化工新材料, 撬動低空經濟萬億市場
在全球產業格局加速重塑的當下,低空經濟正以迅猛之勢崛起,成為推動經濟高質量發展的新引擎。這一新興領域的蓬勃發展,離不開化工新材料的強力支撐。從輕質高強度的碳纖維復合材料機身,到性能卓越的聚醚醚酮航空發動機部件,化工新材料貫穿低空經濟全產業鏈,為其裝上騰飛的“隱形翅膀”。
低空經濟崛起
國家戰略開啟萬億藍海
2024年12月27日,國家發展改革委低空經濟發展司正式亮相,標志著低空經濟已上升為國家戰略新興產業。根據國家發展改革委官網信息,該司將負責擬訂并組織實施低空經濟發展戰略、中長期發展規劃,提出政策建議并協調解決重大問題,如空域管理體制改革、法規體系建設及安全監管等。這一制度性安排為低空經濟的規范化、規模化發展奠定了堅實基礎,也向市場釋放了明確信號:低空經濟將成為中國經濟轉型升級的重要引擎。
低空經濟這一概念并非憑空而來,其發展脈絡可追溯至2021年2月,中共中央、國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》首次將“低空經濟”寫入國家規劃。2023年12月,中央經濟工作會議進一步將其列入戰略性新興產業,2024年政府工作報告則明確提出要“積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎”。
這一系列頂層設計為低空經濟發展提供了政策背書,也激發了地方政府和企業的參與熱情。
在政策東風下,全國各地掀起了發展低空經濟的熱潮。據統計,2024年全國有近30個省份將低空經濟寫入政府工作報告或出臺專項政策。北京、上海、常州、杭州、合肥等15個城市與企業攜手共建低空經濟生態圈,計劃到2025年打造上百個涵蓋低空飛行路線、應用示范區等多個領域的示范項目。更為重要的是,一些地方政府已設立專門產業基金,為低空經濟發展提供資金支持,如廣東省成立了全國首個省級低空經濟標準化技術委員會,湖南省由6家省屬國企共同出資組建了湖南低空經濟集團,《珠海經濟特區低空交通建設管理條例》也于2025年1月1日正式實施。從產業界定來看,中國民航局綜合司副司長孫文生指出,低空經濟是新興產業,是新質生產力的代表,既包括傳統通用航空業態,也融合以無人機為支撐的低空生產服務方式,還涉及無人系統、無人駕駛、芯片等多個領域。一般而言,低空經濟指在垂直高度低于1000米(根據實際需求可延伸至3000米)的空域內開展的經濟活動,涵蓋無人機配送、低空旅游、通用航空等多個產業,包括低空制造、低空飛行、低空保障及綜合服務四大板塊。
市場數據印證了低空經濟的爆發式增長。據工信部賽迪研究院測算,2024年我國低空經濟規模約為6702.5億元。預計2025年我國低空經濟規模將達到8591.7億元,樂觀預計到2026年低空經濟規模有望突破萬億元。另據中國民航局預測,到2035年,我國低空經濟市場規模將達到3.5萬億元。這一廣闊藍海正吸引著資本、技術和人才的加速集聚,而化工新材料作為產業鏈上游的關鍵環節,將在這一浪潮中扮演舉足輕重的角色。
低空經濟的價值不僅體現在經濟規模上,更在于其多維度的產業賦能效應。一方面,它能有效利用低空空域資源,拓展經濟社會發展新空間,帶動飛行器制造、通信導航網絡、雷達系統等相關產業鏈協同發展,形成生態價值共同體。另一方面,低空經濟融合了信息通信、北斗導航、人工智能等高新技術及裝備,推動航空器制造、低空通信、導航、監視、識別等領域的技術突破,促進產業結構優化升級。更為重要的是,空中通勤、空中物流等新場景將極大提高生產效率和生活品質,重塑人們的生產生活方式。
聯合飛機副總裁孫立業表示,如果前兩年還是無人機在部分領域試應用,那么2025年就是低空經濟在全行業大規模應用的起點,已經到了真正賦能千行百業的關鍵時刻。在這一歷史性機遇面前,化工產業如何把握機遇、實現轉型升級,已成為行業關注的焦點。
復合材料領航
化工賦能低空經濟發展
在低空經濟蓬勃發展的背后,有一類“隱形功臣”正默默支撐著這場空天革命——它們就是各類高性能化工新材料。“人類要突破地球重力飛向天空,最開始選擇就是要克服重量的影響。”南昌航空大學材料科學與工程學院教授梁紅波向記者介紹說,從航空發展史來看,第一架飛機采用的是木布結構,因為當時發動機性能不足,只能用較輕的木布材料。隨著發動機的快速發展,航空領域對飛機結構強度提出更高要求,強度更高的高密度金屬材料在很長時間內成為航空主體結構材料。而伴隨著材料技術進一步突破,低密度的高性能基復合材料逐漸占據主導地位,其用量超過了鈦鋼,成為最主要的航空材料。
復合材料是支撐低空經濟發展的關鍵材料。據梁紅波介紹,復合材料具有密度低、比強度大、比模量大的顯著特點,其比模量比鋼和鋁合金高5倍,比強度高3倍以上。將其應用于低空飛行器,可實現30%~40%的結構減重,大幅提升飛行器的續航能力與載荷性能。此外,復合材料還具備耐疲勞性高、抗斷裂能力強、減振性能好等優勢,自振頻率高,能有效避免共振及早期破壞,極大地提高了飛行器的安全性與可靠性。
近年來,碳纖維復合材料在低空飛行器中的應用尤為引人注目。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》(以下簡稱“綱要”)明確提出,要加強碳纖維等高性能纖維及其復合材料的研發與應用,并將碳纖維納入高端新材料領域,強調其在提升制造業核心競爭力中的重要性。這為碳纖維及其復合材料零部件的研發和生產提供了有力的政策支持,也促使相關企業進一步加大在該領域的技術投入。
記者了解到,目前,航空航天及低空經濟復材零部件制造所使用的復材主要為碳纖維增強樹脂基復合材料。在無人機制造中,碳纖維復材憑借其輕質、高強度特性提升了飛行效率和結構強度,滿足了復雜任務需求。在eVTOL制造中,碳纖維復材用于結構部件和推進系統,不僅提升了飛行性能和使用壽命,還降低了成本。在低空旅游中,碳纖維復材被用于觀光飛機、直升機、熱氣球等設備,其耐腐蝕性強,提升了飛行效率,為游客提供安全、舒適體驗。在飛行培訓設備制造中,碳纖維復材減輕了設備重量,提升了穩定性和真實感,降低了成本,提高了教練機飛行性能。
此外,熱塑性復合材料如PEEK復合材料、PA復合材料等,則結合了樹脂基體的加工性和纖維的增強作用,具有優異的綜合性能,同樣適用于制造低空飛行器的部件。
目前,化工行業內如金發科技、南京聚隆等企業的產品已廣泛應用于低空經濟領域。金發科技研發的連續碳纖維增強復合材料,解決了熱固復合材料高效加工、高精度加工等成型瓶頸,在低空經濟、電動工具等多個行業實現了高速增長。南京聚隆的控股子公司聚隆復材專注于先進復合材料應用的研發與生產制造,尤其在碳纖維復合材料的設計和制造方面具有顯著優勢。尤為亮眼的是,聚隆復材在航空航天及低空經濟領域的營收增長迅猛,2024年上半年營收1195.37萬元,同比大增460.97%。
塑料前景可期
特種工程材料有待突破
作為低空經濟產業鏈上游的重要組成部分,工程塑料在低空經濟的發展中扮演著不可或缺的角色。工程塑料分為通用工程塑料和特種工程塑料兩類。前者主要品種有聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)和熱塑性聚酯五大通用工程塑料;后者主要是指耐熱達150℃以上的工程塑料,主要品種有聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。
應用方面,聚碳酸酯膜材料憑借無色透明、良好的耐熱性、耐沖擊性、以及優異的物理機械性能和絕緣阻燃性等特點,可用于制造航空器透明部件、航空器內外飾材料、航空動力電池、無人及控制器等。聚酰胺具有高強度、高韌性、耐高溫等優勢,成為飛行器結構件的首選材料之一。聚甲醛則以其高強度、高韌性和耐磨性,在低空經濟中主要用于制造需要耐磨和耐化學腐蝕的部件,如齒輪、軸承、傳動裝置等。
特種工程塑料方面,被譽為“塑料之王”的聚醚醚酮近年來備受業界關注。這種材料具有出色的高溫穩定性、高硬度和耐化學腐蝕性能,特別適用于制造對材料性能要求極高的部件,如發動機部件、緊固件、電氣絕緣部件等,從而實現在極端環境下也能保持穩定性能。輕量化方面,相關數據顯示,聚醚醚酮在無人機螺旋槳、框架等部件的應用可減重40%以上,提升續航能力30%。
根據弗若斯特沙利文的預測,全球聚醚醚酮市場規模有望從2022年的49億元人民幣增長至2027年的84億元人民幣,年均復合增速達到11.38%。另據華創證券研報顯示,目前,聚醚醚酮的產能主要集中在歐洲,我國聚醚醚酮產能則主要集中在吉林省長春吉大特塑工程研究有限公司和中研股份,占全國總產能的70%左右,其中,中研股份產能達1000噸/年,居全國首位。
聚苯硫醚也在低空經濟領域發揮著重要作用。聚苯硫醚具有優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、阻燃性和機械性能,被應用于飛行器起落架與機翼、電氣部件、熱交換器等,滿足飛行器在高溫、高濕等惡劣環境下的使用需求。
耐高溫材料領域,聚酰亞胺表現尤為突出,它具有極高的耐熱性、耐化學腐蝕性、優良的介電性能和機械性能,常被用于飛行器隔熱層、電氣絕緣部件、減震降噪部件等,顯著提高飛行器的安全性和可靠性。近年來,國內企業在聚酰亞胺薄膜、纖維等技術領域已取得突破性進展,國產替代進程正在加速,但聚酰亞胺高端產品仍依賴進口。
企業方面,金發科技是國內品種最全、產業化規模領先的特種工程塑料領軍企業,具備覆蓋樹脂合成至改性應用的完整產業鏈。根據金發科技信息,2025年一季度,公司特種工程塑料業務銷量保持強勁增長態勢,實現產品銷量0.63萬噸/年,同比增長91%。
此外,新和成于近年切入聚苯硫醚領域。2008年,新和成聯合浙江大學開始研發高端聚苯硫醚制造關鍵技術,2013年建成第一套生產裝置,2017年新建第二套生產裝置,2023年第三套生產裝置投產。目前,公司擁有聚苯硫醚年產能2.2萬噸,2024年實現產能利用率100%,未來還將根據市場需求進行擴產。
總體來看,我國特種工程塑料產業起步較晚,其生產規模及技術水平與國際先進企業存在一定差距,因此國內對該類材料的需求主要依賴進口。《化工新材料產業“十四五”發展指南》中提到,工程塑料及特種工程塑料力爭2025年的自給率提升到85%,其中基礎較好的特種聚酯類工程塑料實現凈出口。
業內專家指出,未來特種工程塑料將向規模化、高性能化等方向發展。如通過納米復合、纖維增強等技術優化材料性能,以滿足航空航天等領域的極端工況需求。龍頭企業則有望通過一體化產業鏈布局,整合上游原料與下游應用,形成穩定供應體系。