一、 行業(yè)概況

高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。這些材料以其超越傳統(tǒng)材料的性能，正日益成為多個(gè)行業(yè)的重要組成部分。碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維等是其中的代表性產(chǎn)品。

在2023年全球經(jīng)濟(jì)下行的影響下，高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)亦受其波及。然而近期疫情下的行業(yè)變化對這些材料提供了新應(yīng)用場景的需求，例如在醫(yī)療防護(hù)裝備中的使用。同時(shí)，全球氣候變化應(yīng)對策略的實(shí)施和國際局勢的變化，為高性能材料的發(fā)展提供了新的動力和方向，尤其是在環(huán)境友好型和可持續(xù)性材料的研發(fā)上。

我國截止2022碳纖維總產(chǎn)能已超4.43萬t/a 并形成中復(fù)神鷹、恒神、威海拓展、鋼科碳材料、國興碳纖維、上海石化、寶旌炭材料、新創(chuàng)碳谷、福維高性能碳 纖維、中安信科技、藍(lán)星纖維、中簡科技、方大江城、凱美克、郝氏炭纖維等一批大中小型企業(yè)，其具體新建產(chǎn)能情況統(tǒng)計(jì)如下。

技術(shù)創(chuàng)新是推動高性能纖維及復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。近年來，該行業(yè)在材料強(qiáng)度、耐用性、輕量化以及生產(chǎn)效率方面取得了顯著進(jìn)步。碳纖維的強(qiáng)度和模量不斷提高，芳綸和UHMWPE纖維在防彈服和裝甲車輛方面的應(yīng)用日益廣泛。此外，復(fù)合材料的回收和再利用技術(shù)也在不斷發(fā)展，以應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)，國際上近期較為突出的研究成果，京都大學(xué)的矢野浩之教授與日本Hexachemical公司共同成立新公司“ネイチャ－ギフト”研究了CNF表面改性技術(shù)與表面處理劑，用途包括汽車、家電、通信設(shè)備等。CNF增強(qiáng)樹脂與未增強(qiáng)樹脂的性能對比如表 2 所示。

中國在高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)中的地位正在迅速提升。中國不僅是這些材料的重要生產(chǎn)國，同時(shí)也在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)方面展現(xiàn)出強(qiáng)勁的動力。中國的研發(fā)重點(diǎn)包括提高產(chǎn)品性能、降低成本和開發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在航空航天和新能源汽車領(lǐng)域。例如南京南京航空航天大學(xué)在分析碳纖維表面形態(tài)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出具有良好浸潤性的環(huán)氧樹脂基體，并研究了纏繞張力對復(fù)合材料界面及其力學(xué)性能的影響。由于張力能起重要作用，他們采用不同張力制備不同的NOL（美國海軍軍械實(shí)驗(yàn)室）環(huán)，當(dāng)纏繞張力為30 N時(shí)，NOL的拉伸強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度（ILSS）各達(dá)到2 712 MPa和75 MPa的峰值（圖 1），這點(diǎn)對研發(fā)高壓容器至關(guān)重要。

三、未來趨勢與挑戰(zhàn)

展望未來，高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)將面臨諸多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，技術(shù)創(chuàng)新和新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展將為行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)；另一方面，原材料成本、環(huán)境可持續(xù)性和國際貿(mào)易政策等因素可能成為行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)。對于環(huán)境可持續(xù)性而言，行業(yè)需關(guān)注原材料的采購、生產(chǎn)過程的能耗以及產(chǎn)品的回收再利用。原材料價(jià)格波動和供應(yīng)鏈穩(wěn)定性也是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

另一方面，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高性能纖維及其復(fù)合材料有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如可再生能源、生物醫(yī)學(xué)和智能制造等。這些新興領(lǐng)域的探索不僅將推動材料科學(xué)的前沿發(fā)展，也為行業(yè)提供了新的市場機(jī)遇。針對全球市場和技術(shù)趨勢，中國的發(fā)展策略應(yīng)聚焦于以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1. 技術(shù)創(chuàng)新：持續(xù)投資于研發(fā)，加強(qiáng)原材料和生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。

2. 產(chǎn)業(yè)升級：推動從低端生產(chǎn)向高端制造的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化高性能纖維及其復(fù)合材料在關(guān)鍵行業(yè)中的應(yīng)用。

3. 國際合作與競爭：積極參與國際合作，同時(shí)在保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的前提下與國際競爭對手進(jìn)行技術(shù)競爭和市場拓展。

4. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展：在確保行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，重視環(huán)保和可持續(xù)性問題，發(fā)展綠色生產(chǎn)過程。

四、結(jié)論

全球高性能纖維及其復(fù)合材料行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，面臨著多重機(jī)遇和挑戰(zhàn)。新冠疫情、氣候變化和國際局勢的變化對該行業(yè)產(chǎn)生了重大影響。在此背景下，中國在全球高性能纖維及復(fù)合材料行業(yè)中的地位不斷提升，應(yīng)繼續(xù)推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級，同時(shí)注重環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，以保持其在全球市場中的競爭優(yōu)勢。我國的主要高性能纖維如碳纖維、對位

芳綸、間位芳綸、UHMWPE纖維、PPS纖維等品類正邁 向萬噸級規(guī)模，其中碳纖維總產(chǎn)能未來 5 年內(nèi)有望突破 10萬t/a。從纖維品種看，到2025年我國研發(fā)和生產(chǎn)的品 種將是全球最全的，只有聚酰胺酰亞胺（PAI）、聚酮、 聚苯并咪唑、酮酐類聚酰亞胺纖維目前未見有單位研制，但可找到替代品；在復(fù)合材料應(yīng)用方面，高性能產(chǎn) 品基本可滿足航空航天和國防軍工的需求，中檔產(chǎn)品的 大市場是風(fēng)電葉片、高壓容器、C/C復(fù)合材料制品、體 育休閑用品、建筑補(bǔ)強(qiáng)材料等，低成本產(chǎn)品則面向汽車和一般產(chǎn)業(yè)用途。到2030年左右我國有望實(shí)現(xiàn)高性能纖 維及其復(fù)合材料強(qiáng)國的目標(biāo)。