从饱受垄断到逐梦星辰大海,国产碳纤维崛起的背后离不开这个公司

材料内参 2021-12-31

航天汽车碳纤维市场垄断

2359 字丨阅读本文需 7 分钟

国产碳纤维行业整体年末交出的前所未有的漂亮答卷,不止是供不应求、持续火热的大好行情,还包括在重大战略应用领域的突破。威海光威复合材料股份有限公司(以下简称“光威复材”)近期发布公告宣布,公司与关联方共同对外投资威海光晟航天航空科技有限公司(以下简称“威海光晟”)。投资完成后,光威复材将控制威海光晟,威海光晟将被纳入公司合并报表范围。

记者了解到,威海光晟以航天火箭发动机壳体为主要产品,主要客户包括航天科工/科技集团等。“我们的征途是星辰和大海。”以光威复材为典型代表的国产碳纤维龙头企业,正在朝着这一目标不断奋进。

在碳纤维领域,中国曾饱受垄断之苦,面对国外碳纤维供应商傲慢的态度,却无可奈何。但在如今,中国已经成为了全球碳纤维的“第三极”,正逐渐撬动着全球碳纤维格局。而中国能有这样的突破,竟然与一个卖鱼竿的老头有关。

碳纤维饱受垄断

对于碳纤维,很多人可能并不了解,但其实它早已经深入了人们生活的各个方面。因为碳纤维高强度、耐腐蚀度、耐高温度等优越的性能,这让它赢得了“新材料之王”的美称。

如今,小到体育用品、钓鱼竿、汽车,大到国防军工、航空航天都有着碳纤维的身影

但是,目前全球碳纤维市场大多被日美企业掌控在手中。其中,日本东丽、三菱与东邦三家日本企业的碳纤维产能,就已经占到了全球50%。全球碳纤维产业寡头垄断的垄断态势十分明显。

碳纤维在多国被列为战略物资,对出口都有着严格的管控。在此前一段时间里,中国甚至是被禁运的对象。

如今,我国虽然也能对外采购碳纤维,但却要时常看着供应商的眼色。供应商“通知性涨价,赏赐性供给”的现象市场会出现,但是我国又无可奈何。

长久以来,“断供”的威胁一直悬在中国碳纤维产业的头上,令人寝食难安。

全球碳纤维发展

与日美相比,中国碳纤维在碳纤维领域慢了一步

1950年,美国启动碳纤维研发工作。而在1960年左右,日本近藤昭男在碳纤维技术上取得突破,多家日本企业在他的专利基础上,开始推动碳纤维产业化发展。

而我国则在1960年,中科院长春应化所开展碳纤维基础研究,比日美慢了一些。而这落后的一小步,则在日后成了一大步。

1970年,日本东丽将各方技术进行了整合。在日本,东丽买下近藤昭男专利、买下同样在碳纤维领域探索多年的日本两大企业的研究成果。在美国,东丽则与美国联合碳化物公司携手,二者互通有无。

这让日本东丽在碳纤维领域的研究实现了大跨越。到1975年时,日本东丽在碳纤维领域已经做到了民用,并用到了波音飞机上。

此后,东丽的产品更是成为碳纤维产业的标杆,形成了难以撼动的地位。

中国碳纤维之路

孤军奋战的我国,在碳纤维这条路上要走得艰难许多。

同样在1975年,国产碳纤维无论是性能,还是产能与质量稳定性,都不是日本东丽的对手。

在此后的几十年里,我国在碳纤维领域都迟迟未能突破,民用、军用都被“卡脖子”。

当时很多科学家都认为,我国在碳纤维领域的突围已经无望,阴霾笼罩在国人的头上迟迟不能散去。

国产碳纤维的转折点出现在陈光威,光威集团创始人,一个卖钓鱼线的老头身上。

碳纤维在钓鱼竿上也有应用。一方面,陈光威想要打通钓鱼竿产业链上游;另一方面,陈光威了解到我国正大力推进碳纤维研发,决心要为国做点事,因此,陈光威毅然带领科研团队开始了碳纤维攻关。

为此,陈光威砸了进去了十几年的积蓄,甚至把房子也给抵押了出去。

当时,很多人对于光威集团的研究不看好,国家研究了几十年都没能研究明白的事,一个民营企业就能行了?

不过,光威集团给了人们一个大大的惊喜。2005年,光威集团实现T300级碳纤维量产。中国几十年来的碳纤维之困,终于看到了一丝曙光。

“521+航天”升级“621”

几十年来,航空航天一直是全球碳纤维的关键应用领域。《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》显示,全球航天领域对碳纤维的用量约为300吨,占全球航空航天领域对碳纤维总用量的比例约为3%。但从总体来看,相较全球碳纤维巨头的产品在航空航天领域的应用占比,我国碳纤维现阶段整体在航空航天等高端领域的应用占比仍偏低。

一名航天领域的专家向记者介绍,无论是航空还是航天装备,减重的意义非常重大。如果火箭能有效减重,意味着火箭可搭载的有效载荷越多,火箭的运载能力就会越大。轻质高强则是碳纤维材料的突出特点。

王国平介绍:“在火箭发动机壳体上,用碳纤维替代高强钢,具有很多优异性能,比如减重,目前应用的碳纤维以T700S、T800S级为主。”

记者在采访中了解到,光威复材早在2013年便突破了国产T800级高性能碳纤维的核心技术,2014年实现了工程化生产。在参与有关部门立项的“国产T800H级碳纤维”和“高强高模碳纤维”两个”一条龙”项目的全国评比中,光威都获得了全国第一名。其中,“高强高模碳纤维”产业化项目截至今年上半年末累计实现收入1336.65万元。

事实上,光威复材的碳纤维及其复材产品此前在航天领域的应用已经实现了一些重大突破。

今年6月,由光威复材提供的国产T800H级碳纤维、上海航天八院设计研制的直径为3.35米的复合材料液氧贮箱低温力学试验顺利完成。上海航天方面表示,这是国内大型复合材料液氧贮箱首次应用国产碳纤维,且通过工程应用量级的试验验证,标志着我国复合材料液氧贮箱已经初步具备工程应用能力,后续预计将在我国新一代运载火箭上实现工程应用。

今年10月,采用光威复材生产的碳纤维、由航天科工火箭技术有限公司自主研发的快舟一号乙(KZ-1B)运载火箭三子级发动机壳体成功通过水压爆破试验考核;11月,采用光威复材碳纤维、由航天火箭技术有限公司自主研制的快舟一号乙(KZ-1B)运载火箭一级发动机碳纤维缠绕壳体成功通过水压爆破考核。

上述航天领域的专家向记者介绍:“树脂基的碳纤维复材在航天发动机上的应用,除了壳体,还可以用在尾喷管(也叫扩张段)等方面,此外,一些耐烧蚀的碳碳材料也可以用碳纤维,例如喉衬和燃气舵。”

一名业内人士指出,作为我国的国防军工用碳纤维核心供应商,光威复材多年来的发展思路呈现出“以应用为牵引”的典型特点。未来,受我国航空装备建设提速、商用大飞机等民用航空领域加速实现国产材料替代、航天领域对碳纤维复材应用逐渐放量等多重因素影响,国产碳纤维在航空航天领域的应用仍有非常大的潜力。光威复材此次向航天复材及应用领域拓展,具有战略意义,将引领着我国碳纤维产业整体在航天这一重大领域的应用进一步实现突破。

文章来源: 中国纺织报,财先说

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