2025年碳纤维行业专题：部分文献视角下新兴领域中碳纤维可能存在的应用

1 部分新兴领域中碳纤维可能的应用

碳纤维具有优良特性，在轻量化市场具备广阔的应用前景。以碳纤维为增强体， 以金属或非金属等材料为基体，可制得性能优异的碳纤维复合材料，该类材料兼具 优异的物理化学性能，是高端装备、汽车、海洋工程等行业的重要基础材料。

碳纤维的拓展应用，可以认为是材料性能与市场需求发生了共振。根据 Zhigang Xie 等人的《Polyacrylonitrile nanofibre yarn; electrospinning and theirpost-drawing behaviour》文章，全球对碳纤维的需求持续增长，特别是在航空航 天、风能和汽车应用方面。性能方面，以 PAN 基碳纤维为例，钱鑫等人在《PAN 基碳 纤维的发展及国内外第 3 代高性能碳纤维的进展》进行了总结，他们按照产品的开 发时间、产品性能和丝束规格等特征，将 PAN 基碳纤维产品品系划分为三代，前 2 代 碳纤维产品中，碳纤维的强度和刚度之间存在较明显的制衡关系，第 3 代碳纤维是 一种将高强度（抗拉强度）和高刚度（弹性模量）有效结合在一起的材料。

1.1 卫星领域

卫星在航空航天领域占有重要地位。随着空间技术及遥感通信技术的发展，对 卫星在轨运行中的运行状态及结构机体性能等提出了更高的要求。传统材料中，铝 合金及其制品热膨胀系数较高、极易产生热变形;钛合金及其制品比刚度与比强度较 低。高模碳纤维具备轻质高强、模量高、热膨胀系数低的特性，适合昼夜温差极大的 太空环境。根据杨燕宁等人的《高模量碳纤维复合材料在卫星结构上的应用》一文 显示，在发射过程中，受到运载火箭成本的制约，需要不断降低卫星质量，碳纤维有 潜在应用场景。

根据江文剑等人的《高精确度碳纤维复合材料反射器研究进展与展望》一文显 示，欧洲高精确度反射器可用碳纤维蜂窝夹层结构反射器，美国高精确度反射 器可用碳纤维格栅反射器结构，我国高精确度反射器可用碳纤维铝蜂窝夹层结 构。

根据杨强等人发表的《高导热沥青基碳纤维复合材料在航天器中的应用现状及 展望》一文，高导热碳纤维复合材料在卫星热辐射器、蓄热板等热管理结构中 有所应用。

根据杨强等人的《高导热沥青基碳纤维复合材料在航天器中的应用现状及展望》 一文，Raluca 等人制出的碳纤维复合材料外壳结构，相较铝制外壳，在机热性 能相当情况下，复合材料外壳结构质量有所减轻，而 Martins 采用 K13D2U 高导 热碳纤维环氧复合材料外壳替代电子单机的铝制外壳，实现了结构减重。

星载氢钟与星间链路、新信号体制被称为新一代北斗导航卫星的三项关键技术， 其中星载氢钟为卫星导航系统提供精准的“时标/定位”支持。使用比强度更高、比刚度更高的材料代替原有的传统材料是星载氢钟钟罩轻量化的一个方向。

1.2 飞行汽车领域

飞行汽车是一种既可以在道路行驶，又可以在空中飞行的交通工具。

从中国知网检索相关专利，可以发现当下 eVTOL 结构中，不乏有碳纤维应用的 案例。

从亿航智能官网新闻可知，中亿航 216F（消防版）便使用了碳纤维材料。

1.3 机器人领域

2025 年《政府工作报告》提出，持续推进“人工智能+”行动，将数字技术与制 造优势、市场优势更好结合起来，大力发展智能机器人等新一代智能终端以及智能 制造装备。

高志远等人在《四足机器人仿生腿增强碳纤维 3D 打印技术及其实验研究》一文 中通过实验表明，连续碳纤维和短切碳纤维混合增强 3D 打印仿生腿，在典型的 站立工况下和 30°外展工况下承载能力均可满足设计的要求，最大承载能力和 变形量上较铝合金材料仿生腿均有所提升。

于成涛等人在《机器人轻量化材料应用的研究进展》一文中提及，日本曾推出 过一款采用了碳纤维复合材料的可穿戴式机器人。

王宏伟等人在《弹射折叠翼飞行机器人设计与分析》一文中，提到了两款应用 了碳纤维的弹射折叠翼飞行机器人：第一款，Aero Vironment 公司、美国陆军 实验室和联合防务公司共同研发的“静默作战空中侦察”（SOAR）炮射无人飞行 机器人，其前翼和后翼材料为内部装填泡沫塑料外部包有碳纤维；第二款，普 利奥里亚机器人公司研制的“小牛”无人机系统（Maveric UAS），其外壳和机 翼采用碳纤维制成。

1.4 核聚变领域

相较于传统的核裂变技术，核聚变产生的放射性废物少，其所需燃料可以从海 水等广泛存在的资源中提取。

偏滤器靶板是磁约束核聚变装置中的重要部件，作为等离子体轰击最严重区域, 偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击,同时承担着磁约束聚变装置最 主要的排热功能，目前金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的偏滤器靶板候选材 料。吴玉程等人在《核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展》一文中提及，碳纤 维增强复合材料因具有更好的力学强度和优异的热导率，是聚变堆偏滤器靶板材料 中潜在的替代材料。

1.5 深海科技领域

深海科技产业有望迈入快速发展阶段。在 2025 年《政府工作报告》中，2025 年 政府工作任务中提及需要做好“因地制宜发展新质生产力，加快建设现代化产业体 系。推动科技创新和产业创新融合发展，大力推进新型工业化，做大做强先进制造 业，积极发展现代服务业，促进新动能积厚成势、传统动能焕新升级。”其中“深海 科技”产业被列为新兴产业之一。

深海是地球上面积最广的地理空间，是人类可以利用的潜在战略空间。由于深 海本身的复杂性，不同学者结合自身专业特点对其范围作出了不同的解释，《中华人 民共和国深海海底区域资源勘探开发法》则对深海有过描述。

耐压舱是水下探测设备重要的组成部分，因此对其材料提出了极高的要求。根 据张宝龙等人发表的《深海航行器耐压舱及其材料表界面的研究进展与发展趋 势》一文，碳纤维在耐压舱壳体中存在过应用。

根据周鑫月等人发表的《碳纤维复合材料在深海油气领域中的应用》一文，在 深海油气开发设备体系中，碳纤维已经在系缆、推油杆中有所应用。

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