碳纤维格栅作为高性能复合材料制品,以其轻量化、高强度、耐腐蚀等优异特性,正从航空航天等尖端领域,迅速向新能源汽车、轨道交通、高端装备、体育休闲及建筑等领域渗透。在“双碳”目标和产业升级的宏观背景下,行业迎来快速发展期,市场规模持续扩大,技术竞争日益聚焦于低成本化、集成化和智能化制造。
碳纤维格栅行业正站在一个历史性的风口。在政策强力支持和下游产业革命性需求的共同驱动下,行业已进入黄金发展期。当前竞争的关键在于突破成本瓶颈、实现稳定可靠的规模化供应,并深度绑定下游战略客户。未来,能够率先完成技术升级、工艺革新和产业链协同布局的企业,将在这一高速成长的赛道中确立领导地位,分享轻量化时代带来的巨大红利。
1.产品定义与分类
碳纤维格栅,是指以碳纤维及其织物为增强材料,以树脂(如环氧树脂、乙烯基酯树脂等)为基体,通过模压、拉挤、缠绕或预浸料工艺制成的具有网格状或栅格状结构的功能性复合材料制品。
核心特性:
极致轻量化: 密度约为1.5-2.0g/cm³,远低于钢和铝,可实现30%-70%的减重。
超高比强度与比模量: 强度可达钢材的5-8倍,模量优于金属,单位质量下的力学性能卓越。
出色的耐疲劳与耐腐蚀性: 对酸、碱、盐及大气环境有极强耐受性,寿命长,维护成本低。
可设计性强: 可通过铺层设计实现特定的力学性能与功能导向。
电磁屏蔽与导热/隔热: 根据需求可具备特定的功能属性。
主要分类:
按应用领域:
结构承力格栅: 用于汽车底盘件、电池箱保护结构、飞机地板梁、设备平台等,承担主要载荷。
功能性格栅: 用于燃料电池双极板、散热格栅(如新能源汽车前脸)、电磁屏蔽罩、装饰性格栅(汽车内饰、建筑幕墙)等。
按工艺类型:
模压格栅: 精度高,表面质量好,适用于复杂结构件,如汽车零部件。
拉挤格栅: 连续生产,效率高,成本较低,适用于型材和简单截面格栅。
预浸料铺贴/热压罐成型: 性能最优,常用于航空航天等高要求领域。
2.行业现状
碳纤维格栅行业正处于“需求拉动与技术推动”并行的成长阶段。
需求侧:
主战场转移: 传统航空航天需求稳定增长,但最大增量市场已转向新能源汽车(电池包下壳体、防撞梁、座椅骨架、空气动力学部件)和风电领域(风机叶片内部加强结构)。
新兴领域涌现: 轨道交通(轻量化车厢部件)、高端医疗设备(CT床板、X光机部件)、体育器材(自行车架、球拍框体)及建筑加固领域的需求日益旺盛。
供给侧:
产业链关键瓶颈: 上游高性能碳纤维(尤其是大丝束低成本纤维)的稳定供应和价格仍是影响行业规模化的关键。
工艺革新进行时: 行业正从劳动密集型的传统手糊工艺,向自动化、数字化制造(如自动铺丝/铺带、高压RTM、模压)快速转型,以提升效率、稳定质量和降低成本。
“中间材料”角色强化: 格栅制造商不仅是来料加工方,更需要与上下游协同,参与产品从设计、材料选型到工艺实现的全过程,提供一体化解决方案。
3.相关政策
国家层面的战略政策为行业发展提供了明确指引和强劲动力。
“双碳”战略(顶层驱动): 《2030年前碳达峰行动方案》等文件确立了节能减排的刚性目标,直接推动所有交通载具的轻量化需求,碳纤维格栅作为核心轻量化材料受益显著。
新材料产业支持: 《“十四五”原材料工业发展规划》、《新材料产业发展指南》等将高性能碳纤维及复合材料列为关键战略材料,在研发资助、产业布局和推广应用方面给予重点扶持。
重点领域发展规划:
新能源汽车: 《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》明确了提高整车轻量化水平的要求,鼓励新材料应用。
高端装备制造: 中国制造2025战略推动航空航天、轨道交通、海洋工程等领域装备升级,为高性能格栅提供应用场景。
绿色建筑政策: 推动建筑节能和绿色建材应用,为碳纤维格栅在建筑幕墙、桥梁加固等领域的应用创造条件。
4.市场规模
全球市场: 根据和仕咨询集团数据,全球碳纤维复合材料市场规模预计将从2023年的数百亿美元持续增长,年复合增长率(CAGR)保持在10%以上。作为其中重要的细分制品,碳纤维格栅市场增速预计高于行业平均水平,尤其在交通领域。到2027年,全球碳纤维格栅及相关结构件市场规模有望突破50亿美元。
中国市场: 中国是全球最大且增长最快的碳纤维复合材料消费市场。受新能源汽车爆发式增长、风电装机量维持高位及国产大飞机等项目拉动,中国碳纤维格栅市场呈现爆发性增长。预计未来五年中国市场的CAGR将超过15%,到2028年市场规模有望占据全球总量的40%以上,成为全球产业发展的核心引擎。
5.竞争格局
行业竞争呈现“金字塔”型多层次格局。
第一梯队(国际巨头与国内绝对龙头):
国际: 日本东丽(Toray)、德国西格里(SGLCarbon)、美国赫氏(Hexcel)等。它们控制上游高端碳纤维供应,并向下游复合材料制品深度延伸,技术积累深厚,客户壁垒高。
国内: 中复神鹰、光威复材、吉林化纤集团(旗下国兴碳纤维)等碳纤维原丝巨头,在实现纤维自主可控后,正大力向下游复合材料制品(包括格栅)布局,具备全产业链协同优势。
第二梯队(专业复合材料制品厂商):
包括中航高科、恒神股份、江苏澳盛、上海石化等。它们专注于复合材料的设计、加工与制造,在特定应用领域(如汽车、风电、体育)拥有较强的技术know-how和客户资源,是市场的主力军。
部分汽车零部件巨头(如敏实集团、拓普集团)也设立复合材料部门,专攻汽车轻量化部件。
第三梯队(大量中小型加工企业):
数量众多,主要集中在长三角、珠三角地区。多数企业规模较小,技术水平参差不齐,主要从事中低端产品的模仿与加工,价格竞争激烈。
竞争焦点: 正从“能否生产”转向 “成本控制能力”、“快速设计响应能力”和“与主机厂的协同研发能力” 。拥有核心工艺专利、自动化产线和稳定大客户订单的企业将获得持续优势。
6.发展趋势
低成本化与规模化应用成为主线:核心驱动力是降低全生命周期成本。通过采用大丝束碳纤维、开发快速成型工艺(如HP-RTM、湿法模压)、优化结构设计(拓扑优化)等手段,使碳纤维格栅在更多民用领域具备经济可行性。
产业链纵向整合与协同深化:上游纤维企业向下游制品延伸,下游制品企业与终端主机厂(如汽车、风电整机厂)成立联合实验室或合资公司,共同研发、定义产品,形成紧密的利益共同体。
设计与制造数字化、智能化:基于CAE(计算机辅助工程)的仿真设计成为标配,实现“设计-仿真-制造”一体化。人工智能(AI)被用于工艺参数优化和缺陷预测。自动化生产线(机械臂铺贴、自动裁切)普及率将大幅提升。
多功能一体化与可持续化:产品向“结构-功能”一体化发展,例如兼具承力、散热和电磁屏蔽功能的电池包格栅。同时,热塑性碳纤维复合材料的回收再利用技术将加速发展,以应对环保要求。
应用场景持续拓宽与创新:从主承力结构件向次承力件、覆盖件、功能件全面渗透。在氢能领域(储氢罐、双极板)、无人机、机器人等新兴赛道创造全新需求。建筑领域作为潜在万亿级市场,长期想象空间巨大。
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