碳纤维:材料产业的新宠

在材料产业中,有一种被誉为“黑色黄金”的材料,它比钢的重量只有1/4,但强度却是钢的10倍。换句话说,单位重量所体现的强度是钢的40倍。这个材料就是碳纤维,被誉为新材料之王。

碳纤维是一种含碳量在90%以上的无机高分子材料,通过对聚丙烯腈等原材料进行高温氧化、碳化等处理而制得。它是目前比强度和比模量最高的纤维,具有卓越的耐高温性能,主要应用于军工和工业领域。

碳纤维已经成为理想的轻量化材料,在分类上主要有原丝种类、丝束规格和力学性能等标准。

碳纤维的历史可以追溯到1879年,当时爱迪生发明了以碳纤维为发光体的白炽灯。然而,早期的碳纤维强度较低,易碎且实用性差。直到20世纪初,随着人造纤维的出现,碳纤维再次得到发展,并进入了一个新的时代。

到了20世纪中后期,化学纤维如聚氯乙烯、聚酰胺和聚丙烯腈的商业化为碳纤维的研究和开发提供了前提。自那时起,高性能碳纤维的研究和工业化进入了高峰期。

近十年来,国内碳纤维市场需求和产能都呈快速增长的态势。这与我国政策和经济社会发展密不可分。新能源产业的快速发展为碳纤维的需求提供了巨大机遇。同时,我国工业产业结构正面临转型升级的压力,碳纤维在绿色转型中扮演着重要的角色。此外,世界军备竞赛的压力也推动了军工行业对碳纤维的需求增长。

然而,与发达国家相比,我国碳纤维产业仍存在一定差距。尽管国内企业在碳纤维生产方面取得了突破,但在技术、成本和营销方面与国外企业仍有差距。尽管如此,碳纤维的成功开发平抑了市场价格,促进了碳纤维及其制品的应用。

业内专家预测,中国碳纤维行业正处于快速发展阶段。根据目前已宣布的投资扩产计划,到“十四五”期末,中国新增碳纤维产能将达到21万吨以上。

从全球的维度来看,碳纤维的需求量从2016年的7.65万吨增至2021年的11.8万吨,预计到2025年全球需求量将达到20万吨。虽然我国仍然依赖进口碳纤维供应,但国产碳纤维的供应量正逐渐增加,国产替代的趋势明显。

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