热塑性碳纤维复合材料，是以碳纤维为增强体，以热塑性树脂为基体，复合制造而成的高性能新材料。
碳纤维具有高强度、高比模量、耐高低温、耐腐蚀等优点，可以用作增强体。热塑性树脂在一定温度下可以熔融，且不会发生化学变化，易于加工成型，可以用作基体。热塑性碳纤维复合材料，也可称作碳纤维增强热塑性树脂复合材料，拥有密度小、强度高、韧性高、抗冲击、易于成型、易于焊接、可设计形状复杂工件等特点，且可以二次熔融再成型，能够回收再利用，具有性能优势、环保优势。
热塑性碳纤维复合材料可以采用的树脂基体主要包括聚乙烯（PE）、尼龙（PA）、热塑性聚酰亚胺（TPI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）等。例如碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，继承了碳纤维、聚醚醚酮的耐高温、耐腐蚀、柔韧性好、抗拉强度高、密度小、易于加工等特点，并且材料的强度、刚性、耐磨性、使用寿命等明显提升。
热塑性碳纤维复合材料可以广泛应用在航空航天、国防军工、海洋工程、轨道交通、高端机械、医疗器械、电子、汽车、无人机、体育器材等领域。例如在汽车工业中，为提高新能源汽车的续航里程、实现燃油汽车的节能减排，汽车轻量化发展成为趋势，热塑性碳纤维复合材料应用在汽车结构件、动力电池等制造中，在保证汽车安全性的同时能够明显降低车身重量；在航空航天产业中，航空器、航天器的制造需要着重考虑零部件的工作温度范围，以及强度、轻量化等性能，热塑性碳纤维复合材料在此领域拥有巨大应用潜力。
目前，热固性碳纤维复合材料是市场主流，与之相比，热塑性碳纤维复合材料具有化学成分毒性小、预浸料存储期长、成型速度快、可回收再利用、设计自由度高等优点，更具有发展优势。但高性能的热塑性树脂基材价格高，且碳纤维在熔融热塑性树脂中充分、均匀浸润难度大，热固性碳纤维复合材料生产成本较高，并且为了减少产品缺陷、提高产品良率，其生产工艺要求严苛，对企业实力要求高。现阶段，热固性碳纤维复合材料应用主要集中在高端市场。
新思界
行业分析人士表示，在我国市场中，热塑性碳纤维复合材料生产企业主要有碳元素（厦门）新材料有限公司、无锡威盛新材料科技有限公司、江苏增拓复合材料科技有限公司等。2024年12月，日照星航元新材料科技有限公司热塑性碳纤维新材料研发项目投产，该项目投资1.5亿元，主要生产热塑性增强型碳纤维复合材料。2025年11月，广东伟的新材料股份有限公司申请了一项名为“一种高性能热塑性碳纤维复合材料及其制备方法和应用”的专利。我国热塑性碳纤维复合材料布局企业还在不断增多。
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