碳碳热场在过去十年间完成了对石墨的大规模替代,其核心驱动在于碳纤维复合材料在性能与工艺上的显著优势,以及以金博股份、超码科技为代表的企业自2016年起突破低成本制备技术,实现了从原料到成品的国产自主可控

替代历程与产业逻辑

2010年,碳基复合材料在坩埚中的渗透率不足10%,而等静压石墨占比超过90%。到2020年,碳基复合材料在坩埚中的渗透率已超过95%,导流筒和保温筒的渗透率也分别超过60%和55%。这一替代的产业基础在于:碳基复合材料的抗折强度(≥150 MPa)远高于等静压石墨(38-60 MPa),更适应大硅片带来的大重量承载需求;其导热系数(<30 W/(m·K))更低,隔热性更好;同时,碳基材料采用“预制体成型+气相沉积”的类似3D打印工艺,相比石墨的“整块挖空”方式,在大尺寸部件上边际成本更优。

国产自主可控的三条路径

实现完全自主可控的关键在于三大环节的突破:国产碳纤维原料替代——为应对海外碳纤维短缺,热场企业选中了包括中复神鹰在内的3家国内供应商进行替代;预制体成型工艺优化——金博股份自2010年起深耕预制体技术,其特有的碳纤维成网、布网复合针刺、自动送料针刺技术,实现了复杂形状、大厚度部件的连续化生产,生产效率提升2倍以上;CVD/CVI致密化效率提升——通过气相沉积工艺将碳沉积到预制体上,形成最终产品,这一环节的国产化进一步降低了成本。

常见问题

碳碳热场替代石墨的驱动力是什么?

主要来自两方面:一是性能优势——碳基复合材料抗折强度更高、隔热性更好,适应大硅片趋势;二是工艺优势——其“先成型再致密化”的制备方式,在大尺寸部件上成本边际变动更小,优于石墨的“整块挖空”工艺。

国产碳纤维在热场领域面临怎样的价格压力?

由于碳碳热场主要替代的是海外石墨及海外碳纤维供应商,国内碳纤维厂商在成本上本身具备优势,价格敏感度相对较低。但需注意,当国产渗透完成后,价格压力会逐渐浮现。

热场公司如何拓展新赛道?

热场公司基于碳纤维预制体制备的核心能力,可横向拓展至储氢瓶、碳陶制动盘、碳纸等领域。例如,金博股份已完成III型储氢瓶研发,碳陶制动盘预计在2022年完成主机厂定点,碳纸已与神力科技达成战略合作并完成送样。

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