“目前,越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)都將碳纖維列入了制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)規(guī)劃中,中國(guó)有望成為推動(dòng)碳纖維在制造業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用的主要力量。”日前,在2017中國(guó)新材料資本技術(shù)秋季峰會(huì)上,東華大學(xué)教授、國(guó)家973項(xiàng)目首席科學(xué)家余木火在接受新材料在線?專訪時(shí)表示。
碳纖維被譽(yù)為“材料之王”,同時(shí)也有“黑色黃金”之稱。在過(guò)去,如何制造碳纖維和大規(guī)模應(yīng)用是碳纖維行業(yè)最大的困難。
而如今,碳纖維想要在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用,還需要突破缺乏規(guī)模化、低成本化碳纖維先進(jìn)制造技術(shù)與裝備、缺乏制造業(yè)與碳纖維材料產(chǎn)業(yè)合作機(jī)制和缺乏碳纖維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試技術(shù)體系等瓶頸。
圖表:2011-2016年全球碳纖維產(chǎn)能情況
資料來(lái)源:賽瑞研究
制造業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用時(shí)代開(kāi)啟
過(guò)去一提到碳纖維,大家都知道其應(yīng)用領(lǐng)域是軍工領(lǐng)域。但最近這十年來(lái),碳纖維行業(yè)發(fā)生了極大的變化。
余木火認(rèn)為,一種材料要成為社會(huì)發(fā)展階段中起主要作用的材料需要經(jīng)過(guò)幾十年的磨練,碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過(guò)了六十年的磨練,已經(jīng)到了在制造業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用的開(kāi)始階段。具體表現(xiàn)為技術(shù)不斷進(jìn)步、成本不斷降低、生產(chǎn)自動(dòng)化程度不斷提高、以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
圖表:全球碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域及增長(zhǎng)率
資料來(lái)源:賽瑞研究
其中,最明顯的證據(jù)體現(xiàn)在價(jià)格方面?!霸缦?,碳纖維的價(jià)格是幾千塊錢每公斤。2015年我們做調(diào)研的時(shí)候大概是350元/公斤,現(xiàn)在是80元/公斤。兩年內(nèi)降了好幾倍,為什么呢?就是因?yàn)榧夹g(shù)的進(jìn)步推動(dòng)碳纖維在制造業(yè)中大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用?!庇嗄净鸾忉屨f(shuō)。
第二方面,原來(lái)將碳纖維材料制成一個(gè)復(fù)合材料零件需要幾小時(shí)甚至幾天,而目前,自動(dòng)化成型裝備及自動(dòng)化生產(chǎn)線的普及將上述時(shí)間縮短到了幾分鐘,為碳纖維在制造業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
此外,2014年寶馬將碳纖維技術(shù)應(yīng)用于寶馬7系,使用碳纖維材質(zhì)底盤(pán)。其成功說(shuō)明碳纖維在工業(yè)上的應(yīng)用是可行的,成本可以控制在可以接受的范圍之內(nèi)。“寶馬車成功應(yīng)用碳纖維技術(shù)的消息出來(lái)以后,全球各個(gè)國(guó)家對(duì)碳纖維在制造業(yè)中的應(yīng)用高度重視?!庇嗄净鸨硎尽?/p>
圖表:2011-2016年中國(guó)碳纖維行業(yè)需求量情況
資料來(lái)源:賽瑞研究
近年來(lái),各個(gè)國(guó)家對(duì)碳纖維材料的發(fā)展思路從原來(lái)的戰(zhàn)略武器方向轉(zhuǎn)向制造業(yè),以提高制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方向,特別是中國(guó)。最近一年來(lái),大量的金融資本進(jìn)入碳纖維行業(yè)??梢灶A(yù)見(jiàn),中國(guó)未來(lái)10年會(huì)成為全球碳纖維最主要的制造國(guó)。“中國(guó)制造業(yè)有巨大的碳纖維應(yīng)用市場(chǎng),有望引領(lǐng)發(fā)展?!?/p>
低成本化、高性能化、復(fù)合材料成型自動(dòng)化是趨勢(shì)
在余木火看來(lái),碳纖維想要在制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用,還需要突破缺乏規(guī)?;⒌统杀净祭w維先進(jìn)制造技術(shù)與裝備、缺乏制造業(yè)與碳纖維材料產(chǎn)業(yè)合作機(jī)制和缺乏碳纖維零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試技術(shù)體系等瓶頸。
圖表:2016年中國(guó)碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域分布
資料來(lái)源:賽瑞研究
未來(lái),低成本化、高性能化、復(fù)合材料成型自動(dòng)化將是碳纖維行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
“碳纖維低成本化是一個(gè)很重要的方向并受到各國(guó)的重視,美國(guó)、日本、澳大利亞、中國(guó)等都在開(kāi)發(fā)各種各樣低成本化的纖維技術(shù)。進(jìn)一步提高性能,則是軍事應(yīng)用領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。復(fù)合材料成型自動(dòng)化是一個(gè)非常重要的趨勢(shì),最近兩年也有一大批自動(dòng)化裝備進(jìn)入到這個(gè)行業(yè)?!庇嗄净鸶嬖V新材料在線?。
目前,各制造業(yè)正在嘗試應(yīng)用碳纖維,在“中國(guó)制造2025”提出的10大領(lǐng)域中,8大領(lǐng)域迫切需要輕量化碳纖維復(fù)合材料。
碳纖維汽車
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首要領(lǐng)域就是航空航天裝備領(lǐng)域,包括固體發(fā)動(dòng)機(jī)、液氧、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、空間站、無(wú)人機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和客機(jī)。另外,在先進(jìn)軌道交通裝備、新能源汽車、電力裝備、海洋工程裝備、機(jī)器人、農(nóng)機(jī)裝備和高性能醫(yī)療器械領(lǐng)域,碳纖維也大有可為。
圖表:2016年全球碳纖維航空航天市場(chǎng)需求分布
資料來(lái)源:賽瑞研究
余木火表示,碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度達(dá)到鋼的水平,比重是鋼的五分之一。因此,碳纖維被認(rèn)為是汽車輕量化最有潛力的材料。汽車輕量化碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù),將在很大程度上改變現(xiàn)有汽車生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)組織模式,為汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命。
圖表:碳纖維在汽車上的應(yīng)用實(shí)例
資料來(lái)源:賽瑞研究
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碳纖維
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原文標(biāo)題:余木火:碳纖維在中國(guó)新材料發(fā)展計(jì)劃中位列首位
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