一、碳纤维行业格局:PAN 基为主,沥青基占据高端稀缺赛道
碳纤维是指有机纤维经高温碳化处理、碳含量≥90% 的纤维材料,按原料路线可分为两大类:
PAN 基碳纤维:
以聚丙烯腈为原料,占据全球碳纤维市场主流,年产能已达 25–30 万吨级,广泛应用于航空、风电、汽车、轨道交通等领域。
沥青基碳纤维:
以煤焦油沥青或石油沥青为原料,全球仅 3 家企业可稳定供应连续长丝产品(日本 2 家、美国 1 家),总年产能约1400 吨,市场规模远小于 PAN 基,但在高端精密制造中不可替代。
日本石墨纤维株式会社(NGF)以人造石墨电极生产用浸渍沥青为原料,开发出GRANOC®系列沥青基碳纤维,是全球唯一可同时提供超低模量至超高模量全系列沥青基连续碳纤维的企业,模量覆盖54 GPa 至 920 GPa。
二、沥青基碳纤维的核心技术特征
沥青基碳纤维的性能根源,来自原料沥青的微观结构与高温热处理工艺:
各向同性沥青:
用于低模量产品,高温下石墨晶体发育低,形成均匀无定形碳结构,赋予纤维轻量化、高柔韧性、高压缩破坏应变。
中间相沥青(各向异性):
用于高模量产品,经 2000℃以上高温处理,石墨晶体沿纤维轴高度规整排列,赋予纤维超高刚性、高振动衰减性、高导热性。
与 PAN 基碳纤维相比,沥青基在制备520 GPa 以上超高模量纤维时具备显著成本优势,同时拥有更宽的模量可调范围,可实现与 PAN 基碳纤维的市场差异化。
GRANOC® 碳纤维主要以长丝、短切 / 磨碎纤维、织物、预浸料四种形态供应,适配不同成型工艺与应用场景。
三、低弹性模量 GRANOC®:轻量化与高柔韧性的体育器材专用材料
低弹系列模量范围54–155 GPa,是全球仅 NGF 可规模化供应的产品,代表牌号为 XN-05、XN-10、XN-15。
核心性能(客观数据)
密度:1.65–1.85 g/cm³,较玻璃纤维轻约 30%
层压板弹性模量:30–90 GPa,可调范围宽
压缩强度显著高于玻璃纤维与芳纶纤维
拉伸 / 压缩强度平衡性优异,压缩破坏应变大
压 / 拉强度比最高可达1.36,远优于 PAN 基、玻璃纤维、芳纶
典型应用
高尔夫球杆
从局部补强逐步升级为全杆主材,优化杆身重量平衡与刚性,提升击球旋转量与出射角可控性,实现独特冲击手感。
高端钓竿
解决 PAN 基回弹过强、玻璃纤维偏重的痛点,兼顾柔韧性、反弹性、弯曲强度与轻量化,适用于大型洄游鱼类路亚竿。
其他体育器材
羽毛球拍、网球拍、冰球杆等,提升强度与操控稳定性。
该系列凭借轻、柔、强、耐压缩的特性,成为高端体育器材升级的关键材料。
四、高弹性模量 GRANOC®:超轻高刚 + 高导热,高端工业核心材料
高弹系列模量范围520–920 GPa,代表牌号包括 XN-60、XN-80、XN-90、YSH-50A 至 YS-95A 等,具备两大核心能力:超高刚性低形变、高导热。
1. 高刚性与低振动(高精度装备刚需)
比弹性模量为钢 / 铝的约 10 倍,为 PAN 基 CFRP 的约 2.5 倍
梁材变形量仅为钢的 1/4、铝的 1/5
振动衰减速度显著快于 PAN 基 CFRP,尺寸稳定性极高
应用场景
高端功能薄膜制造用CFRP 辊(锂电池隔膜、车载陶瓷电容膜、柔性电子基材)
半导体芯片高速贴装设备结构件(满足微米级定位精度)
竞赛级公路自行车架(头管、中轴等受力核心区,兼顾刚性与轻量化)
2. 高导热性能(热管理领域突破)
沥青基高模碳纤维的弹性模量与导热率呈正相关,石墨晶体发育越完善,导热性能越强。
核心导热数据
XN-60:纤维方向导热率180 W/(m·K)
XN-80:纤维方向导热率320 W/(m·K)
XN-90:纤维方向导热率500 W/(m·K)
高导热短切 / 磨碎纤维:600–1200 W/(m·K)
XN-90 层压板散热性能接近铝合金,同时具备更轻、更高刚性、无金属电磁干扰优势。
落地案例
NEC LAVIE PRO MOBILE 笔记本 D 壳,实现轻薄化与底部散热优化
5G 基站、通信服务器、车载电子部件散热方案
高导热柔性散热片(半导体器件界面散热材料)
五、GRANOC® 的综合独特性能与多领域拓展
除力学与导热性能外,GRANOC® 还具备多项不可替代的材料特性:
优异滑动特性
高X 射线透过性(适用于医疗影像设备台板、暗盒)
低热膨胀系数,尺寸稳定性极高
优异振动衰减性
低密度、高比强度、高比模量
基于上述特性,其应用已覆盖:
工业:高刚性辊、驱动轴、机器人手臂、结构补强
体育:高尔夫、钓竿、自行车、滑雪杖、声学振膜
航空航天:卫星天线、反射器、太阳翼、光学平台、支撑结构
热管理:消费电子、通信设备、车载电子散热
医疗:X 射线相关设备部件
六、总结:沥青基碳纤维是高端制造的关键支撑材料
GRANOC® 系列产品,以全模量覆盖、性能可控、场景明确、落地成熟的特点,印证了沥青基碳纤维的产业价值:
低模量系列:
填补玻璃纤维与 PAN 基之间的性能空白,支撑体育器材高端化。
高模量系列:
满足高精度工业装备、航空航天、热管理的极致性能需求。
技术壁垒:
全球独家量产能力,工艺与原料高度专有,长期占据高端赛道。
在高端制造、5G/6G 通信、新能源汽车、卫星互联网、精密装备持续升级的背景下,沥青基碳纤维将从 “小众特种材料” 逐步成为高端产品的核心竞争力材料。


