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聚焦SAMPE中国2025:解码复材行业突破路径与商业新机

来源:航化网发表时间:2025-06-18 19:46:36浏览量:25

6月18日,SAMPE中国225年会暨第二十届国际先进复合材料制品、原材料、工装及工程应用展览会在北京·中国国际展览中心(朝阳馆)盛大开幕。作为复合材料行业的年度盛会,本届展会聚焦"官、产、学、研、用"全产业链协同创新,集中展示了包括航空航天领域树脂基复合材料、装甲防护材料、橡胶密封材料以及石墨烯-聚四氟乙烯复合材料等在内的前沿技术和产品,为复合材料行业的未来发展提供助力。

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在当前全球产业格局深刻变革的背景下,复合材料行业既面临"双碳"目标带来的发展机遇,也遭遇同质化竞争、价格战加剧等挑战。今天,就让我们一同深入剖析复合材料行业的突破路径,探寻其中的商业新机。

一、复合材料:材料界的“超级英雄大联盟”

1、复合材料的构成

复合材料是经精心设计,将有机聚合物、无机非金属或金属等两种及以上不同性质材料有机结合的新型多相材料。据《材料大辞典》,其典型结构含基体组元与增强/功能组元。它通过物理或化学复合手段,让各组分优势互补,获得超越单一材料的综合性能。

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从科学角度,复合材料具有“1+1>2”的协同效应,不同相态精准组合,既继承各组分优良特性,又衍生新功能。

复合材料并非现代独有,6年前古埃及的泥草砖就运用了复合原理。如今,从建筑用的混凝土、胶合板,到航空航天的高性能树脂基复合材料,复合技术贯穿人类文明各阶段,推动着材料科技不断进步。

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2、复合材料的分类

复合材料的分类方式丰富多样,常见的是依据基体材料类别、增强材料形态以及复合材料功能这几个维度进行划分。

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从基体材料类别看,复合材料分为金属基、有机非金属基和无机非金属基三大类。树脂基复合材料属有机非金属基,铝基、钛基复合材料属金属基。

按增强材料形态分,有纤维增强、颗粒增强等类型。纳米碳管复合材料、碳纤维复合材料属纤维增强复合材料,利用纤维性能提升整体性能。

根据材料功能,复合材料分为结构、功能和智能复合材料。导电复合材料可导电,光导纤维能高效传输光信号,二者均为功能复合材料;形状记忆合金能在特定条件下恢复初始形状,属于智能复合材料。

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在复合材料里,结构性树脂复合材料在技术、经济和社会层面价值重大,其研究与应用受各国关注。在军事装备,特别是航空装备领域,连续碳纤维增强树脂基复合材料应用价值极高。

3、复合材料的应用领域

复合材料因优异性能,在多领域广泛应用。航空航天领域,其轻质高强可减轻飞行器重量、提高飞行性能。建筑行业中,能增强建筑结构强度与耐久性。汽车行业用它降低车身重量、提升燃油效率。能源领域可制造风力发电机叶片等关键部件。基础设施建设里,能增强桥梁、隧道等结构性能。海洋领域,可抵抗海水腐蚀,用于造船舶和海洋平台。军事上,满足武器装备对高性能材料的需求。 

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二、复合材料是航空航天领域当之无愧的“神奇战衣”

复合材料是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。它质量轻,有高比强度和比模量,兼具良好延展性、抗腐蚀性,在热、声、振方面表现佳,能耐受高低温,耐烧蚀,还有透电磁波等特殊功能,且可设计、易加工。

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1、航空领域(固定翼飞机,直升机,特种飞行器)

复合材料的发展对航空装备意义重大,俗话说飞机性能“一半靠设计,一半靠材料”,材料优劣会极大影响飞机速度、航程等诸多性能。统计显示,飞机减重成果的7%得益于航空材料技术进步。

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碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在飞机主承力结构中广泛应用。

波音787的机身与机翼主要用碳纤维复合材料,用量达5%,相比传统金属结构,飞机减重、燃油效率提升。

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在eVTOL领域,碳纤维复合材料占比超7%,用于结构和推进系统。

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空中客车A38复合材料用量约25%,用于中央翼、垂尾等部位,还采用先进复合材料,如树脂膜浸渗成型的机身后承压框、玻璃纤维增强铝合金材料的机身上壁板等,充分展现了复合材料在航空装备发展中的重要价值。

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2、航天领域(卫星、宇航器,航天动力系统)

复合材料在航天领域至关重要,在卫星、宇航器及航天动力系统制造中作用显著。它具有很强的力学性能,能在极端环境下保持稳定,为航天器安全和性能提供坚实保障。

战斗机腹鳍采用碳化硅增强铝基复合材料替代传统材料,提升了腹鳍刚度,减少检修次数,增强飞机机动性。

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航天光学仪表的惯性导航系统用复合材料替代昂贵铍材,降低成本且提高尺寸稳定性。

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F-22战斗机电子系统用该复合材料取代铜包钼,减重7%,还显著提高了散热效率。复合材料凭借自身特性,不断推动航天及相关领域发展。

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3、先进复合材料在航空航天发展史上的三大里程碑事件

在航空航天的世界里,复合材料立下了赫赫战功!

第一件,美国造出了里尔2100号八座商用飞机,整个机身都是用碳纤维复合材料做的,而且飞机顺利试飞成功。

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庞巴迪里尔45XR商务飞机

第二件,哥伦比亚号航天飞机,采用大量先进复合材料制成。它的主货舱门有 18.2 米长、4.6 米宽,是用碳纤维/环氧树脂做的。还有那些压力容器,用的是凯芙拉纤维/环氧树脂。在这架代表近代最尖端技术成果的航天飞机上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。 

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哥伦比亚号航天飞机

第三件,波音-767大型客运飞机,使用了先进复合材料作为主承力结构,可载80人,这不仅减轻了重量,还提高了飞机的各种飞行性能。

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波音767

复合材料在这几个飞行器上的成功应用,对于复合材料在重要工程结构上的应用是一个极大的推动。

三、盘点最受航空航天领域青睐的六大复合材料

在科技飞速发展的当今时代,单一材料难以满足多元化需求,材料复合化成为必然趋势。当下,复合材料市场规模持续扩大,具备环保、高性能、可循环等特性的材料备受关注。现在来看这六大受欢迎的复合材料。

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1、先进复合材料

先进复合材料是材料行业重要发展方向,由多种性能不同材料复合而成,具有优异强度重量比和耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、汽车制造、运动器材等领域。预计到2027年,其市场规模将达1686亿美元,年增长率8.2%。

2、高性能碳纤维及其复合材料

碳纤维复合材料有“轻量化之王”的美誉,密度仅为钢的四分之一,强度却是钢的5 - 7倍,增强环氧树脂复合材料的比强度和比模量在工程材料中居首。在航空航天领域,相比铝合金可减重2% - 4%,比钢材减重6% - 8%。

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3、超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料

超高分子量聚乙烯纤维是世界三大高科技纤维之一,分子量达1万- 5万,因出色的能量吸收特性成为防弹装备首选材料。它耐高温性能优异,能承受3℃高温,用于火箭发动机喷管、飞机刹车系统等高温环境。

4、碳/碳复合材料

碳/碳复合材料是以碳纤维及其织物增强的碳基复合材料,具备质量轻、耐烧蚀、抗热冲击好、高温强度高、可设计性强等优势,是极具发展前途的高温材料。凭借独特性能,它在航空航天、汽车工业、医学等领域广泛应用,像火箭喷管、航天飞机热防护系统、飞机刹车盘等都有它的身影。

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5、玄武岩纤维增强复合材料

玄武岩纤维增强复合材料是绿色环保材料,可降解、无毒,在航空航天和军工领域有独特价值。

6、碳/陶复合材料

碳/陶复合材料能在165℃高温下保持良好性能,是公认的最佳刹车材料,广泛用于飞机和高铁制动系统。

这些复合材料各具特色,从超轻量化到耐受极端环境,满足了现代工业多样化需求。随着技术进步,它们将在更多领域发挥关键作用,推动产业升级和可持续发展。

四、我国航空航天复合材料市场情况

近年来,我国复合材料市场保持稳健增长态势。根据中商产业研究院报告显示,2023年市场规模达2327亿元,同比增长10.3%,预计今年年将突破2766亿元。这一增长主要得益于复合材料优异的轻量化性能,在航空航天、新能源汽车等领域的广泛应用。

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数据来源:中商产业研究院整理

从产量来看,2023年国内复合材料总产量维持在640万吨水平。随着"十四五"规划进入收官阶段,2024年产量达到了666万吨,今年进一步提升至692万吨。值得注意的是,虽然整体产量增速平稳,但高端复合材料在新能源、军工航天等领域的应用正快速扩张。

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数据来源:中商产业研究院整理

从应用结构分析,航空航天领域以25.04%的占比位居首位,展现出强劲的市场需求。同时,风电行业异军突起,碳纤维复合材料应用占比已达15%,成为新的增长点。此外,在交通轻量化、电子通讯、海洋工程等领域,复合材料渗透率也在持续提升。

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数据来源:中商产业研究院整理

整体来看,在"双碳"战略推动下,我国复合材料产业正经历结构性调整,高端产品比重不断增加,应用领域持续拓展,未来发展前景广阔。

五、携手共创复合材料产业新未来

SAMPE 2025复材展的举办,不仅为行业搭建了技术交流与商业合作的桥梁,更指明了复合材料产业破局、创新与发展的新路径。

当下,行业面临同质化竞争、技术瓶颈等挑战,全产业链协同创新是关键。在“双碳”目标与新材料驱动下,行业将有更广阔空间。让我们以此次展会为契机,深化产学研合作,加速技术突破,开拓复合材料在多领域的可能,迈向绿色、智能、高效的新材料时代。

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关键词: SAMPE中国2025 复合材料

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