碳纤维:碳纤维是一种高性能材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能,广泛应用于航空航天、汽车、风电等领域
碳纤维具有比模量高、比强度高、化学稳定性好等一系列优点。碳纤维是是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性,密度比铝低、强度比钢高,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维,具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。
随着技术的成熟和成本下降,应用领域越来越广,已成为传统金属材料的有力替代者。2022年,航空航天军工、风电叶片及体育休闲成为了全球碳纤维应用最广的领域,按照需求金额来看,2022年航空航天军工、风电叶片及体育休闲领域所占金额百分比分别为36.30%、14.60%和16.60%。《2022年全球碳纤维复合材料市场报告》预计2022-2025年全球碳纤维需求有望从13.5万吨增加至18.84万吨,年复合增速达到11.75%。
碳纤维与玻璃纤维类似,作为增强型纤维材料通常并不单独使用,而是制成终端碳纤维复合材料(CFRP)加以应用。完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。通常从原油制备丙烯;丙烯经氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和纺丝之后得到PAN 原丝,再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维,并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料,作为生产碳纤维复合材料的原材料;碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合,形成碳纤维复合材料,最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。简单地可以划分为原丝生产、氧化碳化、中间材料和复合四个环节。
原丝不仅决定碳纤维的质量,同时也是碳纤维成本的主要组成部分。理论上每生产1 kg碳纤维需要消耗2 kg 的原丝,原丝占PAN 基碳纤维成本高达51%左右。
航天航空
由于具有质轻、高强度的属性,碳纤维在航空航天领域有广泛应用。碳纤维相对于钢或铝,减重效果可以达到20%至40%,在航空航天领域,主要应用于飞机的结构材料(占飞机重量的30%左右),因此综合来看碳纤维的使用能使飞机重量减轻6%至12%,从而显著地降低飞机的燃油成本。在航空航天领域,碳纤维最早用于人造卫星的天线和卫星支架的制造,同时因其耐热耐疲劳的特性,碳纤维在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。
据中国产业信息网统计,2016年有1.76万吨碳纤维应用在航空航天领域,其中商用飞机占70.5%、公务机占11.4%、军用飞机占比10.5%,民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量。
汽车轻量化
碳纤维具有比模量和比强度高、质轻、安全性好等突出优点,是汽车轻量化的最佳选择,在汽车的各个零部件中均有广泛应用,例如汽车隔音板占汽车制造领域碳纤维的27%,前端支架占比23%,左移结构占12%,车身底盘占比13%。
在碳纤维汽车轻量化应用领域,德国宝马公司走在世界前列,在碳纤维汽车轻量化应用领域,德国宝马公司走在世界前列。通过与西格里(SGL)成立碳纤维合资公司,联合开发碳纤维增强复合材料,宝马公司成功将碳纤维大量运用在其量产车款上。
风力发电
全球风机大型化的趋势日益明显。出于经济性考虑,当前主流的叶片为玻璃钢材质,而碳纤维风机叶片与现在主流的玻璃纤维叶片相比,在满足刚度和强度要求的条件下,重量轻30%以上。根据测算,当风机叶片长度超过40米时,考虑到材料用量、劳动力、运输和安装等方面成本的下降采用碳纤维制作叶片相比玻纤更为经济。国外主要风电叶片制造厂家,如VESTAS,GEMESA-SIEMENS,NORTEX,GE和LX,已采用碳纤维材料制造叶片。
10月份我国碳纤维表观消费量环比增长881%。今日重要性:✨
广联航空11月15日在路演活动中表示,公司持续加大对复合材料产品的研发投入,以树脂基碳纤维复合材料应用为核心业务,在树脂、胶黏剂、预浸料等方面积累了丰富的研发经验,独立开发的特种树脂体系已经应用到航空、航天等多个领域。此外,公司一直围绕复材应用进行产业布局,国产大飞机、大型固定翼无人机、航天器等相关产品研制将是公司重点拓展领域,将会为公司的发展带来持续的增量。
北京发布关于加快建设国际绿色经济标杆城市的实施意见,力争到2035年,全面建成国际绿色经济标杆城市。意见提出,着力发展战略性基础性绿色产业,大力发展先进能源产业。引领化石能源转向深度耦合、高效转化的可再生能源发展趋势,支撑本地能源体系分布式、自适应、可持续发展需求。加快推动氢能高效制备、高密度储运等关键技术突破和装备产业化,提升氢燃料电池产业规模和技术水平,建设中远途、中重型氢能货运示范专线,推动建设一批生物质制氢中心。有序发展全固态锂电池、钠离子电池、新型液流电池等高比能、高安全性的先进储能装备。推动先进固态能量转化器件与装备产业发展。大力发展钙钛矿电池、叠层电池等高效太阳能电池产业。积极发展碳纤维、高效低成本抗腐蚀磁性风电新材料、深远海风电关键设备和材料产业。大力发展虚拟电厂、车网互动、能源互联网等智慧能源产业。
今天(9月10日),由我国自主研发的首批碳纤维重载铁路货车,在黑龙江齐齐哈尔正进行最后的调试工作,即将下线。据了解,传统铁路货车材质以钢材和铝合金为主,这次下线的铁路货车首次使用以碳纤维为主的新材料构成,具有自重降低、载重增加、容积增大等特性。(央视新闻)
南京化纤发布异动公告,公司目前主营业务仍为纤维素纤维、PET结构芯材,公司生产经营情况正常,未发生重大变化。经公司自查并与公司控股股东核实,公司不存在应披露而未披露的重大事项或处于筹划阶段的重大事项。
根据德邦证券的测算,单台eVTOL(电动垂直起降飞行器)对碳纤维的需求为100公斤至400公斤。业内人士表示,低空经济腾飞将为碳纤维复合材料带来增量市场,碳纤维行业有望迎来爆发式增长。中商产业研究院预计,2024年中国碳纤维市场规模将达到171.4亿元。随着国产碳纤维产业崛起,有望打破国外垄断,实现自主可控。民生证券研报显示,在轻量化、材料强度、模量等方面,碳纤维复合材料较传统合金及其他复合材料具备明显优势。前期市场拓展相对受限于价格较高,随着碳纤维成本降低,其应用领域将进一步拓宽。(中证报)
吉林化纤在互动平台表示,公司的碳纤维具有多规格产品,可以应用到多领域,目前实际产生的订单主要在风电领域,公司正与碳纤维产业链各合作单位联合开发,合作提高,争取更多的碳纤维应用到各领域中。公司目前具有1.2万吨/年碳纤维复材生产线。
上工申贝公告,公司计划将业务从提供碳纤维复合材料结构件加工过程中的缝合、切割等设备进一步延伸到碳纤维轻型运动飞机的生产和制造。公司拟以自筹资金对德国DA公司进行增资,并通过其在美国新设子公司SGIA以购买有效资产的方式参与美国ICON公司及其关联方的破产重整。ICON公司成立于2006年,主要从事设计、生产及销售碳纤维轻型双座运动型飞机。
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