天宜上佳（五）（持续跟踪）

盘式制动器主要依赖活塞提供的制动力，以及衬片、制动盘的材料属性。制动系统主要 包括盘式制动和鼓式制动两种，其中盘式制动因有着更优的制动效果而成为主流，系统 主要由刹车盘、卡钳和活塞组成。当汽车做出制动动作时，活塞施加压力使卡钳卡住刹 车盘，通过衬片和制动盘之间的摩擦力使刹车盘停止转动，进而使与刹车盘相连接的车 轮停止转动，其中活塞数量影响施加的制动力，衬片与制动盘的材料属性影响最终的刹 车效果，刹车盘除应具有作为构件必须的强度和刚度外，还应有尽可能高而稳定的摩擦 系数，以及适当的耐磨性、耐热性、散热性和热容量等。

汽车和高速列车等现代交通工具的刹车材料经历了从铸铁、合成材料、粉末冶金材料到 碳碳复合材料和碳陶复合材料的发展。碳陶复合刹车材料是 20 世纪 90 年代发展起来的 一种以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅（SiC）等为基体的多相复合刹车材料， 是在碳碳复合刹车材料的基础上，引入具有优异抗氧化性能的碳化硅陶瓷硬质材料作为 基体的一种刹车材料。

20 世纪 90 年代，德国宇航院与 SGL（西格里集团）率先在这一领域展开研究，并成功 用于少量高档汽车。随后，美国、法国、日本、韩国等也相继在碳陶刹车材料领域展开 研究，并最终实现应用。而我国直到 21 世纪初才开始关注碳陶复合材料在制动摩擦领 域的应用，目前国内只有少数企业具备产业化制备碳陶汽车制动盘的相关技术和工艺。

当前碳基复合材料成为关注度极高的下一代制动材料体系，其中碳陶复合材料是一种碳 纤维增强碳基和陶瓷基双基体先进复合材料，不仅继承了碳碳材料的耐高温、高比强、 高耐磨、低密度，还兼具陶瓷特性，克服了碳碳材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦 寿命不足及环境适应性差等缺点，有效提高了材料的抗氧化性能和摩擦系数，具有轻量 化、高制动效能和高环境适配性等特点，被公认为新一代理想刹车材料。

基于碳陶材料出众的性能优势，其已在军用飞机、高端汽车刹车系统取得了一定的应用， 未来有望成为新一代飞机、高铁和汽车刹车材料。

国内首次应用，发展前景广阔。2017 年，由中航工业与西工大合作开发碳陶飞机刹 材料成全球首创，且成功在我国军机得到运用。据《中国民航报》报道，中航工业制动已完成 400 多炉次碳陶刹车盘的批产考核，生产了 10 多个机种 10000 余件碳陶刹车盘， 惯性台试车考核 10000 余次。已批量装机碳陶刹车盘 120 余架份，累计安全飞行 10000 余个起落，具备完善的技术底蕴。目前碳陶刹车盘也已在歼 20、歼 10B、歼 15、运 20 等主力战机上应用，并被各大媒体评价为我国战机相对于外国战机的性能优势之一。

目前国内外高铁刹车材料均以粉末冶金闸片为主，碳碳/碳陶因部分性能未得到圆满解决，目前应用较少，仍处试车阶段。国内以天宜上佳为代表的龙头公司正在进行相关项目的研发并取得了阶段性成果，技术水平处于国际领先水平，未来将主要应用于新型时速 400 公里及以上时速动车组。

20 世纪 90 年代，德国宇航院（DLR）以高档轿车刹车盘为应用目标，对碳陶刹车材料 进行了研究并获得了成功，碳陶刹车盘凭借其优异的性能在高端跑车中得到了广泛的应 用。目前受限于汽车碳陶制动盘的生产成本相对较高，其主要应用于高性能跑车以及后 市场改装车等领域。基于当前背景，我们预计新能源汽车发展有望率先带动碳陶刹车材 料进入大规模商业化量产。

由于电动车底盘布置较大质量的电池来实现续航要求，导致同级别下，电动车的整备质 量相较燃油车高出约 20%，以 20-30 万级别车型为例，比亚迪汉、极氪 001 等车型整备 质量在 2.1-2.2 吨，小鹏 P7 约为 1.9 吨，特斯拉 model3 约为 1.8 吨，而相似价位区间 的燃油车代表迈腾、帕萨特整备质量约为 1.5 吨，尺寸更大的别克君越为 1.6 吨。考虑 到运动物体动能与质量平方成正比，同等条件下，电动车对于制动力的需求较燃油车高 出约 40%，因而对于刹车性能提出更高要求。

为保证制动性能，采用传统钢制刹车盘，必然要提升刹车盘尺寸，导致簧下质量大幅提 升，影响汽车操控性及舒适性，同时制动盘较大的转动惯量也将影响电动车的续航水平， 而碳陶刹车相较钢制刹车可以大幅减重，因此电动化趋势下，碳陶刹车材料需求迫切性 或将快速提升。此外，刹车系统压力的增大，也将导致钢制刹车系统更容易产生热衰减现象，造成行驶安全性的隐患。

电动车依靠电机驱动，无论输出响应速度还是峰值功率都要由于传统内燃机，电动车加 速及运动性能相较燃油车有质的飞跃，部分高端车型如 taycan、model s 均将运动性能 作为产品核心竞争力之一，也会为车型匹配更高性能的碳陶刹车。

内品牌积极把握电动化转型过程中的弯道超车机会，成功实现了产品等级的上探，在 30-60 万等级的已站稳脚跟，为营造产品的豪华属性，主机厂联合零部件企业共同推动高端配置的下放，典型如空气悬挂等配置，在岚图 free、极氪 001 等 35 万级别车型上都有选装，主机厂负责提供订单，零部件厂商负责探索规模化量产的降本路径，实现正向循环。

碳陶刹车适配高性能电动车的制动系统，但目前碳陶刹车应用核心制约因素是制动盘生 产周期长，生产成本高。特斯拉 Model S Plaid 车型的碳陶瓷刹车套件选装，售价高达 2 万美元，其应用并不具备经济性。当前碳陶刹车盘厂商主要为海外企业，主要包括意大 利 Brembo、英国 Surface Transforms Plc、美国 Fusionbrakes 等，其中 Brembo 在碳 陶刹车领域处于绝对领先的地位，除自有品牌产品外，各大品牌原厂的碳陶刹车绝大多 数都是由 Brembo 代工。

工艺路线相似，碳陶材料降本或可借鉴碳碳材料成熟经验。制备碳陶材料工艺的前置步 骤与制备碳碳材料工艺基本一致，只是在后续步骤增加陶瓷化工艺，将碳碳材料转化为 碳陶材料。因此碳碳行业的龙头公司可在自身碳碳材料工艺的基础上直接开展研发和生 产工作，从而大幅降低成本。

此外，陶瓷化步骤中的关键工艺“渗透硅材料”也与碳碳工艺中的关键工艺存在共通之处，主要包括化学气相沉淀法（CVI）、先驱体浸渍裂解法（PIP）、熔融渗硅法（RMI）， 其中前两种方法与渗碳工艺具有相似性，因此可借助现有经验提升反应效率，降低生产 成本。

国内厂商积极布局，国产化或可带来显著降本空间。随着国产新能源汽车不断向中高端 品牌定位发起冲击，国内市场对高性能制动组件需求更加明显，碳陶制动盘产品将进入 新的发展时期。国内厂商方面，最先布局碳陶刹车的勒迈科技、道普安主要面向赛车及高端改装车等领域，需求低、定价高、缺乏大规模量产潜力。而在电动车以及特种车辆潜在需求释放的前夜，国内具备产业化经验的厂商如天宜上佳、金博股份等，着手布局碳陶刹车产品，此外，比亚迪子公司弗迪科技也自主研发碳陶刹车盘及配套卡钳，预期将应用在新一代的汉车型上。

成本下降带来性价比优势突出，渗透率或将实现显著提升。可以预期的是，新材料、新 工艺的使用在面临下游需求确定性释放的关键节点，有望通过规模化量产实现显著成本 下降，同时叠加国内产业链完善配套带来的各要素成本下降，预期在国产配套的大背景 下，碳陶刹车产品或将迎来经济性的平衡点，实现规模化放量。

随着国内新能源车放量，预计 2024 年国产新能源车碳陶刹车市场空间有望超 80 亿。 预计国内 2024 年新能源车销量达到 1000 万量，预计随着碳陶刹车盘售价的大幅下降， 带动碳陶刹车盘渗透率提升，假设 2024 年单盘售价降至 2000 元/个，渗透率达到 10%， 对应国内新能源车碳陶刹车盘市场空间达到 80 亿元。