熱門賽道 | 碳材料，工業智造的基石

行業定義

碳材料是由碳元素組成的材料，具有多種不同的結構形式和特性。廣義上碳基材料可以看做是以碳原子為骨架的材料體系，包括金剛石、石墨等純碳體系和碳化硅、高分子有機物等多原子體系。目前涌現的碳基新材料，主要包括碳纖維、特種石墨、納米碳、多孔炭和儲能炭材料等。

近年來，國家及各級地方政府高度關注碳材料領域，接連出臺了多項政策，推動其創新與發展。新能源碳材料的的研發與應用將在很大程度上加速清潔能源產業的升級，除此外，半導體材料滲透加速，以及航空航天領域需求高景氣，也使得其更為炙手可熱。碳材料產業鏈可以劃分為上游、中游和下游三個主要環節，涵蓋了從原材料供應到終端應用的全流程。

上游環節主要涉及原材料供應及初級加工，這為中游的碳材料生產提供了重要的基礎支撐。核心的原材料來源包括石油、煤炭、天然氣等富含碳元素的資源，以及石墨礦等碳資源。原材料供應：石油焦、煤瀝青、天然氣及石墨礦是碳材料生產的關鍵原料。初級加工：在這一階段，原材料經過加工，形成用于生產不同碳材料的基礎物質，如聚丙烯腈（PAN）或瀝青基纖維用于生產碳纖維、石油焦用于生產石墨材料等。

中游環節是碳材料的核心制造與精加工，是產業鏈中技術密集度較高的部分。通過不同的工藝技術，原材料被轉化為具備特定性能的碳材料產品。碳材料生產：碳纖維、石墨、炭黑、活性炭、石墨烯等主要碳材料的生產均集中在中游環節。精加工：碳材料在初步制造后，往往需要進一步加工，以滿足不同終端應用的性能需求。比如將石墨加工成電極材料，或將碳纖維復合材料應用于航空航天和汽車制造等領域。

下游環節涉及碳材料在不同產業中的廣泛應用，涵蓋電子、能源、航空航天、汽車制造等多個領域。電池與電子：碳材料（如石墨、石墨烯）廣泛應用于鋰電池、超級電容器等領域，推動高性能儲能設備的發展。航空航天與汽車工業：碳纖維復合材料憑借其高強度和輕量化特性，在航空航天、汽車工業中得到了大規模應用，顯著提升了產品的性能與燃料效率。環保與能源行業：活性炭由于其出色的吸附能力，廣泛應用于水處理、空氣凈化等環保領域；石墨烯在太陽能電池等新能源領域也表現出巨大的應用潛力。建材與耐火材料：碳材料在建筑和耐火材料領域同樣具有廣泛應用，石墨制品在耐火磚、涂料等領域展現出優異的耐熱性和化學穩定性。其他領域應用：碳纖維復合材料還用于醫療設備和高端體育器材，因其輕質高強的特點受到了廣泛關注。

碳材料產業鏈通過上游原材料的供應，中游高技術含量的碳材料生產和精加工，最終為下游的多元應用提供了支持。特別是在新興技術領域（如電子、能源和航空航天）的推動下，碳材料產業鏈的前景廣闊。

早在2021年，工信部就已將碳基材料納入“十四五”原材料工業相關發展規劃，并將碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃。一方面，碳基材料在碳基納米材料基礎上發展，以碳納米管（CNT）、石墨烯為代表。側重點是解決長期困擾碳基半導體材料制備的材料純度、密度和面積問題，有望助力國內半導體產業快速發展。另一方面，“碳基復合材料”也非常值得關注。公開信息顯示，碳基復合材料是以碳纖維（織物）或碳化硅等陶瓷纖維（織物）為增強體，以碳為基體的復合材料的總稱，主要在航空航天工業、能源技術等領域有很好的應用前景。

而在2023年1月，工信部等六部門聯合發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，強調加強新型儲能電池產業化技術攻關，推進先進儲能技術及產品規模化應用。其中提到：支持開發超長壽命高安全性儲能鋰離子電池，加強硬炭等正負極材料、電解液等主材和相關輔材的研究。

睿獸分析整理碳材料相關公司近年來的融資情況，截止2024年9月，有110家未上市公司發生融資事件223起，參與機構達300余家。近年來，隨著航空航天、新能源及半導體等行業的熱度高升，碳材料作為智能制造的基石，其在近五年融資事件數也逐年增加，于2023年發生28起達歷年最多，該年融資金額22.5億也為歷年最高。

相關企業

碳語新材料

廣東碳語新材料有限公司成立于2022年11月，是由美國、德國、瑞典等多名海歸博士創立的新材料科技企業，其專注于鋰電池隔膜涂布材料以及金屬有機框架材料 (MOFs)的生產及應用。目標服務于鋰電、石化、氣體工業、二氧化碳捕集、干燥除濕等多個行業及領域，為客戶提供性能卓越，成本可控，環境友好的新材料選擇。

碳語新材致力于金屬有機框架（MOF）和用于鋰電隔膜涂布的自乳化聚合物微球的創新研發，是全球少數通過非溶劑方法實現MOF規模化量產的新一代材料創新企業。自乳化聚合物微球可使隔膜與正負極片形成良好粘接，是替代傳統涂布材料PVDF-HFP的最佳選擇。相較于PVDF-HFP，該產品無氟、溶脹低、粘接更強、成本低，符合歐盟及北美限氟法規。自乳化聚合物微球產品已通過隔膜及電池廠商長期驗證，批量裝車。

目前，碳語新材在廣東省珠海市香洲區已建成生產及研發場地，已實現鋰電隔膜涂布聚合物微球系列產品的商業化生產，涵蓋動力、儲能、消費電子電池等細分領域。

碳語新材料宣布完成Pre-A輪融資，本輪投資方為賽納創投與國中資本。此輪融資將加速公司金屬有機框架（MOF）系列產品的產業化應用及千噸級產線建設。據悉，經過多輪融資，碳語新材已累計完成融資額一億元人民幣。

國科炭美

國科炭美新材料（湖州）有限公司成立于2022年末，是一家致力于碳基儲能材料解決方案的創新型企業，集研發、生產和銷售一體化。公司面向儲能、電動汽車、兩三輪車、工程機械、和消費電子等領域，聚焦鋰、鈉離子電池和超級電容器產業需求，以硬炭和多孔炭材料為主攻方向，致力于為用戶提供可信賴的碳基儲能材料及其系統應用解決方案。

國科炭美自成立以來，積極探索高性能炭材料產品的制備工藝，目前，公司已攻克生物質、煤、瀝青三種不同原料技術路線，成功研發出GHC-A300、B280、C300、C300A等一系列硬炭產品，依托自有的電化學儲能器件組裝與評測平臺，可向用戶輸出材料的系統應用解決方案。在產品方面，國科炭美硬炭產品已送樣至30家下游用戶進行評測驗證。其中，瀝青系產品的用戶反饋顯示，其容量、首效、倍率、高低溫性能與進口產品相當，循環性能上已超越進口產品，達到國內領先水平。煤系產品也因其高性價比受到下游用戶的廣泛關注。

2024年5月，國科炭美宣布獲得1億元天使+輪融資，本輪融資由力合資本領投，申能誠毅、東方嘉富、泓宇資本、萃英創投、深證市國華投資、長興金控、成都滬蓉創投、樂赟資本等多家知名機構跟投。本輪資金主要用于推進千噸硬炭產線和材料研發與測試平臺建設。2022年12月，其成立之初即獲得凱風創投的種子輪投資，不到半年，又完成數千萬元天使輪融資，本輪融資由招商致遠資本、鵬鯤基金、軟銀中國、核聚資本、力合資本等聯合投資。

碳垣科技

陜西碳垣納米工程有限公司成立于2022年12月，由中國航空制造技術研究院研究員、博士生導師侯紅亮領銜創立，是一家碳納米管宏觀體材料制造商。其采用原創自主知識產權技術實現石墨烯對銅粉的原位生長包覆，顛覆了傳統機械混合的方法。制備出的石墨烯銅復合粉末，在電學、熱學和力學等方面可以發揮銅與石墨烯的協同作用，在高強高導銅基復合材料、銅基高效散熱結構3D打印以及導電漿料領域有著巨大的潛在市場空間。

碳垣科技自成立之初就致力于碳納米管宏觀體材料（纖維、薄膜和氣凝膠）制備技術開發，通過對浮動催化劑化學氣相沉積法（FC-CVD）進行重大改進升級，首次在國內開發出基于甲烷氣態碳源的工業化制備碳納米管薄膜與纖維技術，突破了碳納米管薄膜和纖維連續制備的技術瓶頸，可實現任意長度的碳納米管纖維、膜材或帶材的生產，使生產效率提高5-10倍。同時可根據客戶的需求，對其進行相應的后處理，以滿足不同系統和應用場景。

2023年，碳垣科技完成數千萬元天使輪融資，由中科創星領投，信創資本跟投。據悉，本輪融資資金將用于加強研發投入、產能擴張和公司團隊建設。

熱點訊息

2024年9月，“新明珠39號”整船“披掛”國產碳纖維材料下水

近日，中國香港新渡輪400客位純電池動力推進客渡船“新明珠39”號下水儀式在廣州南沙舉行。該船全船采用先進的碳纖維高新材料制造，是目前中國香港地區首艘整船采用國產碳纖維材料建造的客渡船，打破了高端碳纖維進口材料在國產客船的技術壟斷局面。

2024年9月，首批碳纖維復合材料輕量化重載鐵路貨車下線

9月10日，中國首批碳纖維復合材料輕量化重載鐵路貨車在黑龍江齊齊哈爾下線，車輛自重18噸、載重82噸。項目團隊研發出適用于重載鐵路貨車領域的先進碳纖維增強樹脂基復合材料，攻克了復合材料大部件一體化制備等關鍵技術難題。該型鐵路貨車由國家能源集團鐵路裝備公司、北京低碳清潔能源研究院和中車齊車公司聯合研制，集成了高強度重載車鉤、集成式空氣制動裝置等新型部件。

2024年4月，國家重點研發計劃“天然氣裂解制氫聯產納米碳材料技術”重點專項在滬啟動

4月，科技部國家重點研發計劃“氫能技術”重點專項“天然氣裂解制氫聯產納米碳材料技術”項目啟動暨實施方案論證會在上海召開。經過項目專家組的質詢答疑、技術指導和綜合評議，該重點項目在上海正式啟動。項目首席科學家、中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員于慶凱表示，在碳達峰、碳中和的大背景下，“天然氣裂解制氫聯產納米碳材料技術”將為我國天然氣的低碳應用提供一條極具競爭力的技術路線。

2024年1月，中美團隊制成世界首個功能性石墨烯半導體

天津大學教授馬雷聯合美國佐治亞理工學院Walter de Heer團隊，首次制成了可擴展的半導體石墨烯，這可能為制造比現在的硅芯片速度更快、效率更高的新型計算機鋪平道路。研究團隊在使用特殊熔爐在碳化硅晶圓上生長石墨烯時取得了突破。他們生產了外延石墨烯，這是在碳化硅晶面上生長的單層。研究發現，當制造得當時，外延石墨烯會與碳化硅發生化學鍵合，并開始表現出半導體特性。

2023年11月，同濟團隊首次合成2種新型碳同素異形體，有望成為新型半導體材料

碳材料家族又添2位新成員：通過對兩種分子實施“麻醉”和“手術”，同濟大學科研團隊首次成功合成了分別由10個或14個碳原子組成的環形純碳分子材料。11月30日，國際學術期刊《自然》在線發表了同濟大學材料科學與工程學院許維教授團隊的這一最新科研成果。這項研究首次成功精準合成了兩種全新的碳分子材料，即芳香性環型碳C10和C14，并精細表征了它們的化學結構，這兩種合成的新穎碳結構有望應用于未來的分子電子學器件中。