碳材料，工业智造的基石丨热门赛道

来源：创业邦

行业定义

碳材料是由碳元素组成的材料，具有多种不同的结构形式和特性。广义上碳基材料可以看做是以碳原子为骨架的材料体系，包括金刚石、石墨等纯碳体系和碳化硅、高分子有机物等多原子体系。目前涌现的碳基新材料，主要包括碳纤维、特种石墨、纳米碳、多孔炭和储能炭材料等。

近年来，国家及各级地方政府高度关注碳材料领域，接连出台了多项政策，推动其创新与发展。新能源碳材料的的研发与应用将在很大程度上加速清洁能源产业的升级，除此外，半导体材料渗透加速，以及航空航天领域需求高景气，也使得其更为炙手可热。碳材料产业链可以划分为上游、中游和下游三个主要环节，涵盖了从原材料供应到终端应用的全流程。

上游环节主要涉及原材料供应及初级加工，这为中游的碳材料生产提供了重要的基础支撑。核心的原材料来源包括石油、煤炭、天然气等富含碳元素的资源，以及石墨矿等碳资源。原材料供应：石油焦、煤沥青、天然气及石墨矿是碳材料生产的关键原料。初级加工：在这一阶段，原材料经过加工，形成用于生产不同碳材料的基础物质，如聚丙烯腈（PAN）或沥青基纤维用于生产碳纤维、石油焦用于生产石墨材料等。

中游环节是碳材料的核心制造与精加工，是产业链中技术密集度较高的部分。通过不同的工艺技术，原材料被转化为具备特定性能的碳材料产品。碳材料生产：碳纤维、石墨、炭黑、活性炭、石墨烯等主要碳材料的生产均集中在中游环节。精加工：碳材料在初步制造后，往往需要进一步加工，以满足不同终端应用的性能需求。比如将石墨加工成电极材料，或将碳纤维复合材料应用于航空航天和汽车制造等领域。

下游环节涉及碳材料在不同产业中的广泛应用，涵盖电子、能源、航空航天、汽车制造等多个领域。电池与电子：碳材料（如石墨、石墨烯）广泛应用于锂电池、超级电容器等领域，推动高性能储能设备的发展。航空航天与汽车工业：碳纤维复合材料凭借其高强度和轻量化特性，在航空航天、汽车工业中得到了大规模应用，显著提升了产品的性能与燃料效率。环保与能源行业：活性炭由于其出色的吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化等环保领域；石墨烯在太阳能电池等新能源领域也表现出巨大的应用潜力。建材与耐火材料：碳材料在建筑和耐火材料领域同样具有广泛应用，石墨制品在耐火砖、涂料等领域展现出优异的耐热性和化学稳定性。其他领域应用：碳纤维复合材料还用于医疗设备和高端体育器材，因其轻质高强的特点受到了广泛关注。

碳材料产业链通过上游原材料的供应，中游高技术含量的碳材料生产和精加工，最终为下游的多元应用提供了支持。特别是在新兴技术领域（如电子、能源和航空航天）的推动下，碳材料产业链的前景广阔。

早在2021年，工信部就已将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划，并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划。一方面，碳基材料在碳基纳米材料基础上发展，以碳纳米管（CNT）、石墨烯为代表。侧重点是解决长期困扰碳基半导体材料制备的材料纯度、密度和面积问题，有望助力国内半导体产业快速发展。另一方面，“碳基复合材料”也非常值得关注。公开信息显示，碳基复合材料是以碳纤维（织物）或碳化硅等陶瓷纤维（织物）为增强体，以碳为基体的复合材料的总称，主要在航空航天工业、能源技术等领域有很好的应用前景。

而在2023年1月，工信部等六部门联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，强调加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用。其中提到：支持开发超长寿命高安全性储能锂离子电池，加强硬炭等正负极材料、电解液等主材和相关辅材的研究。

睿兽分析整理碳材料相关公司近年来的融资情况，截止2024年9月，有110家未上市公司发生融资事件223起，参与机构达300余家。近年来，随着航空航天、新能源及半导体等行业的热度高升，碳材料作为智能制造的基石，其在近五年融资事件数也逐年增加，于2023年发生28起达历年最多，该年融资金额22.5亿也为历年最高。

相关企业

碳语新材料

广东碳语新材料有限公司成立于2022年11月，是由美国、德国、瑞典等多名海归博士创立的新材料科技企业，其专注于锂电池隔膜涂布材料以及金属有机框架材料 (MOFs)的生产及应用。目标服务于锂电、石化、气体工业、二氧化碳捕集、干燥除湿等多个行业及领域，为客户提供性能卓越，成本可控，环境友好的新材料选择。

碳语新材致力于金属有机框架（MOF）和用于锂电隔膜涂布的自乳化聚合物微球的创新研发，是全球少数通过非溶剂方法实现MOF规模化量产的新一代材料创新企业。自乳化聚合物微球可使隔膜与正负极片形成良好粘接，是替代传统涂布材料PVDF-HFP的最佳选择。相较于PVDF-HFP，该产品无氟、溶胀低、粘接更强、成本低，符合欧盟及北美限氟法规。自乳化聚合物微球产品已通过隔膜及电池厂商长期验证，批量装车。

目前，碳语新材在广东省珠海市香洲区已建成生产及研发场地，已实现锂电隔膜涂布聚合物微球系列产品的商业化生产，涵盖动力、储能、消费电子电池等细分领域。

碳语新材料宣布完成Pre-A轮融资，本轮投资方为赛纳创投与国中资本。此轮融资将加速公司金属有机框架（MOF）系列产品的产业化应用及千吨级产线建设。据悉，经过多轮融资，碳语新材已累计完成融资额一亿元人民币。

国科炭美

国科炭美新材料（湖州）有限公司成立于2022年末，是一家致力于碳基储能材料解决方案的创新型企业，集研发、生产和销售一体化。公司面向储能、电动汽车、两三轮车、工程机械、和消费电子等领域，聚焦锂、钠离子电池和超级电容器产业需求，以硬炭和多孔炭材料为主攻方向，致力于为用户提供可信赖的碳基储能材料及其系统应用解决方案。

国科炭美自成立以来，积极探索高性能炭材料产品的制备工艺，目前，公司已攻克生物质、煤、沥青三种不同原料技术路线，成功研发出GHC-A300、B280、C300、C300A等一系列硬炭产品，依托自有的电化学储能器件组装与评测平台，可向用户输出材料的系统应用解决方案。在产品方面，国科炭美硬炭产品已送样至30家下游用户进行评测验证。其中，沥青系产品的用户反馈显示，其容量、首效、倍率、高低温性能与进口产品相当，循环性能上已超越进口产品，达到国内领先水平。煤系产品也因其高性价比受到下游用户的广泛关注。

2024年5月，国科炭美宣布获得1亿元天使+轮融资，本轮融资由力合资本领投，申能诚毅、东方嘉富、泓宇资本、萃英创投、深证市国华投资、长兴金控、成都沪蓉创投、乐赟资本等多家知名机构跟投。本轮资金主要用于推进千吨硬炭产线和材料研发与测试平台建设。2022年12月，其成立之初即获得凯风创投的种子轮投资，不到半年，又完成数千万元天使轮融资，本轮融资由招商致远资本、鹏鲲基金、软银中国、核聚资本、力合资本等联合投资。

碳垣科技

陕西碳垣纳米工程有限公司成立于2022年12月，由中国航空制造技术研究院研究员、博士生导师侯红亮领衔创立，是一家碳纳米管宏观体材料制造商。其采用原创自主知识产权技术实现石墨烯对铜粉的原位生长包覆，颠覆了传统机械混合的方法。制备出的石墨烯铜复合粉末，在电学、热学和力学等方面可以发挥铜与石墨烯的协同作用，在高强高导铜基复合材料、铜基高效散热结构3D打印以及导电浆料领域有着巨大的潜在市场空间。

碳垣科技自成立之初就致力于碳纳米管宏观体材料（纤维、薄膜和气凝胶）制备技术开发，通过对浮动催化剂化学气相沉积法（FC-CVD）进行重大改进升级，首次在国内开发出基于甲烷气态碳源的工业化制备碳纳米管薄膜与纤维技术，突破了碳纳米管薄膜和纤维连续制备的技术瓶颈，可实现任意长度的碳纳米管纤维、膜材或带材的生产，使生产效率提高5-10倍。同时可根据客户的需求，对其进行相应的后处理，以满足不同系统和应用场景。

2023年，碳垣科技完成数千万元天使轮融资，由中科创星领投，信创资本跟投。据悉，本轮融资资金将用于加强研发投入、产能扩张和公司团队建设。

热点讯息

2024年9月，“新明珠39号”整船“披挂”国产碳纤维材料下水

近日，中国香港新渡轮400客位纯电池动力推进客渡船“新明珠39”号下水仪式在广州南沙举行。该船全船采用先进的碳纤维高新材料制造，是目前中国香港地区首艘整船采用国产碳纤维材料建造的客渡船，打破了高端碳纤维进口材料在国产客船的技术垄断局面。

2024年9月，首批碳纤维复合材料轻量化重载铁路货车下线

9月10日，中国首批碳纤维复合材料轻量化重载铁路货车在黑龙江齐齐哈尔下线，车辆自重18吨、载重82吨。项目团队研发出适用于重载铁路货车领域的先进碳纤维增强树脂基复合材料，攻克了复合材料大部件一体化制备等关键技术难题。该型铁路货车由国家能源集团铁路装备公司、北京低碳清洁能源研究院和中车齐车公司联合研制，集成了高强度重载车钩、集成式空气制动装置等新型部件。

2024年4月，国家重点研发计划“天然气裂解制氢联产纳米碳材料技术”重点专项在沪启动

4月，科技部国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“天然气裂解制氢联产纳米碳材料技术”项目启动暨实施方案论证会在上海召开。经过项目专家组的质询答疑、技术指导和综合评议，该重点项目在上海正式启动。项目首席科学家、中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员于庆凯表示，在碳达峰、碳中和的大背景下，“天然气裂解制氢联产纳米碳材料技术”将为我国天然气的低碳应用提供一条极具竞争力的技术路线。

2024年1月，中美团队制成世界首个功能性石墨烯半导体

天津大学教授马雷联合美国佐治亚理工学院Walter de Heer团队，首次制成了可扩展的半导体石墨烯，这可能为制造比现在的硅芯片速度更快、效率更高的新型计算机铺平道路。研究团队在使用特殊熔炉在碳化硅晶圆上生长石墨烯时取得了突破。他们生产了外延石墨烯，这是在碳化硅晶面上生长的单层。研究发现，当制造得当时，外延石墨烯会与碳化硅发生化学键合，并开始表现出半导体特性。

2023年11月，同济团队首次合成2种新型碳同素异形体，有望成为新型半导体材料

碳材料家族又添2位新成员：通过对两种分子实施“麻醉”和“手术”，同济大学科研团队首次成功合成了分别由10个或14个碳原子组成的环形纯碳分子材料。11月30日，国际学术期刊《自然》在线发表了同济大学材料科学与工程学院许维教授团队的这一最新科研成果。这项研究首次成功精准合成了两种全新的碳分子材料，即芳香性环型碳C10和C14，并精细表征了它们的化学结构，这两种合成的新颖碳结构有望应用于未来的分子电子学器件中。