轻量化材料:从“减重”中跑出大市场

2026-11-10 02:45:16
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AIME

问财摘要

1、本文介绍了轻量化材料在新能源汽车、低空飞行器、风机叶片和人形机器人等领域的应用和发展趋势。镁合金和碳纤维等材料的工艺突破和成本下降,使得轻量化材料成为这些领域的刚需。 2、其中,镁合金具有减震和电磁屏蔽优势,而碳纤维则具有轻质、高强等特点。轻量化材料的应用不仅提高了产品的性能,也带来了巨大的市场增长空间。 3、据预测,镁合金和碳纤维的市场规模将在未来几年内大幅增长。
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HRC碳纤维(885650)零部件生产加工设备区

万丰奥威(002085)镁合金铸件产品

当一辆车试图离开地面,当风机叶片越做越长,当人形机器人(886069)要走进家庭……工程师先要算的,往往不是动力,而是重量。一克一克地减,减出来的是续航、载荷,以及一门生意能否算得过来。

镁合金、碳纤维(885650),这些过去多见于航空航天与超级跑车上的材料,正批量进入新能源汽车(885431)、eVTOL、风机叶片和人形机器人(886069)的用料清单。从“选配”到“刚需”,不过短短几年。材料工艺的突破、下游场景的铺开、成本曲线的下移,共同把这条赛道推向一个仍在打开的增量空间。

轻量化材料何以刚需?

要让一辆车腾空,先得让它“瘦”下来。特斯拉(TSLA)全新Roadster赚足了市场目光,但比“腾空”设想更值得留意的,是藏在概念背后的那个隐形主角——轻量化材料。

减重不是某一处的取舍,而是贯穿了Roadster研发的全流程。特斯拉(TSLA)中国相关人士向上海证券报记者透露,全新Roadster从结构设计到材料选型,全程围绕减重做优化。

一辆飞行汽车之所以能如此“瘦身”,前提是材料端已足够成熟。近年来,镁合金、碳纤维(885650)等先进材料工艺的长足进步,正是支撑这类“黑科技”从概念走向样机的动因之一。

先看镁合金。它以镁为基体,加入铝、锌等元素,密度低于铝合金,还兼具减震与电磁屏蔽优势。我国镁资源储量全球领先,但早期基础薄弱,应用几乎空白。近年来,镁合金提纯、合金化、成型工艺陆续被攻克,从材料研发到零部件试制的链路被逐步打通。

工艺打通之后,市场端开始认账。“从市场层面来看,近两年,镁合金凭借轻量化与性能优势,逐步获得车企认可。”万丰奥威(002085)相关负责人在接受记者采访时表示。

再看碳纤维(885650)。这种无机高性能纤维强度远超钢材、重量较轻,耐腐耐高温,常与树脂复合使用,业内称其为“黑色黄金”。早年国内技术基础薄弱,随着科研院所与企业持续攻关原丝、碳化等核心工艺,碳纤维(885650)逐步走出实验室,在风电(885641)、航空等领域实现规模化量产。

碳纤维(885650)的优势到底在哪?HRC(亨睿碳纤维(885650))相关负责人给记者的概括只有四个字——“轻质、高强”。

他解释称,碳纤维(885650)复合材料的比刚度、比强度远高于传统金属材料,可设计性也更强,能够突破传统金属的成型限制,实现更复杂的结构造型,乃至结构功能一体化。

“长期以来,它主要应用于航空航天、赛车运动及超级跑车等对材料性能有着高要求的高端制造领域。”该负责人说。

量产背后是两条推力。头豹研究院首席分析师陈夏琳表示,过去市场增长主要由两大因素驱动:一是技术端。研发投入与资金投入力度加大,T1000、T1100级等高级别碳纤维(885650)纷纷实现量产,替代进程随之提速;二是需求端。大型风电设备(881280)、民航客机等高端装备(885427)先后实现国产化,碳纤维(885650)及其复合材料需求迅速增长。

资源自主、工艺突破、性能兑现,三个叙事在镁合金与碳纤维(885650)身上先后交汇。

下游场景不断拓宽

减重的价值,最终要放到具体产品里兑现。镁合金、碳纤维(885650)的轻量化特性,让其在新能源汽车(885431)、低空飞行器等对重量敏感的产品中快速渗透。

汽车是最先跑通的那一个。“对于汽车工业品(850100)而言,更重的质量意味着更高的能耗,这不仅会降低新能源汽车(885431)的续航能力,也不符合日趋严苛的碳排放要求。”万丰奥威(002085)相关负责人告诉记者,“因此,汽车轻量化的需求日益提升。”

落到路径上,汽车轻量化主要体现在材料和工艺两个方面。该负责人介绍,材料方面,以镁、铝为主的轻量化合金材料正在汽车行业快速普及。其中,铝合金已在新能源汽车(885431)领域大规模应用,更轻的镁合金也在快速普及。

在以飞行汽车、eVTOL为代表的低空经济(886067)领域,减重更为迫切。“对于低空飞行器而言,更轻的机身意味着更小的起飞重量以及更大的有效荷载,可以为私人应用和商业运营提供更好的经济性。”万丰奥威(002085)相关负责人说。据他观察,碳纤维(885650)是低空飞行器重要的轻量化材料之一。

下游行业的商业化提速,也在加速传导到材料端。“飞行汽车减重需求非常刚性,国内很多企业也在布局飞行汽车相关技术。”另一家碳纤维(885650)企业负责人告诉记者,“倘若这一赛道迎来规模化落地,或将成为碳纤维(885650)行业重要的增长驱动力。”

“对低空飞行器而言,每减轻一克重量都直接关系到续航里程的提升和有效载荷的增加。它的高强度与高耐久性也保障了飞行器的长期可靠性与使用寿命。”HRC相关负责人表示,正是这些综合优势,让碳纤维(885650)复合材料成为低空飞行器应用中的必选材料。

低空赛道之外,能源(850101)领域也在跟进。远景科技集团相关负责人告诉记者,作为国内最早大批量使用碳纤维(885650)拉挤主梁的企业,公司十分看好碳纤维(885650)在风机领域的应用,相关布局早已启动多年。

效果直接体现在叶片上。远景蒙新集团乌兰察布叶片基地负责人崔鑫慧介绍,相较于传统玻璃纤维材质,碳纤维(885650)密度降低约30%,制成的叶片更轻盈,整体刚度却提升数倍。

“这一材质革新绝非简单的材料替换。”崔鑫慧说,它既大幅降低了叶片对风机主机、塔筒的负载压力,延长整套风电设备(881280)的使用寿命,也能优化风能捕获效率,有效提升风机发电性能。

再往前看,轻量化材料的增量可能来自一个尚未完全打开的场景。万丰奥威(002085)相关负责人告诉记者,人形机器人(886069)有望成为轻量化材料落地的重要赛道。

从四个轮子到一对旋翼,再到风场里的叶片和仍在迭代的人形机器人(886069),减重的需求形态各异,指向却一致——材料要更轻,也要更可靠。场景铺开之后,市场天花板也在被不断突破。

市场增长天花板打开

市场天花板有多高?受访者给出的判断,普遍不保守。“方兴未艾,前景广阔,大有可为。”谈及轻量化材料未来3年至5年的发展趋势,万丰奥威(002085)相关负责人用了三个成语。

HRC相关负责人说得更直白:“先进新材料的迭代与普及,是我们这个时代不可逆转的趋势。”随着材料成本和制造成本持续下探,碳纤维(885650)复合材料的应用场景必将不断拓展。

判断之外,机构测算给出了可参照的刻度。

镁合金方面,据天风证券(601162)测算,全球市场规模预计将从2025年的120亿美元增至2030年的245亿美元。应用端,新能源汽车(885431)单车镁用量将从2025年的25千克逐步提升至2030年的40千克。

人形机器人(886069)是机构更看好的下游场景。山西证券(002500)分析师刘斌认为,受轻量化、电磁屏蔽等优势性能驱动,机器人是镁合金未来的新赛道。据测算,2030年全球人形机器人(886069)销量有望超过27万台,单台人形机器人(886069)镁用量可达13.7千克,带动轻量化材料市场规模突破1200亿元。

碳纤维(885650)方面,头豹研究院测算,中国碳纤维(885650)行业市场规模将由2025年的115.3亿元跃升至2029年的211.9亿元,年均复合增长率为16.4%。

“对未来出行方式的研究是一场未被定义的马拉松,其充满无限可能性。”万丰奥威(002085)相关负责人表示,不管是Roadster还是其他新技术,他们都乐见交通工具设计上的尝试,“有了创新与尝试,才可能打开对未来出行方式的想象”。

但想象要落地,还得过商业化的关。该负责人表示,新技术的商业化综合了成本、制造、供应链等多个维度,能否下沉普及应用,是衡量一项技术最终能否走通的标准之一。

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