新材料是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石,全球三分之二的創(chuàng)新都是基于材料領域的創(chuàng)新。復合材料作為新材料中不可分割的一部分,廣泛應用于國民生活的各個領域,市場前景廣闊。近年來,隨著碳纖維復合材料、3D打印復合材料等的熱捧,復合材料市場的發(fā)展愈發(fā)受到廣泛關注,尤其是行業(yè)中下游的制品領域更是備受青睞,已成為當下萬億級創(chuàng)業(yè)風口。
一、復合材料的特性和應用
復合材料及應用是新材料產(chǎn)業(yè)的重要方向,是一個國家尖端技術發(fā)展水平的重要標志。復合材料是由基質和增強劑隨機復合而成,具有耐熱、耐腐蝕、高強度、輕質等特點,可設計性強;復合材料及應用產(chǎn)業(yè)體系龐大,產(chǎn)品種類眾多,應用領域廣泛,向下游的延伸空間巨大。

復合材料最先是在軍用飛機結構件上得到成功應用,后逐漸在民用飛機波音、空客等干線客機中的應用比例越來越高。目前,除了航空航天、汽車、風電、建筑等領域外,復合材料在體育休閑、醫(yī)療器械、游艇、化工防腐等領域也開始得到廣泛的應用。
在汽車、建筑、工業(yè)設備、基礎工程等領域,復合材料未來替代傳統(tǒng)材料的發(fā)展空間非常大;隨著航天、新能源、節(jié)能環(huán)保、高端裝備等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,高性能復合材料蘊含巨大的商機。同時,復合材料行業(yè)也是許多高度垂直的市場,如航空航天、風電葉片、電子產(chǎn)品、汽車(結構件、電池)、石油和天然氣、體育休閑用品、公共事業(yè)設施(電纜、管道)、其他工業(yè)應用(儲罐、軌道轉向架)、建筑橋梁等行業(yè),不同行業(yè)對復合材料產(chǎn)品的需求差別很大。
2013-2019全球碳纖維分領域需求增速情況

以碳纖維為例,全球超50%的碳纖維材料應用在工業(yè)領域,2019年風電葉片、航空航天、體育休閑及汽車工業(yè)領域應用占比74%,從2013-2019全球碳纖維分領域需求增速情況來看,汽車零部件領域市場實現(xiàn)快速增長,航空航天、風電葉片等領域具備較大的發(fā)展?jié)摿Γw育休閑用品的應用市場增長放緩。從產(chǎn)值看,航空航天領域應用以高端碳纖維為主,其銷售額占全球碳纖維市場產(chǎn)值的比重接近一半。
二、 復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展特征
目前,高性能纖維及復合材料產(chǎn)業(yè)以日本、美國、歐盟為優(yōu)勢主體。在全球復合材料產(chǎn)業(yè)重心由歐美發(fā)達國家轉向亞洲的大趨勢下,中國成為亞洲復合材料增長最快、最大的生產(chǎn)和消費國。風能、大型飛機、汽車工業(yè)、建筑業(yè)、造船、環(huán)保等,成為我國復合材料市場的主導力量。
近十年來,我國復合材料產(chǎn)業(yè)持續(xù)向前發(fā)展,產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)十年居世界首位,超過全球總產(chǎn)量的30%,但大部分為中低端產(chǎn)品。2019年中國復合材料制品總產(chǎn)量445萬噸,同比增長3.5%,規(guī)模以上企業(yè)主營業(yè)務收入同比增長34.2%,利潤總額同比增長50.2%。由此可見,我國復合材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結構和附加值都在不斷提升。
1、核心技術驅動
復合材料的研發(fā)及工程化應用依賴新原理、新方法、新技術、新工藝以及新裝備的綜合運用,以基礎材料技術和產(chǎn)業(yè)化裝備技術為主。以碳纖維及其復合材料為例,我國復合材料落后國外先進企業(yè)一代以上,航空航天等高端應用主要依靠進口。在國外高端技術加強管制的背景下,只有顛覆性突破前沿創(chuàng)新技術、規(guī)?;€(wěn)定制備技術、增強復合材料技術、復合材料應用技術等,同時降低產(chǎn)品成本,才能實現(xiàn)碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)的更大發(fā)展。
2、成果轉化活躍
國內(nèi)復合材料企業(yè)與高校、科研院所等合作建立工程技術中心、聯(lián)合實驗室等,形成了良好的產(chǎn)學研互動,如中復神鷹、吉林化纖等行業(yè)龍頭,均與各大高校、科研院所存在合作。地方政府也通過搭建研發(fā)平臺等方式與科研機構形成了廣泛的合作,科技成果轉化非?;钴S。產(chǎn)業(yè)園區(qū)更是通過與研究機構和公共技術平臺、企業(yè)技術中心、工程技術中心等開展深度合作,構建從研發(fā)到轉化的“無縫雙向車道”。
3、縱橫擴張裂變
復合材料優(yōu)勢企業(yè)主要通過擴張裂變實現(xiàn)快速成長。一方面,復合材料企業(yè)涉足下游應用領域和上游關鍵材料的研發(fā),甚至跨行業(yè)從事復合材料的設計、復合材料的檢測等服務業(yè)領域;另一方面,復合材料企業(yè)進入其他復合材料領域,如熱固性復合材料企業(yè)發(fā)展熱塑性復合材料等。汽車、飛機、風電等行業(yè)的龍頭企業(yè)也進軍復合材料行業(yè),進行各領域復合材料的應用研究。典型如鷹游集團已建立中復神鷹碳纖維、碳塑復合材料、碳纖維自行車等多家公司。
4、創(chuàng)新機會豐富
復合材料在新技術、新工藝、新應用、新融合以及回收利用等領域,都呈現(xiàn)較多的創(chuàng)新機會。從2019年研發(fā)熱點看,有復合材料技術創(chuàng)新如納米級連續(xù)孔結構的多孔碳纖維等,制備技術創(chuàng)新如連續(xù)玄武巖纖維單元池窯生產(chǎn)技術等,復合材料應用創(chuàng)新如碳纖維復合芯導線、碳纖維復合材料無人機等,與3D打印結合如連續(xù)纖維3D打印技術的新型玄武巖纖維復合材料等,復合材料回收利用如碳纖維材料回收利用加工成非織造碳纖維氈等。
三、如何打造復合材料產(chǎn)業(yè)集群
從產(chǎn)業(yè)集聚看,復合材料產(chǎn)業(yè)主要呈現(xiàn)三條增長路徑,新產(chǎn)品驅動、新技術驅動和新生態(tài)驅動。

最早的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,大多源于某類產(chǎn)品制備技術的突破,實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)?;€(wěn)定量產(chǎn)和進口替代,如脫胎于鷹游紡機的中復神鷹碳纖維,2005年開始碳纖維技術攻關,2008年建成千噸級SYT35(T300級)碳纖維生產(chǎn)線,從而開啟了連云港碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前,中復神鷹已成長為國內(nèi)碳纖維行業(yè)的龍頭企業(yè),系統(tǒng)掌握了T300級、T700級、T800級千噸級技術和T1000級、M30級、M35級、M40級百噸級技術。
復合材料的原材料主要是化工和冶金等常規(guī)原料,其發(fā)展主要依賴于技術創(chuàng)新突破,以碳纖維為例就是原絲、碳纖維、復合材料及其制備機械技術。一個地區(qū)復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,主要依靠具有研發(fā)優(yōu)勢的龍頭企業(yè),延伸其上下游產(chǎn)業(yè)鏈,發(fā)揮自身資源優(yōu)勢和科研力量,形成產(chǎn)學研技術創(chuàng)新聯(lián)盟,從而帶動整個復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

復合材料新技術特別是原創(chuàng)技術的開發(fā),難度高、周期長、投資大,需要與應用開發(fā)形成聯(lián)動發(fā)展、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)迭代。一種有效的路徑,是建立基于核心復合材料技術的產(chǎn)業(yè)孵化基地,面向豐富的創(chuàng)新機會、應用場景,招引“應用產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)企業(yè)”、“行業(yè)知名品牌銷售企業(yè)”,形成“核心材料自主研發(fā)-行業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設計-品牌合作快速銷售”的產(chǎn)業(yè)共同體經(jīng)濟。
1、延伸下游
復合材料本身產(chǎn)業(yè)鏈短,但下游應用領域廣闊。所以,瞄準下游應用領域,主動對接、主動出擊,促進汽車、航空航天等領域的大型企業(yè)涉足復合材料產(chǎn)業(yè),進行資金和技術的投入,對復合材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展尤為重要。在能源領域,發(fā)展煙氣脫硫裝置、輸變電設備等在內(nèi)的清潔、可再生能源用復合材料;在汽車領域,發(fā)展碳纖維增強復合材料在汽車底盤及剎車片、GMT片材在保險杠、儀器表、發(fā)動機罩等部件上的應用。此外,可以不斷延伸復合材料在游艇、體育休閑領域以及道路、橋梁、房屋等基礎設施中的應用開發(fā)。
2、嫁接設計
航空航天復合材料、汽車復合材料、包裝復合材料等產(chǎn)業(yè)化過程中都需要工業(yè)設計行業(yè)的加入,以滿足人們個性化的發(fā)展需求,而技術和材料的運用對工業(yè)設計的成敗影響重大,復合材料也被廣泛運用到工業(yè)設計中。在發(fā)展復合材料產(chǎn)業(yè)的時候,可借助工業(yè)設計來帶動復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。首先,在復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展先期,可引進相關工業(yè)設計人才和企業(yè),促進復合材料相關產(chǎn)品的設計和開發(fā);另一方面,鼓勵汽車、航空航天、船舶等領域的企業(yè),進行復合零部件的設計,發(fā)展工業(yè)設計服務業(yè),把復合材料推向應用市場。
3、促生裂變
發(fā)展壯大復合材料產(chǎn)業(yè),單純依靠復合材料企業(yè)數(shù)量的增長來提高市場占有率是遠遠不夠的。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,可抓住相關產(chǎn)業(yè)升級的機遇,促進行業(yè)龍頭企業(yè)涉足復合材料領域。如吉林化纖集團是生產(chǎn)粘膠纖維、腈綸等產(chǎn)品的大型化纖企業(yè),后進軍碳纖維領域,現(xiàn)已成為我國碳纖維原絲生產(chǎn)的龍頭企業(yè)。在復合材料產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模后,可促進復合材料企業(yè)與高校、科研院所以及下游應用領域企業(yè)實現(xiàn)對接,合作裂變出新的企業(yè),涉足復合材料新的領域,拓寬復合材料產(chǎn)業(yè)鏈,促進復合材料產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。
案例鏈接:威海市復合材料產(chǎn)業(yè)集群
威海市依托光威復材等行業(yè)龍頭企業(yè),通過建立碳纖維及其復合材料產(chǎn)業(yè)技術研究院、復合材料產(chǎn)業(yè)集群子基金等舉措,通過產(chǎn)業(yè)延鏈、補鏈、強鏈,中小企業(yè)梯次跟進,實現(xiàn)了從上游科研到下游應用的全鏈突破,2019年復合材料產(chǎn)業(yè)集群實現(xiàn)主營業(yè)務收入227.8億元。
光威復材為國內(nèi)碳纖維行業(yè)龍頭企業(yè),已經(jīng)搭建起上下游一體化全產(chǎn)業(yè)鏈條,產(chǎn)品廣泛應用于航空航天、電子通訊、兵器裝備、核電裝備、船舶制造、風電葉片、軌道交通、高端體育休閑用品等領域,在戶外裝備、魚竿漁具等領域設立子公司。光威復材依托碳纖維產(chǎn)業(yè)園設立碳纖維產(chǎn)業(yè)孵化園區(qū),對碳纖維及其復合材料制品領域的尖端技術、產(chǎn)品和人才進行開發(fā)、孵化和吸收。





