碳纤维用“新”托举未来,我国该如何推动碳纤维技术进一步发展?

碳大佬 2023-10-31
2917 字丨阅读本文需 7 分钟

近年来,一批蓬勃发展的新兴产业,正在以势如破竹的速度,成为构筑现代化产业体系的新支柱。其中,作为先进制造业的“底盘技术”,新材料是支撑高端装备和重大工程不可或缺的物质基础。

据测算,今年1至9月,新材料产业总产值超过5万亿元,保持两位数增长。加速爆发的新材料,究竟“新”在何处?和传统材料相比,又有怎样的过人之处?今天我们就一起走近“新材料之王”——碳纤维。

赛场上,它助力运动员刷新纪录;生活中,它让轻装上阵成为习惯;太空里,它向金属材料发起凌厉冲击。它,就是碳纤维。一束筷子粗细的T1000级碳纤维,足以拉动两架C919国产大飞机。世界上具备碳纤维研发和规模化生产能力的国家屈指可数,中国便是其中之一。

中复神鹰碳纤维股份有限公司副总经理 陈秋飞:5毫米宽的一束碳纤维,里面包含了12000根单丝。今年刚刚实现量产的T1100级的碳纤维和实验室的突破不一样。只有批量稳定化生产,质量才稳定,才可以满足航空航天等大量工业化应用的需求。

2021年,我国首次成为全球最大的碳纤维生产国;2022年,国产碳纤维用量首次超越进口量。今年五月,全球单体最大年产2.5万吨高性能碳纤维项目,在西宁全面投产。随着国产化碳纤维大规模生产,曾经被进口限制推高的价格应声回落,受限于成本的需求大量释放。

像滑雪场一样开阔的一片区域,是一支海上风电叶片的内腔,这支叶片的长度达到了123米。而悬在空中的是正在吊装的主梁,主要由碳纤维制造而成,主梁在叶片中的作用相当于人的脊梁。一支叶片的碳纤维用量大约在10吨左右,碳梁占风机叶片重量的五分之一,成本则占到三分之一以上。

铺在巨大的风机叶片中,像海苔片一样薄薄一层的碳梁,实际上最厚的地方是由十几层的碳板组成。一块重约一千克的碳板,其碳纤维含量达70%以上。今年以前,这家工厂一直使用进口碳纤维,一块碳板的价格在150元左右。工厂从今年开始使用国产碳纤维,碳板成本下降了一半。

成本降低让企业有了更多选择,产品也有了更多可能

中材科技风电叶片股份有限公司研发总监 李成良:我们现在量产的120米级海上风电叶片,是全球最长的海上风电叶片,限制叶片长度进一步增加的主要因素是重量。

现在叶片采用的是普通模量的碳纤维,如果采用更高性能的碳纤维,可以使叶片的重量进一步减轻,叶片将来有可能做到更长。 对于日后碳纤维的供应和价格,李成良从上游供应商那里得到了信心。

即便风电叶片已经是碳纤维用量最大的行业之一,但目前碳纤维也只用在了海上风电叶片的主梁上,李成良的团队正在计划将更高性能的碳纤维用到更多关键部件中,并尝试在陆地叶片上使用碳纤维,而陆地风电叶片的市场规模,大约是海上的十倍。

碳纤维助力储氢技术革新

除了风电叶片,碳纤维在能源储运领域也有着广阔的应用前景。缠绕碳纤维的储氢瓶可以存储更多的氢气,并且相比传统的储氢钢瓶更轻便。随着氢能作为未来国家能源体系的重要组成部分,氢能产业正迎来爆发式增长,储氢瓶的需求也在快速增加。碳纤维的轻便和高强度特性,使其在储氢瓶领域有着巨大的优势。

新材料的崛起不仅仅是碳纤维的胜利,它代表着中国新材料产业的兴起。根据数据显示,2022年我国新材料产业总产值约6.8万亿元,增长了近6倍,年均复合增长率超过20%。新材料的发展不仅推动了相关产业的升级,也对新技术的发展起到了推动作用。

碳纤维导电芯市场竞争激烈

碳纤维导电芯行业的发展也面临着一些挑战,如技术难题、政策法规的不完善、市场竞争的激烈等。因此,企业需要加强技术研发、提高产品质量、创新商业模式、加强市场推广等方面的工作,以适应市场需求的变化。预计2023-2028年我国碳纤维导电芯行业市场规模由8.67亿元上升到23.92亿元。

碳纤维导电芯其中上游有碳纤维碳化设备龙头精功科技,公司在碳纤维及复合材料装备、机器人智能装备、太阳能光伏专用装备、建筑建材专用设备、轻纺专用设备等制造领域具有深厚产业基础。

碳纤维复合芯导线主要靠铝单线部分完成电能传输,导线本身重力、风力、导线应力等机械力主要由碳纤维复合芯承受,经过各种型式试验,碳纤维复合芯导线表现出了良好的机械性能和电气性能。碳纤维导电芯下游行业主要分布在电力行业。

碳纤维导电芯行业的发展轨迹及多年的实践经验,对中国行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、碳纤维导电芯市场供需、市场竞争格局、标杆企业、发展趋势、机会风险、发展策略与投资建议等进行了分析,是企业、学术科研单位、投资企业准确了解行业最新发展动态,把握市场机会!

我国如何推动碳纤维技术进一步发展?

中国需要加大对碳纤维科研和技术创新的投入。通过提高科研基础设施的建设和加强科研机构之间的合作,中国可以加快碳纤维技术的研究和开发进程。此外,政 府可以提供更多的资金支持,鼓励企业加大对碳纤维技术的研发投入,培养更多的碳纤维科研人才。

中国可以鼓励碳纤维产业的国际合作与交流。通过与外国企业和科研机构的合作,中国可以获得先进的碳纤维技术和管理经验,提升自身的技术水平。加强与其他发展中国家的合作,共同推动碳纤维产业的发展,形成合力,提高国际竞争力。同时,加强与国际碳纤维标准组织的合作,参与制定国际碳纤维标准,提升中国在国际碳纤维市场的地位。另外,中国还可以加强与其他发展中国家的合作,共同推动碳纤维产业的发展,形成合力,对抗美日联合的垄断。中国政 府可以制定有针对性的产业政策,以促进碳纤维产业的发展。政 府可以鼓励企业进行技术创新,提供财政支持和税收优惠政策,推动碳纤维技术的推广和应用。政 府还可以加强对碳纤维行业的规划和管理,建立健全的产业链,提升中国碳纤维产业的整体竞争力。

中国可以加大对碳纤维科研和技术创新的投入。碳纤维的制造工艺和生产技术一直是制约中国碳纤维产业发展的瓶颈。因此,中国应该加大对碳纤维制造工艺和生产技术的研究,支持科研机构和企业进行创新。同时,加强与国外科研机构和企业的合作,引进先进的碳纤维制造技术和设备,提升中国碳纤维产业的竞争力。

中国可以加强碳纤维产业的市场开拓。通过加大对碳纤维产品的宣传和推广力度,提升碳纤维产品的知名度和市场影响力。同时,鼓励企业进行品牌建设,提升产品质量和技术含量,推动中国碳纤维产品的国际竞争力。另外,政 府还可以通过开展国内外展览、推介会等活动,加强中国碳纤维企业与国际市场的联系,扩大出口市场份额。

新材料还将如何发力?

一代材料决定一代技术,新材料是一个底盘技术,同时更是一个先行技术。近年来,正是在关键材料上的一个个突破,有力支撑了我国轨道交通、载人航天、能源工程、电子信息、生物技术等新一代技术的发展,并对上下游产业形成了有力推动。

在新材料领域,我国已经取得了一系列突破性进展。新材料在轨道交通、航天、能源工程、电子信息、生物技术等新一代技术的发展中发挥着重要的作用,并对上下游产业形成了有力推动。我国新材料领域的专业技能人才数量位居世界第一,材料科技人才超过115万人。近期启动的新材料重大专项逐步实施,将全面推动我国新材料产业的高质量发展。

作为全球新材料竞争的焦点,我国新材料产业正面临着重大战略需求。纳米材料、碳基材料、涂层材料、先进纤维材料、第三代第四代半导体等关键核心领域,正成为全球未来竞争的焦点。通过国家重大专项集聚创新资源,打造多主体、全链条、系统化的新材料体系,我国有望实现从材料大国向材料强国的转变。

新材料的发展将进一步撬动产品升级,推动产业跃迁。尽管碳纤维等新材料的需求巨大,但随着国产化的加速推进,碳纤维等高端材料的突破能力将会越来越强。在新质生产力的推动下,新材料必将迎来一个蓬勃发展的阶段。新材料的发展还面临着一些挑战和未知。在大势所趋的背景下,如何进一步加强新材料的研发和应用,推动产业的高质量发展,需要我们共同思考和努力。

文章来源: 博学论述,中研普华研究院,小屁豆ZZQ

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