碳纤维作为21世纪“黑色黄金”，凭借其高强度、高模量、耐腐蚀等特性，正引领全球新材料革命浪潮。随着碳中和目标推进与高端制造升级，碳纤维应用场景加速突破传统航空航天领域，在风电叶片、氢能储运、新能源汽车等新能源赛道形成规模化需求，同时在建筑补强、轨道交通、体育器材等民生领域渗透率持续提升。全球碳纤维市场规模近五年保持12%复合增长率，中国产能扩张速度领跑全球，2025年预计突破25万吨大关。未来，在低成本制造技术突破、大丝束产品迭代、回收技术成熟三大趋势驱动下，碳纤维将加速替代金属材料，撬动万亿级轻量化市场。

碳纤维行业概述

碳纤维被誉为材料中的“黑色黄金”，是一种丝状碳素材料，由聚丙烯腈（或沥青、粘胶）等有机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（其结果是去除碳以外绝大多数元素）制成，直径5-10微米，是一种含碳量高达90%以上的无机高分子纤维。

碳纤维力学性能优异，比重不到钢的1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7-9倍，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维，并具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热及湿膨胀系数低、X光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽效应等特点，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等领域。

碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束，按力学性能可以将聚丙烯腈基碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类。小丝束碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K和24K，主要应用于国防军工等高科技领域，以及体育休闲用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等。大丝束碳纤维通常指48K以上碳纤维，包括48K、60K、80K等，主要应用于工业领域，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。

碳纤维按照原丝类型可分为三类：1、聚丙烯腈基碳纤维（PAN基碳纤维）：以聚丙烯腈为原料，具有成品品质优异、工艺简单、产品力学性能好等优势；2、沥青基碳纤维：以沥青为原料，提高沥青的使用价值，尺寸稳定性好，可以用作人造卫星材料或其他精密材料；3、粘胶基碳纤维：由含纤维素的粘胶纤维组成，石墨化程度低、导热系数小，适合作为隔热材料。

图表1：碳纤维按原丝类型分类

资料来源：公开资料，汇融研究院整理

PAN基、沥青基、粘胶基三种碳纤维中，PAN基碳纤维因生产工艺相对简单以及优越的结构和功能特性迅速占据市场，全球产量占有率达到91%，沥青基和黏胶基碳纤维用途较单一，产量也较为有限。沥青基碳纤维全球产量占有率为8%，生产商大多为日本企业；粘胶基碳纤维基本停产，有可能完全退出碳纤维市场。

图表2：不同类型碳纤维产量占比 资料来源：艾瑞咨询

需求端

（一）全球需求量及应用领域

全球碳纤维复材需求量呈持续增长趋势，2023年需求量短期下滑。2023年，全球碳纤维复材需求11.5万吨，较2022年20.77万吨下滑15%；全球碳纤维复材收入229.6亿美元，较2022年262.1亿美元减少12%。需求量下滑主要由于风电叶片和体育休闲等领域需求减少，2023年，风电叶片领域碳纤维复材需求3.08万吨，同比下降42%；体育休闲领域碳纤维复材需求2.89万吨，同比下降22%。航空航天军工领域，碳纤维复材需求复苏、价格上涨，2023年需求3.38万吨，同比增长9%。

图表3：全球碳纤维需求（千吨）

资料来源：艾瑞咨询

碳纤维复合材料主要应用于航空航天军工、风电叶片、体育休闲、压力容器等领域。2023年，全球碳纤维复材需求约17.69万吨，其中，航空航天军工领域3.38万吨，占比19%，风电叶片领域3.08万吨，占比17%，体育休闲领域2.89万吨，占比16%。航空航天军工领域，碳纤维复材性能要求高，价值量高。从市场规模看，2023年，全球碳纤维复材市场规模229.6亿美元，其中，航空航天军工领域市场规模146.2亿美元，占比64%，体育休闲领域市场规模35.9亿美元，占比16%，风电叶片领域市场规模6.2亿美元，占比3%。

图表4：2023年全球碳纤维复材需求量（万吨）

图表5：2023年全球碳纤维复材市场规模（亿美元）资料来源：公开资料，汇融研究院整理

1）航空航天

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用包括用于商用飞机、无人机、军用飞机以及公务机、直升机等各类飞机。根据《2023全球碳纤维复合材料市场报告》，碳纤维复材在航空航天领域的应用中，商用飞机应用占主要份额，占比达到36%，军用飞机应用占比21%，无人机应用占比达18%。

图表6：航空航天领域不同机型碳纤维需求（吨） 资料来源：公开资料，汇融研究院整理

商用飞机方面，复合材料已在商用飞机最主要受力部件包括机翼、机身部位得到应用，并伴随着客机的升级换代