今年开年以来， “新质生产力” 成为市场的“高频词”。 新质生产力的特征主要包括：以创新为第一动力，形成高科技的生产力；以战略性新兴产业和未来产业为主要载体，形成高效能的生产力；以新供给与新需求高水平动态平衡为落脚点，形成高质量的生产力。 可以说，高端装备制造产业，是为了经济建设和国防建设的需要，是重要的 新质生产力 。 另外，年初国务院关于印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》指出深入推进汽车零部件、工程机械、机床等传统设备再制造， 探索在风电光伏、航空等新兴领域开展高端装备再制造业务。 加快风电光伏、动力电池等产品设备残余寿命评估技术研发，有序推进产品设备及关键部件梯次利用。
一、 高端装备制造产业链
上游主要包括高端装备的原材料。 原材料分为基础原材料（钢铁、铝材、橡胶、塑料等）和新材料（高强度特种钢、碳纤维复合材料、纳米材料、特种陶瓷等）。在各个不同行业，主要材料也有区别，例如在风电光伏产业，主要有碳纤维复合材料、热塑性复合材料等；在航空装备产业，原材料主要有钢铁、铝合金材料、高温合金等，新材料为碳纤维复合材料、钛材料、高性能特种陶瓷、高性能聚合物纤维等；高技术船舶领域，所需原材料为碳素钢、合金钢、铸铁、橡胶，新材料有高性能复合材料、纳米材料、新型高分子材料。
中游主要包括零部件和整机制造。 高端装备制造业的零部件通常具有非常高的技术含量，需要经过复杂的加工工艺才能生产出来。这些零部件包括各种机械零件电子元器件、精密光学元件等。这些零部件通常需要由专业的制造商生产，然后再交付给高端装备制造商进行组装。核心零部件主要有发动机、减速器、伺服器、控制器、数控系统等。航空装备，包括大型客机、支线飞机、通用飞机和直升机、航空发动机、航空设备。轨道交通装备，包括动车组及客运列车、重载及快捷货运列车、城市轨道交通装备、工程及养路机械装备、信号及综合监控与运营管理系统、关键核心零部件。 汽车装备行业，包括汽车零部件、智能物联网等。氢能高端装备：氢燃料电池整机、储氢容器国产化率高，质子交换膜、阀门、加氢机等关键设备。工业机器人制造：野外作业机器人、医用机器人、增材制造装备制造(如3D打印设备)、服务消费机器人(如儿童教育机器人、扫地机器人)等。
下游主要包括高端装备的应用客户。 下游应用场景涉及到国民经济的基础领域，具有产品金额较大、客户相对集中的特点。
图：高端装备产业链（图源：火石创造）
二、高性能纤维及复合材料是其“新质生产力”
1、碳纤维及其复合材料——国防战略性先进材料
在汽车和航空航天行业，轻量化设计提高了燃油效率并提高了飞机和电动汽车的性能。然而，应该指出的是，轻量化设计也在推动建筑行业、可再生能源以及电气和电子产品制造领域的创新。更轻的组件降低了运输和能源成本，并在所有这些领域采用了更节约资源的生产方法。在结构轻量化方向上目前有两大主要途径：材料升级和设计减重。高性能纤维复材成为了首要选择！
目前，在各种高端装备等领域，都能看到碳纤维复材的身影！
在去年5月28日成功首飞的C919大型客机中，最大的亮点之一就是轻量化 ，由于用到了大量的高性能复合材料，使得飞机大大减重，整体减重达到了7%，仅仅是外层的复合材料用量就占到了12%。其后机身和平垂尾采用了T800级碳纤维复材；发动机为LEAP-X1C发动机，采用的是赛峰公司研制的 碳纤维复合材料风扇叶片 以及美国通用电气公司研制的陶瓷基复合材料涡轮部件。
在电动汽车的车体结构方面，碳纤维复合材料目前已经在高端车、超跑、赛车、改装车、 限量版车型以及少量的电动车上开始大量应用。 国际上宝马、奥迪、奔驰、通用、福特、日产、丰田、大众等为代表的知名厂商一如既往的对碳纤维青睐外，国内众多实力品牌厂家也开启了较大规模的碳纤维复合材料使用，吉利、比亚迪、路特斯、长城、一汽、广汽等知名主机厂纷纷启动了相关的碳纤维项目。
CFRP在舰船船体结构中的应用。 2010年，德国Kockums公司制造了一条几乎全部采用CFRP的新概念太阳能探险船。该船长31.0m、宽15.0m，以太阳能为动力。2010年9月27日，瑞典探险家驾驶该船出海，开始环球探险航行。
特斯拉在其人形机器人Optimus的展示PPT中提到，该机器人将采用轻质材料制造。 其中，碳纤维广泛应用于制造 机器人手臂 ， 从而提高机器人的负载能力和运动精度。在机器人关节的制造中，碳纤维复合材料也有着重要的作用，它可以提升机器人的灵活性和运动速度。此外，碳纤维复合材料还因其良好的耐腐蚀性和耐磨性，被用于制造机器人外壳，从而提高机器人的使用寿命和可靠性。同时，碳纤维也用于制造机器人传感器和电池，以提高传感器的精度和灵敏度以及电池的能量密度和使用寿命。
CFRP作为风电叶片的增强结构。 在2024年初，全球最长三一重能131m陆上风电叶片成功下线，该叶片使用的是中复碳芯电缆科技有限公司生产的高性能碳纤维拉挤板材。在拉挤过程中毛羽量少、工艺性好、容易维护，配合中复碳芯特殊设计的浸胶系统和预成型系统，赋予了碳纤维拉挤板材卓越的力学性能，更高的模量、强度、应变以及更好的疲劳性能，能够进一步保障风电叶片长期稳定运行。
从轻量化角度出发， 碳纤维在 II、III、IV型瓶中均有应用。 高压气体储氢容器主要包括纯钢制金属瓶（I 型）、钢制内胆纤维缠绕瓶（II 型）、铝内胆纤维缠绕瓶（III 型）及塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型），从I型瓶发展到IV型瓶，主要目的是降低气瓶的壁厚以减重。
2、芳纶纤维及复合材料的高端应用
芳纶纤维在航空航天、*器武**装备、轨道交通、电动汽车、光纤光缆等领域的尖端技术发展中，具有无可替代的地位。
芳纶蜂窝材料在C919大型客机舱门和客货舱地板成功使用 。它具有稳定、轻质的结构和很高的比强度，与泡沫芯材相比，它具有更高的剪切强度，与金属蜂窝相比，它更加耐腐蚀。同时，芳纶蜂窝材料还具有高韧性、良好的抗疲劳性能和防火性能。
防弹装备： 美国首先将芳纶复合材料制成防弹头盔和防弹衣，接着又将芳纶纤维层压板与陶瓷或钢板复合，用作坦克装甲，如美国MI主战坦克采用“钢+Kevlar+钢”型的复合装甲，它能防中*弹子**以及防破甲厚度约700 mm的反坦克导弹，还能减少因被破甲弹击中而在驾驶舱内形成的瞬时压力效应。美国M113装甲人员输送车内部结构的关键部位也装备了Kevlar衬层，可对破甲弹、穿甲弹和*伤杀**弹的冲击和侵彻提供后效装甲防护。美国的V22Osprey*用军**机和*用军**直升飞机使用的防弹复合材料背板与陶瓷面板组成的复合装甲是直升飞机最理想的轻质装甲。
芳纶纤维在汽车领域应用。 目前固特异、米其林、倍耐力、普利司通等国际轮胎厂商已商业化应用对位芳纶增强轮胎配套各类高端车型。国内万力轮胎、青岛森麒麟和双星轮胎等开展了对位芳纶增强乘用胎的研发，玲珑轮胎、三角轮胎和双钱轮胎则开展了对位芳纶增强载重子午胎的研发和生产。
3、其他高性能纤维及复材的高端装备应用
超高分子量聚乙烯纤维 行业近年受到了较高的关注度，来自不同行业及领域看到了其广阔前景。其防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维。另外 超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值 U/p是钢的10倍，是玻璃纤维和 芳纶的2倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。
特种纤维的高端应用。 去年，大庆石化公司化纤运行部高速纺丝生产线上，成功的，徐徐喷涌出质地洁白、手感柔软的特种纤维原丝。 此种纤维属于满足国内风电市场需求的专用特种新材料 ，填补了国内技术空白。
目前，第三代碳化硅纤维的应用也被逐渐开发出出来。 第三代碳化硅纤维的最高耐热温度达1800-1900℃，耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，可主要用作耐高温材料和增强材料。耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等；用做增强材料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。
三、结语
在实现高端装备轻量化、绿色化、智能化的需求下，高性能纤维及其复合材料扮演着越来越重要的角色。近年来，涉及航空航天、国防军工应用的复合材料制造装备国际贸易控制加严，导致国内复合材料产品的国际市场供应难度进一步增加。为克服高端复合材料制造行业潜在的“卡脖子”风险， 需全面加强纤维复合材料构件精确制造领域的基础研发、自主创新和产业发展。
免责声明
1、本文为金瓯新材料研究院整理创作，来源网络公开信息；转载请注明来源。如有异议，请联系小编：19530211992
2、本文部分数据资料来源于网络公开资料，若有不准确之处，敬请谅解。