碳纖維增強樹脂基復合材料具有很高的比強度和比模量，重量輕而強度和剛度大。隨著技術的提高，現代飛機、導彈和衛星等機體結構正逐漸擴大使用碳纖維增強樹脂基復合材料的比例。同時隨著產業的發展，其應用領域也逐步延伸，從最初的航空航天與國防軍工產業逐漸向更注重經濟效益的民用工業擴展，如今在體育休閑、汽車、軌道交通等民用產品領域也得到愈加廣泛的應用。 由于高比強度、輕質量帶來的經濟效益，國際主要民航飛機的結構、內飾材料對復合材料的使用比例逐漸升高，如波音的787與空中客車的A350，碳纖維復合材料使用比例均超過50%。與國際碳纖維復合材料市場中航空航天與國防軍工領域占據市場最大份額的情況不同，中國航空航天產業對碳纖維增強樹脂基復合材料的應用還在成長階段。而中國國產航空裝備產業在“十三五”以來得到良好發展，碳纖維增強樹脂基復合材料作為整個機身、機翼、垂尾、艙門等重要結構部分或內飾的材料，綜合性能優勢明顯，市場需求將更加強勁。盡管由于C919等國產大飛機產業化速度不如預期，2021年來自國內民用航空裝備市場的需求增長速度落后于國防軍工和航天產業，但該領域碳纖維增強樹脂基復合材料的市場規模在未來仍將保持超過26.41%的增長速度。
圖3 中國民用航空領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元）
2、航天
由于優異的耐高溫、耐摩擦性能，碳纖維增強樹脂基復合材料廣泛應用在火箭的整流罩、級間段、儀器艙、誘餌艙、發動機噴管、燃燒室和排氣錐體等部位，火箭、航天器的質量能夠顯著降低，艙體質量的降低將提升火箭的有效載荷，讓單次發射承擔更多任務。因此中國已在多種型號的運載火箭中采用碳纖維增強樹脂基復合材料，從非承力零部件、裝飾部件到次承力件，進而到大型部件、復雜部件和主承力結構件。 僅以長征系列運載火箭為例，其每完成“百次發射”的時間間隔分別為37年、7年多、4年多、2年9個月，是中國航天高密度發射常態化的標志之一。“十三五”以來，中國航天產業發展迅速，2021年，中國火箭年發射次數首次超過50次。 與此同時，由于美國商用火箭產業的快速成長帶來的示范作用，我國商用火箭產業也在快速追趕，國內航天發射主管部門對民營航天持開放支持態度，航天科工火箭技術有限公司的“快舟”系列、星級榮耀的“雙曲線”系列等國產商用火箭皆成功發射。 除火箭外，航天器、空間光學相機由于輕量化和強度要求，在結構件等眾多部位采用碳纖維增強樹脂基復合材料作為主要材料。以空間光學相機為例，碳纖維復合材料和金屬預埋件互嵌整體成型的設計能夠優化基體的筋格形式和厚度，滿足空間相機的高動態剛度、輕質量、高安裝精度要求，具有傳統材料無可比擬的綜合性能優勢。因此航天領域對高性能碳纖維增強樹脂基復合材料的需求將持續高漲，保持27.39%的年復合增長率。圖5 中國航天領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元）
除了在軍用飛機上的運用外，碳纖維增強樹脂基復合材料也因其高比強度、耐高溫、耐摩擦的特性，成為導彈殼體的主要材料。如中國新一代洲際彈道導彈東風-41和巨浪-2的導彈殼體都采用了碳纖維增強樹脂基復合材料，以減輕單體自身重量，提高載荷進、而強化戰斗部或推進系統。2020年中國國防開支占GDP比重僅1.7%，遠低于同期美國的3.7%、英國的2.2%、法國的2.1%與俄羅斯的4.3%，還有進一步提升空間。而十九大以來，國家著眼國家安全環境新變化和強國強軍新要求，對“堅持走中國特色強軍之路，全面推進國防和軍隊現代化”做出了新的戰略籌劃和全面布局，對國防軍工的現代化提出了更高的要求，將對武器裝備的性能和材料要求提到了新的高度。據瑞典斯德哥爾摩國際和平研究所數據，中國多年來持續注重國防現代建設投入，軍費逐年提升。武器裝備的快速現代化需求，為高端碳纖維增強樹脂基復合材料市場的未來增長帶來了穩定的需求來源。 由于國防現代化戰略以及裝備費用在國防開支中比例的逐步提升超過40%，國防軍工領域的碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模預計將達到25.90%的高年復合增長率。圖7 中國國防軍工領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元） 在球桿、球拍、自行車、滑雪板、釣魚竿等傳統由木質或金屬材質構成的體育器械領域，復合材料由于其輕量化、比強度高等特點，逐漸成為器材材料的主要替代選擇，體育休閑領域曾長期是我國碳纖維復合材料最大的終端市場。根據中國文教體育用品協會釣具專業委員會發布的數據，2019年我國戶外用品市場營收規模為1,591.00億元，預計2020年將達到1,693.27億元，未來繼續保持增長趨勢，到2025年將增長至2,409.60億元，2021年至2025年間的復合增長率為7.10%。 在中國國內市場中，受制于原材料與工藝相對落后，國內的碳纖維增強樹脂基復合材料產業的產能與收入多集中在低端領域，體育休閑產業曾長期是最大下游市場。圖9 中國體育休閑領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元） 由于輕量化特點，纖維增強復合材料作為風電葉片的主要組成材料，一直在新能源領域發揮重要作用。而隨著風電葉片的大型化發展趨勢，尤其是單個葉片長度達到百米以上時，傳統玻璃纖維增強樹脂基復合材料已逐漸難以滿足風電葉片對材料強度和性能的要求，在大型風電葉片的制造工藝中，碳纖維增強樹脂基復合材料對傳統玻纖復合材料的替代大勢愈加明顯。 據世界風能理事會（GWEC）發布的《Global Wind Report 2021》數據顯示，中國在2020年全年新增風電裝機量約52GW，占全球總新增裝機量的56%，連續多年成為世界最大的新增風電裝機市場。隨著碳中和概念在世界和中國全社會范圍內的推廣與認可，風電設備裝機量逐年攀高，這一市場將成為碳纖維復合材料需求的主要推動力量來源之一。
由于國際國內風電產業的增長、國際市場產能受疫情影響，加之國內碳纖維復合材料的技術產業升級等諸多因素影響，2020年風電產業取代體育休閑產業，成為中國碳纖維纖維增強樹脂基復合材料最大的下游應用市場，并以13.02%的年復合材增長率在未來數年長期保持這一地位。
圖10 中國風電領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元）
2020年9月中國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，對于交通運輸業而言，輕量化設計對于降低能耗、進而達到行業整體節能減排的目標至關重要。因此，碳纖維增強樹脂基復合材料在軌道交通、汽車等眾多交通運輸領域的應用也在推廣與加深。
在汽車領域，碳纖維增強熱固性樹脂復合材料逐漸替代傳統材料，作為主要的汽車承力結構材料，如車身面板、車輪、傳動軸、結構件、懸架結構等關鍵部位。而擋泥板、車身內飾、座椅等非承力結構，也會因輕量化設計需求而采用碳纖維材料。在面臨電池技術發展瓶頸的新能源汽車行業，碳纖維增強樹脂基復合材料應用所帶來的車體質量降低、續航能力提升尤為關鍵。此外，新能源汽車的燃料電池與儲氫罐也廣泛采用碳纖維復合材料。中國高速增長的新能源汽車產業，將成為碳纖維復合材料重要的下游應用領域之一。
此外，中國國內傳統汽車制造業的規模結合新能源汽車產業的興起，使得盡管材料單價較低，汽車產業仍是國內碳纖維復合材料市場的一個重要下游市場，預計在未來5年將保持25.71%的年復合增長率。
圖12 中國汽車領域碳纖維增強樹脂基復合材料市場規模（億元） 除上述重點領域，碳纖維增強樹脂基復合材料還在建筑增強、電子電氣、軌道交通、工業機械、醫療等眾多領域的應用得到拓展，不斷滿足各類性能需求，提升自身在各下游行業的滲透率。
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