從輔助到核心，從減重到減碳：復合材料重塑船舶工業

今年1月16日，江蘇海事局公布數據顯示，2025年保障539艘船舶海工裝備建成交付，同比增長10.9%。
這一亮眼數據背后，是中國造船業在全球領域的絕對領跑地位：造船完工量、新接訂單量、手持訂單量三大核心指標連續16年位居世界第一，形成了全球最完整的船舶產業鏈。本土化配套率超80%，并在大型LNG運輸船、航空母艦、豪華郵輪等高端船型領域實現歷史性突破，發展成就舉世矚目。根據克拉克森數據統計，在全球手持訂單30強造船集團榜單中，中國企業占比一半有余，超過韓國、日本、歐洲入選企業之和。

 

與造船業成長相輔相成的是，一場由復合材料引領的材料革命正在改變船舶制造的基本邏輯。
 
復合材料：從“輔助”到“核心”的全面滲透

2026年2月，我國船舶復合材料領域迎來多項突破，折射出復合材料正從邊緣輔助部件向主承力結構全面挺進的產業趨勢。

 

圖1：雙體船© 互聯網

哈爾濱工程大學與麻省理工學院（MIT）聯合研發的“不沉船”新型復合材料，采用“閉孔金屬泡沫+石墨烯陶瓷涂層+仿生蜂窩夾層”多級復合結構，從材料層面破解船舶進水沉沒難；中船七二五所雙瑞復材主導研制的Ф5×35m全球最大旋筒帆，以高性能復合材料攻克超大型筒體成型與輕量化設計難關；廣東中威復合材料股份有限公司研發的補給運輸用雙體船專利（圖1），則進一步拓展了復合材料在特種運輸裝備中的工程化應用。

值得關注的是，復合材料在主承力結構領域的突破已接連落地。2025年，我國首艘整船采用國產碳纖維的“新明珠39”客渡船在廣州交付；同一年，全球首艘可回收熱固性復合材料漁船“薇雍3號”在臺灣地區問世，為船舶復合材料全生命周期綠色化提供可行方案。

從安全增強到減碳驅動，從主結構承力到全周期可回收，復合材料正以“材料革新”悄然重塑船舶制造的技術邏輯，推動造船業加速駛入“后鋼鐵時代”。

從應用結構來看，呈現出“高端引領、多元覆蓋”的特點。目前，玻璃纖維增強塑料（FRP）占據主導地位，市場份額約65%，廣泛應用于船舶上層建筑、管道系統等部位；碳纖維增強復合材料（CFRP）雖成本較高，但憑借極致輕量化優勢，在高端船型、軍用艦艇中的應用比例快速提升。

在應用場景上，已實現多領域全覆蓋：一是非承力結構，包括上層建筑、桅桿、雷達罩等，主要發揮減重、耐腐蝕作用，可使上層建筑減重40%-60%；二是承力結構，涵蓋船體、推進系統、風帆等核心部件，打破了傳統金屬材料的性能邊界；三是功能結構，如LNG船絕熱模塊、船舶隱身涂層等，實現保溫、隱身、降噪等多功能集成。

產業配套方面，我國已形成完整的產業鏈和強大的產業集群：江蘇地區除擁有木易等專注FRP船用配套的企業集群外，還有恒神股份碳纖維龍頭，形成了從高端碳纖維材料到玻璃鋼制品的完整產業供給能力，依托如東生產基地輻射長三角造船企業集群；廣東地區以廣東中威復合材料為龍頭，側重高端碳纖維船舶及配套構件研發制造，服務珠江口造船基地需求；山東地區則依托威海拓展纖維等龍頭，聚焦船用碳纖維原材料供應，支撐深遠海船舶及海工裝備復材應用。 

中復神鷹、光威復材等上游企業實現船用碳纖維規模化生產，中船集團、揚子江船業等下游廠商與科研機構共建創新平臺，推進12項船用復合材料國家標準制訂，國產化替代成效顯著，當前船舶復合材料進口依賴度已降至38%，較2020年下降22個百分點，朝著2030年85%國產化率目標穩步邁進。
 
典型應用實例：彰顯復合材料的核心價值

產業基礎的夯實，最終要落腳于實船應用。一系列覆蓋商船、軍船、高性能船艇的標桿項目相繼落地，不僅印證了國產化率突破的判斷，更以看得見的數據：減重20%、節油25%、成本下降57%等，展示了復合材料不可替代的核心價值。

◆ 全球最大旋筒帆大連下線，中船集團攻克船舶風帆技術填補國內空白
今年2月5日，由中船集團七二五所旗下雙瑞復材與雙瑞環境聯合研制的Ф5×35m大規格旋筒帆在大連正式下線。該裝備直徑達5米、高度35米，為全球當前最大規格旋筒帆，標志著我國大型船舶風帆技術實現跨越式突破，填補了國內該領域自主研發空白（圖2）。

 

圖2：筒帆© 互聯網

作為船舶風帆領域的“巨無霸”，該裝備對材料性能與制造工藝提出極高要求。雙瑞復材以高性能船舶復合材料為核心，攻克了超大型筒體成型與輕量化結構設計等關鍵技術。旋筒帆采用復合材料復合外筒與輕量化支撐內塔的組合結構——復合外筒以高性能纖維增強樹脂基體，通過精密纏繞與固化成型，確保超大尺寸筒體的壁厚均勻性與幾何精度；內塔結構則通過碳纖維復合材料優化設計，在保證承載剛度的同時實現大幅減重。

這種結構設計使旋筒帆在滿足海上狂風巨浪沖擊下的強度與疲勞壽命要求的同時，通過輕量化提升船舶綜合能效，其質量均勻性與尺寸一致性均達到國際一流標準。

從技術原理看，該旋筒帆依托“馬格努斯效應”實現風能驅動——電機帶動風筒旋轉，在兩側形成氣壓差產生推力，幫助船舶“借風遠航”。據測算，最高可節省燃油25%，顯著減少二氧化碳排放，為航運業綠色轉型提供硬核支撐。

◆ 國產LNG船復合材料支承絕熱模塊實現國際認證
 中船集團第十一研究所自主研制的船用復合材料支承絕熱模塊，已通過美國船級社（ABS）、法國船級社（BV）等國際主流船級社全面認證，標志著我國在高端船用功能復合材料領域打破國外壟斷，實現國產化替代。

該模塊采用玻纖、樹脂等原料，通過國內首創的大厚度一體模壓成型工藝，一次成型厚度可達400mm-600mm，解決了傳統粘接工藝剪切性能弱的痛點，兼具優良的承重與絕熱性能，可廣泛應用于LNG、氨燃料等低溫船舶的液貨艙支承部位。相較于進口產品，該模塊供貨周期縮短50%以上，采購成本降低30%，且無需砍伐樹木，更具環保優勢，已在多個工程項目中批量應用。

 

圖3：“新明珠39”客渡船© 互聯網

與之呼應的是，2025年4月22日，中國船級社武漢分社為中船集團第七二五研究所頒發國內首張薄膜型LNG船用環氧樹脂工廠認可證書，解決了LNG船建造關鍵復合材料“卡脖子”難題，該環氧樹脂可滿足-163℃超低溫環境力學要求，已具備規模化供貨能力，進一步完善了LNG船復合材料國產化配套體系。

◆ 國產碳纖維客渡船“新明珠39”號：主承力結構應用邁出關鍵一步
在主承力結構領域，復合材料應用的突破已接連落地。此前，我國首艘整船采用國產碳纖維建造的“新明珠39”號客渡船在廣州交付（圖3），國產碳纖維復材首次成功應用于主承力船體結構，標志著復合材料在船舶核心受力部件中的應用邁出關鍵一步。

“新明珠39”號由中船集團廣州公司牽頭、廣東中威復合材料有限公司承建，總長34.77米、寬10.6米，設兩層客艙。該船整船采用國產T700級碳纖維復合材料建造，較同級別鋁合金結構減重20%以上，具有重量輕、耐腐蝕、噪音低等顯著優勢。

這一突破的背后，是一場歷時一年多的產學研協同攻關。此前，國內在40米以上級別客船領域長期依賴進口碳纖維及配套乙烯基樹脂，材料供應穩定性難以保證、成本高企，成為制約大型碳纖維船舶發展的“堵點”。2023年6月，中船集團廣州公司聯合七二五所、中威公司，三方圍繞T700級碳纖維復合材料國產化展開攻關。

最終，研發團隊在碳纖維高性能編織技術、界面性能強化、高強抗沖擊乙烯基樹脂研制等方面實現突破。研究結果表明，自研國產碳纖維與樹脂匹配后，性能與進口材料水平相當，其中灌注型乙烯基樹脂指標甚至優于進口材料，織物和樹脂均已取得中國船級社（CCS）認證。在制造工藝上，船體采用“真空導流”一次成型技術，碳纖維布與樹脂快速浸潤結合，形成強度遠超鋼材的“三明治”夾層結構，實現了從實驗室部組級應用到整船建造的跨越。

近期動態顯示，2025年10月以來，中威公司已在粵港澳大灣區累計投入近20艘碳纖維船舶，均采用“碳纖維三明治結構”及真空導流成型工藝，船體減重達70%，大幅降低能耗與排放，適配水上文旅、通勤等多元場景，進一步擴大了碳纖維船舶的規模化應用范圍。

◆ 軍用艦艇復合材料，實現隱身與減重雙重突破
在軍用領域，復合材料正加速從非承力部件向主承力結構滲透，成為提升艦艇隱身性能與機動性的關鍵戰略材料。其輕量化優勢顯著——艦體每減重10%，可提升航速1節或增加續航15%；同時，復合材料具備無磁性、透波透聲、阻尼減振等特性，可同時構筑雷達隱身、聲學隱身與電磁防護等多道防線。

在掃雷艇領域，復合材料的無磁特性成為反水雷作戰的核心優勢。傳統鋼制掃雷艇易觸發磁性水雷，而玻璃鋼復合材料的零磁特性可有效規避這一威脅，磁信號強度僅為鋼制艦艇的千分之一。

在主戰艦艇層面，055型驅逐艦的復合材料聲吶導流罩已實現100%國產化。該部件采用高性能纖維增強樹脂基體，充分利用復合材料優異的透波透聲性能——既確保聲吶探測精度不受干擾，又通過輕量化設計降低艦體重量。據測算，單件制造成本較進口產品下降57%，耐海水腐蝕性能與透波性能均達到國際先進水平，成為我國海軍裝備升級的重要支撐。

在潛艇隱身領域，復合材料的減振降噪應用正從實驗室走向工程化。上海交通大學機械系統與振動全國重點實驗室聯合中國船舶集團，成功研發新型主被動隔振支承結構，可在10-500Hz頻帶內使殼體主要線譜最大衰減26dB。理論上，水下航行器噪聲降低10dB即可使自身被發現距離縮小約32%，這意味著該技術可使敵方聲吶有效探測范圍減半以上。該結構采用鋼-橡膠-鋼夾層環被動吸振與壓電致動器主動反相控制相結合的設計，在有限空間內替代傳統法蘭支承，為潛艇機械噪聲抑制提供了全新路徑。

 

圖4：快艇© 互聯網

 

未來發展趨勢：全場景拓展與技術突破并行

在全球“雙碳”目標與國際海事組織（IMO）碳強度新規的雙重驅動下，復合材料正成為船舶工業低碳轉型的核心支撐。據Research and Markets預測，全球船用復合材料市場將從2026年的63億美元增長至2032年的96.6億美元，年復合增長率達7.26%。未來5-10年，我國船舶復合材料將呈“場景全面拓展、技術持續突破、成本逐步優化”的發展態勢，玻璃纖維與碳纖維形成協同互補格局。

首先是應用場景持續深化拓展。玻璃纖維增強塑料（GFRP）作為主力材料，將突破尺寸限制向大型化發展。在漁業領域，玻璃鋼漁船正加速替代木質與鋼制漁船，預計2030年我國玻璃鋼漁船占比將從當前的18%提升至45%。同時，玻璃鋼正向300噸級遠海漁船、500-1000客位中型客船、5000噸級以下液貨船延伸，2030年在中型客船中的滲透率有望升至25%。

碳纖維復合材料則將拓展至中型軍用艦艇、深遠海風電平臺、深海探測裝備等高端場景。極地運輸輔助船、大型混合動力客船等將批量采用碳纖維材料。此外，復合材料正向智能功能件延伸，如集成傳感器的玻璃鋼內飾板、具備電磁屏蔽功能的碳纖維船體，實現“結構與功能一體化”。

其次是材料技術實現跨越突破。在原材料層面，國產高端環氧樹脂、高性能玻璃纖維加速國產化替代。最具里程碑意義的是，深圳大學與長盛科技聯合攻關，成功實現國產T1100級碳纖維千噸級工程化穩定量產，強度高達7000兆帕，產品良品率穩定在95%以上，標志著我國在高性能碳纖維領域首次與國外頂尖水平并駕齊驅。 

在制造工藝上，行業正從手糊、噴射等開模工藝向真空輔助RTM、真空灌注等閉模成型技術轉型，孔隙率可控制在0.8%以下，材料利用率達90%以上，大幅提升部件質量與生產效率。

在回收利用方面，熱固性復合材料長期以來的“不可回收”痛點正被逐步攻克。青島科技大學李志波團隊研發出基于硫代半卡巴腙動態鍵的雙網絡熱固性材料，可在溫和條件下實現化學解聚，回收后的碳纖維無損、潔凈，結構完整保持。預計到2030年，化學解聚、機械粉碎等回收工藝將實現產業化，熱固性復合材料回收利用率有望突破60%，再生玻璃纖維使用率提升至50%以上，構建起“生產-使用-回收-再利用”的綠色循環產業鏈。 
 
結語：復合材料開啟船舶工業新時代

從第一艘玻璃鋼工作艇到批量交付的碳纖維客船，我國船用復合材料已走過六十余年的發展歷程，當前，我國在船舶復合材料領域已構建起政策、產業、技術協同發展的良好格局，實現了從跟跑到并跑的跨越。
無論是LNG船環氧樹脂國產化、碳纖維船舶規模化投用，還是海工裝備復合材料升級，我國正持續突破核心技術、擴大應用場景。隨著關鍵技術的持續突破與國產化替代的不斷推進，復合材料必將持續賦能我國造船業，推動其在全球綠色航運轉型中搶占先機，鞏固“造船強國”地位，為全球航運業可持續發展貢獻中國智慧與中國方案。

 

來源：榮格-《國際塑料商情》

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