碳纤维热场已大面积替代进口石墨材料,国产碳碳复材的自主可控进程走到哪一步了?国产碳碳复材已基本完成对等静压石墨的纵向替代,目前正加速推进碳纤维供应端的横向国产替代,自主可控进入深水区。 这一进程以2016年为分水岭:在此之前热场主要材料为石墨,此后金博、超码等企业突破低成本生产碳基复材技术,碳碳热场逐渐成为主流。以坩埚为例,碳基复合材料占比从2010年的不足10%,升至2016年的超过50%,到2020年已超过95%,而等静压石墨同期从超过90%降至不足5%。

碳基复材对石墨的代际优势

碳碳热场之所以能快速替代石墨,源于材料性能与制备工艺的双重优势。在性能上,碳基复合材料抗折强度达到≥150 MPa,远超等静压石墨的38-60 MPa,更能承载大硅片趋势下不断增大的炉料重量;导热系数低于30 W/(m·K),隔热性优于石墨的80-140 W/(m·K)。在工艺上,碳基复材采用“预制体编织+气相沉积”的方式成型,类似3D打印;而石墨热场需从整块材料中机加工挖出部件,类似木雕,损耗较大。随着部件体积增大,碳碳热场的成本边际变动更小。

碳纤维供应端的国产替代动因

碳基热场使用的碳纤维早期大多来自海外。近些年为应对海外碳纤维短缺,国内选中了包括中复神鹰在内的3家企业进行替代。由于替代对象是原先的海外供应商,国内碳纤维厂商在成本上具备一定优势,价格压力相对较小。但需注意,待国产渗透完成后,价格压力会逐渐浮现。 在需求端,热场需求测算逻辑与金刚线等硅片环节耗材一致:由硅片产能(新增与存量)推算单晶炉数量,再对应热场部件需求,进而折算碳纤维用量。

常见问题

碳碳热场与等静压石墨的核心区别是什么?

碳基复合材料以碳纤维为原料,抗折强度≥150 MPa、导热系数低于30 W/(m·K);等静压石墨抗折强度仅38-60 MPa、导热系数80-140 W/(m·K)。碳基材料在承重、隔热及大尺寸部件制备成本上均具优势,是替代石墨的根本原因。

为什么热场对碳纤维价格容忍度较高?

热场正处于替代石墨的过程中,替代本身是必须完成的任务,因此对价格敏感度相对较低。同时国内碳纤维厂商替代的是原先的海外供应商,成本上天然有优势,价格压力被进一步缓解。

热场公司的横向拓展方向有哪些?

由于碳基热场本质上是把碳纤维制成部件,这项“造物”能力可横向延伸。主要方向包括储氢瓶(III型瓶已完成研发)、碳陶制动盘(用于电车减重)以及燃料电池用碳纸(气体扩散层),这些业务均基于预制体工艺延伸,构成热场公司的第二增长曲线。