也多有采用。

碳纖維產品鏈共分為三個環節,包括上游的生產設備、原絲生產,中游的中間體制造、碳纖維制品生產,以及下游的市場應用,完整產業鏈涵蓋了從原油起始到終端應用的全部制造流程。

國產碳纖維廠商發展迅猛

制備高性能碳纖維的關鍵在于高質量的PAN原絲,它是碳纖維的前驅體,屬于一種核心技術。當前,在碳纖維的核心技術環節,依然是以日美廠商為主導。在產能方面,日本東麗高居榜首。

統計數據顯示,當前日本東麗在全球碳纖維市場的份額占比約為42%,其中小絲束碳纖維占比17%,大絲束占比25%。根據日本東麗發布的2023-2025年管理戰略,目前碳纖維是日本東麗第三大業務,僅次于纖維與紡織品和高性能化學品,貢獻了2820億日元(20億美元)。該公司計劃到2025年將碳纖維業務規模進一步提升30%。

不過,近幾年國內碳纖維產能也在快速增長,出現了光威復材、中簡科技、吉林化纖、中復神鷹、上海石化、吉林碳谷、博云新材等代表廠商。

光威復材是國內碳纖維材料龍頭企業。此前,光威復材在投資平臺表示,該公司作為碳纖維領域的主力供應商,有著貨架式的碳纖維產品體系以及預浸料、復合材料制部件的專業配套能力,能夠滿足各種低空飛行器對碳纖維的力學性能、功能,以及經濟性目標追求和配套要求,比如該公司有已經通過大飛機PCD適航認證并且有著成熟生產控制和應用體系的T300級,有在無人機上已經得到廣泛使用的T700S級,還有在部分結構可能會用到的、在國內相對更成熟穩定的M40J級,如有特殊要求我們還有更先進的T800級和M55J級可供選擇。

中簡科技也是國內碳纖維材料的龍頭,該公司主要批量生產的 ZT7 系列碳纖維拉伸模量甚至均高于國際碳纖維龍頭廠商日本東麗。中簡科技長期卡位于航空航天領域,材料性能國際先進,優勢顯著。

另外,吉林化纖是國內粘膠長絲龍頭廠商,打造了原絲、碳纖維、復材的碳纖維產業鏈;中復神鷹是集碳纖維及其復合材料研發、生產、銷售為一體的國家高新技術企業,系統掌握了T700級、T800級、M30級、M35級千噸級技術以及T1000級、M40級百噸級技術;國內碳纖維設備主要生產商,其他包括機器人裝備、光伏設備、建筑設備、輕紡設備等。

相信隨著國內各省市對低空經濟大力布局,國內的碳纖維產業鏈會愈發成熟。

結語

碳纖維復合材料憑借質量輕、強度大,兼具抗疲勞、耐腐蝕等特點,成為打造eVTOL的首選,隨著eVTOL市場體量提升,國內碳纖維產業鏈將迎來一片巨大的市場藍海。

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