从辅助到核心，从减重到减碳：复合材料重塑船舶工业

今年1月16日，江苏海事局公布数据显示，2025年保障539艘船舶海工装备建成交付，同比增长10.9%。
这一亮眼数据背后，是中国造船业在全球领域的绝对领跑地位：造船完工量、新接订单量、手持订单量三大核心指标连续16年位居世界第一，形成了全球最完整的船舶产业链。本土化配套率超80%，并在大型LNG运输船、航空母舰、豪华邮轮等高端船型领域实现历史性突破，发展成就举世瞩目。根据克拉克森数据统计，在全球手持订单30强造船集团榜单中，中国企业占比一半有余，超过韩国、日本、欧洲入选企业之和。

 

与造船业成长相辅相成的是，一场由复合材料引领的材料革命正在改变船舶制造的基本逻辑。
 
复合材料：从“辅助”到“核心”的全面渗透

2026年2月，我国船舶复合材料领域迎来多项突破，折射出复合材料正从边缘辅助部件向主承力结构全面挺进的产业趋势。

 

图1：双体船© 互联网

哈尔滨工程大学与麻省理工学院（MIT）联合研发的“不沉船”新型复合材料，采用“闭孔金属泡沫+石墨烯陶瓷涂层+仿生蜂窝夹层”多级复合结构，从材料层面破解船舶进水沉没难；中船七二五所双瑞复材主导研制的Ф5×35m全球最大旋筒帆，以高性能复合材料攻克超大型筒体成型与轻量化设计难关；广东中威复合材料股份有限公司研发的补给运输用双体船专利（图1），则进一步拓展了复合材料在特种运输装备中的工程化应用。

值得关注的是，复合材料在主承力结构领域的突破已接连落地。2025年，我国首艘整船采用国产碳纤维的“新明珠39”客渡船在广州交付；同一年，全球首艘可回收热固性复合材料渔船“薇雍3号”在台湾地区问世，为船舶复合材料全生命周期绿色化提供可行方案。

从安全增强到减碳驱动，从主结构承力到全周期可回收，复合材料正以“材料革新”悄然重塑船舶制造的技术逻辑，推动造船业加速驶入“后钢铁时代”。

从应用结构来看，呈现出“高端引领、多元覆盖”的特点。目前，玻璃纤维增强塑料（FRP）占据主导地位，市场份额约65%，广泛应用于船舶上层建筑、管道系统等部位；碳纤维增强复合材料（CFRP）虽成本较高，但凭借极致轻量化优势，在高端船型、军用舰艇中的应用比例快速提升。

在应用场景上，已实现多领域全覆盖：一是非承力结构，包括上层建筑、桅杆、雷达罩等，主要发挥减重、耐腐蚀作用，可使上层建筑减重40%-60%；二是承力结构，涵盖船体、推进系统、风帆等核心部件，打破了传统金属材料的性能边界；三是功能结构，如LNG船绝热模块、船舶隐身涂层等，实现保温、隐身、降噪等多功能集成。

产业配套方面，我国已形成完整的产业链和强大的产业集群：江苏地区除拥有木易等专注FRP船用配套的企业集群外，还有恒神股份碳纤维龙头，形成了从高端碳纤维材料到玻璃钢制品的完整产业供给能力，依托如东生产基地辐射长三角造船企业集群；广东地区以广东中威复合材料为龙头，侧重高端碳纤维船舶及配套构件研发制造，服务珠江口造船基地需求；山东地区则依托威海拓展纤维等龙头，聚焦船用碳纤维原材料供应，支撑深远海船舶及海工装备复材应用。 

中复神鹰、光威复材等上游企业实现船用碳纤维规模化生产，中船集团、扬子江船业等下游厂商与科研机构共建创新平台，推进12项船用复合材料国家标准制订，国产化替代成效显著，当前船舶复合材料进口依赖度已降至38%，较2020年下降22个百分点，朝着2030年85%国产化率目标稳步迈进。
 
典型应用实例：彰显复合材料的核心价值

产业基础的夯实，最终要落脚于实船应用。一系列覆盖商船、军船、高性能船艇的标杆项目相继落地，不仅印证了国产化率突破的判断，更以看得见的数据：减重20%、节油25%、成本下降57%等，展示了复合材料不可替代的核心价值。

◆ 全球最大旋筒帆大连下线，中船集团攻克船舶风帆技术填补国内空白
今年2月5日，由中船集团七二五所旗下双瑞复材与双瑞环境联合研制的Ф5×35m大规格旋筒帆在大连正式下线。该装备直径达5米、高度35米，为全球当前最大规格旋筒帆，标志着我国大型船舶风帆技术实现跨越式突破，填补了国内该领域自主研发空白（图2）。

 

图2：筒帆© 互联网

作为船舶风帆领域的“巨无霸”，该装备对材料性能与制造工艺提出极高要求。双瑞复材以高性能船舶复合材料为核心，攻克了超大型筒体成型与轻量化结构设计等关键技术。旋筒帆采用复合材料复合外筒与轻量化支撑内塔的组合结构——复合外筒以高性能纤维增强树脂基体，通过精密缠绕与固化成型，确保超大尺寸筒体的壁厚均匀性与几何精度；内塔结构则通过碳纤维复合材料优化设计，在保证承载刚度的同时实现大幅减重。

这种结构设计使旋筒帆在满足海上狂风巨浪冲击下的强度与疲劳寿命要求的同时，通过轻量化提升船舶综合能效，其质量均匀性与尺寸一致性均达到国际一流标准。

从技术原理看，该旋筒帆依托“马格努斯效应”实现风能驱动——电机带动风筒旋转，在两侧形成气压差产生推力，帮助船舶“借风远航”。据测算，最高可节省燃油25%，显著减少二氧化碳排放，为航运业绿色转型提供硬核支撑。

◆ 国产LNG船复合材料支承绝热模块实现国际认证
 中船集团第十一研究所自主研制的船用复合材料支承绝热模块，已通过美国船级社（ABS）、法国船级社（BV）等国际主流船级社全面认证，标志着我国在高端船用功能复合材料领域打破国外垄断，实现国产化替代。

该模块采用玻纤、树脂等原料，通过国内首创的大厚度一体模压成型工艺，一次成型厚度可达400mm-600mm，解决了传统粘接工艺剪切性能弱的痛点，兼具优良的承重与绝热性能，可广泛应用于LNG、氨燃料等低温船舶的液货舱支承部位。相较于进口产品，该模块供货周期缩短50%以上，采购成本降低30%，且无需砍伐树木，更具环保优势，已在多个工程项目中批量应用。

 

图3：“新明珠39”客渡船© 互联网

与之呼应的是，2025年4月22日，中国船级社武汉分社为中船集团第七二五研究所颁发国内首张薄膜型LNG船用环氧树脂工厂认可证书，解决了LNG船建造关键复合材料“卡脖子”难题，该环氧树脂可满足-163℃超低温环境力学要求，已具备规模化供货能力，进一步完善了LNG船复合材料国产化配套体系。

◆ 国产碳纤维客渡船“新明珠39”号：主承力结构应用迈出关键一步
在主承力结构领域，复合材料应用的突破已接连落地。此前，我国首艘整船采用国产碳纤维建造的“新明珠39”号客渡船在广州交付（图3），国产碳纤维复材首次成功应用于主承力船体结构，标志着复合材料在船舶核心受力部件中的应用迈出关键一步。

“新明珠39”号由中船集团广州公司牵头、广东中威复合材料有限公司承建，总长34.77米、宽10.6米，设两层客舱。该船整船采用国产T700级碳纤维复合材料建造，较同级别铝合金结构减重20%以上，具有重量轻、耐腐蚀、噪音低等显著优势。

这一突破的背后，是一场历时一年多的产学研协同攻关。此前，国内在40米以上级别客船领域长期依赖进口碳纤维及配套乙烯基树脂，材料供应稳定性难以保证、成本高企，成为制约大型碳纤维船舶发展的“堵点”。2023年6月，中船集团广州公司联合七二五所、中威公司，三方围绕T700级碳纤维复合材料国产化展开攻关。

最终，研发团队在碳纤维高性能编织技术、界面性能强化、高强抗冲击乙烯基树脂研制等方面实现突破。研究结果表明，自研国产碳纤维与树脂匹配后，性能与进口材料水平相当，其中灌注型乙烯基树脂指标甚至优于进口材料，织物和树脂均已取得中国船级社（CCS）认证。在制造工艺上，船体采用“真空导流”一次成型技术，碳纤维布与树脂快速浸润结合，形成强度远超钢材的“三明治”夹层结构，实现了从实验室部组级应用到整船建造的跨越。

近期动态显示，2025年10月以来，中威公司已在粤港澳大湾区累计投入近20艘碳纤维船舶，均采用“碳纤维三明治结构”及真空导流成型工艺，船体减重达70%，大幅降低能耗与排放，适配水上文旅、通勤等多元场景，进一步扩大了碳纤维船舶的规模化应用范围。

◆ 军用舰艇复合材料，实现隐身与减重双重突破
在军用领域，复合材料正加速从非承力部件向主承力结构渗透，成为提升舰艇隐身性能与机动性的关键战略材料。其轻量化优势显著——舰体每减重10%，可提升航速1节或增加续航15%；同时，复合材料具备无磁性、透波透声、阻尼减振等特性，可同时构筑雷达隐身、声学隐身与电磁防护等多道防线。

在扫雷艇领域，复合材料的无磁特性成为反水雷作战的核心优势。传统钢制扫雷艇易触发磁性水雷，而玻璃钢复合材料的零磁特性可有效规避这一威胁，磁信号强度仅为钢制舰艇的千分之一。

在主战舰艇层面，055型驱逐舰的复合材料声呐导流罩已实现100%国产化。该部件采用高性能纤维增强树脂基体，充分利用复合材料优异的透波透声性能——既确保声呐探测精度不受干扰，又通过轻量化设计降低舰体重量。据测算，单件制造成本较进口产品下降57%，耐海水腐蚀性能与透波性能均达到国际先进水平，成为我国海军装备升级的重要支撑。

在潜艇隐身领域，复合材料的减振降噪应用正从实验室走向工程化。上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室联合中国船舶集团，成功研发新型主被动隔振支承结构，可在10-500Hz频带内使壳体主要线谱最大衰减26dB。理论上，水下航行器噪声降低10dB即可使自身被发现距离缩小约32%，这意味着该技术可使敌方声呐有效探测范围减半以上。该结构采用钢-橡胶-钢夹层环被动吸振与压电致动器主动反相控制相结合的设计，在有限空间内替代传统法兰支承，为潜艇机械噪声抑制提供了全新路径。

 

图4：快艇© 互联网

 

未来发展趋势：全场景拓展与技术突破并行

在全球“双碳”目标与国际海事组织（IMO）碳强度新规的双重驱动下，复合材料正成为船舶工业低碳转型的核心支撑。据Research and Markets预测，全球船用复合材料市场将从2026年的63亿美元增长至2032年的96.6亿美元，年复合增长率达7.26%。未来5-10年，我国船舶复合材料将呈“场景全面拓展、技术持续突破、成本逐步优化”的发展态势，玻璃纤维与碳纤维形成协同互补格局。

首先是应用场景持续深化拓展。玻璃纤维增强塑料（GFRP）作为主力材料，将突破尺寸限制向大型化发展。在渔业领域，玻璃钢渔船正加速替代木质与钢制渔船，预计2030年我国玻璃钢渔船占比将从当前的18%提升至45%。同时，玻璃钢正向300吨级远海渔船、500-1000客位中型客船、5000吨级以下液货船延伸，2030年在中型客船中的渗透率有望升至25%。

碳纤维复合材料则将拓展至中型军用舰艇、深远海风电平台、深海探测装备等高端场景。极地运输辅助船、大型混合动力客船等将批量采用碳纤维材料。此外，复合材料正向智能功能件延伸，如集成传感器的玻璃钢内饰板、具备电磁屏蔽功能的碳纤维船体，实现“结构与功能一体化”。

其次是材料技术实现跨越突破。在原材料层面，国产高端环氧树脂、高性能玻璃纤维加速国产化替代。最具里程碑意义的是，深圳大学与长盛科技联合攻关，成功实现国产T1100级碳纤维千吨级工程化稳定量产，强度高达7000兆帕，产品良品率稳定在95%以上，标志着我国在高性能碳纤维领域首次与国外顶尖水平并驾齐驱。 

在制造工艺上，行业正从手糊、喷射等开模工艺向真空辅助RTM、真空灌注等闭模成型技术转型，孔隙率可控制在0.8%以下，材料利用率达90%以上，大幅提升部件质量与生产效率。

在回收利用方面，热固性复合材料长期以来的“不可回收”痛点正被逐步攻克。青岛科技大学李志波团队研发出基于硫代半卡巴腙动态键的双网络热固性材料，可在温和条件下实现化学解聚，回收后的碳纤维无损、洁净，结构完整保持。预计到2030年，化学解聚、机械粉碎等回收工艺将实现产业化，热固性复合材料回收利用率有望突破60%，再生玻璃纤维使用率提升至50%以上，构建起“生产-使用-回收-再利用”的绿色循环产业链。 
 
结语：复合材料开启船舶工业新时代

从第一艘玻璃钢工作艇到批量交付的碳纤维客船，我国船用复合材料已走过六十余年的发展历程，当前，我国在船舶复合材料领域已构建起政策、产业、技术协同发展的良好格局，实现了从跟跑到并跑的跨越。
无论是LNG船环氧树脂国产化、碳纤维船舶规模化投用，还是海工装备复合材料升级，我国正持续突破核心技术、扩大应用场景。随着关键技术的持续突破与国产化替代的不断推进，复合材料必将持续赋能我国造船业，推动其在全球绿色航运转型中抢占先机，巩固“造船强国”地位，为全球航运业可持续发展贡献中国智慧与中国方案。

 

来源：荣格-《国际塑料商情》

原创声明：
本站所有原创内容未经允许，禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄，否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许，已经转载本站原创文章的平台，请立即删除相关文章。