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碳纤制品-21世纪的“新材料之王”


       作为21世纪的“新材料之王”,碳纤制品可以实现对钢铁、铝合金等传统材料的替代,具有广阔的市场前景。尽管我国碳纤制品研究起步较早,但长久以来,研发力量分散、低水平重复建设严重等问题一直是产业向高端转型的“拦路虎”。进入“十二五”,我国碳纤制品行业迎来了更加广阔的发展空间,政策能量持续释放,创新能力不断提高,一个蓬勃发展的新兴产业正在崛起
全长18.91公里的全国首条绞合碳纤维芯铝绞线——220千伏福丰Ⅰ线日前在海南试送成功,这是碳纤维电缆线在我国首次用于架空线路。该电网改造工程的成功,开辟了碳纤维又一个重要的应用领域。中国化学纤维工业协会会长端小平说,“近年来,碳纤制品在众多工业领域得到了成功应用,说明碳纤维应用有广阔的市场空间。”
替代空间巨大
对钢铁、铝合金等传统材料的替代,是碳纤制品应用推广的主要动力。由于具有重量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,碳纤维的市场前景非常广阔,可被广泛应用于石油化工、航空航天、体育用品、交通运输等领域
碳纤维被誉为21世纪的“新材料之王”,具有优越的物理和化学性能,其重量不到钢的四分之一,但抗拉强度是钢的7倍至9倍,且抗拉弹性、比强度、比模量均显著优于钢,还具有耐高温、耐腐蚀等优点。这些优异的性能给碳纤维带来了广阔的市场前景,被广泛应用于石油化工、航空航天、体育用品、交通运输等领域。
对钢铁、铝合金等传统材料的替代,是碳纤制品应用推广的主要动力。专家称,“以塑代钢”是21世纪的必然趋势,推进汽车、飞行器等产品的轻量化以降低油耗、应对资源和环境的严峻挑战,已经成为工业发展的重要主题。
以空客A380为例,因每架飞机采用碳纤维复合增强材料达到21吨至25吨,使每位乘客百公里油耗不到3升,是目前世界上第一个乘客每百公里油耗少于3升的远程客机,座英里成本比目前效率最高的飞机低15%至20%,其燃油的经济性比相应的竞争机型要低13%左右。
“对传统材料的替代,关键是要考虑成本因素,如果成本相同,用户愿选择性能更优的碳纤维。”端小平说。在降低成本方面,我国碳纤制品的研发生产起了主要作用。2008年,当我国企业宣布T300碳纤维实现规模化生产时,这一规格产品的国际价格就由每公斤500元降至120元以下;2012年,当高性能的T700级碳纤维在我国实验成功时,这一规格产品的国际价格又从每公斤400元降至160元。
       伴随低成本化的趋势,碳纤维在汽车、航空航天器、各类机械设备中的应用迅速增长,预计到2015年全球碳纤维消费量将达到7万吨,年均复合增长率将达9.37%。到2020年,全球碳纤维需求甚至可达到13万吨/年。
“这无疑是一块很大的蛋糕,但目前我国能从中分得的却很少,大部分依赖进口。”中机(系)信息技术研究院产业规划所研究员毋剑波说。我国碳纤制品的生产和使用尚处于起步阶段,主要是小丝束,品质接近或达到T300水平,且不稳定,与国外先进水平尚有差距,导致应用受限,市场规模狭小。
因此,提高产品品质以替代进口,意义重大。毋剑波表示,现在国家提出大力发展自主碳纤维产业,鼓励掌握关键核心技术,提高碳纤制品自给率,“随着我国核心技术的突破以及政策的支持,未来国产碳纤制品将逐步替代进口产品,国产碳纤制品将迎来更大的发展机遇。”
碳纤制品
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