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碳纤维应用:热点、方向与核心体系

时间:2021-05-21点击次数:42信息来源:Rev1

航空航天、轨道交通、高端机械制造等多个行业都在积极寻找新的轻量化方案,以便实现更高效的生产效率和更为环保的节能率。工业应用的提质升级在无形中带动了先进复合材料的应用与发展,以高强度碳纤维复合材料为多种零部件原材料可以明显减轻机械的整体重量,提升运行安全性和周期利润率。2021年,碳纤维复合材料应用将呈现出以下几个发展趋势:

1. 热塑性碳纤维复合材料将成为应用热点:

在热固性碳纤维复合材料取得了广泛性应用的同时,连续碳纤维增强热塑性复合材料以更优异的性能表现为世界各工业强国所重视。与之前的热固性碳纤维增强复合材料不同,连续碳纤维增强热塑性复合材料在耐高温、耐磨性等方面更符合高端精密性器械对性能方面的需求,这种材料的价格更贵,对制备和应用技术要求可谓极为严苟,这甚至成为国内碳纤维应用技术与国外先进水平之间难以逾越的鸿沟之一。

长期的技术空白意味着潜在的市场价值,为抓住产业技术变革的机遇,国内碳纤维零部件制造商已将连续碳纤维增强热塑性复合材料的制备及应用技术作为公司长期发展的中心任务,不仅于2020年顺利完成了对连续碳纤维增强PPS/PA6/PEEK等热塑性复合材料预浸料制备的重大投资,还对编织碳纤维增强热塑性板材及相关零部件的生产工艺进行创新性优化,这使得连续碳纤维增强热塑性复合材料在国内的应用成功渡过了多年的停滞期,创造出更多的高性能碳纤维应用方向。

连续碳纤维热塑性单向预浸带

2. 碳纤维应用将继续“下沉”向纵深方向发展:

在当今世界工业化高速发展的大背景下,碳纤维应用趋向多样化,在应用深度上也在持续延伸。从之前的航空航天、体育休闲、风力发电,到近年来的轨道车辆、智能机械、高端医疗,碳纤维复合材料为这些领域提供了更有竞争力的零部件产品,其以轻而强、蠕变小、耐腐蚀、耐疲劳、可设计性强、可大面积整体成型等特点,在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域取得了良好的市场效应。不过,这些应用也向碳纤维复合材料零部件商提出了更高的要求,一般来说,应用比例和应用规模越高,越是对制造商的产品特性分析能力、模具方案结构设计能力、复合材料工艺设计能力及分析和相关检测能力挑战越大。因此,碳纤维复合材料的发展是从应用端来发力并推进技术创新的,只有很好地解决了应用端的这些困难与挑战,才能使碳纤维复合材料的整个产业链得到良性循环与发展。

编织碳纤维增强热塑性零部件

3. 相关配套技术的逐步成熟将有效降低碳纤维应用成本:

碳纤维应用成本主要包括三个方面,一是原材料成本,即碳纤维成本和基体材料的成本;二是零部件制造成本,涉及材料改性、模具、成型、加工、装配等工艺环节;三是设计开发成本。多年来,为了满足不同行业的个性化需求,这类碳纤维零部件制造企业从材料的改性研发、工艺优化到设备的创新设计都做了大量的工作,在T300、T700、T800等系列碳纤维原材料实现国产化的同时,也在“下游”努力开展各项技术攻关,以不断改善的应用效果和更具竞争力的成本价格推动碳纤维复合材料在不同行业的深入应用。随着碳纤维复合材料应用平台的初具雏形,碳纤维应用产业化问题也日趋明朗。总之,核心的技术成就核心的力量,无论是原材料生产实现自给自足,还是应用市场的拓展与深耕,国内的碳纤维发展都必须依托于自主创新的技术体系。

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