碳纤维是机器人实现轻量化的核心材料
思瀚产业研究院    2025-02-26

碳纤维指的是用腈纶和粘胶纤维作原料，经高温氧化碳化而成且含碳量在 90%以上的高强度高模量纤维，耐高温居所有化纤之首。

碳纤维的特点包括轻质高强、耐高温和耐腐蚀、良好的导热和导电性、优异的力学性能、易加工和设计灵活性等。从具体应用来看，碳纤维的密度非常低，并且能够在极端条件下保持稳定的力学性能，还具有良好的抗疲劳性和高震动衰减性，适用于需要高强度和高耐久性的应用场景，在减轻重量、提高结构强度的应用中也具有显著优势。

凭借其轻便坚固的特性，碳纤维复合材料在机械臂中被广泛应用。碳纤维的质量轻、比强度（强度密度比）和比模量（模量密度比）高，制作相同强度的机械手臂，选用碳纤维复合材料(CFRP）可以做得很轻，可将机械手臂的总质量控制在 5-15kg。从制造工艺来看，需要通过裁布、卷布、设计、整体成型、打磨、涂装、包装等一系列生产流程，制造碳纤维机械手臂。

我国碳纤维需求略有好转，实际消费量恢复正增长。根据百川盈孚统计数据，2022 年之前我国碳纤维消费量高速增长，2023 年开始需求回落，2024 年国内碳纤维期末库存较期初库存增加约 4190 吨，据此推算 2024 年我国碳纤维实际消费量约为 5.6 万吨，同比增加 5%。从消费结构来看，风电叶片、体育休闲、碳碳复材等为核心下游，2024 年需求占比分别为 38%、23%、11%。

我国碳纤维产能持续扩张，产能利用率有所回落。我国碳纤维产能从 2019 年的 2.67万吨增长至 2024 年的 13.55 万吨，复合增速达到 38%，产能利用率在 2024 年回落至44%。我国碳纤维总产量在 2022 年之前呈现高速增长的态势，从 2019 年的 1.2 万吨增长至 2022 年的 4.8 万吨，从 2023 年开始增速有所放缓，2024 年总产量同比增长8%达到 5.9 万吨。从行业格局来看，吉林化纤和中复神鹰的规模优势较为显著，根据百川盈孚数据，2024 年吉林化纤和中复神鹰的产能市占率分别为 24%、21%。

我国碳纤维自给率持续提升，为机器人轻量化的产业趋势提供了较好的材料基础。从我国碳纤维的进出口表现来看，2021 年进口量创新高达到 3.3 万吨，2022 年开始随着国内供应的提升进口量快速回落，2024 年进口量维持在 1.6 万吨，同比增长 2%；出口量在 2023 年之前呈现出稳步增长的趋势，2024 年同比大增 120%达到 1.5 万吨。随着进口量的回落和出口量的显著增长，我国碳纤维行业的自给率显著提升，考虑到未来机器人产业轻量化带来的需求增量，碳纤维行业也将持续受益，中复神鹰、吉林化纤、光威复材、中简科技、吉林碳谷等具备一定产销能力的碳纤维企业。

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