材料的複合化是材料發展的必然趨勢之一，高效能纖維及複合材料因其優異的綜合性能，已在航空、航天、風力發電、軌道交通、汽車等領域進行應用，逐漸成為國防與國民經濟建設不可或缺的戰略性關鍵材料，發展前景廣闊。湖南省是我國高效能纖維及複合材料產業發展的重要基地，近年來發展態勢良好，產業規模不斷壯大，並湧現了一批掌握核心技術的行業隱形冠軍企業。本文綜述了湖南省高效能纖維及複合材料產業發展現狀，研判了湖南省產業發展存在的問題以及優劣勢，提出了促進湖南省高效能纖維及複合材料產業“做尖”“做大”“做特”的發展建議，以期為湖南高效能纖維及複合材料產業創新發展提供參考借鑑。
一、湖南省高效能纖維及複合材料產業創新發展基礎
（一）產業初具規模，形成了具有國內領先水平的“3﹢4”特色優勢技術產品
近年來，湖南省高效能纖維及複合材料產業從無到有，從基礎研究到應用研究，再到產業化，發展迅速。截至2019年末，湖南省高效能纖維及複合材料領域擁有高新技術企業32家，實現主營業收入155億元，佔全部新材料領域高企主營業收入的4。3%，產業初具規模。“3”大高效能纖維獨具特色，處於國際先進水平。
中間相瀝青基碳纖維：
東映碳材成功實現了高導熱中間相瀝青基碳纖維量產，產品處於國際領先水平，打破了日美技術封鎖，目前已小批次供貨軍方使用。
碳化矽纖維：
國防科技大學成功研發了國內第一代、第二代碳化矽纖維製備技術，並透過成果轉移轉化實現了產業化。中南大學研發了我國首創的摻雜（含鈹）碳化矽纖維製備技術，並獲得了目前國內最高的使用溫度（空氣氣氛下耐1250℃），可滿足我國航空發動機部件製造對碳化矽纖維大於1200℃的要求。澤睿新材透過中南大學的科技成果轉化已實現具有自主智慧財產權的年產10噸級產能的碳化矽纖維生產線。
高強高模聚乙烯纖維：
湖南中泰特種裝備有限責任公司生產的高強高模聚乙烯（HSHM-PE）纖維、防彈衣、防彈防刺服、防彈板、防彈頭盔等系列產品，並完全具有自主智慧財產權，獲國家科技進步二等獎。“4”大複合材料處於國內領跑水平。
碳纖維複合材料：
博雲新材開發的C/C複合材料航空剎車副，填補了國內技術空白；時代新材碳纖維樹脂基複合材料風電葉片在國內市場處於領先地位。芳綸纖維複合材料：時代新材掌握了從芳綸紙到蜂窩夾層複合材料製備及應用的自主核心技術，並實現了產業化，徹底打破國外原材料壟斷和產品技術封鎖。
碳陶複合材料：
世鑫新材透過自主研發，成功研發碳陶複合材料制動盤關鍵技術，產品效能遠超德國、日本產品，打破了德、日等對時速400公里高速列車制動盤的壟斷。
鋁基複合材料：
文昌科技攻克了碳化矽顆粒增強鋁基複合材料大型構件製備成型中的重大關鍵技術難題，開發了地鐵製動系統用鋁基複合材料制動盤，填補了國產軌道交通輕 量化關鍵部件製造領域空白。目前，湖南省已基本形成了具有國內領先水平的3大纖維和4大復材的 “3﹢4”特色優勢技術產品。
（二）龍頭企業不斷集聚，形成了“一心多點”產業區域發展格局
目前，湖南省高效能纖維及複合材料領域擁有百億企業1 家（時代新材），上市企業3家 （博雲新材、時代新材、金博碳 素），“專精特新”小巨人企業 16家。從區域來看，基本形成了以長株潭為中心，常德、婁底、 益陽、湘西等地多點分佈的產業區域發展格局。
“一中心”：長株潭。
長沙
主要集聚了一批以碳基複合材料為主的企業，如博雲新材、東映碳材、澤睿新材、長沙眾興新材、長沙誠智新材等。株洲主要集聚了一批面向軌道交通的高效能纖維及複合材料企業，如時代新材、世鑫新材、時代電氣絕緣、時代橡塑、時代華先、時代工程塑膠等。湘潭主要是熱場用C/C複合材料，如湘潭九華碳素、韶山良泉科博等。
“多點”：常德、婁底、益陽、湘西等。
婁底主要是以文昌科技為龍頭 的鋁基複合材料，常德主要是以中泰特種裝備為龍頭的高強高模聚乙烯纖維及其複合材料，益陽主要是以金博碳素為龍頭的碳基複合材料，湘西主要是以恆裕新材為龍頭的碳化矽鋁基複合材料。
（三）創新資源豐富，三所 “雙一流”高校在高效能纖維及複合材料領域均具有較強的技術研發實力
目前，湖南省在高效能纖維及複合材料領域擁有省級以上創新平臺12個，其中國家級4個，省級8個。湖南省三所“雙一流”高校在複合材料領域的創新能力也處於國內領先水平。
中南大學
在C/C複合材料、 碳陶複合材料、碳化矽纖維等方面均有較強技術研發實力。在C/ C複合材料方面，高效能炭/炭航空制動材料的製備技術獲得了國家科技進步一等獎；在碳化矽纖維方面，突破了磁性吸波碳化矽纖維製備技術，成功實現了產業化，利用該纖維製備的結構吸波 複合材料已批次應用於多個國防重點型號產品；在碳陶複合材料方面，該校粉末冶金研究院科研團隊研發的應用於高速列車制動盤的碳陶複合材料已成功實現產業化。
湖南大學
在瀝青基碳纖維以及鋁基複合材料方面有較強的研發實力。在瀝青基碳纖維方面， 實現了高效能瀝青基碳纖維的自主化生產，具備從技術工藝到裝備設計的全部智慧財產權，打破了美日兩國對我國的技術封鎖。在鋁基複合材料方面，透過產學研合作攻克了碳化矽顆粒增強鋁基複合材料大型構件製備技術。
國防科技大學
在碳化矽纖維和複合材料製造方面科研技術水 平國內領先。在碳化矽纖維方面，國防科技大學是我國首個開展碳化矽纖維研究的科研機構，也是國內碳化矽纖維工程化技術實力最強的科研機構，國內第一代、第二代碳化矽纖維的產業化技術全部來自於國防科技大學科技成果轉移轉化，第三代碳化矽纖維已開始小批次製備。在複合材料方面，該校的大尺寸複雜形狀複合材料部件低成本製備技術成功在複合材料風電葉片製造領域實現產業化。另外，該校近年來研製出的碳纖維增強碳化矽基複合材料熱結構部件、高效隔熱部件、輕質結構/多視窗高透波一 體化大麴率部件等有力支撐了國防軍工裝備發展。
二、湖南省高效能纖維及複合材料產業存在的主要問題
（一）產業規模較小，市場化商業價值不高
目前湖南省主要發展的高性 能纖維及其複合材料產品如瀝青基碳纖維、碳化矽纖維、高強高模聚乙烯纖維、C/C複合材料等，其主要應用領域以軍工和航 空航天裝備為主，受限於我國航空整機產業還相對較薄弱，軍工裝備需求量有限，造成所需總量小，無法帶動下游新材料規模化發展。以博雲新材為例，其作為湖南省高效能纖維及複合材料標誌性龍頭企業，經過多年的發展，其2019年C/C複合材料業務營業收入才1。26億元，不足湖南省新材料產業年產值千分之一。另外，湖南省高效能纖維及複合材料企業針對民用工業的產品開發不足，造成下游民用工業裝備也對高效能纖維及複合材料需求較少，導致湖南省高效能纖維及其複合材料產品市場化商業價值不高，產業規模相對較小。
（二）產業鏈不完整，上游纖維、樹脂等原材料缺乏
樹脂基複合材料作為目前市場應用最多最廣泛的一種高效能纖維及複合材料，也是最具有商業應用價值的複合材料，其產業鏈主要包括上游基體材料、增強 體材料（高效能纖維）、助劑等，中游的複合材料部件，下游的裝備製造行業應用。以湖南省產業規模最大的樹脂基複合材料風電葉片為例，在上游環節，湖南省除岳陽巴陵石化公司具備環氧樹脂、尼龍樹脂等複合材料基體材料的規模化生產以外，其他所有品種的樹脂以及助劑都不具備生產能力，同時所需的增強體材料如碳纖維、玻璃纖維等也不具有規模化生產能力。因此湖南省目前風電葉片裝備產業雖然規模較大，但是幾乎所有的基礎纖維材料以及大部分樹脂基體材料等原材料主要依託省外甚至國外進口，省內產業鏈相關配套企業 較少，無法形成全產業鏈集約化發展。
（三）國防科技成果轉化效果不理想，創新資源優勢發揮不充分
湖南省是我國碳化矽纖維唯一發源地，國防科技大學在我國最早開始碳化矽纖維工程化研發，是國內碳化矽纖維研發實力最強的科研單位，國內目前主要 幾家碳化矽纖維製造企業均是湖南省的相關智慧財產權轉化而來， 但是成果轉化的產業基地地點均不在湖南省內。湖南省雖然在碳化矽纖維方面具有較強的創新研發實力，但是相關創新成果未能在本地實現轉移轉化，沒有搶佔到碳化矽纖維產業化先發優勢。另外國防科技大學在C/SiC複合材 料、SiC/SiC複合材料、玻璃纖維 複合材料、耐高溫樹脂等方面均具有較強的科技創新能力，但是相關科技成果在省內成功轉移轉化的較少，創新資源優勢沒有得到充分發揮。
三、湖南省高效能纖維及複合材料產業優劣勢分析
（一）湖南省高效能纖維及複合材料產業競爭優勢分析
一是下游應用牽引優勢。
湖南省在風電裝備、軌道交通裝備、航空發動機等領域具有較強的產業發展比較優勢，能有力牽引產業鏈上游的高效能纖維及復 合材料產業可持續發展。在風電裝備領域，湖南省在風電裝備中擁有時代新材、三一重能等2家國內行業龍頭風電葉片生產企業，對碳纖維及其複合材料具有很強牽引作用，以時代新材為例，預計2021年對碳纖維的需求量達到 1000噸以上，而且未來可能需求更大。在軌道交通領域，列車整車及其部分部件對碳纖維及其複合材料、芳綸纖維及其複合材料等具有較強的牽引作用，未來如果列車車體用碳纖維複合材料替代金屬材料，對碳纖維的需求量將是萬噸級，軌道交通裝備製造將成為牽引碳纖維及其複合材料產業發展的最強動力。在航空航天領域，株洲608所和331所等航空發動機設計和製造企業對碳化矽纖維及其複合材料有一定的牽引作用。另外，湖南省在工程機械、新能源汽車、熱工裝備領域對高效能纖維及複合材料也具有巨大的應用牽引潛力。
二是科技創新資源優勢。
湖南省在高效能纖維及複合材料領域科技創新資源非常豐富，放眼全國，首屈一指。從科研院校來看，中南大學、國防科技大學、湖南大學等三所“雙一流”高校在複合材料領域均具有較強的創新能力，中南大學的C/C複合材料和碳化矽纖維、國防科技大學的碳化矽纖維、湖南大學的瀝青基碳纖維都在國內處於領先水平。從創新平臺來看，擁有國家炭/炭複合材料工程技術研究中心、粉末冶金國家重點實驗室、輕質高強結構材料國防科技重點實驗室、新型陶瓷纖維及其複合材料國防科技重點實驗室等4個國家級創新平臺，還擁有8個省級創新平臺。從企業來看，湖南省內的中車株洲時代新材、博雲新材、金博碳素等上市企業也都具有較強的技術研發實力。同時這些高校和創新平臺也為產業提供了大量優秀的複合材料創新人才。
三是特色產業技術優勢。
湖南省在C/C複合材料、碳化矽纖維、瀝青基碳纖維等領域的技術創新處於全國領先地位，為產業創新發展提供了有力的科技支 撐。在C/C複合材料領域，博雲新材和金博碳素擁有C/C複合材料製備核心技術，處於國內絕對領先地位。在碳化矽纖維領域，湖南省是我國碳化矽纖維唯一發源地，國防科技大學和中南大學都擁有國內頂級的碳化矽纖維研發團隊，長株潭是世界上碳化矽纖維產業配套最全的產業和人才集聚地之一。在瀝青基碳纖維方面，東映碳材是國內首家實現高導熱中間相瀝青基碳纖維量產的企業，產品處於國際領先水平。這些產業技術發展基礎塑造了湖南省高效能纖維及複合材料產業創新發展優勢。
（二）湖南省高效能纖維及複合材料產業競爭劣勢分析
一是缺乏需要應用大量複合材料的航空航天整機裝備，影響上游高效能纖維及複合材料產業壯大。
複合材料的基本特點之一是材料與構件的一體性，複合材料的應用需要整機裝備的牽引， 因此複合材料產業發展壯大與下游整機裝備產業緊密相關。雖然湖南省擁有航空發動機、飛機起落架等航空產業，但是在航空航天整機裝備方面還是比較匱乏的。而湖南省具有優勢高效能纖維及複合材料，如碳化矽纖維、 瀝青基碳纖維、C/C複合材料剎車盤等主要應用物件為航空航天整機裝備。由於缺乏整機裝備的牽引，導致湖南省高效能纖維及復 合材料產業較難發展壯大以形成規模化發展優勢。
二是國內聚丙烯腈基碳纖維產業發展格局已基本形成，湖南已失去產業佈局先機。
目前碳纖維工業化產品主要以聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）為代表，其力學效能最好，應用領域最廣，是當今世界碳纖維發展的主流，佔據全部碳纖維市場規模90%以上， 包括風電葉片、航空航天、軌道交通等行業領域所用複合材料也主要以聚丙烯腈基碳纖維（PANCF）複合材料為主。但是，目前湖南省還尚未有聚丙烯腈基碳纖維生產企業，且在這方面的技術儲備能力相對較弱，不具有技術創新優勢。同時，我國聚丙烯腈基碳纖維產業已基本形成了以長三角（江蘇、上海、浙江）為核心，山東、吉林、河北、甘肅、 山西等多點分佈的國產碳纖維產業發展格局，中低端產品產能已遠超市場需求，湖南省已失去產業佈局先機。
四、未來展望
（一）“做尖”：
加強面向航空航天領域高效能纖維及複合材料基礎研究和應用基礎研究，組建嶽麓山複合材料工業創新中心，形成國家戰略科技力量儲備湖南省在面向航空航天領域應用的高效能纖維及複合材料具有較強的科研創新能力，擁有一批高質量的研發機構、創新平臺、研發團隊，建議繼續加大支援相關纖維及複合材料基礎研究和應用基礎研究力度，提升產業技術創新能力，“做尖”湖南省 高效能纖維及複合材料。
一是建議實施複合材料領域重大科技任務，為基礎研究提供穩定經費支援。
針對湖南省具有比較優勢和重點發展的高效能纖維及複合材料，如C/C複合材料、瀝青基碳纖維、碳化矽纖維等，瞄準行業領域重大前沿科學問題，有針對性地實施重大科技任務，給高效能纖維及複合材料基礎研究和應用基礎研究提供穩定的經費支援。
二是組建嶽麓山複合材料工業創新中心，強化國家戰略科技力量。
統籌整合中南大學、湖南大學、國防科技大學等高校高效能纖維及複合材料領域優勢力量， 組建嶽麓山複合材料工業創新中心，瞄準高效能纖維及複合材料領域關鍵共性技術，完善共性基礎技術供給體系，夯實產業創新發展基礎，為解決“卡脖子”問題 提供源頭支撐。力爭在C/C複合材料、瀝青基碳纖維、碳化矽纖維等複合材料細分領域的技術創新能力保持國內領先、國際一流水平，形成國家戰略科技力量儲備。
（二）“做大”：
抓住風電葉片、軌道交通應用需求機遇， 聚焦發展碳纖維複合材料，完善產業鏈，開發低成本製備技術。湖南省在風電葉片和軌道交通裝備製造領域具有比較優勢。風電葉片目前已成為全球碳纖維及複合材料最大的應用領域，對碳纖維複合材料產業具有非常強的牽引作用。軌道交通裝備輕量化已是發展趨勢，未來如果列車車體用碳纖維複合材料替代金屬 材料，對碳纖維的需求量將是萬噸級，未來有可能成為牽引碳纖維及其複合材料產業發展的最強動力。
一是重點發展軌道交通裝備用碳纖維複合材料。
重點支援時代新材大力發展軌道交通裝備用碳纖維複合材料，充分發揮其作為中國中車的新材料產業平臺優勢，針對列車車體對碳纖維複合材料的應用需求，開發相應的複合材料產品，形成緊密的產業鏈配套。
二是引進培育碳纖維和樹脂基體材料企業。
以湖南省風電葉片和軌道交通用碳纖維複合材料需求為牽引，大力引進培育上游的碳纖維和樹脂基體企業， 進一步完善湖南省高效能纖維及複合材料產業鏈。
三是開發低成本複合材料工藝技術。
目前碳纖維複合材料應用主要痛點難點為綜合成本太高、“好材不會用” 等。堅持問題和需求導向，聚焦風電葉片和軌道交通裝備用複合材料構件，加強在複合材料結構設計、複合材料加工以及成型技術方面研發支援力度，引導廣大科研人員開發低成本複合材料工藝技術，為碳纖維複合材料的大規模應用提供技術支撐。
（三）“做特”：
打造碳化矽纖維創新創業高地，加快科技成果轉化，培育行業龍頭企業碳化矽纖維是湖南省在國內為數不多的優勢產業，湖南是我國碳化矽纖維唯一發源地，國防科技大學和中南大學在碳化矽纖維領域創新能力國內領先，長株潭是碳化矽纖維產業和人才集聚地，湖南省將碳化矽纖維打造成標誌性特色產業具有得天獨厚的優勢。因此，建議湖南省集中優勢力量著力打造國家碳化矽纖維產業創新高地，形成碳化矽纖維特色產業，塑造新材料產業新名片。
一是打造碳化矽纖維國家級創新平臺，強化產業技術支撐。
依託中南大學和國防科技大學等省內最有優勢的創新單元，整合新型陶瓷纖維及其複合材料國防科技重點實驗室以及碳化矽纖維及其複合材料湖南省工程實驗室、湖南省含鈹碳化矽纖維工程技術研究中心、新型特種纖維及其複合材料湖南省重點實驗室等省內創新資源，以嶽麓山國家大學科技城為基地，強化人才和資金支援力度，打造國家碳化矽纖維技術創新中心或國家重點實驗室。二是推進創新科技成果在省內轉化，促進產業做強做大。國防科技大學第三代碳化矽纖維已進入工程化試驗階段，產品技術水平處於國內領先，建議湖南省抓住產業變革換代的機遇，深化軍民融合，加強與國防科技大學及科研團隊對接合作，力爭實現第三代碳化矽纖維在省內成果轉化。透過推進科技成果轉化，促進產業做強做大，將湖南省創新優勢轉化為產業發展優勢。
三是培育碳化矽纖維行業龍頭企業，引領產業規模化發展。
龍頭企業對區域產業發展具有強大的拉動作用，建議湖南省根據企業創新能力和企業生產規模，確定碳化 矽纖維產業領域龍頭企業培育物件，透過支援企業承擔各類政府資助科技重大專案、支援企業引進高層次人才以及實施“一對一”幫扶等政策措施，提升企業技術創新能力和產業化水平，促進企業高質量發展，打造行業龍頭企業，引領產業規模化發展。
參考資料：《湖南省先進複合材料產業深度分析報告》
