盡管新冠疫情持續蔓延，令行業面臨諸多挑戰，但到去年年底，有跡象表明，與復合材料行業相關的汽車和交通等眾多領域開始復蘇。運輸業在雖然結構轉型還遠未完成，但目前行業已經開始正視挑戰。然而，航空業目前還未恢復到以前水平，如今，航空航天的未來比以往任何時候都更依賴于其創新能力。

　　汽車工業：在未來幾年內突破2017年的高水位線

　　與新冠疫情相關的停產對2020年的輕型汽車供需產生了極大的負面影響。2020年初的制造業停產使對材料的需求驟然停止，新冠疫情流行對經濟影響進一步降低了全球對新型乘用車的需求。盡管到夏季恢復生產并且需求恢復高于預期，但2020年全球產量比上年依然下降20％。汽車用復合材料的銷售量也相應下降，降至約35億磅。

　　輕型汽車生產的恢復將是漸進的，并具有明顯的地區差異。中國是首先受到冠狀病毒影響的大市場，預計到2022年將完全恢復到2017年的水平。歐盟和北美等成熟市場的汽車需求在新冠疫情大流行之前有所放緩，并且在2025年之前恐怕難以恢復到2017年的水平。對于隨市場漲跌的汽車商品供應商來說，復蘇之路將是漫長而緩慢的。

　　幸運的是，許多復合材料不是商品，由于它們在成本、重量和性能方面與競爭材料相比具有明顯優勢，因此市場份額正在增加。由于二氧化碳排放和燃油經濟性的法規監管，對輕質材料的需求超過了市場的增長。在2021年至2030年之間，歐洲二氧化碳排放限制將收緊60%以上。美國可能會重新考慮暫停奧巴馬時代的燃油經濟性標準，這可能需要在2020年至2025年之間將車隊燃油經濟性提高23％。

　　使用輕質材料（包括復合材料）可以幫助原始設備制造商OEM滿足法規要求，保持消費者的吸引力。從2008年到2018年，先前的效率法規幫助復合材料在汽車應用中每年增加2％，鑒于當前的法規環境，這種趨勢可能會持續下去。

　　然而，僅靠輕質材料并不能使OEM滿足較高的燃油經濟性要求。因此，汽車制造商計劃在未來幾年內部署一種新的混合電動汽車動力系統。這將包括大量增加混合動力、電池電動和燃料電池汽車，以補充內燃機。電動汽車的興起為電池盒、氫燃料箱和其他要求輕量化和耐腐蝕的部件中的復合材料創造了機會。

　　此外，在設計這些新車時，可以利用零件整合的機會。這些因素可能使復合材料在未來十年中占據更多的汽車材料用量份額，并將有助于推動汽車復合材料的總銷量在2023年之前超過2017年的水平。

　　復合材料行業的增長潛力可通過將汽車產量和汽車復合材料的銷量指數化以2017年為基準年并預測到2025年的需求來進行說明。如果復合材料繼續像過去十年那樣以每年高于市場2%的速度增長，到2023年，汽車復合材料的產量將超過基準年的2017年，但全球汽車產量預計不會在2025年之前恢復到2017年的水平。

　　盡管2020年對于汽車行業和復合材料制造商來說是艱難的一年，但汽車復合材料的長期前景是光明的。根據成本、重量和性能方面的價值，該行業將在未來幾年內突破2017年的高水位線。

　　2020年新冠疫情給許多行業和生活方方面面帶來了重大影響和破壞，汽車和復合材料行業也不例外，兩者都受到了新冠疫情的巨大影響，其影響將在未來幾年內顯現出來。然而，對于復合材料制造商而言，有一個好消息是，預期的汽車行業復蘇、全球環境監督和電動汽車的激增將為復合材料和輕質汽車材料提供很有前途的前景。

　　航空航天：以創新為基礎的技術解決方案對于其成功至關重要

　　在過去的幾年里，航空航天業受到了一系列事件的巨大影響，最顯著的是波音737 Max的停飛和新冠疫情流行。2020年11月18日，美國聯邦航空局局長Steve Dickson取消了2019年3月13日發布的波音737 Max停飛令。但是期間的18個月給整個行業帶來了巨大損失。

　　此外，在新冠疫情大流行期間，波音公司和空中客車公司都不得不暫時關閉其設施。正如預期的那樣，波音和空中客車公司都在為大幅降低生產率和降低訂單而苦苦掙扎。

　　隨著航空航天工業的復蘇，以創新為基礎的技術解決方案對于其成功至關重要。利用計算機功能的項目繼續推動復合材料制造業在航空航天領域的發展，其中包括集成計算材料工程（integrated computational materials engineering，ICME），它可以利用不同模型框架之間的數據流進行數字制造，3D打印部件及其完整性認證驗證的差距越來越大，而通過使用分析學可以彌補這一差距。

　　借助ICME，航空航天制造商可以在涵蓋整個組織的框架中看到敏捷性的顯著優勢。復合材料是理想的材料系統，可以驅動建模、分析或數字孿生方法增加價值，在這種方法中，復合材料成分、添加劑及其形態的復雜性不僅在成分選擇方面而且在制造工藝方面都帶來無數的性能差異。當通過計算可以顯著減少客戶要求與FAA認證之間的時間時，這就顯得格外重要。

　　美國現代化新型技術和優先考慮事項的交叉點一直集中在高超音速、太空和網絡安全領域，后者給整個航空航天供應鏈帶來了巨大挑戰，尤其是對保護信息的需求。從2020年11月30日開始，美國國防部（DOD）引入了一種自我評估方法，要求DOD供應鏈量化并報告其當前的網絡安全合規性。在創新方面，政府機構繼續促進初創技術開發商與一級航空航天公司之間的合作?？哲夾FWERX計劃就是一個例子，該計劃促進了整個行業、學術界和軍隊之間的聯系。

　　對這些新興技術至關重要的是材料的進步，基于馬赫數5到馬赫數20之間最惡劣的空間環境中生存的材料的需求，導致對增材制造用陶瓷基復合材料的研究和投資有所增加。為了在航空航天領域站穩腳跟，復合材料行業可以借鑒在聚合物基復合材料和金屬基復合材料中獲得的經驗教訓，利用ICME工作流程為陶瓷基復合材料的模型驅動設計提供依據。此外，將專家知識轉換為基本的22正交實驗設計，在同一試驗中比較傳統材料，將為使用新的復合材料和制造方法建立信心。

　　盡管基礎指標歷來包括高強度重量比、耐腐蝕和耐化學腐蝕性能，但新的行星外空間要求在極端高溫和低溫下都具有長周期服役能力。如美國航空航天學會（AIAA）標準指導委員會（SSC）等機構資源服務為標準制定做出了貢獻，這將有助于使航空航天利益相關者之間的測試和其他活動標準化。

　　總之，航空航天的未來比以往任何時候都更依賴于其創新能力。這將需要政府、主要機構、供應鏈和初創公司利益相關者之間的綜合發展。每個利益相關者在平衡合規性和業務模式中斷以確保反彈方面將發揮重要作用。

　　玻璃纖維：2021年的前景更加光明

　　由于新冠疫情影響，2020年是復合材料行業的危機年，因為疫情引發了現金流和需求危機、供應鏈中斷和工人安全問題。雖然2020年充滿挑戰，但2021年的前景似乎更加光明。

　　2020年初，美國復合材料行業起步相當不錯，并顯示出與2019年相似的良好增長跡象。到3月底，新訂單推遲甚至被取消。在第二季度，特別是在4月和5月，疫情流行影響最大，導致了自大蕭條以來最嚴重、最劇烈的經濟收縮。夏季有超過2000萬人失業，各行各業的工廠也被關閉。運輸、建筑和海運業受到的打擊最大，導致2020年第二季度美國玻璃纖維的需求與2020年第一季度相比減少了20％。

　　但是，2020年下半年成為經濟和復合材料行業復蘇最快的時期。自2020年7月以來，在刺激計劃和工廠重新開張的推動下，美國復合材料行業的各種最終用途行業的需求開始增長，包括汽車、船舶和建筑行業。因此，與2020年第二季度相比，美國玻璃纖維市場在2020年第三季度增長了約23%。

　　在2020年第四季度，美國玻璃纖維市場保持強勁，11月的增長率與2019年11月相比約為5%。到2020年底，玻璃纖維市場無法從大流行中完全恢復過來，預計將下降約6％，需求降至24.4億磅，而2019年為25.9億磅。冠狀病毒對整個價值鏈的影響都是不規律的，汽車、管道和儲罐、航空航天和海洋應用呈顯著下降趨勢，而風能、電氣和電子以及建筑業仍保持良好發展態勢。

　　風電行業是2020年的一個亮點，盡管由于供應鏈瓶頸、跨境運輸問題和政府的限制在3月和4月暫時放緩，但風能產業仍實現了兩位數的增長?？傮w而言，市場增長是因為風電場開發商急于在年底預期到期之前及時開工，以獲得生產稅抵免資格。

　　COVID-19迫使高管們重新思考復合材料行業的未來。在某些細分市場中，過剩的產能加劇了緩慢的復蘇，如航空航天業。波音公司首席執行官Dave Calhoun估計，航空旅行需要2至3年時間才能恢復到COVID之前的水平。

　　消費者對可持續性的意識也越來越高，這促使行業參與者在材料和復合材料零件的生產中探索綠色材料、可再生能源和回收技術。此外，大多數部門越來越多地使用數字技術來改變工作和勞動力。

　　在去年12月批準的新刺激方案和冠狀病毒疫苗的幫助下，Lucintel預計2021年第1季度和第2季度在美國玻璃纖維行業中將有良好的復蘇。汽車、住房、管道和儲罐、電氣和電子產品、消費品和海洋的有利趨勢將導致2021年玻璃纖維市場以8%至10%的速度增長，達到或超過2019年的需求水平。

　　碳纖維：所有細分市場都具有巨大增長潛力

　　自2010年以來，全球碳纖維市場已從不到4萬噸增長到2019年的10萬噸以上。在此期間，碳纖維增長平穩且不間斷，每年增長速度達到10％到12％。

　　但是2020年，隨著COVID-19大流行來襲，全球碳纖維幾乎在一夜之間發生了變化。2020年，全球對碳纖維的需求總計約為10.5萬噸，僅比2019年增長1％，預計在2021年，增長幅度也僅為1％。

　　碳纖維市場受到許多領域應用增長的推動，例如航空航天、風能、體育用品、船舶、汽車、壓力容器等。在2020年之前，所有這些細分市場的增長率以及整個行業的增長率都在穩步上升。

　　但是隨著2020年初邊境的關閉，國際航空旅行停止，飛機停飛，飛機制造商大幅削減了生產率，碳纖維行業似乎在瞬間失去了動力。碳纖維在航空航天領域的應用占工業總量的20%以上，占行業價值的40％。商業航空業的放緩嚴重影響了碳纖維行業，要恢復到疫情之前的水平可能要花費數年的時間。

　　盡管航空航天方面的消息令人沮喪，但2020年并非所有的都是壞消息。當人們學會了居家工作和在家附近度假時，一些市場表現良好，如在2020年，體育用品的需求躍升了30％至40％，風力渦輪機的安裝按計劃繼續比上一年增加了20％。

　　按照最終用途市場劃分，2020年碳纖維應用市場細分大致如下：

　　風能—23％；

　　航空航天—20％；

　　體育用品—12％；

　　汽車—10％；

　　壓力容器—10％；

　　用于注塑塑料和其他短纖維應用的復合材料—8％；

　　建筑和基礎設施—8％；

　　其他細分市場—9％

　　正如疫情之前的時期一樣，隨著新應用和項目的投產，碳纖維的所有細分市場都具有巨大的增長潛力。在新冠疫情暴發之前，碳纖維具有吸引力的潛在長期大趨勢保持不變。碳纖維的優點——剛度、高強度重量比、耐腐蝕性、導電性等——至今仍然有效。為了實現增長，碳纖維和CFRP零件必須同時具有技術和經濟效益。

　　因此，人們對推動碳纖維整體需求的各個行業和應用有著不同的看法，有些行業下滑，有些行業則會上漲。那些已經收縮的領域尤其是航空航天領域，導致碳纖維行業的總量在2020年看起來相對平穩，預計2021年只會有非常溫和的增長。但是，長期前景更為樂觀。在未來幾年內，可以合理預期碳纖維行業將再次恢復較強勁的同比增長。

　　至于碳纖維行業的產能，全球碳纖維生產商的銘牌產能合計約為16萬噸，足以滿足當前需求。一些生產商正在計劃增加新的工廠和產能，以滿足日益增長的未來需求。最后，必須牢記，碳纖維仍處于早期發展階段。飛機是通過手工制造的，每天只有一兩架；其他應用稍高一些，但仍然沒有自動化。與之相比，汽車的批量生產速度超過每分鐘一輛。如今，碳纖維仍主要用于小批量應用，尚未實現“大量生產”。

　　總而言之，新冠疫情給碳纖維行業帶來了一定的打擊，但這只是暫時的。盡管在這不平凡的一年里發生了很多事情，但碳纖維的未來還是充滿希望的，未來幾年的發展也將會十分有趣。

　　建筑與基礎設施：建設有所縮減，可能是行業的轉折點

　　當人們在談論復合材料主要應用領域時，建筑工業往往不是位居榜首，但它卻一直在發展。全球建筑經濟是世界上最大的建筑經濟體之一，也是最大的資源和能源消費領域之一，它同樣也是最大的污染源之一，這些因素共同推動了對可持續發展的全面需求，復合材料在其中可以發揮作用。

　　根據《全球建筑展望》和牛津經濟研究院發布的《2030年全球建筑》，預計到2030年，全球建筑業產值將增長85％，達到15.5萬億美元，其中大部分增長將集中在美國、中國和印度。麥肯錫全球研究所報告稱，到2025年，全球20個最大的城市將需要3600萬套新住房。

　　建筑業的其他研究表明，美國23%的空氣污染、40%的水污染和50%的垃圾填埋場垃圾都是建筑業造成的。此外，美國綠色建筑委員會說，建筑物和建筑項目每年約占全球能源消耗的40％。

　　復合材料在建筑中的作用是多種多樣的，從窗框和木材增強到復合材料鋼筋和纖維增強混凝土。無論使用哪種材料，復合材料的輕量化、設計靈活性和耐用性優勢都有助于加快施工速度，提高建筑的可持續性得分。

　　以阿拉伯聯合酋長國（UAE）迪拜正在建設的未來博物館為例，這座78米高的建筑有七層樓，里面有一個環形外殼，位于三層裙樓頂上。圓環的外立面包括1024塊阻燃復合材料板，每個面板均覆蓋有不銹鋼，具有獨特的3D形狀，并融合了模制的阿拉伯文字。

　　在美國紐約州布魯克林，增材制造復合材料幫助加快了45層高的One South First和相連的10 Grand的建設速度，這些建筑位于Domino Park內。這些建筑物包括一個復雜的混凝土立面，需要通過澆口預制數百個混凝土框架。Gate聘請了添加劑工程解決方案公司（AES）來幫助制造用于塑造混凝土框架的模具。在部分生產中，AES選擇了LNP Thermomp AM復合材料，一種高模量、低翹曲的材料，由SABIC提供的短切碳纖維增強ABS樹脂材料。

　　由于新冠疫情的到來，2021年的住宅建設和公共建設都會有所委縮。大多數基礎設施和公共建筑的建設將受到政府實體的預算平衡、稅收和收費收入的下降以及與大流行相關的未預算支出的限制。在短期內，只有少數非住宅利基市場看起來很有希望。其中包括對許多類型的現有設施進行翻新，以適應與冠狀病毒相關的要求。此外，在醫院和療養院之外需要更多的設施來提供醫療、篩查和測試。學校建設可能是部分例外。隨著更多家庭的搬遷，對新建和改建或擴建學校的需求將不斷增長。

　　新冠疫情的流行增加了對替代稀缺的現場熟練工人的方式的需求。在某種程度上，復合材料和產品可以替代現場制造，或者由經驗較少或技能水平較低的工作人員更快地安裝，即使產品本身成本更高，對復合材料的需求也將不斷增長。

　　因此，對于承包商而言，2021年可能是充滿挑戰的一年。但這可能標志著希望打入建筑市場的復合材料制造商的轉折點。（廣東博皓復合材料有限公司成立于2004年，有著近二十年復合材料行業服務經驗，是一家復合材料行業整體解決方案服務商。我們致力于為客戶提供完善的顧問式采購服務，先進的復合材料產品解決方案，頂尖的復合材料工藝及技術服務，高品質的復合材料模具設計與制造。）