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低空聚焦·恒神股份潘毅详解低空经济中的碳纤维机遇产业与国外仅有10-15%差距

科技 2024-10-27 21:14 山西

随着政策推动和技术进步，今年低空经济正加速“起飞”，场景应用落地、起降场建设、适航取证等产业链消息频传。

这期间催生了动力电池、飞控、材料、航电系统等产业链需求，作为万亿级的市场，产业链未来潜在需求可观。

2024深圳eVTOL产业发展大会暨低空经济展览会举办期间，江苏恒神股份有限公司副总经理潘毅接受了21世纪经济报道记者的专访。

恒神股份生产和研发以碳纤维为主的复合材料，还包括飞行器零件、桨叶等制件。并且，公司承接部分飞行器设计，包括整机和材料测试，覆盖整个碳纤维复合材料的下游应用。

碳纤维素来被誉为“新材料之王”，在众多高技术材料中独树一帜。然而相比于站在聚光灯下的低空经济的主机厂，碳纤维材料生产商更多隐居幕后。事实上，飞行器对碳纤维及复合材料的需求较大，单机的复材用量或将高于80%~90%，满足飞行器轻量化、抗疲劳、抗冲击等要求。

每年降本3%到5%

21世纪：碳纤维复合材料长期给人的印象是价格昂贵，事实是否如此？

潘毅：碳纤维复合材料价格确实相对较高，但其是目前重量与强度比最大的材料。因其材料特性，飞行器确实需要使用碳纤维。一方面，随着供给量增加和生产规模扩大，碳纤维价格稳步下降，价格的下降也打开了更多潜在的应用领域。

我长期在碳纤维复合材料领域工作，但我并不认为碳纤维是唯一的选择。在碳纤维发明之前，在飞机制造中便应用了类似的材料。

21世纪：碳纤维价格每年大概以什么样速度下降？

潘毅：我认为碳纤维每年大约有3%到5%的成本下降空间。单独的碳纤维材料是无法制成工业制件的。工业应用的碳纤维全名应该是碳纤维增强树脂复合材料，除了碳纤维之外，成本还来源于塑形，需要结合树脂。

碳纤维成本还包括下游应用的成本，材料的综合成本才是下游客户真正在意的。碳纤维降本不仅限于本身，还包括其配套的树脂和下游的工艺优化，除非未来出现颠覆性新型生产制造工艺，否则预计成本优化将保持当前比例。

碳纤维的上游原材料是聚丙烯腈，这是石油炼化产品，需要耗费大量能源高温碳化。

碳纤维成本还来自于石油炼化，虽然石油并不算贵，大约每吨9000元，相比之下，碳纤维的售价可能高达每吨10万元，两者之间的巨大差异主要源于成品率。

碳纤维制备是一个化学合成的过程，结果受到外部因素影响，无法实现100%一致性，因此成品率和良品率仍有改进的空间。

与国外碳纤维差距不断缩小

21世纪：单纯从材料的制备工艺来看，国产碳纤维现在发展到了什么阶段？

潘毅：我认为中国碳纤维行业主要面临的挑战是如何生产出更高性能的碳纤维，能否稳定生产工艺，持续不断生产合格产品。

由于碳纤维生产涉及化学合成反应，且能耗巨大，涉及的参数众多，参数的微小波动都可能导致生产出的产品良品率受到影响，从而推高成本。

21世纪：与国外相比，国内碳纤维行业存在多大的差距？

潘毅：我个人认为，大约有10%到15%的差距，差距存在缩小的可能性。由于碳纤维的反应机理较为复杂，其力学性能，包括强度和模量，受到工艺生产过程中诸多因素影响。此外，碳纤维并非决定制件的唯一因素，需要与其他材料结合使用。

最终目标是确保制成的产品能够满足客户的需求，而非仅仅关注原材料本身。客户真正关心的是产品性能，如制成的风电叶片抗风性能和耐久度如何。至于风机叶片所用的碳纤维强度，客户并不特别关注。碳纤维、树脂、工艺以及编织工艺和现场施工最终都会影响产品性能。

国外的碳纤维制造商从化工领域起步，恒神股份则是一家碳纤维材料的制造商。但国外同行更像是化工厂，碳纤维只是公司业务之一。

这意味着国外公司的研发经费有各种复合材料可以分摊成本，客户并不在乎是不是碳纤维，只在乎这是不是轻量化且高强度的材料。

因此，国外化学品公司可以组合不同的材料。以电池盒举例，某日本外企的电池盒，采用碳纤维、高性能功能塑料、玻璃纤维，并结合特种树脂混编而成，具有耐高温、耐腐蚀和散热的特性。与之相比，国内的碳纤维应用相对局限，这是两者之间最大的区别。

航空级碳纤维种类多样、成本高

21世纪：恒神股份从碳纤维扩展到航空结构件领域，并成功开发了一些具体的应用产品，而不仅仅是材料，促使这一转变有哪些原因？

潘毅：虽然表面上看我们与下游客户存在竞争关系，但实际上并非如此。材料本身的使用方式和应用领域存在巨大的技术差异。作为材料供应商，我们几乎涵盖了下游制造的所有工艺，反过来又会促使我们对材料进行调整。

我们并不期望通过制件部门能带来显著的业务增长，初衷是为了深化我们对材料应用的理解，从而能够开发出更具针对性的材料销售给客户。

21世纪：低空飞行器的碳纤维复合材料与其他应用有何不同？

潘毅：航空与其他应用存在显著差异，主要体现在材料种类的多样性。在航空体系中，机身、机翼和螺旋桨等部件采用的材料不同，且对材料性能的要求极高，包括但不限于抗疲劳、抗冲击和抗爆炸等特性。

另一个特点是飞机产量并不高，所需要的碳纤维产量并不大，飞机上需要的碳纤维种类更多，与工业级产品有明显的区别。

恒神股份与包括小鹏汇天、时的科技在内的多家低空经济企业均有合作。eVTOL是新兴行业，需要抢占先发优势。中国民用航空局的标准材料验证库里面，恒神入库材料较多。初创企业若想提高商业化的速度，应从标准材料验证库中选择。

如风机叶片对碳纤维材料的要求便与航空级产品不同，不需要复杂的结构、耐高温或耐低温性能，要求的是更轻、更薄、耐摩擦。

其次，供应商响应速度完全不同，航空级产品需要进行长期验证，才能成为合格供应商，而消费级产品没有那么长的验证周期。

飞行器的碳纤维从投入开始到产出应用可能需要3到5年的时间，这部分研发成本需要靠后面材料销售来摊销，因而航空级别的材料成本相对更高。

21世纪：在低空经济各级政策指导下，预计碳纤维将面临哪些发展机遇，它的发展方向是什么？

潘毅：功能性碳纤维主要利用其高强度和轻质特性。飞行器材料的应用需求远不止于此，例如，它需要具备耐冲击性、耐腐蚀、耐高低温和快速修补的能力。

其次，工艺生产成本需要降低。我认为未来低空应以碳纤维为主的复合材料体系，而不仅仅是碳纤维，还应包括硼纤维、玻璃纤维、芳纶等。

碳纤维在轻量化具有明显优势，但也有局限性。低空经济轻量化是刚需，还需要结合功能性材料，例如高散热和低风阻，螺旋桨会产生大量的噪音。目前，机电系统尚未采用碳纤维，电控未来可能会采用碳纤维高速转子。

如果碳纤维复合材料在功能性、气密性，特别是防辐射、防雷达波以及耐老化性能等方面表现更优，碳纤维复合材料在低空经济领域将获得更大的发展空间。

碳纤维的韧性不足，相对较为脆硬，其强度主要集中在沿着碳纤维的径线方向。然而，如果不在径线方向受力，其强度会受到限制，因此通常会将其横竖编织成织物。编织物是为了确保碳纤维在纵向和横向都能均匀受力，这是碳纤维特性决定的。

来源：21世纪经济报道

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