一、复合材料产业概览

  复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。由于比重小、比强度和比模量大、耐腐蚀、抗冲击性等特点，纤维增强材料在复合材料中的应用最广、用量最大。纤维增强复合材料根据其增强材料的种类，可被分为玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等。

  玻璃纤维因其低成本、高强度，耐久性、柔韧性、稳定性高和轻质等优越的物理和机械性能而受到广泛的需求，目前占据最大的市场份额，主要用于风能、管道和储罐、电气和电子、建筑和基础设施领域。

  由碳纤维和树脂制作的碳纤维增强复合材料，其比强度和比模量在所有现存的工程材料中居首位，是最理想的轻量化材料之一。同时由于碳纤维复合材料具有高比刚度、耐高低温和耐腐蚀等特性，已广泛应用于航空航天、风电行业、体育用品、汽车制造几大领域。其中，碳纤维复合材料在工业领域和航空航天领域的应用范围不断扩大，在复合材料行业占比呈上升趋势。高端碳纤维原材料成本的降低，将使碳纤维复合材料在未来复合材料的发展与应用中占据更加重要的地位。

图1 先进复合材料产业链

  （一）复合材料加工工艺

  在纤维与树脂种类确定后，纤维增强复合材料的性能主要决定于成型工艺。因此，复合材料成型加工工艺是复合材料工业发展的重要基础之一。

  目前，被广泛使用的复合材料成型工艺可被分为近二十种，其中主要的类型有手糊、喷射、树脂传递模塑（RTM）、袋压法、真空灌注、热压罐、树脂浇铸和拉挤等成型工艺。

  复合材料中高端应用领域的成型工艺大致可分为：模压、RTM、热压罐以及真空灌注成型工艺。这四类工艺各有优缺点，可满足不同的下游市场对复合材料制品的需求。如模压与RTM成型工艺，虽所需的模具复杂、制造成本高，但可以一次成型结构复杂的制品，适应大批量、中小尺寸的复合材料加工；而真空灌注成型工艺虽然需要大量真空辅助材料，但可以降低纤维增强体的空隙率，适用于质量要求高、批量小和尺寸较大的制品，如风电叶片；热压罐工艺可得到表面与内部质量高、形状复杂的复合材料制件，但能耗较高，适合生产航空航天用的复合材料零部件。

  （二）复合材料加工真空系统解决方案

  为满足部分复合材料成型工艺在加工过程中对真空环境的需求，复合材料供应商会提供专业的真空系统解决方案，即由真空袋薄膜等真空辅助材料按一定的次序和结构铺叠、构建而成的真空系统，在此系统中对材料进行成型加工。

  其中，真空成型工艺辅助材料，简称真空辅助材料或真空辅材，是复合材料真空灌注成型和热压罐成型工艺中必不可少的一类辅助材料的总称，主要包括真空袋薄膜、隔离膜、透气毡、密封胶带、压敏胶带、灌注软管、脱模布和导流网等材料。

  （三）复合材料主要应用领域

  复合材料的终端消费市场主要包括风电叶片、航空航天、体育休闲与汽车等领域。

  1、风力发电

  风电叶片是复合材料用量最大的领域之一。随着风电叶片不断向大型化发展，叶片对比强度的要求更加突出，碳纤维材料的性能优势更加凸显。

  中国风电市场占全球份额的40%以上。2020年12月，中国国家主席习近平在联合国及有关国家倡议举办的气候雄心峰会上表示，中国要在2030年将风电、太阳能发电总装机容量提高到12亿千瓦。未来预计全球和中国风电叶片产量将持续增长，风电产业的发展是复合材料市场增长的主要力量之一。

  2、航空航天

  近年来，国际主要民航飞机的复合材料使用比例逐渐升高。未来随着国产大飞机行业的技术进步与规模扩张，来自航空航天领域对复合材料加工产品及服务的需求将呈现出高于全球平均水平的增长速度，未来的发展将为复合材料市场带来更强劲的需求动力。